Search

U svijetu Interneta stvari količina podatka i kompleksnost prerasta mogućnosti računalnog oblaka. Selidbom poslužiteljskih resursa i usluga bliže samim podatcima radni okvir računarstvo na rubu rješava mnoge probleme s kojima se susreće klasični oblik računalnog oblaka. No, računarstvo na rubu donosi nove izazove. U sklopu rada [3] predloženo je rješenje koje rješava probleme adaptivnog usmjeravanja toka podataka u okolini računarstva na rubu. Predložena je arhitektura sustava koja rješava probleme ulaska komponente u sustav, prilagodbe usmjeravanja toka podataka i oporavka od ispada usluge sustava. Za implementaciju arhitekture korištena je komunikacijska metoda objavi-pretplati s pretplatama na sadržaj s dodatkom poruke najave objave. Ovaj rad direktno se nadovezuje na taj rad na način da razvijeni softver i predloženu arhitekturu testira i analizira koristeći klaster K3s. Alat K3s sve se više i više koristi u okruženjima računarstva na rubu jer je između ostalog za razliku od Kubernetesa jednostavniji i zahtjeva manje memorijskih resursa što ga čini jako dobrim kandidatom za jedan takav sustav. U studijskom primjeru ovog rada prikazuje se način korištenja predstavljenih alata te se ispituje prilagodba upravljanja toka podataka prilikom ispadanja usluge sustava. With the continuous increase of data size and complexity in the world of the Internet of things, edge computing comes as an alternative solution for problems faced by the cloud. Edge computing brings computational and memory resources closer to the data source which significantly decreases latency time and increases service response time, availability and security. The paper [3] introduces an architecture for edge computing that solves the problem of adaptive data stream routing in the edge computing environment. A system architecture is proposed that solves the problem of a new component entering the system, adaptation of data stream routing, and recovery from system service outages. For architecture implementation, the publish/subscribe communication method supporting content-based subscriptions and announce messages is used. This thesis goes a step further in investigating the proposed solution by setting it in a cluster environment created by K3s. K3s is a perfect tool for a distributed environment with resource-constrained nodes because it is a lightweight version of Kubernetes that can run almost everywhere. The case study of this paper tests the proposed solution.

Analiza je podataka u stvarnom vremenu potrebna u brojnim velikim sustavima, a korištenje strujećih tehnologija predstavlja najbolje rješenje za te sustave. Apache kafka softver je koji nam pojednostavljuje korištenje tih podataka, omogućavajuci nam odrediti tko, što, gdje i kako šalje te tko ima pristup čitanju podataka. Zbog svog je načina rada, Kafka vrlo skalabilna, a ukoliko je dostupnost količine resursa dostatna, broj podataka nije problem. U ovom radu se izgradio jedan sustav koji koristi Kafku, dakle ima proizvođače koji šalju podatke na teme i potrošače koji su pretplaćeni na te teme. Naglasak je bio na funkcioniranju cijelog sustava kao cjeline, a ne na rad pojedinih komponenata pa je njihova implementacija pojednostavljena u odnosu na to kakva je ona zapravo. Many large systems require analysis of data in real time. The best solution for that is data streaming. Apache Kafka is a software that simplifies handling of such streaming data and allows us to determine who, what, where and how does it send data and who has access to that data. Because of the way Kafka works, it is scalable and if there is access to enough resources the number of data is not an issue. A system that uses Kafka is built in this paper, consequently it has producers that send data to topics and consumers that are subscribed to that topics. The emphasis was on the functionality of the system as a whole, not on the functionality of its components, so their implementation is simplified compared to the way it really is.

