| _version_ |
1828461721082134528
|
| author |
Βρεττός, Γεώργιος
|
| author2 |
Καλλίγερος, Εμμανουήλ
|
| author_facet |
Καλλίγερος, Εμμανουήλ
Βρεττός, Γεώργιος
|
| author_sort |
Βρεττός, Γεώργιος
|
| collection |
DSpace
|
| description |
In this thesis, we worked on a small scale sensor network application, experimenting with different combinations of software and hardware platforms, communication protocols and data storage solutions. We focused on alert-based sensor systems that are able to efficiently endure through long time spans consisting of resource constrained devices. Our study exposes the major challenges that arise when dealing with this kind of systems concerning hardware limitations, network throughput, data processing, secure transmissions and long term consistency. As a test bench, we used low power consumption devices with networking capabilities supporting numerous communication protocols. To “glue” our nodes together, we used the Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) [Appx.7] (i.e., Appendix entry #7), [1] protocol conjoined with Transport Layer Security (TLS) [Appx.13] to harden security across the communication channels. By using MQTT, we also focused on the formalization of this machine-to-machine (M2M) [Appx.6] protocol’s core elements, by defining a solid message/topic structure throughout our network. Various sensors were used, gathering data on different platforms and multiple network layers, in order to analyze the behavior of the network from core to Edge [Appx.2]. We combined our locally acquired data with input from popular cloud based services and experimented with data exchange formats and database storage technologies. Finally, some benchmarking was performed on every node, in order to evaluate our system’s processing throughput and optimize our settings to enhance robustness and efficiency. We managed to build a real time monitoring system able to endure in realistic conditions in our university campus. The development of this thesis led to the paper entitled: “Towards standardization of MQTT-alert-based sensor networks: protocol structures formalization and low-end node security” [67], that was presented in the 13th International Symposium of Industrial Embedded Systems (SIES 2018), in June 2018.
|
| id |
oai:hellanicus.lib.aegean.gr:11610-19573
|
| institution |
Hellanicus
|
| language |
en_US
|
| publishDate |
2019
|
| record_format |
dspace
|
| spelling |
oai:hellanicus.lib.aegean.gr:11610-195732019-11-06T09:26:10Z Development of an expandable network of IoT (Internet of Things) devices for data acquisition and processing in real time Ανάπτυξη επεκτάσιμου δικτύου συσκευών IoT (Internet of Things) με στόχο τη λήψη και επεξεργασία δεδομένων σε πραγματικό χρόνο Βρεττός, Γεώργιος Καλλίγερος, Εμμανουήλ iot mqtt sensors cloud security real time δίκτυο αισθητήρων διαδίκτυο των πραγμάτων πρωτόκολλα επικοινωνίας Internet of things (URL: http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh2013000266) Computer network protocols (URL: http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85029512) Wireless sensor networks (URL: http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh2008004547) In this thesis, we worked on a small scale sensor network application, experimenting with different combinations of software and hardware platforms, communication protocols and data storage solutions. We focused on alert-based sensor systems that are able to efficiently endure through long time spans consisting of resource constrained devices. Our study exposes the major challenges that arise when dealing with this kind of systems concerning hardware limitations, network throughput, data processing, secure transmissions and long term consistency. As a test bench, we used low power consumption devices with networking capabilities supporting numerous communication protocols. To “glue” our nodes together, we used the Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) [Appx.7] (i.e., Appendix entry #7), [1] protocol conjoined with Transport Layer Security (TLS) [Appx.13] to harden security across the communication channels. By using MQTT, we also focused on the formalization of this machine-to-machine (M2M) [Appx.6] protocol’s core elements, by defining a solid message/topic structure throughout our network. Various sensors were used, gathering data on different platforms and multiple network layers, in order to analyze the behavior of the network from core to Edge [Appx.2]. We combined our locally acquired data with input from popular cloud based services and experimented with data exchange formats and database storage technologies. Finally, some benchmarking was performed on every node, in order to evaluate our system’s processing throughput and optimize our settings to enhance robustness and efficiency. We managed to build a real time monitoring system able to endure in realistic conditions in our university campus. The development of this thesis led to the paper entitled: “Towards standardization of MQTT-alert-based sensor networks: protocol structures formalization and low-end node security” [67], that was presented in the 13th International Symposium of Industrial Embedded Systems (SIES 2018), in June 2018. