Agentes inteligentes para Fog Computing

Lara Aragonés, David (2017). Agentes inteligentes para Fog Computing. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM), Madrid.

Description

Title: Agentes inteligentes para Fog Computing
Author/s:
  • Lara Aragonés, David
Contributor/s:
  • Pau de la Cruz, Iván
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería Telemática
Date: 24 July 2017
Subjects:
Freetext Keywords: Computación en la nube; Gestión de la tecnología de la información; Datos masivos; Almacenamiento de la información; Sistemas multiagente
Faculty: E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM)
Department: Ingeniería Telemática y Electrónica
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

Full text

[img]
Preview
PDF - Requires a PDF viewer, such as GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
Download (6MB) | Preview
[img] Archive (ZIP) - Users in campus UPM only
Download (279kB)

Abstract

El objetivo general de este proyecto es diseñar una arquitectura para procesamiento de datos masivos, basada en los principios de Fog Computing, mediante un sistema multiagente. Se creará un modelo de referencia que posteriormente será evaluado mediante la creación de una aplicación de gestión de ofertas para un centro comercial. En el proyecto se analizan las distintas propuestas de diseño de arquitecturas que han de soportar la enorme demanda de procesamiento de datos que se espera en un futuro cercano en el escenario del Internet de las Cosas. Estas tendencias se han agrupado bajo la tecnología denominada Edge Computing, o procesamiento en el borde de la red, dentro de las cuales se incluye la técnica de Fog Computing. Fog Computing, o computación en la Niebla, es una tecnología de evolución del modelo Cloud Computing, o procesamiento en la Nube, en el que las principales tareas de procesamiento masivo de datos se ubican lo más cerca posible de los dispositivos que los generan, bien en los mismos dispositivos o bien en los nodos de borde de la red, que en terminología Fog constituyen el primer nivel de la jerarquía de nodos de la arquitectura. El consorcio Open Fog, formado por líderes de la industria con el objetivo de aunar esfuerzos y avanzar en la implantación real de soluciones Fog Computing, ha publicado una arquitectura de referencia donde muestra algunos aspectos funcionales que deben cumplir este tipo de soluciones. Es una arquitectura jerarquizada en niveles donde los nodos tiene mayor capacidad de procesamiento cuanto más abajo sea su nivel y mayor inteligencia cuanto más alta sea su jerarquía. El nivel superior es la Cloud Computing. Existen ya implementaciones reales de la arquitectura Fog como es la plataforma IOx de CISCO. En este trabajo se analiza una aproximación al Fog Computing desde la perspectiva de los sistemas multiagente. Además de utilizar sus capacidades de modelado y movilidad, se realiza un estudio de idoneidad del protocolo de comunicaciones Contract-Net. El análisis general se particulariza en la plataforma JADE sobre la que se desarrolla una aplicación concreta. El proyecto define en primer lugar el diseño de un modelo para arquitectura Fog Computing basado en agentes inteligentes, analizando sus fortalezas y atributos de diseño más complejos. Inspirado en este modelo, se presenta un sistema basado en Fog Computing para el centro comercial de Madrid La Gavia donde se detalla el número, funciones y nivel jerárquico de cada nodo Fog, así como sus características en cuanto a comunicación con otros nodos y tipos de redundancia diseñados. Finalmente se ha especificado una aplicación de utilidad en centros comerciales y se ha desarrollado basada en sistemas multiagente sobre la plataforma JADE. En la especificación se ha puesto foco en la cooperación y comunicación de los agentes para cumplir las metas requeridas. Los resultados se analizan en detalle desde esta perspectiva con el objetivo de demostrar la potencia de la metodología y el funcionamiento de la comunicación basada en el protocolo Contract-Net. Los desafíos a los que se enfrenta la tecnología en la actualidad ante el exponencial crecimiento de los datos requieren respuestas basadas en nuevas concepciones del procesamiento de la ingente información generada. Fog Computing, como solución de arquitectura, y la Ingeniería del Software basada en Sistemas Multiagente, como solución de diseño de aplicaciones, constituyen dos pilares básicos para afrontar estos retos con garantía y proporcionar sistemas modulares y escalables. Este proyecto aporta una visión de los resultados que pueden lograrse aplicando ambas metodologías, con el fin último de obtener mejoras en el bienestar de las sociedades hiperconectadas que reviertan en avances notables de la calidad de vida para la Humanidad. ABSTRACT. The overall objective of this project is to design an architecture for mass data processing, based on principles of Fog Computing, using a multi-agent system. A reference model will be created that will later be evaluated by creating an offers management application for a shopping center. The project analyzes the different design proposals of architectures that have to support the enormous demand for data processing that is expected in the near future in the scenario of the Internet of Things. These trends have been grouped under the so called Edge Computing technology, or processing at the network edge, which includes the Fog Computing technique. Fog Computing is an evolution technology of the Cloud Computing model, where the main tasks of massive data processing are located as close as possible to the devices that generate them, either in the device itself or in the edge nodes of the network, which in Fog terminology constitute the first level of the hierarchy. The Open Fog consortium, made up of industry leaders with the objective of joining forces and pushing forward the actual implementation of Fog Computing solutions, has published a reference architecture that shows some functional aspects that these solutions must fulfill. It is a hierarchized architecture in levels where the nodes have greater capacity of processing the lower its level and greater intelligence the higher its hierarchy. The top level is the Cloud Computing. There are already real implementations of the Fog architecture as it is the CISCO’s IOx platform. In this project, an approach to Fog Computing from the perspective of the multi-agent systems is analyzed. In addition to using its modeling and mobility capabilities, a suitability study of the Contract-Net communications protocol is carried out. The general analysis is particularized in the JADE platform on which a concrete application is developed. The project defines the design of a model for the Fog Computing architecture based on intelligent agents firstly, analyzing its strengths and more complex design attributes. Inspired by this model, a Fog Computing system is presented for the Madrid La Gavia shopping mall, where it is detailed the number, functions and hierarchical level of each node Fog, as well as its characteristics in terms of communication with others Nodes and types of redundancy. Finally, it has been specified an application for malls and has been developed based on multiagent systems on the JADE platform. The specification has focused on the cooperation and communication of the agents to meet the required goals. The results are analyzed in detail from this perspective in order to demonstrate the power of the methodology and the performance of the communication based on the Contract-Net protocol. The challenges the technology is facing currently due to the exponential data growth require solutions based on new conceptions for the processing of that enormous amount of information. Fog computing, as an architecture solution, and Software Engineering based on Multiagent Systems, as an application design solution, are two basic pillars to tackle these challenges with success and provide modular and scalable systems. This project gives a vision of the results that can be achieved by applying both methodologies, with the ultimate aim of obtaining improvements in the well-being of hyper connected societies that revert to remarkable advances in the quality of life for Humanity.

More information

Item ID: 52621
DC Identifier: http://oa.upm.es/52621/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:52621
Deposited by: Biblioteca Universitaria Campus Sur
Deposited on: 15 Oct 2018 09:18
Last Modified: 15 Oct 2018 09:18
  • Logo InvestigaM (UPM)
  • Logo GEOUP4
  • Logo Open Access
  • Open Access
  • Logo Sherpa/Romeo
    Check whether the anglo-saxon journal in which you have published an article allows you to also publish it under open access.
  • Logo Dulcinea
    Check whether the spanish journal in which you have published an article allows you to also publish it under open access.
  • Logo de Recolecta
  • Logo del Observatorio I+D+i UPM
  • Logo de OpenCourseWare UPM