Internet stvari uključuje međusobno povezivanje različitih uređaja koji mogu komunicirati uz minimalne potrebe ljudskog nadzora. NB-IoT je tehnološki standard u mrežama ograničenih mogućnosti koja omogućuje komunikaciju velikog broja uređaja s naglaskom na područja sa slabijom mrežnom pokrivenošću. Glavni cilj tehnologije NB-IoT je podržati komunikaciju velikog broja uređaja s niskom potrošnjom energije i niskom cijenom izvedbe te uz nisku brzinu prijenosa u oba smjera. NB-IoT tehnologija koristi licencirani frekvencijski spektar uz širinu kanala od 180 kHz što jamči izostanak smetnji od strane drugih usluga i pouzdan prijenos podataka. Uspostavljena je laboratorijska okolina u kojoj uređaj Waspmote pomoću NB-IoT modula šalje mjerenja o slobodnom parkirnom mjestu na poslužitelj putem protokola MQTT, a korisnik preko mobilne aplikacije pomoću HTTP zahtjeva s istog poslužitelja dohvaća slobodna parkirna mjesta unutar željene udaljenosti. Analizom performanci pokazano je da je tehnologija NB-IoT pogodna za aplikacije koje razmjenjuju male količine podataka tijekom dužeg vremenskog razdoblja te da pouzdano pruža zajamčenu kvalitetu usluge. Internet of things involves interconnecting different devices that can communicate with minimum needs of human observation. NB-IoT is a technology standard in networks with limited capabilities that allow communication of a large number of devices with emphasis on the area with lower network coverage. The main goal of NB-IoT technology is to support communication of a large number of devices with low energy consumption and low bandwidth in both directions. NB-IoT technology uses a licensed frequency spectrum with channel band width of 180 kHz, which guarantees absence of interference with other services and reliable data transmission. A laboratory environment has been established in which the Waspmote device uses an NB-IoT module that sends measurements of free parking places via MQTT protocol, while the user uses HTTP requests via the mobile application to fetch free parking places for selected distance. Performance analysis has shown that NB-IoT technology is suitable for applications that exchange small amounts of data over a long period of time and that it reliably provides guaranteed quality of service.

Cilj ovog rada je razmatranje predloženog rješenja za implementaciju sustava koji služi za filtriranje senzorskih objava na temelju pretplata. Predlaže se rješenje koje se temelji na paralelnom obavljanju operacija usporedbe uvjeta pretplate sa značajkama objava na raspodijeljenom sustavu, točnije računalnom grozdu. Cilj ovog rješenja je poboljšati svojstvo skalabilnosti sustava omogućavanjem paralelnog izvođenja operacija filtriranja. Objave i pretplate se generiraju kao geoprostorni objekti zapisani u GeoJSON formatu koji sadrže geoprostorne i vrijednosne atribute. U razmatranju se naglasak stavlja na geoprostorne značajke objava i uvjete pretplata, te način na koji se one međusobno uspoređuju tijekom operacije filtriranja. Razmatraju se programske knjižnice koje olakšavaju implementaciju sustava za raspodijeljeno uspoređivanje geoprostornih objekata po njihovim relacijskim odnosima u prostoru, te koje omogućavaju implementaciju raspodijeljenog geoprostornog indeksa. Provodi se eksperimentalna evaluacija predloženog rješenja. Rezultat ovog rada je sustav koji omogućuje rad sa objavama i pretplatama, implementira zadane funkcionalnosti filtriranja, te ih nudi putem REST API usluge. The goal of this thesis is a review of a proposed solution to implement a system which filters sensor broadcast base on subscription stored in a system. Proposed solution involves parallelizing operations of comparing subscription conditions with broadcast values on a computer cluster. The goal of proposed solution is to implement better scalability into the system by introducing parallel operations. Subscriptions and broadcasts are generated as geospatial objects which are stored in GeoJSON format which contains geospatial and value attributes. In the review special attention is put upon the way how the system should compare geospatial properties of broadcasts and subscriptions during filtering operations. Software libraries are introduced and reviewed which enable easier implementation of distributed systems which are working with geospatial data, evaluating the geospatial objects depending on their mutual geospatial relations, and implementing out of the box solutions of geospatial indexing of the data. Experimental evaluation is performed upon the devised solution. The result of this thesis is a system which works with subscriptions and broadcasts, implements filtering functionalities and offers them through REST API service.

Cilj ovog rada je stvaranje učinkovitog raspodijeljenog sustava za filtriranje geoprostornog toka podataka korištenjem platforme Apache Spark. Arhitektura korištena u implementaciji programskog rješenja naziva se „objavi-pretplati“. Objave u sustavu predstavljaju poruke formata GeoJSON koje sadrže geoprostornu značajku (točku, liniju, poligon) te dodatne informacije. Pretplate u sustavu predstavljaju poligoni u prostoru uz koje vežemo dodatne značajke. Tok podataka implementiran je pomoću alata Apache Kafka. Za konzumaciju toka podataka koristi se Spark Streaming koji tok obrađuje u dijelovima koji se mogu primiti u određenom vremenskom intervalu (engl. micro-batch). Za filtriranje geoprostornih podataka korištena je programska knjižnica GeoSpark koja dodatno koristi knjižnice Java Topology Suite i Geotools. Učinkovito filtriranje prostornih podataka ostvareno je pomoću particioniranja skupa pretplata pomoću različitih strategija particioniranja. Izlaz sustava je poruka u formatu JSON koja sadrži identifikator objave i pripadne pretplate. U evaluaciji rješenja isprobane su strategije particioniranja pomoću Hilbertove krivulje, KDB-stabla, Q-stabla i R-stabla. Dodatno, za poboljšanje rezultata ispitano je i korištenje geoprostornih indeksa ostvarenih pomoću R-stabla i Q-stabla. U evaluaciji je također ispitan utjecaj korištenja pričuvne memorije za spremanje skupa pretplata. The goal of this paper is to create an efficient distributed system for filtering of geospatial dana streams using the Apache Spark platform. Architecture used in the implementation is based on publish-subscribe pattern. Incoming messages in system carry a geospatial feature (eg. point, line or polygon on Earth) and some additional data formatted with GeoJSON specification. Geospatial subscriptions represent a set of polygons on Earth with some additional data. Geospatial data stream is implemented with Apache Kafka tool. Spark Streaming platform is used for consuming the incoming messages. It handles messages in portions (micro-batches) consumed within a time interval. GeoSpark library along with Java Topology Suite and GeoTools are used for processing the geospatial data. The effectiveness of geospatial filtering is improved with partitioning of the subscriptions dataset by using a different partitioning strategies. The system output consists of the identifiers of both messages corresponded subscriptions. Partitioning strategies used in the experiment are ones based on Hilbert curve, KDB-tree, Q-tree and R-tree. Additionally, evaluations examined the impact of using geospatial indexes based on Q-tree and R-tree and also the impact of using the cache functionality for persisting the subscription dataset in the memory of worker processes.

