Studio del paradigma di comunicazione Publish/Subscribe in … · 2018. 3. 12. · Facoltà di...

Facoltà di Ingegneria Corso di Studi in Ingegneria delle Telecomunicazioni Tesi di Laurea

Studio del paradigma di comunicazione Publish/Subscribe in ambienti mobili. Anno Accademico 2009-2010

relatore Ch.mo prof. Domenico Cotroneo correlatore ing. Christiancarmine Esposito candidato Daniele Giuliano matr. 139/152

[Dedica]

III

Indice Introduzione 6 Capitolo 1. Il Mobile Computing. 12 1.1 Lo scenario 15 1.2 Un poʼ di storia,dalla nascita della cultura al concetto di “Mobile Computing” 23 1.3 Lʼuniverso dei possibili campi applicativi legati al “Mobile Computing” 25 1.4 Limitazioni e problematiche legate al Mobile Computing 32 Capitolo 2. Il paradigma di comunicazione Publish/Subscribe. 42 2.1 Cosa è un middleware 42 2.2 Il modello publish/subscribe 44 2.3 Punti di forza del modello 46 2.4 I diversi modelli di pub/sub 49 Capitolo 3. Il pub/sub in ambienti mobili. 3.1 Dai middleware per sistemi tradizionali a quelli per sistemi mobili 3.2 Il pub/sub in supporto alla mobilità 3.3 Principali implementazioni del pub/sub mobile 3.3.1 Rebeca 3.3.2 JEDI Capitolo 4. Le reti “ad hoc”. 4.1 Dagli albori agli sviluppi attuali e futuri 4.2 La rete wireless 4.3 Vantaggi e svantaggi delle reti MANET 4.4 Lo standard IEEE 802.11 4.5 Ulteriori problematiche delle reti MANET 4.6 Possibili applicazioni Conclusioni Ringraziamenti 196 Bibliografia 199

Facoltà di Ingegneria – Corso di Studi in Ingegneria delle Telecomunicazioni

Studio del paradigma di comunicazione Publish/Subscribe in ambienti mobili

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Introduzione

Obiettivo di questa tesi è in primo luogo quello di analizzare quelli che sono

comunemente indicati come sistemi “Mobile Computing”.

Tali sistemi stanno pian piano rivoluzionando la nostra vita quotidiana, così

come, allo stesso tempo, stanno permettendo di sviluppare un nuovo ed

entusiasmante concetto di lavoro,più efficiente e produttivo.

Oggigiorno infatti,e sempre più,il lavoro di ciascuno di noi si svolge spesso in

“movimento”.Abbiamo sempre più necessità di comunicare con i nostri

colleghi,rivedere dati quanto più aggiornati possibile,elaborarli ed usarli per

svariati fini,come può essere ad esempio convincere un cliente della validità

dei prodotti offerti, oppure per illustrare un dato progetto tecnico. E’nata così

l’espressione “Mobile Computing”che ci permette di indicare,in modo

generico,tutte quelle tecnologie che consentono l’elaborazione o l’accesso ai

dati,anche remoti, in “movimento”.

Motivo per il quale,grazie a queste nuove tecnologie non è più difficile

immaginare scenari impensabili fino a pochi anni fa,scenari nei quali ciascuna

persona è libera di svolgere le proprie attività quotidiane in assoluta libertà di

movimento e allo stesso tempo utilizzare i servizi informatici che le strutture,



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sia pubbliche che private, quali ad esempio aeroporti,musei,sedi lavorative

ecc. mettono a disposizione.

I campi applicativi nei quali l’ausilio del Mobile Computing risulta essere

determinante,se non indispensabile, sono molteplici e sempre in maggiore

crescita. Non è un caso infatti che le quote budget assegnate a progetti di

mobilità aumentino di anno in anno ed i dipartimenti ITC (Information &

Communication Technology) cercano sempre più di individuare figure professionali in grado di sviluppare processi basati sulle cosiddette “mobile

applications”. Ulteriore elemento di riflessione è la costante crescita sul

mercato di molti operatori che offrono servizi di mobilità specifici.

L’investimento verso queste nuove tecnologie sta diventando quindi un obbligo soprattutto per quelle aziende che vogliono migliorare la logistica,la produzione,la vendita,ossia,in poche parole,la produttività.

