Addressing heterogeneity in the Internet of Things - ruSMART

youthfulgleekingRéseaux et Communications

17 févr. 2014 (il y a 3 années et 7 mois)

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Leveraging Multi Domain Links via the 
Internet of Things
Towardshorizontal integrationofverticalpilots
A. Andrushevich, B. Copigneaux, R. Kistler, A. Kurbatski, 
F. Le Gall, A. Klapproth
ruSMART2013, 28.08.2013, St. Petersburg, Russia
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Agenda
•Introduction
•Defined horizontal scenario
•Security and privacy considerations
•Development objectives
•Validation targets
•IoTsystem overview
•IoTapplication example
•Conclusion
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Introduction 
•Recent automation resulted in numerous specialized 
ICT solutions and systems in different domains
•Internet of Things (IoT) vision targets interdisciplinary 
system scalable to all areas of human activity
•Differences in logic processes and standards imped 
compatibility and interoperability
•BUTLER offers a context‐aware 24/7 information end‐
users support solution based on IoTintegrated Home, 
Transport, Health and Shopping scenarios
Introduction: domain‐centric ICT solutions
4
!
4
SmartHome
SmartShopping
SmartTransport
SmartHealth
-Monitoring medicine
intake
-Personalized
diabetes assistance
-Providing training
tips
-…
-Promoting
carpooling
-Minimizing taxi
delays
-Avoiding traffic
jams
-…
-Managing
sparkdeals
-Getting advice on
buying goods
-Retrieving
discount
-…
SmartCity
-Managing parking
space
-Lighting up a city
efficiently
-Monitoring Air
Quality
-…
-Monitoring and
controlling
-Saving energy
comfortably
-Interacting with
appliances
-…
Donaldis 51 years old, works at a bank and is 
married with Daisy. They have 2 children.
They live in a nice house in the suburbsand also 
own a chalet in the mountains.
Donald enjoys eating out, despite his food allergies 
and he is interested in energy efficiency. 
Daisyis 45 years old, a housewife, part‐time shop 
assistant. Sheis married to Donald, has 2 children.
Daisy suffers from diabetes, tries to do fitness 
regularly and likes shopping with her friends.
She is glad that machines support her in her 
household tasks.
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Theyareabouttogoskiingfora longweekend.
BUTLER supportsthemin managingit.
Daisy and Donald: Smart Life scenario personas
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BUTLER Smart Life horizontal scenario
•Presents the horizontal context‐aware and secure vision
•Horizontality is a complementary data exchange 
between application domains generating the added 
value through availability of the non‐core information. 
•Horizontal scenario is a conceptual target and a basis
for Proof of Concepts, Field Trials and Business Cases
Aggregate resultsfromVerticals
Smart Mobility
Transport
Smart Health
Wellness
Smart Home
Office
Smart
Shopping
Smart City
Vertical
UCs
Vertical
UCs
Vertical
UCs
Vertical
UCs
Vertical
UCs
Smart Live Concept: Horizontal Story Line incl. Personas
Business Requirements IoTButler
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From domain‐centric apps to Smart Life scenario
BUTLER Smart Life horizontal scenario
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SmartLife
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BUTLER Smart Life horizontal scenario solutions
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Static and
Dynamic
Distributed
User Profile
Application 1
Application 2
1.Main objective: user controls/manages 
its profile
2.  Applications use/update 
Security and privacy considerations in IoT
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Security and privacy considerations in IoT
Horizontal IoTservices are based on personal behavioral
data causing the following security and privacy concerns:
•Sensibility of user data:IoTapplications gather lots of 
data revealing daily behavior if analyzed on a large scale 
•Security of user data:IoTcommunication complexity / 
number of to be protected links grows exponentially
•User datastorage and managementby service provider
•Ownership and sharing of data control and revenue
•Data captivity: what happens if user leaves the service
•Availability / qualityof information and presentation
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Security and privacy considerations in IoT
Ethical concerns lead to the “Privacy Paradox” trading off 
between personalized services vs. identifying user profile.
“Privacy by Design” treats privacy as ethics of knowledge:
•Transparency data usage: explicit user consent
•Adequate, relevant and not excessive collected data
•Collector shall use data for explicit purpose
•Collector shall protect data at communication level
•Collector shall protect collected data at data storage
•Collector shall let user access / remove personal data
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Development objectives
Horizontal cross domain exploitation of the IoT‐enabled 
applications consists of the following activities:
•Creating enabling technologies of secure, pervasive, 
context‐aware IoTwhere smart environments are 
monitored, learned, adjusted to user needs in real time
•Integrating / developing a new flexible 6LoWPAN / IPv6 
/ RESTfulnetwork architecture when devices function 
in 3roles: smart Object (sensors, actuators, gateways), 
smart Mobile (user’s personal device) and smart Server 
(providers of contents and services)
•Building a series of field trials(Home, Transport, Health)
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Development objectives: methodology
BUTLER IoThorizontality methodology starts from 
evaluating and validating the requirements of different 
applications not based on a similar architecture/platform:
•Smart Home –energy awareness, LBS multimedia;
•Smart Health –personalized assistive users lifestyle
•Smart City –public parking reservation / management