Svrha ovog diplomskog rada je razviti funkcionalan sustav temeljen na skupnom opažanju okoline pokretnim uređajima u području transporta, točnije za bicikliste. Lokacijski podaci o kretanju biciklista se prikupljaju za vrijeme njihove vožnje te se takvi podaci šalju i obrađuju na udaljenom poslužitelju. Rezultat obrade tih podataka, u obliku agregiranih podataka o korisničkom kretanju ili popularnim biciklističkim rutama, se šalju korisniku te se prikazuju na korisničkoj mobilnoj aplikaciji, uz uvjet da je korisnik definirao odgovarajuću pretplatu. Korisnik može putem mobilne aplikacije odabrati više različitih pretplata. Korisnik definiranjem pretplata specificira svoj osobni interes, te će na osnovu toga primati samo informacije koje zadovoljavaju njegovu pretplatu u skoro realnom vremenu. Moguće je definirati pretplatu na vlastite korisničke rute, tj. sve rute kojima je korisnik prolazio za vrijeme korištenja aplikacije. Također moguće je definirati pretplatu na popularne rute, gdje korisnik ima uvid u trenutno zagušenje biciklističkih prometnica. Aplikacija također pruža korisniku izračun rute od točke A do točke B dajući prednost biciklističkim stazama, te se aplikacija može koristiti za navigaciju. The purpose of this thesis is to build a fully functional system based on mobile crowd sensing in the field of transportation, more specifically for cyclists. The location data about cyclist movements is collected during their rides, and this data is being sent to a remote server for additional processing. The processed data in the form of aggregated data about user movements or popular cyclist routes is being sent back to a user and displayed on user's mobile application, if the user has expressed ad adequate subscription. The user can define a number of different subscriptions using the mobile application. By defining subscriptions, the user specifies his/her personal interest and will thus only receive notifications in near real time which match defined subscriptions. Possible subscriptions include information about user routes, i.e. information about all routes tracked by the application, and popular routes. In case of a subscription to popular routes, a user gets information about the density cycling traffic on certain routes paths in near real time. In addition, the application calculates route from point A to point B favouring cyclist routes, and can thus be used for navigation.

Fokus ovog rada je na elastičnoj usluzi objavi-pretplati za Internet stvari. Rezultat rada je nadogradnja sustava objavi-pretplati pod nazivom CloUd-based Publish/Subscribe middleware for the Internet of Things (CUPUS). Nadogradnja sustava obuhvatila je izvođenje komunikacije komponenti sustava CUPUS s objavljivačima, pretplatnicima i pokretnim posrednicima, koristeći transportni protokol UDP. Osim toga, promijenila se arhitektura sustava u smislu razdvajanja komponenti u nezavisne procese i spajanje komunikacijskih komponenti sustava u jednu zajedničku. Proces sparivanja obavijesti i pretplata nadopunjen je geografskim elementima, gdje je sada moguće definirati geografsko područje za pretplate, objave ili najave. Uvođenjem geografskih elemenata u sustav, definiran je i novi format poruka između vanjskih entiteta i sustava koji koristi GeoJSON. Testiranja performansi sustava potvrdila su teorijske pretpostavke. This thesis focuses on an elastic service for the Internet of things. The result is an upgrade of a publish-subscribe system named CloUd-based Publish/Subscribe middleware for the Internet of Things (CUPUS). System upgrade includes an implementation of communication between CUPUS publishers, subscribers and mobile brokers, using the UDP transport protocol. In addition, the system architecture has been changed so that components are executed as independent processes, while existing communication components have been merging into a single one. Geographical elements are supported during the matching process comparing publications with subscriptions, where it is now possible to associate a geographical area to a subscription, publication or announcement. The GeoJSON format is used as a new messaging format for messages between a broker and other entities. System performance tests have confirmed the theoretical assumptions.