Le origini del Mobile Computing si possono ricondurre ovviamente

all’esponenziale diffusione dei personal computer portatili, a sua volta legata

ai processi tecnologici che hanno consentito una notevole riduzione sia delle

dimensione,sia (cosa di non secondaria importanza) del costo dei componenti

hardware. Inoltre,basta recarsi in uno qualsiasi dei tanti centri specializzati

nell’elettronica di consumo,per capire come negli ultimi anni,a partire proprio

dai “portatili”,si è verificata una rapida evoluzione di questi ultimi che ha

visto come conseguenza la nascita di una nuova ampia classe di computer

portatili a basso ingombro,come ad esempio laptop,tablet pc,notebook e così

via,fino ad arrivare ai palmari. Se si pensa inoltre che gli stessi telefoni

cellulari, oggigiorno, possono essere considerati come dei veri e propri

computer portatili, si capisce come tali dispositivi siano parte integrante della

vita di tutti i giorni di ciascun individuo.



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Come se non bastasse,contemporaneamente alla miniaturizzazione dei

computer,altri dispositivi digitali,quali fotocamere,lettori mp3,navigatori

satellitari,hanno visto un accrescimento esponenziale delle loro capacità di

calcolo e della loro possibilità di interconnessione,portando ad un mercato

sempre più ampio,in cui il confine fra computer ed altri dispositivi è sempre

più sottile.

Contemporaneamente a tutta questa “rivoluzione tecnologica”appena

descritta,il diffondersi delle tecnologie wireless per la connessione ad Internet

ha contribuito non poco a facilitare l’utilizzo di tali dispositivi per la

trasmissione e ricezione dati.

Motivo per il quale si può affermare ,a giusta ragione, che l’uso combinato di

queste tecnologie su dispositivi personali portatili permette a ciascuno di noi

di essere perennemente connesso a tutte le informazioni di cui abbiamo

bisogno, sempre e dovunque (“anytime”and “anywhere”).

Tuttavia,ad onor del vero,è importante sottolineare,oltre ai vantaggi

elencati,anche quelle che sono le limitazioni ed i vincoli ai quali andiamo

incontro nell’ambito di queste tecnologie. Gli ambienti mobili infatti,portano

in conto numerose problematiche che risultano essere inesplorate nell’ambito

dei sistemi tradizionali. A differenza delle reti wired,le connessioni

wireless,in poche parole, non sono affidabili,veloci e permanenti,ma possono

soffrire di latenza ed intermittenza. I nodi di elaborazione inoltre non sono

stabili e potenti come quelli fissi,ma possono essere mobili e poveri di risorse.

Le caratteristiche del contesto elaborativo inoltre sono variegate e variano di

continuo.

Nel secondo capitolo introdurremo un importante paradigma di

comunicazione, sempre in ambito “mobile”,il Publish/Subscribe.

Naturalmente, prima di fare ciò, non possiamo fare a meno di cercare, in



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qualche modo, di introdurre il concetto di middleware e di sviluppare al

tempo stesso una possibile tassonomia di questi ultimi.

Al giorno d’oggi definire in modo esauriente cosa sia un middleware è cosa di

difficile soluzione. Infatti se ponessimo il quesito a cento tecnici informatici

probabilmente otterremo la stessa risposta,ovvero la porzione di software che

si frappone tra le componenti Client e quelle Server in ambienti distribuiti. Se

però chiedessimo a questi stessi personaggi di descriverne le funzioni,i

meccanismi o gli standard avremo tuttavia cento risposte differenti sulla base

del ruolo,dell’esperienza e del contesto in cui è inserito ciascuno di essi.

Fino a qualche anno fa infatti il termine middleware era sinonimo di Data

Access,che consentiva per grandi linee di mettere in comunicazione tra loro

Database di natura diversa. Nello stesso periodo stava imperando lo standard

RPC (Remote Procedure Call) largamente utilizzato in fase di

programmazione. In un secondo tempo hanno prevalso sigle quali MOM

((Message Oriented Middleware ),ORB ( Object Oriented Middleware ) e via

dicendo. In realtà,come dicevamo sono pochissime le persone in grado di

fornire una visione strutturata delle categorie di middleware e delle tecnologie

ad esse associate che possono essere impiegate per facilitare il compito di chi

deve porre in correlazione ambienti di elaborazione eterogenei.

