Okostelefon-alapú keretrendszer a Jövő Internetének valós idejű, multiszenzoros mobil egészségügyi alkalmazásaihoz
Napjainkban a hálózati szolgáltatásokat igénybe vevő felhasználók száma egyre nagyobb méreteket ölt. A teljes mobil internet adatforgalom várhatóan több mint tízszeresére fog nőni a következő öt év folyamán [1]. Az egyre nagyobb teljesítményű okostelefonok és hálózatra kapcsolódó beágyazott és mobil eszközök (Internet of Things – IoT) rohamos terjedése olyan új kihívásokkal állítja szembe a hagyományos mobil internet architektúrákat, melyekkel egyre nehezebben birkóznak meg. A Jövő Internet mobil architektúráinak [2] már körvonalazódó általános koncepciója lehet a megoldás a fentebbi problémákra. A vizionált nagyszámú, heterogén, átlapolódó vezeték nélküli hálózat és az elosztott, jól skálázható hálózati struktúra megteremti a lehetőséget, hogy állandó, mindenhol jelenlévő szolgáltatásokat biztosítsunk az újgenerációs alkalmazások számára. Ezen új szolgáltatások táborában egyre jelentősebbé válik az e-egészségügy (eHealth) területe. Itt fontos csoportot alkotnak a mobil egészségügyi (mHealth) rendszerek, melyek a különböző hozzáférési hálózatok erőforrásait, az okostelefonokat és azokhoz csatlakoztatott szenzorokat kihasználva igyekeznek növelni az egészségügyi szolgáltatások hatékonyságán, például költséghatékony mobil távfelügyeletet, távdiagnosztikát, vagy éppen mobil telekonzultációt biztosítva. Ezeknek az alkalmazásoknak, olyan speciális QoS és QoE igényeik vannak, melynek megteremtése nagy kihívást jelent. Különösen fontos figyelmet igényelnek az mHealth területek valós-idejű szolgáltatásai (pl. egy orvosi konzílium által távolról irányított beavatkozások/vizsgálatok), melyek még speciálisabb igényekkel rendelkeznek (kevés csomagvesztés, gyors reakcióidő, tehát kis késleltetés és jitter stb.). Sok mHealth forgatókönyv támaszkodik különböző viselhető vagy beépített szenzorok használatára (pl. ECG, ultrahang, szív ritmus monitor, nagy felbontású kamera stb.). Ilyen szenzorokkal integrált alkalmazások hálózati folyamai eltérő tulajdonságúak lehetnek. A hatékony és állandó szolgáltatás nyújtás érdekében, olyan rendszert kell tervezni, mely elosztott, jól skálázható, kihasználja az aktuálisan rendelkezésre álló, eltérő rádiós technológiák által biztosított erőforrásokat, és a különböző tulajdonságú folyamoknak mindig optimális átvitelt biztosít, bármilyen mobilitási esemény esetén. Mindehhez megfelelő támogató keretrendszerre van szükség.
TDK dolgozatomban pontosan egy ilyen, a Jövő Internet architektúrákba illeszkedő, mobil egészségügyi támogató keretrendszert javaslok, és részletezem a tervezési és implementációs részleteket, valamint a teljesítményelemzés eredményeit. A javasolt megoldás központi része egy okostelefon-vezérelt, folyam alapú mobilitás-kezelési és döntési keretrendszer, mely a legkülönbözőbb szenzorinformációk QoS/QoE igényei és a rendelkezésre álló hálózatok aktuális állapota alapján képes döntést hozni az alkalmazás folyamainak és az elérhető hozzáférési hálózatoknak az optimális összerendeléséről. A döntési algoritmus számára az adatokat a kontextus információkat (pl. hálózati, felhasználói, alkalmazási információk stb.) menedzselő elosztott architektúrájú adatgyűjtési- és szolgáltatási rendszer (Distributed Decision Engine – DDE) [3] nyújtja, és saját mérésekre, valamint a DDE rendszerrel való integrációra támaszkodik. Szintén a javasolt megoldás része az az általam tervezett és implementált alkalmazás, mely a multiszenzoros környezet menedzsmentjére és aggregációjára alkalmas, és támogatja a keretrendszer funkcióit. A megoldásként adott keretrendszerben a fenti elemeket rétegek-közti (cross-layer) optimalizációs sémában, Android platformon integráltam és valós környezetben végzett mérések segítségével validáltam.
[1] Cisco Visual Networking Index, “Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2013–2018.” 05-Feb-2014.
[2] L. Bokor, Z. Faigl, and S. Imre, “Flat Architectures: Towards Scalable Future Internet Mobility,” in The Future Internet, vol. 6656, 2011, pp. 35–50.
[3] J. Mäkelä, M. Luoto, T. Sutinen, and K. Pentikousis, “Distributed Information Service Architecture for Overlapping Multiaccess Networks,” Multimed. Tools Appl, vol. 55, no. 2, pp. 289–306, Nov. 2011.
szerző
-
Varga Norbert
mérnökinformatikus
nappali
konzulens
-
Dr. Bokor László
egyetemi docens, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