Ovaj rad obrađuje problem prikupljanja senzorskih očitanja i njihova prosljeđivanja zainteresiranim korisnicima. Sustav izgrađen u ovom radu ima sposobnost proširenja s novim vrstama senzorskih očitanja, za koja se potom mogu primati objave. U radu je razvijen kompletni sustav, što uključuje arhitekturu poslužitelja, algoritme, strukture podataka i mobilnu aplikaciju kao klijenta. Za definiranje prostornih geometrija korišten je format GeoJSON, a za izvođenje predikata između dvije geometrije koristi se programska knjižnica Java Topology Suite. Izgrađeni sustav testiran je sa skupom pretplata i objava koji su generirani odgovarajućim programom, razvijenim isključivo za potrebe ovog rada. Rezultati testiranja pokazuju kako je sustav skalabilan, fleksibilan i zadovoljavajuće brz u prosljeđivanju pristiglih senzorskih očitanja korisnicima čije pretplate preklapa objava. This thesis focuses on sensor reading acquiring and propagation of readings to participants in system who are showing interest in such data. System has been built in flexible manner, so new sensor readings types can be registered in runtime, and then published as they come. The system built in this thesis is completely functional, including server arhitecture, algorithms, data structures and mobile application that serves as client. GeoJSON format is used to describe spatial components, and spatial predicates are evaluated using Java Topology Suite library. The system has been tested with set of subscriptions and sensor readings, which are generated using custom program, developed only to ensure test data. Result are showing that system is scalable, flexible and satisfactorily fast when it comes to forwarding sensor readings to those clients that have matching subscriptions for published sensor reading.

U ovom radu izrađena je aplikacija za brzo dogovaranje sastanaka pametnim telefonima s operacijskim sustavom Android. Za komunikaciju i predlaganje sastanaka koristi se vanjska komponenta za razmjenu poruka i informacija o prisutnosti protokolom XMPP. Pri dogovaranju sastanaka, na osnovu informacija o prisutnosti, filtriraju se potencijalni sudionici. Na osnovu lokacijske informacije omogućeno je automatsko mijenjanje informacija o prisutnosti korisnika. Za izradu aplikacije proučeni su operacijski Android te glavne značajke protokola XMPP. The result of this paper is a smartphone application for quick arrangement of meetings for Android mobile devices. In order to exchange messages and presence with other users, an external XMPP (Extensible Messaging and Presence Protocol) component was used. In order to arrange meetings, application filters potential meeting participants by their presence and automatically updates their location information. Android operating system and XMPP protocol were studied in purpose of understanding technologies needed for the application implementation.

Cilj ovog diplomskog rada bio je analizirati postojeće primjene skupnog korisničkog prikupljanja podataka u pokretu obraćajući pažnju na učinkovitost obrade velike količine senzorskih podataka u stvarnom vremenu. Također, bilo je potrebno osmisliti i programski izvesti programski okvir za skupno korisničko prikupljanje podataka u pokretu koristeći programski modul CloUd-based PUblish/Subscribe for the Internet of Things (CUPUS) te prikazati njegovu primjenu na odabranom studijskom slučaju. Mobilna aplikacija ''Gdje je Tramvaj?'' osigurava sirove podatke o lokaciji tramvaja koje generiraju korisnici aplikacije, a u koheziji s razvijenim sustavom pruža korisnicima informacije o trenutnom stanju tramvajskog prometa u gradu Zagrebu. Korisnici definiranjem pretplate ili slanjem jednokratnih upita prema poslužitelju dolaze do relevantnih podataka vezanih za tramvajski promet u stvarnom vremenu. The aim of this thesis was to analyze existing mobile crowdsening applications focusing on their efficiency and processing of large amounts of real-time sensor data. In addition, the task was to design and develop a programming framework for mobile crowdsensing applications using the programming module CloUD-based Publish/Subscribe for the Internet of Things (CUPUS) and to demonstrate its applicability using a selected case study. The mobile application ''Gdje je Tramvaj?'' provides raw data about tram locations generated by application users, and in cohesion with developed system, supplies real-time information to users about Zagreb's tram transportation. Users can define continuous queries or can send one-time queries to the server in order to receive relevant real-time data about tram transportation in the city of Zagreb.