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία, εργαστήκαμε σε μια εφαρμογή δικτύου αισθητήρων μικρής κλίμακας, που πειραματίζεται με διαφορετικούς συνδυασμούς πλατφόρμων λογισμικού και υλικού, πρωτοκόλλων επικοινωνίας και λύσεων αποθήκευσης δεδομένων. Έχουμε επικεντρωθεί σε συστήματα συναγερμού με βάση αισθητήρες που είναι σε θέση να αντέξουν αποτελεσματικά μέσα από μεγάλα χρονικά περιθώρια που αποτελούνται από συσκευές περιορισμένης πρόσβασης. Η μελέτη μας αναδεικνύει τις μείζονες προκλήσεις που προκύπτουν όταν αντιμετωπίζουμε τέτοιου είδους συστήματα σχετικά με τους περιορισμούς υλικού, τη διακίνηση δικτύου, την επεξεργασία δεδομένων, τις ασφαλείς μεταδόσεις και τη μακροπρόθεσμη συνέπεια. Ως πάγκος δοκιμών χρησιμοποιήσαμε συσκευές χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας με δυνατότητες δικτύωσης που υποστηρίζουν πολυάριθμα πρωτόκολλα επικοινωνίας. Για να "κολλήσουμε" τους κόμβους μας, χρησιμοποιήσαμε το πρωτόκολλο που συνδέθηκε με το Transport Layer Security (TLS) [Appx.13] για τη μεταφορά τηλεμετρίας (MQTT) [Appx.7] (δηλ. σκληρύνει την ασφάλεια στα κανάλια επικοινωνίας. Με τη χρήση του MQTT, επικεντρώσαμε επίσης την προσομοίωση των βασικών στοιχείων του πρωτόκολλου του μηχανήματος-μηχανής (M2M) [Appx.6], καθορίζοντας μια σταθερή δομή μηνυμάτων / θέματος σε ολόκληρο το δίκτυό μας. Χρησιμοποιήθηκαν διάφοροι αισθητήρες, συγκεντρώνοντας δεδομένα σε διαφορετικές πλατφόρμες και σε πολλαπλά επίπεδα δικτύου, προκειμένου να αναλυθεί η συμπεριφορά του δικτύου από τον πυρήνα στο Edge [App2]. Συνδυάσαμε τα τοπικά δεδομένα που έχουμε συγκεντρώσει με τις παρεχόμενες από τις δημοφιλείς υπηρεσίες που βασίζονται στο cloud και τα πειράξαμε με τις μορφές ανταλλαγής δεδομένων και τις τεχνολογίες αποθήκευσης βάσεων δεδομένων. Τέλος, πραγματοποιήθηκε κάποια συγκριτική αξιολόγηση σε κάθε κόμβο, προκειμένου να αξιολογηθεί η δυναμικότητα επεξεργασίας του συστήματός μας και να βελτιστοποιηθούν οι ρυθμίσεις μας για να βελτιωθεί η ευρωστία και η αποδοτικότητα. Καταφέραμε να δημιουργήσουμε ένα σύστημα παρακολούθησης σε πραγματικό χρόνο ικανό να αντέξει σε ρεαλιστικές συνθήκες στην πανεπιστημιούπολη μας. Η ανάπτυξη αυτής της διατριβής οδήγησε στο έγγραφο με τίτλο: "Προς τυποποίηση των δικτύων αισθητήρων με βάση την προειδοποίηση MQTT: μορφοποίηση δομών πρωτοκόλλου και ασφάλεια κόμβου χαμηλού επιπέδου" [67], που παρουσιάστηκε στο 13ο Διεθνές Συμπόσιο Βιομηχανικών Ενσωματωμένων Συστημάτων SIES 2018), τον Ιούνιο του 2018. 2019-10-30T10:08:00Z 2019-10-30T10:08:00Z 2018-10 http://hdl.handle.net/11610/19573 en_US Default License 69 σ. application/pdf Σάμος
|
| spellingShingle |
iot
mqtt
sensors
cloud
security
real time
δίκτυο αισθητήρων
διαδίκτυο των πραγμάτων
πρωτόκολλα επικοινωνίας
Internet of things (URL: http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh2013000266)
Computer network protocols (URL: http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85029512)
Wireless sensor networks (URL: http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh2008004547)
Βρεττός, Γεώργιος
Development of an expandable network of IoT (Internet of Things) devices for data acquisition and processing in real time
|
| title |
Development of an expandable network of IoT (Internet of Things) devices for data acquisition and processing in real time
|
| title_full |
Development of an expandable network of IoT (Internet of Things) devices for data acquisition and processing in real time
|
| title_fullStr |
Development of an expandable network of IoT (Internet of Things) devices for data acquisition and processing in real time
|
| title_full_unstemmed |
Development of an expandable network of IoT (Internet of Things) devices for data acquisition and processing in real time
|
| title_short |
Development of an expandable network of IoT (Internet of Things) devices for data acquisition and processing in real time
|
| title_sort |
development of an expandable network of iot internet of things devices for data acquisition and processing in real time
|
| topic |
iot
mqtt
sensors
cloud
security
real time
δίκτυο αισθητήρων
διαδίκτυο των πραγμάτων
πρωτόκολλα επικοινωνίας
Internet of things (URL: http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh2013000266)
Computer network protocols (URL: http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85029512)
Wireless sensor networks (URL: http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh2008004547)
|
| url |
http://hdl.handle.net/11610/19573
|
| work_keys_str_mv |
AT brettosgeōrgios developmentofanexpandablenetworkofiotinternetofthingsdevicesfordataacquisitionandprocessinginrealtime
AT brettosgeōrgios anaptyxēepektasimoudiktyousyskeuōniotinternetofthingsmestochotēlēpsēkaiepexergasiadedomenōnsepragmatikochrono
|