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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS INSTITUTO DE INFORMÁTICAINSTITUTO DE INFORMÁTICA

Computação Móvel e Ubíqua

Ciência da Computação

Prof. Vagner J. do Sacramento Rodriguesvagner@inf.ufg.br

www.inf.ufg.br/~vagner/

Introdução

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Por que Computação Móvel?

Crescente necessidade de acesso à informação (em qualquer momento e lugar)Aumenta eficiência do trabalho

comunicação enquanto trabalhamosconectividade em qualquer lugar e em movimento

Menor custo de instalação & manutenção da infra-estrutura colocação de antenas vs. cabeamento alocação dinâmica (por demanda) de canais de comunicação

Dispositivos móveis (celulares, PDAs, SmartPhones, notebooks) barateamento e redução do tamanho/peso cada vez mais recursos & funcionalidades maior facilidade de transporte

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O que é computação móvel?

Uso deComputadores pequenos e portáteis: notebooks, handhelds, smartphones, dispositivos-vestuário (wearable devices), etc.

Para executar aplicativos stand-alone ou em rede através de:

redes sem fio: Bluetooth, W-LANs, W-MANs, Cellular, SAT etc.

Por: Usuários nômades ou móveis (com diferentes velocidades) e em diferentes coberturasDispositivos sem intervenção direta do homem (robôs, carros, etc.)

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Novas formas de computação

Wireless ComputingNomadic ComputingMobile ComputingUbiquitous ComputingPervasive ComputingInvisible Computing…….

Distributed Computing (Client/Server)

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Termos Relacionados

Computação MóvelÉ a capacidade de desempenhar tarefas computacionais enquanto o usuário está em movimento

Computação Nômandeusuário tem conectividade em cada ponto de acesso (ponto de rede)

PervasivaConjunto de ferramentas dentro de um ambiente através das quais nós acessamos acessamos a informação a qualquer momento e em qualquer lugar

Celular, PDAs, Handhelds, etc.

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Termos RelacionadosComputação Ubíqua

Pode ser considerada uma infra-estrutura sub-adjacente (rede, frameworks, monitores) invisível e presente em todo lugar

Computação Móvel

Computação Ubíqua

Computação Pervasiva

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Termos Relacionados

No Network

Mobile ComputingPervasive Computing

Wireless Network (B)

Fixed Network

Wireless Network (A)

FixedWireless Network

Ubiquitous Computing

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Um mundo com computação ubíqua

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Um mundo com computação ubíquaComputação ubíqua apresenta uma visão do ambiente de computação no qual:

A rede é pervasiva e sem fio

Os dispositivos são móveis e elegantes

Os dados trafegam de forma desimpedida dando aos usuários acesso ao seu conteúdo a partir de qualquer lugar a qualquer momento

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O próximo grande acontecimento

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Variedade de Dispositivos Pervasivos

A Pen-style Personal Networking Gadget Package

Memória visual em um bracelete

Garrafa virtual de armazenamento

Celular maleável e flexívelSoft-shell mobile phone

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Evolução da Computação Ubíqua

Computadore PessoalLaptopsDynabooksNavegadores personalizadosRealidade Virtual

Computação Ubiqua é tambem uma reação à tendência da computação no tempo

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Ubicomp influenciada pela filosofia

Noção de Martin Heidegger sobrecomo a interação deve acontecer:Ready-to-hand vs Present-at-hand

Visão de Paul Dorish: Quando o mouse é usado para completar uma tarefa, ele é uma extensão do seu corpoQuando o mouse sai do mouse pad ou causa alguma obstrução, ele se torna conscientemente presente como um artefato em uso

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Ubicomp Influenciada pelos Antropologistas

“Do átomo à cultura”“The most profound technologies are those that disappear. They weave themselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it.” Weiser

Tecnologia efetiva quando nós não estamos concientemente ciente dela

“Eu conversei com meu irmao no telefone outro dia” quando eu estava dirigindo em uma auto-estrada

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Tecnologias de Computação UbiquaTabs, Pads, Boards

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Active Badges

Identidade + Localização em nível de sala + Botão

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Active BadgesIdentidade + Localização em nível de sala + BotãoTecnologia relativamente simples proporciona muitas aplicações

Abre a porta automaticamente para o usuário de um ActiveBadge (Bill Gates’ house)Redirecionamento automático de chamadasComputador pode ser configurado automaticamente com suas preferências

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“We will reach a point where the combination of powerful processors, limitless data-storage capacity, ubiquitous sensor networks, and deeply embedded user interfaces will create a bond between human and machine so intimate that users may reasonably be considered superhumanly intelligent.” - Vernor Vinge

Uma outra visão de computação ubíqua

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Como será o futuro?

• Como Google, eBay, FedEx serão usados no futuro?

• Os computadores “vestuários” de fato decolarão?– Como será a entrada de dados?

Como evitar entradas de dados acidentais?

– Saída não visual?

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Será mais difícil diferenciar a “realidade” da ficção?