Fatto ciò, entreremo nel merito del paradigma pub/sub, in primo luogo

introducendo ovviamente gli aspetti generali, validi cioè indipendentemente

dal tipo di ambiente in cui ci si trova ad operare, per poi entrare nel dettaglio

di quella che è una delle possibili applicazioni di tale paradigma,ossia gli

ambienti mobili.

Il grande vantaggio che presenta il pub/sub rispetto ad altri paradigmi di

comunicazione menzionati in precedenza è sintetizzabile attraverso un’unica



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parola: decoupling (disaccoppiamento). Tale proprietà risulta essere di

fondamentale importanza relativamente all’utilizzo del pub/sub in ambienti

mobili. Il decoupling garantisce indipendenza tra le entità coinvolte nella

iterazione. Tale indipendenza come vedremo,riguarda tre aspetti:

spaziale,temporale e quello cosiddetto di sincronizzazione.

Come già detto, è proprio questa indipendenza che fa sì che il pub/sub risulti

essere particolarmente indicato per gli ambienti mobili. E’infatti impensabile

nell’ottica di un ambiente distribuito su vasta scala che tutte le entità possano

conoscersi ed inviarsi liberamente i dati.

Nell’ultimo capitolo ci occuperemo infine delle cosiddette reti

“MANET”(Mobile ad hoc Networks). Lo sviluppo di tali reti sono un stretta

conseguenza di tutto lo scenario che abbiamo descritto in precedenza.

Infatti,negli ultimi tempi,come appunto già detto, la società si sta evolvendo

verso scenari dominati dalla mobilità. Tale mobilità é dettata dalla necessità di

ogni persona di essere continuamente, indipendentemente dal luogo dove si

trova, in comunicazione con altre persone ad essa legate da interessi di lavoro,

culturali, sociali.

Ognuno di noi quotidianamente si trova di fronte alla necessità di dover

risolvere dei problemi pur essendo lontani fisicamente dal sito dove si é

verificato il problema stesso.

Per rispondere a tali ed altre esigenze l'innovazione tecnologica ha prodotto i

dispositivi mobili e nuove tipologie di rete. In particolare, l'attenzione é stata

rivolta alle reti MANET ,reti in cui non esiste alcun tipo di infrastruttura, dove

non risulta necessario avere sistemi centralizzati per permettere la

comunicazione tra dispositivi mobili.

Le MANET sono un sistema di comunicazione dati, basato su trasmissioni

radio nelle quali i dispositivi comunicano esclusivamente su canali wireless.



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Tali reti sono reti temporanee, senza punti di accesso, che non devono essere

preconfigurate, ma si formano per la sola presenza dei dispositivi in un dato

territorio. Per la loro natura le reti ad hoc sono la soluzione ideale per tutti quei

casi in cui le infrastrutture di comunicazione esistenti non sono disponibili,

non sono affidabili o più semplicemente troppo costose da utilizzare.

Le possibili applicazioni, che destano più interesse nell'ambito della ricerca

vanno dal campo militare, alle applicazioni di business, per arrivare alle

applicazioni in caso di atto terroristico o di disastro naturale.

Per queste tipologie di applicazioni si vengono a creare innumerevoli

problemi, primo fra tutti il nodo cruciale della batteria limitata di cui possono

disporre i nodi mobili. Di conseguenza una MANET può operare pienamente e

continuamente solo per un tempo limitato.



