helicopter
authorMart Lubbers <mart@martlubbers.net>
Tue, 11 Jul 2017 12:28:24 +0000 (14:28 +0200)
committerMart Lubbers <mart@martlubbers.net>
Tue, 11 Jul 2017 12:28:24 +0000 (14:28 +0200)
intro.doc.tex
intro.intro.tex
intro.problem.tex

index e311372..d3f66a1 100644 (file)
@@ -5,22 +5,28 @@ related work and the structure of the document. Chapter~\ref{chp:top}
 introduces the reader to the basics of \gls{TOP} and \gls{iTasks}.
 Chapter~\ref{chp:dsl} discusses the pros and cons of different embedding
 methods to create \gls{EDSL}. Chapter~\ref{chp:mtask} shows the existing
-\gls{mTask}-\gls{EDSL} on which is extended upon in this dissertation.
-Chapter~\ref{chp:system} gives an overview of the proposed system.
-Chapter~\ref{chp:mtaskcont} describes the view and functionality for the
+\gls{mTask}-\gls{EDSL} which is extended upon in this dissertation.
+Chapter~\ref{chp:system} gives an overview of the proposed system in the
+broadest sense.
+Chapter~\ref{chp:mtaskcont} describes the added view and functionality for the
 \gls{mTask}-\gls{EDSL} that were added and used in the system.
 Chapter~\ref{chp:arch} shows the implementation and considerations for entire
 system. It covers the client software running on the device and the server
-written in \gls{iTasks}. Chapter~\ref{chp:conclusion} concludes by answering
-the research questions and discusses future research.
+written in \gls{iTasks}.
+Chapter~\ref{chp:conclusion} concludes by answering the research questions and
+discusses future research.
 Appendix~\ref{app:communication-protocol} shows the concrete protocol used for
 communicating between the server and client.
 Appendix~\ref{app:device-interface} shows the concrete interface for the
 devices.
 
+Some conventions have been kept throughout the document.
 Text written using the \CI{Teletype} font indicates code and is often
-referring to a listing. \emph{Emphasized} text is used for proper nouns and
-words that have an unexpected meaning.
+referring to section of a listing. \emph{Emphasized} text is used for proper
+nouns and words that have an unexpected meaning. \textsc{Small caps} is
+used for branded acronyms. When the word Tasks is emphasized and capitalized,
+it refers to the task-entities from either the \gls{mTask} or the \gls{iTasks}
+system.
 
 The complete source code of this thesis can be found in the following git
 repository:\\
index 4738d85..fd7f265 100644 (file)
@@ -9,11 +9,11 @@ age, \gls{IoT} encompasses all small devices that communicate with each other
 and --- most of all --- with the world. It has been estimated that there will
 be around 30 billion \gls{IoT} devices online in 2020. Even today, \gls{IoT}
 devices are already in everyone's household in the form of smart electricity
-meters, smart fridges, smartphones, smart watches.  These devices are often
+meters, smart fridges, smartphones, smart watches. These devices are often
 equipped with sensors, \gls{GNSS} modules\footnote{e.g.\ the American \gls{GPS}
 or the Russian \gls{GLONASS}.} and actuators~\cite{da_xu_internet_2014}. With
 these new technologies information can be tracked accurately using little
-power, bandwidth and money.  Moreover, \gls{IoT} technology is coming into
+power, bandwidth and money. Moreover, \gls{IoT} technology is coming into
 healthcare as well~\cite{riazul_islam_internet_2015}. For example, for a few
 euros a consumer ready fitness tracker watch can be bought that tracks
 heartbeat and respiration levels.
@@ -26,60 +26,40 @@ In a smart electricity meter, this layer would contains the sensors detecting
 the current drawn. There are myriads of device available to use in this layer
 and they can be programmed using a variety of different low level programming
 languages such as \gls{C++}, \gls{C} but also higher level languages such as
-\gls{Python} and \gls{LUA}.
+\gls{Python} and \gls{LUA}. The second layer of \gls{IoT} is the networking
+layer and is responsible for connecting the first layer with the outer world.
+In the electricity meter example, this would be the \textsc{GSM} modem
+connecting the meter to a server. Existing networking techniques --- such as
+WiFi and GSM --- are used to convey \gls{IoT} information but there are also
+specialized communication techniques devised for \gls{IoT} such as ZigBee, LoRa
+and Bluetooth Low Energy. The third layer is the service layer. This layer is
+responsible for all the servicing and business rules surrounding the
+application. It provides \glspl{API} and interfaces to the data. Finally there
+is the application layer. This final layer provides the applications that the
+user can use to interact with the \gls{IoT} devices. In the electricity
+example, this layer would be the app that can be used to monitor the
+electricity consumption. These tools on the application layer can again be
+created into a wide variety of programming languages and different paradigms.
 
-The second layer of \gls{IoT} is the networking layer and is
-responsible for connecting the first layer with the outer world. In the
-electricity meter example, this would be the \textsc{GSM} modem connecting the
-meter to a server. Existing networking techniques --- such as WiFi and GSM ---
-are used to convey \gls{IoT} information but there are also specialized
-communication techniques devised for \gls{IoT} such as ZigBee, LoRa and
-Bluetooth Low Energy.
-
-The third layer is the service layer. This layer is responsible for all the
-servicing and business rules surrounding the application. It provides
-\glspl{API} and interfaces to the data. Finally there is the application layer.
-This final layer provides the applications that the user can use to interact
-with the \gls{IoT} devices. In the electricity example, this layer would be the
-app that can be used to monitor the electricity consumption. These tools on the
-application layer can again be created into a wide variety of programming
-languages and different paradigms.
+The separation of \gls{IoT} in layers is one of the causes of an integration
+problem in \gls{IoT}. The different layers are built with different paradigms,
+programming languages and different architectures which is difficult to
+connect. Rolling out updates is also complicated since reprogramming
+microcontrollers in the field is very expensive.
 
