23918

پردازش بي‌درنگ و مقياس‌پذير رويدادهاي ECG مبتني بر ابر محاسباتي همراه سلسله‌مراتبي

دكترا

مهندسي كامپيوتر گرايش معماري كامپيوتر

1391

1399/16/12

دكتر محمود فتحي، دكتر ناصر مزيني

مهندسي كامپيوتر

سيستم‌هاي حساس به تأخير و بحراني در كاربردهاي، عمومي، شهري و نظامي بسيار داراي اهميت بوده و تجهيزات هوشمند جهت پشتيباني و هوشمند سازي در اين عرصه¬ها مورداستفاده قرار مي¬گيرند. ازجمله اين موارد، مي¬توان به سيستم‌هاي تأخير و كاربردهاي نظامي نام برد. سيستم‌هاي نظارت بر سلامت بي‌درنگ با ظهور اينترنت اشياء توجه بسياري را در صنعت سلامت جذب نموده كه با جمع¬آوري و پردازش داده¬هاي فيزيولوژيكي مي‌تواند به كاهش ميزان مرگ‌ومير نارسايي قلبي به‌عنوان يكي از شايع‌ترين دلايل مرگ در جهان و همچنين جلوگيري و كنترل بيماري‌هاي همه¬گير كمك نمايد. اينترنت اشياء سلامت مي‌تواند در جلوگيري از گسترش بيماري‌هاي همه¬گير مانند ويروس كرونا براي ارائه خدمات درماني مناسب استفاده شده و منجر به كاهش خطرات شود. فن¬آوري اينترنت اشياء مراقبت‌هاي سلامت با تركيب فن¬آوري محاسبات مه و محاسبات لبه، الگويي نوظهور است كه زمان پاسخگويي به نيازمندي¬ها را كاهش داده و باعث افزايش كيفيت خدمات و بهبود تجربه كاربري از خدمات مي‌شود. باوجود موفقيت¬هاي اخير، هنوز محدوديت¬هايي مانند زمان پاسخ، مقياس‌پذيري، تأخير و تحمل خطا و نحوه استقرار برنامه كاربردي پردازشي وجود دارد. در اين پايان¬نامه، يك ارائه معماري سلسله مراتبي مقياس‌پذيري، ماندگار با در دسترس بودن خدمات مبتني بر اينترنت اشياء براي بهبود چالش‌هاي (مدل استقرار، مدل كاربردي) مراقبت از دور سلامت با هدف ارائه پاسخ بي‌درنگ براي جلوگيري از ناهنجاري و رفع چالش‌هاي موجود ارائه شده است. در اين روش، از پردازش بي‌درنگ و فناوري‌هاي مرتبط با ابر محاسباتي، اينترنت اشياء مديريت منابع، محاسبات آگاه به متن و محلي سازي پردازش¬ها براي كاهش زمان پاسخ اضطراري به همراه تجزيه پردازش¬ها به وظايف فرعي مستقل و پردازش در گره‌هاي با منابع متناسب جهت ارائه خدمات و نظارت از دور معرفي شده است. كه اقدامات منجر به كاهش زمان پاسخ و همچنين كاهش هزينه اجر در ابر گرديده است. هدف اصلي اطلاعات جمع‌آوري از تجهيزات ناهمگن در لايه¬هاي پردازشي متفاوت و پردازش بي‌درنگ ناهنجاري¬ها براي تجزيه، تحليل و پيش¬بيني رويدادها با كاهش تاخير صف، انتشار و انتقال و پردازش و بهبود زمان پاسخ و در نظر گرفتن مقياس‌پذيري است در اين رساله با توجه به اهميت بيماري‌هاي قلبي به‌عنوان يكي از مهم‌ترين عوامل مرگ‌ومير، نظارت مداوم بر پارامترهاي سلامت موردنظر قرار گرفته و ساير كاربردها از قبيل سيستم‌هاي نظامي و آگاهي وضعيتي از ميدان نبرد و بيماري‌هاي همه-گير نيز بر اين اساس توسعه يافته است. معماري پيشنهادي با ابزارهاي مختلف ازجمله Omnet++ و IFogsim در موضوعات مورد شبيه¬سازي و مدل‌سازي قرارگرفته و نتايج نشان از بهبود مقياس‌پذيري، زمان پاسخ، مصرف توان و كيفيت تجربه كاربري در استفاده از خدمات فوق با در نظر گرفتن تحمل‌پذيري در برابر خطا و عدم تأخير در ارائه سرويس را دارد.

1400/03/25

A Scalable and Hierarchical Mobile Cloud Based Architecture for ECG Event Processing

1/1/1900 12:00:00 AM

Delay-sensitive and critical systems are used in many applications starting from the public, health, and military applications. As an emerging technology, the Internet of Things (IoT) to make the world a higher level of accessibility, integrity, availability, scalability, confidentiality, and interoperability, has been revolutionized these applications. These include environmental, and surveillance monitoring, healthcare, and wellbeing systems in response to the cardiovascular disease pandemic, and also the military system on the battlefield. Nowadays, real-time Health Monitoring Systems use the Internet of Things to transmit patient's data over the network and analyzing them to reduce mortality, heart failure, and also for prevention and control of pandemic. The use of smartphones and other mobile devices based on the internet of things to deliver health care and preventative health services has made it possible to monitor people with recent advances in wireless sensors, mobile technology and cloud computing. The Role of Edge and Fog Computing in the Internet of Health Things is an emerging technology that reduces response time and improves the quality of experiences and the quality of service. Despite the significant advancement in these emerging technologies, there are still requirements such as response time, scalability, latency, fault tolerance, and resource management. Therefore, in this thesis, a 4-tier, hierarchical, and scalable architecture have been proposed to develop monitoring and surveillance systems, as an end-to-end solution, and to provide a real-time response to prevent abnormality and challenges. Real-time processing and technologies related to cloud computing, the Internet of Things, and resource management are used in this solution to provide services and remote monitoring. The main purposes of this solution are data collection from heterogeneous devices and processing them in different levels of the processing that lead to real-time detection and analysis to predict abnormalities. It should be noted that in this study, due to the importance of heart disease continuous monitoring of health parameters is considered. Furthermore, other applications such as military systems, situational awareness of the battlefield, and pandemic diseases are also considered and developed. The results show that the proposed system is capable of handling scalability and improve response time, power consumption, and quality of user experience with considering fault tolerance.

ابر سلسله‌مراتبي , ابر محاسباتي همراه , اينترنت اشياء , پردازش بي‌درنگ , تحمل‌پذيري در برابر خطا , سيستم‌هاي پايش از راه دور , مقياس پذيري

Fault Tolerance , Internet of Things , Mobile Cloud Computing , Scalability , Realtime Processing , Remote Monitoring Systems