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Capitolo 1 Il Mobile Computing

Negli ultimi anni abbiamo assistito ad una crescita esponenziale del settore

legato al “Mobile Computing”. Le ragioni di tale incremento sono numerose e

riguardano principalmente alcune situazioni favorevoli fra cui l’unificazione

dei numerosi standard presenti sul mercato, l’abbassamento e, di

conseguenza, la diffusione delle apparecchiature e dei dispositivi mobili, la

diffusione di nuove tecnologie, la consapevolezza che le applicazioni mobili

portino ad un effettivo miglioramento ad alcuni processi industriali e

commerciali. Tutto ciò ha portato vantaggi enormi, si pensi ad esempio a

quegli utenti che non hanno la possibilità di accedere direttamente alle

informazioni aziendali, sia perché non dispongono di una postazione fissa in

ufficio, sia perché non posseggono le competenze necessarie per agire sui

moderni sistemi informativi. Grazie a dispositivi portatili come laptop, tablet

pc, palmari o smart-phone e all’utilizzo di applicazioni mobile, gli utenti

dispongono dei dati dell’azienda in qualsiasi luogo e in qualsiasi momento,

migliorando sensibilmente la produttività e l’efficienza del proprio lavoro. In

altri termini,con il mobile computing tutte le risorse aziendali possono essere



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fruibili attraverso tecnologie di tipo “mobile”,permettendo agli utenti di

accedere in qualsiasi luogo (eliminazione dei vincoli geografici) a dati sempre

aggiornati. Ciò consente di avere informazioni in tempo reale,di ridurre i

tempi delle procedure operative,ossia, in poche parole, di aumentare la

produttività.



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1.1 Lo scenario

Con l’espressione “Mobile Computing” (traducibile in italiano con

“elaborazione in movimento”) si fa riferimento, in modo generico,a qualsiasi

tipo di elaborazione effettuata da un dispositivo elettronico in movimento

nello spazio fisico.

Tali tecnologie di elaborazione o accesso dati sono caratterizzate dal fatto di

essere prive di vincoli relativamente alla posizione fisica dell’utente o delle

apparecchiature coinvolte.

L’idea di eseguire processi di elaborazione su apparati mobili comporta due

aspetti impliciti. Il primo riguarda la mobilità di coloro che utilizzano il

dispositivo. Il secondo riguarda il dispositivo stesso che potrebbe agire in

modo autonomo ed indipendente dalla mobilità del suo proprietario. Si pensi

ad esempio al caso malaugurato in cui dimenticassimo in treno il telefono

cellulare. Infatti,i processi elaborativi che consentono al cellulare di

comunicare con la rete durante il viaggio in treno avvengono anche quando

stiamo seduti davanti all’impiegato dell’ufficio “oggetti smarriti”. Più in

generale,un qualsiasi dispositivo che possa muoversi autonomamente nello

spazio fisico rappresenta un esempio di elaborazione in movimento.

In tempi recenti,il Mobile Computing si spinge oltre,facendo parlare gli

studiosi di “Nomadic Computing”,di “Pervasive Computing”,di “Ubiquitous

Computing”,i quali rappresentano un passo ulteriore verso la totale libertà di

calcolo rispetto allo spazio fisico.

Con questi ulteriori termini si vuole sottolineare la possibilità di accedere alla

rete ed ai sistemi di elaborazione dati praticamente in tutti i contesti ed

attraverso una grande varietà di dispositivi.



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Quanto detto comporta che i nuovi sistemi di elaborazione dell’informazione

dovranno essere necessariamente provvisti di un grado di mobilità,dinamicità

e flessibilità sempre maggiori. Ciascun utente infatti ha necessità di essere

accompagnato nei suoi spostamenti ,sia di lavoro che di piacere,da tutti gli

strumenti che la tecnologia è in grado di offrire. Appare evidente come, nello

spostarsi da un luogo ad un altro,il contesto nel quale operano tali dispositivi

possa mutare profondamente in termini di risorse,condizioni ecc. In

quest’ottica i dispositivi che abbiamo a disposizione saranno veramente utili

solo se saranno in grado di adattarsi a questa dinamicità.

Naturalmente quanto descritto ha comportato un radicale cambiamento anche

dell’architettura software. A partire infatti da una relativamente semplice

architettura (Sistemi Centralizzati) dove tutte le componenti software sono

eseguite su di una singola macchina,una nuova architettura software (Sistemi

Distribuiti) è stata sviluppata,nella quale il software è organizzato in differenti

moduli distribuiti su differenti nodi di elaborazione ed i dati sono scambiati

tramite una rete di comunicazione.

