Combining fog and cloud computing to support spatial analytics in smart cities
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Combinando computação em névoa e computação em nuvem para dar suporte à análise espacial em cidades inteligentes
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Resumo
Spatial data generated by an Internet of Things (IoT) network is important to assist the spatial analyticsprocess in issues related to smart cities. In these cities, IoT devices generate spatial data constantly. Thus, data can get increasingly voluminous very fast. In this article, we investigate the challenge of managing these data through the use of a spatial data warehouse designed over a parallel and distributed data processing framework extended with a spatial analytics system. We propose an architecture aimed to assist a smart city manager in the decision-making process.This architecture integrates a cloud computing layer, where these technologies are located, with a fog computing layer for extracting, transforming, and loading the data into the spatial data warehouse. Furthermore, we introduce a set of guidelines to aid smart city managers to implement the proposed architecture. These guidelines describe and discuss important issues that should be faced by the managers. We validate our architecture with a case study that uses real data collected by IoT devices in a smart city. This case study encompasses the execution of three different categories of spatial queries, demonstrating the architecture’s efficacy and effectiveness to support spatial analytics in the context of smart cities.
Abstract
Dados espaciais gerados por uma rede de Internet das Coisas (IoT) são importantes para auxiliar o processo de análise espacial em questões relacionadas a cidades inteligentes. Nessas cidades, os dispositivos IoT geram dados espaciais constantemente. Assim, os dados podem ficar cada vez mais volumosos muito rapidamente. Neste artigo, investigamos o desafio de gerenciar esses dados por meio do uso de um data warehouse espacial projetado sobre uma estrutura de processamento de dados paralela e distribuída estendida com um sistema de análise espacial. Propomos uma arquitetura destinada a auxiliar um gestor de cidade inteligente no processo de tomada de decisão. Essa arquitetura integra uma camada de computação em nuvem, onde essas tecnologias estão localizadas, com uma camada de computação em névoa para extrair, transformar e carregar os dados no data warehouse espacial . Além disso, apresentamos um conjunto de diretrizes para auxiliar os gestores de cidades inteligentes a implementar a arquitetura proposta. Essas diretrizes descrevem e discutem questões importantes que devem ser enfrentadas pelos gestores. Validamos nossa arquitetura com um estudo de caso que utiliza dados reais coletados por dispositivos IoT em uma cidade inteligente. Este estudo de caso abrange a execução de três categorias diferentes de consultas espaciais, demonstrando a eficácia e eficácia da arquitetura para apoiar a análise espacial no contexto de cidades inteligentes.
Assunto
Computação em nuvem, Internet das coisas, Processamento paralelo (Computadores), Processamento eletrônico de dados - Processamento distribuído, Cidades inteligentes, Análise espacial (Estatística)
Palavras-chave
Cloud computing, Fog computing, Internet of things, Parallel and distributed data processing, Smart cities, Spatial analytics, Spatial data warehouse
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https://sol.sbc.org.br/journals/index.php/jidm/article/view/1798