•Smart Shopping –dynamic context‐aware pricing, deals
•Smart Transport –improved safety in public
 transport
… and continues with integration and cross domain 
exploitation of IoTenabling technologies between domains
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Validation targets (1)
Validation 
target
ValuesDescription
Technical 
feasibility
Feasiblenow
Feasibleinlessthan3years
Feasibleinmorethan3years
Notfeasibleuntil2020
FieldTrialaimstovalidateifthe
proposedIoTsolution,serviceor
applicationcanbetechnically
implementedusingastate‐of‐the‐art
technologysettodayorwithinthe
nextyearstocome
Technology 
integration
Openforintegration
Opendataformatsonly
Standardcommunicationprotocolsonly
Integrationhardlypossible
FieldTrialaimstovalidateifthe
proposedIoTsolution,serviceor
applicationisreadyforintegrationinto
theIoTecosystemincludingdata
formatsandcommunicationprotocols
Deploymen
t efforts 
Low–Remoteautomatic
Feasible–Remotesemiautomatic
Considerable–Onsitesemiautomatic
High–Onsitemanual
FieldTrialaimstovalidateifthe
proposedIoTsolution,serviceor
applicationcanbeeasilydeployed
Maintenan
ce efforts
Low–Remoteautomatic
Feasible–Remotesemiautomatic
Considerable–Onsitesemiautomatic
High–Onsitemanual
FieldTrialaimstovalidateifthe
proposedIoTsolution,serviceor
applicationcanbeeasilymaintained
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Validation targets (2)
Validation 
target
ValuesDescription
Scalability
>1’000’000connectednodes
100’000–1’000’000connectednodes
10’000–100’000connectednodes
1’000–10’000connectednodes
<1’000connectednodes
FieldTrialaimstovalidateifthe
proposedIoTsolution,serviceor
applicationcanbescaledtoalarge
amountofnodes
User 
experience / 
comfort / 
perception
User‐friendly,simple,secure,reliable,
privacy‐driven
User‐affine‐Anythreeproperties
Limited‐Anytwoproperties
Verylimited‐Anyproperty
FieldTrialaimstovalidateifthe
proposedIoTsolution,serviceor
applicationattractswithawell‐
designeduserexperience
User 
acceptance
High–Dailyusage
Considerable–Weeklyusage
Borderline–Monthlyusage
Low–Lessthanmonthlyusage
FieldTrialaimstovalidateifthe
proposedIoTsolution,serviceor
applicationiswidelyaccepted
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IoTsystem overview
IoTsystem overview: Communications
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Application/Data Layer
Transport Layer
Network Layer
Data Link Layer
Physical Layer
SEP 2.0
ZigBee
Wi‐Fi
IEEE
802.15.4 
Bluetooth 4.0
LowEnergy
3GPP
RFID/NFC
IPv6
TCP
HTTP
CoAP
RPL
6LoWPAN
TCP/UDP
Application 1
Application 2
Application N
‐‐‐
OneM2M/ETSI M2M Service Layer
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BUTLER IoTapplications methodology
•The BUTLER story
•Proof of Concepts
–3 x Vertical Proof of Concepts (M12)
–1st Horizontal Proof of Concepts (M24)
–2nd Horizontal Proof of Concepts (M36)
•Trials
–3 x Vertical Trials (M12‐M24)
–1 x Horizontal Trial (M24‐M36)
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IoTapplication example
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IoTapplication example: GUI
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Conclusion
IoTwill integrate / interconnect isolated specific domains 
like Smart Transport, Smart Health, Smart Shopping, Smart 
Home and Smart City.
Goal: added value generation in the context‐aware 24 / 7 
information support for end‐users through availability of 
the non‐core information.
Contributions:
•Validation and measurement methodology for IoTpilots.
•Architectural system overview
 of technological enablers / 
security and privacy concerns within IoT.
•Concrete IoTapplication example in Smart Home.
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•www.iot‐butler.eu: 
–Learn about BUTLER
–Follow progresses
–Partnerships
•BUTLER on social networks:
–Twitter: https://twitter.com/#!/IoTBUTLER
–LinkedIn: http://www.linkedin.com/groups/BUTLER‐
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Connect with BUTLER
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iHomeLab: Location For Project Reviews
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Thank you!
Alexey.Andrushevich@iHomeLab.ch
Butler keeps Donald informed about the energy consumption 
according to the weather and other conditions and gives him 
advice what is the best to do. 
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SmartHome: Energy Awareness
iHomeLab, STMicro, Ericsson, Telecom Italia
...the news continues exactly at the point where Donald stopped 
watching them in the living room.
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29
SmartHome–Media everywhere
•The multimedia follows the user in the house
Daisy checks her blood sugar level, she also takes a look at the 
measurement history of the last week and the data of her step 
counter (fit bit). BUTLER suggests more sports and fewer sweets… 
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SmartHealth: Diabetes Diary
KU Leuven,iHomeLab
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Technical Achievement
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Technical Achievement
•Efficiencyandeffectivenesstrade‐offanalysis
–Recognitionaccuracy,computationalcomplexity,communication
overheadandlatency,powerconsumption,storage,…
Daisy is notified by Butler that the boots she has long looked for 
are available at a very good price. She decides to pick them up, 
because Butler can help her find and reserve a parking place 
near the shop.
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Street Perspective
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SmartCity –Smart Parking ‐TST,TIL
Donald’s tablet suddenly buzzes.  Someone stands at the door of 
his home back in the city. Donald shortly opens the door and lets 
postman enter the home with the packet. Later he sees him 
leaving the house and BUTLER notifies “door locked”again.
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SmartTransport –ZigPos, JUB
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