In un sistema centralizzato,un’applicazione viene eseguita su di un singolo

nodo e costituisce un singolo processo;la workstation rappresenta l’unica

componente attiva del sistema poiché ospita l’applicazione stessa. I terminali

condividono le risorse della workstation in modo tale che i diversi utenti

possano utilizzare l’applicazione. I terminali possono esistere anche in

assenza di CPU,essendo equipaggiati di una interfaccia di comunicazione in

grado di inviare comandi all’applicazione in esecuzione sulla workstation.

In altri termini,in un tale sistema di comunicazione,la rete è utilizzata al fine

di interconnettere nodi di rete privi di capacità elaborative (terminali) a nodi

in grado di portare a termine processi elaborativi.



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In un sistema distribuito invece,un’applicazione è composta di più processi

ciascuno eseguito su differenti nodi della rete. Tutti i processi collaborano tra

loro strettamente e la loro esecuzione risulta essere in parallelo. Così

facendo,si può ritenere che una delle caratteristiche principali di un sistema

distribuito è quella che i processi non condividono la memoria,ma fanno

affidamento invece su di un meccanismo di scambio messaggi,il quale

introduce un ritardo di computazione.

A causa del progressivo abbattimento dei costi relativi ad una infrastruttura di

rete di comunicazione, la potenza computazionale raggiunta dai sistemi

distribuiti risulta essere più economica rispetto a quella ottenibile mediante

una workstation equivalente. Inoltre un ulteriore vantaggio della soluzione

distribuita rispetto quella ormai obsoleta di tipo centralizzato è che l’intera

infrastruttura risulta essere più gestibile,in quanto risulta essere relativamente

più semplice aumentare le risorse al fine di bilanciare il carico di lavoro ed

eseguire in parallelo le applicazioni.

In un sistema distribuito tradizionale,il paradigma di interazione di

riferimento generalmente adottato risulta essere il cosiddetto Client-Server.

Client e server sono distinti processi in esecuzione su differenti nodi della rete

caratterizzati da una ben definita interfaccia. Senza addentrarci più di tanto in

questo noto paradigma di interazione,possiamo sintetizzare per grandi linee

l’interazione tra le due entità coinvolte attraverso il seguente schema di

principio:

- Il client richiede un servizio al server.

- Il server esegue l’elaborazione richiesta ed invia i risultati di tale

elaborazione al client.



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E’importante sottolineare come la distinzione tra client e server sia puramente

funzionale;infatti non vi sono client e server in senso assoluto, ma ad esempio

potremmo avere il caso in cui un server funga da client per un altro server.

E’ importante capire inoltre che le ipotesi fatte relativamente ai sistemi

distribuiti tradizionali perdono parte della loro validità nel momento in cui le

applichiamo ai contesti “mobile”presentati in precedenza (l’ambiente non è

più statico,le connessioni tra i nodi di rete non sono più stabili e durature nel

tempo ecc.).

Infatti,per grandi linee, nei sistemi tradizionali quando un processo richiede di

interagire con un altro processo,al fine di richiedere un servizio da esso

offerto,si affida da un lato alle buone capacità elaborative dei nodi di

rete,dall’altro alla stabilità e alle buone prestazioni dei link che caratterizzano

l’infrastruttura fisica. Pertanto se una delle due parti non reagisce,è molto

probabile che si sia verificato qualche malfunzionamento.

Viceversa, i “nuovi”ambienti introdotti stravolgono le caratteristiche appena

viste;i nodi elaborativi (e con essi i servizi) possono più volte connettersi e

disconnettersi,ciò implica, contrariamente a quanto visto in precedenza,che

non necessariamente la non disponibilità sia sinonimo di malfunzionamento.

Abbiamo inoltre che le connessioni tra i vari nodi di rete avvengono mediante

connessioni wireless,che sono come sappiamo intrinsecamente intermittenti

ed inaffidabili. I nodi stessi risultano essere caratterizzati da scarse risorse

computazionali. Tutto ciò comporta che relativamente al contesto appena

descritto risulta difficile poter utilizzare un servizio.