 \subsection{Task Oriented Programming}
 The \gls{TOP} paradigm and the corresponding \gls{iTasks} implementation offer
 a high abstraction level for real world workflow
 tasks~\cite{plasmeijer_itasks:_2007}. These workflow tasks can be described
-through an \gls{EDSL} hosted in \gls{Clean} and modeled as \glspl{Task}. The
-system will generate a multi-user web app from the specification. This web
-service can be accessed through a browser and is used to complete these
-\glspl{Task}. Familiar workflow patterns like sequential, parallel and
-conditional \glspl{Task} can be modelled using combinators.
-
-\gls{iTasks} has proven to be useful in many fields of operation such as
-incident management~\cite{lijnse_top_2013}. Interfaces are automatically
-generated for the types of data which makes rapid development possible.
-\Glspl{Task} in the \gls{iTasks} system are modelled after real life workflow
-tasks but the modelling is applied on a high level. Therefore it is difficult
-to connect \gls{iTasks}-\glspl{Task} to real world \glspl{Task} and allow them
-to interact. A lot of the actual tasks could be performed by small \gls{IoT}
-devices. Nevertheless, adding such devices to the current system is difficult
-to say the least as it was not designed to cope with these devices. 
+through an \gls{EDSL} hosted in \gls{Clean} and modeled as the basic blocks of
+the paradigm called \glspl{Task}. The system will generate a multi-user web
+application from the code. This web service can be accessed through a browser
+and is used to complete these \glspl{Task}. Familiar workflow patterns like
+sequential, parallel and conditional \glspl{Task} chaining can be modelled in
+the language.
 
-\subsection{Integration}
-In the current system such adapters connecting devices to \gls{iTasks} --- in
-principle --- can be written as \glspl{SDS}\footnote{Similar as to resources
-such as time are available in the current \gls{iTasks} implementation.}.
-However, this requires a very specific adapter to be written for every device
-and function.  This forces a fixed logic in the device that is set at compile
-time. Many small \gls{IoT} devices have limited processing power but are still
-powerful enough for decision making. Recompiling the code for a small
-\gls{IoT} device is expensive and therefore it is difficult to use a device
-dynamically for multiple purposes. Oortgiese et al.\ lifted \gls{iTasks} from a
-single server model to a distributed server architecture that is also runnable
-on small devices such as those powered by
-\gls{ARM}~\cite{oortgiese_distributed_2017}. However, this is limited to
-fairly high performance devices that are equipped with high speed communication
-channels because it requires the device to run the entire \gls{iTasks} core.
-Devices in \gls{IoT} often have only Low Throughput Network communication with
-low bandwidth and a very limited amount of processing power and are therefore
-not suitable to run an entire \gls{iTasks} core.
+\Gls{iTasks} has proven to be useful in many fields of operation such as
+incident management~\cite{lijnse_top_2013}. \Gls{iTasks} is highly type driven
+and depends heavily on generic function for generating function for arbitrarily
+given types. This results in the programmer having to do very little
+programming on the details such as user interfaces.
index cfb8494..5664a6f 100644 (file)
@@ -1,3 +1,38 @@
+\Glspl{Task} in the \gls{iTasks} system are modelled after real life workflow
+tasks but the modelling is applied on a high level. Therefore it is difficult
+to connect \gls{iTasks}-\glspl{Task} to real world tasks and allow them
+to interact. A lot of the actual tasks could very well be performed by small
+\gls{IoT} devices. Nevertheless, adding such devices to the current system is
+difficult to say the least as it was not designed to cope with these devices.
+
+In the current system such adapters connecting devices to \gls{iTasks} --- in
+principle --- can be written in two ways.
+
+First, an adapter for a specific device can be written as a
+\glspl{SDS}\footnote{Similar as to resources such as time are available in the
+current \gls{iTasks} implementation.}. \glspl{SDS} can interact with the world
+and thus with hardware, allowing it to communicate with any type of device.
+However, this requires a tailor-made \gls{SDS} for every specific device and
+does not allow logic to be changed. Once a device is programmed to serve as an
+\gls{SDS}, it has to behave like that forever. Thus, this solution is not
+suitable for dynamic systems.
+
+The second method uses the novel contribution to \gls{iTasks} by Oortgiese et
+al. They lifted \gls{iTasks} from a single server model to a distributed server
+architecture~\cite{oortgiese_distributed_2017}. As a proof of concept, an
+android app has been created that runs an entire \gls{iTasks} core and is able
+to receive \glspl{Task} from a different server and execute them. While android
+often runs on small \gls{ARM} devices, they are a lot more powerful that the
+average \gls{IoT} microcontroller. Running the entire \glspl{iTasks} core on a
+microcontroller is not feasible. Even if it would be possible, this technique
+would still not be suitable because a lot of communication overhead is needed
+to transfer the \glspl{Task}. \gls{IoT} devices are often connected to the
+server through \emph{Low Power Low Bandwidth} which is unsuitable for
+transferring a lot of data.
+
+To solve this integration problem, a novel system is devised that bridges the
+gap between the aforementioned solutions.%TODO
+
 The updates to the \gls{mTask}-system~\cite{koopman_type-safe_nodate} will
 bridge this gap in the current system by introducing a new communication
 protocol, device application and \glspl{Task} synchronizing the two. The system