Distribución de la Computación y Evaluación de la QoS de aplicaciones IoT en el Cloud-to-Thing continuum

Abstract

La gran popularidad y acogida que están teniendo los dispositivos inteligentes ha fomentado el desarrollo de aplicaciones centradas en la Internet de las Cosas. La mayoría de estas aplicaciones requieren detectar casi constantemente el entorno para adaptarlo al contexto de los usuarios necesitando unos requisitos de calidad estrictos. Sin embargo, debido al aumento de la cantidad de estos dispositivos conectados a Internet que se esperan durante los próximos años, pueden llevar a una saturación de red debido al volumen de información que tienen que intercambiar, afectando negativamente a la calidad de servicio (QoS), tiempos de respuesta, etc. Para intentar solventarlo, se han propuestos paradigmas como, Fog, Edge y Mist Computing. Estos paradigmas permiten explotar las capacidades de diferentes dispositivos y nodos conectados a Internet a lo largo del Cloud-to-thing continuum para almacenar, procesar y proporcionar servicios con el objetivo de distribuir la computación para reducir los tiempos de respuesta, mejorar la QoS y generar menos tráfico de datos global en la red. Sin embargo, actualmente, el desarrollo de aplicaciones está principalmente determinado por el paradigma Cloud Computing centrado en la computación centralizada en servidores cloud. Esta tesis se enfoca en investigar y contribuir al desarrollo de aplicaciones utilizando estos paradigmas arquitectónicos. Los objetivos principales son aportar nuevos procesos y herramientas que ayuden a facilitar la implementación, evaluación y despliegue de aplicaciones IoT basadas en estos paradigmas. Con esto se ayudaría a que las empresas puedan introducir estos nuevos paradigmas arquitectónicos en el desarrollo de aplicaciones IoT de forma viable.

The great popularity and acceptance of smart devices have encouraged the development of applications focused on the Internet of Things. Most of these applications require almost constant sensing of the environment to adapt the context of the users, so they need strict quality requirements. However, due to the increase in the number of these Internet-connected devices expected over the next few years together with the strict requirements of IoT applications, they can lead to network saturation due to the volume of information they have to exchange, negatively affecting the quality of service (QoS), response times, etc. To try to solve this problem, research has proposed paradigms such as Fog, Edge, and Mist Computing. These paradigms allow exploiting the capabilities of different devices and nodes connected to the Internet along the Cloud-to-thing continuum to store, process, and provide services with the goal of distributing computation to reduce response times, improve QoS and generate less overall data traffic in the network. However, currently, application development is mainly determined by the Cloud Computing paradigm focused on centralized computing in clouds. Therefore, this thesis focuses on investigating and contributing to the development of applications using these new architectural paradigms such as Fog, Edge, and Mist. The main objectives are to provide new processes, and tools to help facilitate the implementation, evaluation, and deployment of IoT applications based on these paradigms. This would help companies to introduce these new architectural paradigms in the development of IoT applications in a viable way.