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In altri termini,è ciò rappresenta il succo del discorso al quale volevamo

arrivare,i sistemi distribuiti classici hanno subito nel corso degli anni una

evoluzione verso nuovi sistemi di elaborazione e comunicazione,che come

abbiamo detto in precedenza fanno tutti capo al Mobile Computing. Infatti

termini come Pervasive Computing,Ubiquitous Computing,Nomadic

Computing,ad hoc Computing,sono tutte facce della stessa medaglia,anche se

però,ovviamente, oltre a presentare similitudini,sono in possesso ciascuna di

una propria identità.

Prima di poter eseguire una sorta di tassonomia relativamente a quelli che

abbiamo definito come sistemi distribuiti vale la pena soffermarci ed

approfondire i seguenti aspetti, in modo tale da poter illustrare ancora una

volta le similitudini e,cosa ancora più importante,le differenze tra sistemi

distribuiti fissi e mobili.

Un sistema distribuito, abbiamo già detto, altro non è che una collezione di

componenti distribuiti su vari computer (chiamati anche hosts) connessi da

una apposita rete di comunicazione. Tale definizione risulta essere valida sia

per i sistemi distribuiti tradizionali quanto per quelli di “ultima

generazione”ossia quelli mobili. Al fine di capire le differenze esistenti

andiamo a definire tre importanti concetti:quelli di device

(dispositivo),connessione di rete e contesto di esecuzione.

- Tipi di dispositivi: fin da subito possiamo dire che in un sistema

distribuito fisso i dispositivi risultano essere per l’appunto stazionari o fissi

che dir si voglia,mentre in un sistema distribuito mobile almeno alcuni sono

fisicamente in movimento. Motivo per il quale i dispositivi fissi variano dal



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computer di casa,al mainframe,alle workstation. Di contro,i dispositivi mobili

variano dal telefono cellulare,alla fotocamera digitale,alle smart-cards e

quant’altro. Inoltre mentre le prime possono essere considerate come delle

macchine dotate di capacità elaborative notevoli,dotate di grandi quantità di

memoria e CPU veloci,le seconde hanno capacità limitate,in termini di

velocità della stessa CPU,ridotte dimensioni dello schermo,poca memoria e

bassa autonomia delle batterie.

- Tipi di connessione di rete: gli hosts fissi sono il più delle volte connessi

permanentemente alla rete attraverso collegamenti a banda larga. Le

disconnessioni possono avvenire o in modo esplicito per cause di tipo

amministrativo o per guasti non prevedibili a priori. In poche parole le

disconnessioni in un sistema distribuito fisso sono considerate come eccezioni

al normale comportamento del sistema. Naturalmente come già detto in

precedenza queste assunzioni non possono essere prese in considerazione

relativamente a quelli che sono i sistemi distribuiti mobili che si connettono

ad Internet mediante collegamenti di tipo wireless. Sappiamo infatti che le

prestazioni delle reti wireless sono fortemente influenzate dai protocolli e

dalle tecnologie utilizzate. Una larghezza di banda apprezzabile può essere

raggiunta se ad esempio gli hosts sono allocati nei pressi,entro cioè poche

centinaia di metri dalla stazione base e se sono naturalmente in numero

limitato. In linea di principio infatti,la banda disponibile decresce rapidamente

all’aumentare del numero degli hosts. Inoltre la perdita di connessione non è

una fatto così sporadico come avviene nei sistemi fissi. Essendo infatti i

dispositivi in movimento, con maggiori probabilità si potrebbe incappare in

una zona senza copertura o ad alta interferenza. Motivo per il quale le

disconnessioni non vengono più considerate come delle eccezioni ma come

parte integrante delle comunicazioni wireless. Tutto ciò ci porta a dire che, sia



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a causa di guasti, sia a causa del normale evolversi delle comunicazioni

wireless,la rete di collegamento dei sistemi distribuiti mobili, a giusta ragione,

può essere considerata come una rete intermittente.