Viver na “realidade” ou em um mundo virtual que nós criamos?Criar a nossa própria Matrix? Mundo dos viciados em Warcraft?

Como tornar a tecnologia acessível?Redes de sensores não são baratas?Computadores usáveis (vestuário) não são baratos

Coisas simples que nós podemos fazer?

Como será o futuro? Algumas questões

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Desafios na computação móvel e ubíqua

Alguns desafios presentes nas redes móveis e ubíquas:

Controle de acesso à informação

Falha dos dispositivos e nos enlaces de comunicação

Criação e destruição de associações entre componentes de software hospedados nos dispositivos

Gerenciamento de mobilidade

Entrada e saída de dados

Complexidade de implementação das aplicações

etc.

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Principais ProblemasConectividade

Desconexão frequentequalidade variável do enlaceruído/interferência de sinalregiões de sombra ou sem coberturaComparilhamento da largura de banda (< cabeada)congestionamento de terminais na célula destino em um handover

Tecnologias wireless heterogêneasChaveamento entre as tecnologiasdificuldade de garantir QoS

Restrições dos dispositivosMenos recursos Energia limitadaInterface do usuário

Conjunto de serviços disponíveis na rede pode variarSegurança

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Limitações do Computador Móvel

Duração da bateria (max ~ 8 h)Pode ser roubado, perdido, danificadoPode ser desligado para economizar energia (baixa dependabilidade) Recursos com capacidade limitada: display menor, memória volátil, memória não volátil (disco), entrada de dadosVariedade de tipos e incompatibilidade de plataformas de execução: WinXP, Linux, J2ME (CDC, CDLC), Symbian, etc.

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Desconexções frequentes

Interrupção devido a Handoff (>1ms para redes celulares)

Handoff horizontal (mesma tecnologia wireless) e vertical (diferentes tecnologias wireless)

Devido a baixa carga de energia

Desconexão voluntária (para economizar energia, à noite, etc.

Desconexão involunária (fora de cobertura)

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Vários Perímetros de Infra-estrutura Wireless

Satellite

Macro-CellMicro-Cell

UrbanIn-Building

Pico-Cell

Global

Suburban

Entre dispositivos(BlueTooth)

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Largura de Banda limitadaOrdens de magnitude menor do que da rede cabeada

Frequência maior de erros de transmissão (Bit error rates - BER)

Conjunto imprevisível de dispositivos compartilhando ou competindo o meio de transmissão

Dificuldade de garantir Qualidade de Servico (QoS)

Largura de banda duplex assimétrica (down-/up-load)

Consumo de energia está relacionado aos problemas de largura de banda.

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Limitações impostas pela MobilidadeNível Físico e Rede

velocidade de locomoção pode causar problemas em handoffs horizontais passagem por áreas de coberturas de tecnologias distintas gerenciamento de mobilidade para roteamento

Serviços e Middleware necessidade de descobrir e se conectar a diferentes provedores de serviço necessidade de se adaptar a diferentes condições de rede e domínios administrativos

Aplicações necessidade de estar ciente do contexto de execução

Usuários dependendo da situação/atividade, usuário poderá dar maior ou menor atenção ao seu dispositivo

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Aplicações

Qual é a “Killer Application” ?

ComunicaçãoSínronaAsíncrona

Acesso/Compartilhamento de dados Undirecional (exemplo: Web)Bi-direcional (exemplo: P2P)

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Aplicações

• Commuters• Travelers• Stock traders• Medical • Law enforcement• Package delivery • Education• Insurance• Emergency• Trucking• Intelligence• Military

ClientsAdhoc network

Servers

Intranet

Internet

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Aplicações - CategoriasPrincipais Categorias:

usuário móvel acessa a internetusuário móvel acessa intranet (rede corporativa)usuário móvel acessa serviços/dados de outros usuários móveis (redes Ad Hoc)dispositivos móveis interagem para transferência de dados/controle

Personal Area NetworksRedes de SensoresRobôs móveis cooperativos

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Aplicações - ExemplosAcesso convencional à rede por viajante

transferência de arquivos, Web, acesso remoto

ComércioVendedores ambulantesComprador remoto (escolha interativa do produto através de Web-cam móvel)

Assistência técnicaMercado FinanceiroTratamento Médico-hospitalar

transmissão do prontuário de/para ambulância (ou local do acidente) conferência espontânea entre especialistas

Policiamento/Segurançaconsulta e obtenção de ficha criminal

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Aplicações - ExemplosEntrega de encomendas e Transportadoras

otimização de rotarastreamento de pacotes

Seguradorasavaliação de sinistro

Ações de resgatecoordenação das atividades de resgatetransmissão de dados para apoio à tomada de decisão

Aplicações Militarescoordenação de açõestreinamento

Serviço de Informação, de trânsito, tempo, …Entretenimento (jogos on-line)outros

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Exemplo de Espaço Ativo

2. Infrared sensor detects user � s ID

Hello Roy1. User enters room wearing active badge

User � s ID

3. Display responds to user

Infrared