- Tipi di contesto: con il termine contesto generalmente si indica tutto ciò

che può influenzare una data applicazione;questo include le risorse interne al

dispositivo,come la quantità di memoria disponibile o le dimensioni dello

schermo,e le risorse esterne,come la banda,la qualità della connessione ecc. In

un ambiente distribuito fisso il contesto può essere considerato a giusta

ragione statico:la banda disponibile risulta essere infatti elevata oltre che

costante,la “location”non cambia quasi mai,gli hosts infatti, è vero che

possono essere aggiunti,spostati,rimossi ecc. ma la frequenza con la quale

tutto ciò accade è decisamente irrilevante rispetto a quanto avviene negli

ambienti mobili. Un contesto risulta essere quindi statico allorquando le

risorse interne ed esterne variano poco o mai. Viceversa, il contesto negli

ambienti mobili risulta essere estremamente dinamico. Gli hosts,ad

esempio,possono connettersi e disconnettersi in maniera estremamente più

rapida rispetto al caso precedente. Le risorse sia interne che esterne risultano

essere soggette a forti cambiamenti.

Ciò premesso,abbiamo adesso tutti gli strumenti necessari a poter effettuare

una classificazione relativamente ai sistemi distribuiti oggetto della nostra

analisi. Essi infatti si distinguono in:

- Sistemi distribuiti tradizionali: sono caratterizzati da una collezione di

dispositivi fissi e general-purpose (cioè dispositivi progettati per non eseguire

compiti specifici,come avviene ad esempio per i PDA,laptop,PC ecc.)



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connessi tra loro mediante una connessione permanente le cui applicazioni

vivono in un contesto di esecuzione statico.

- Nomadic Computing: rappresentano un compromesso tra sistemi

totalmente fissi e quelli totalmente mobili;sono generalmente caratterizzati

dalla presenza di device mobili, sia di tipo general che di tipo special-purpose

(cioè,contrariamente ai precedenti,dispositivi realizzati per eseguire compiti

specifici,quali ad esempio microcontrollori,sensori ecc.),interconnessi ad una

infrastruttura core con nodi fissi (collegati tra loro attraverso una connessione

permanente) general-purpose. Data la natura del sistema appena descritto,le

applicazioni vivono in un contesto di esecuzione che può essere talvolta

statico,talvolta dinamico.

- Ad hoc Mobile Computing: i sistemi distribuiti ad hoc sono costituiti da

un insieme di dispositivi mobili,generalmente general-purpose,connessi tra di

loro attraverso un collegamento intermittente e senza alcuna infrastruttura

fissa,dove le applicazioni vivono in un contesto di esecuzione fortemente

dinamico. Gli scenari di ad hoc computing possono essere numerosi;si può

pensare ad esempio ad una scrivania sulla quale ritroviamo tanti dispositivi

wireless che comunicano tra di loro (stampanti,cellulare ecc.),così come

possiamo pensare ad un campo di battaglia dove i diversi contingenti si

devono scambiare informazioni circa le strategie da adottare.

- Pervasive Computing: con tale termine generalmente si fa riferimento ad

un sistema distribuito. E’ caratterizzato dalla presenza di dispositivi fissi

special-purpose connessi tra di loro attraverso un collegamento tipicamente



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permanente le cui applicazioni vivono in un contesto di esecuzione

tipicamente statico soggetto solo talvolta a rapidi cambiamenti. Con il termine

Pervasive Computing in pratica si intende la crescente diffusione di

dispositivi informatici intelligenti,facilmente accessibili e talvolta invisibili,il

cui scopo è quello di semplificare le normali attività che ciascuno di noi

svolge quotidianamente .

- Ubiquitous Computing: tali sistemi sono costituiti da un insieme di

dispositivi mobili,per la maggior parte special-purpose connessi tra loro

attraverso collegamenti intermittenti e le cui applicazioni vivono in un

contesto tipicamente dinamico. I sistemi di Ubiquitous Computing nascono

dall’evoluzione dei sistemi di Pervasive Computing data dalla introduzione

della mobilità dei dispositivi (per questo spesso i due termini sono usati come

sinonimi). Con l’Ubiquitous Computing i device faranno parte dei nostri

naturali movimenti ed interazioni con i normali ambienti del prossimo futuro.

In poche parole tutto ciò che è possibile immaginare con i computer e le

telecomunicazioni,in movimento,fermi, in cielo,in terra,o in mare può essere

considerato Ubiquitous Computing.

Altra cosa interessante da notare è quella che i sistemi “Nomadic” ed “ad

hoc” possono essere visti come due forme diverse del più generale concetto di

Mobile Computing.



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1.2 Un po’ di storia,dalla nascita della cultura al concetto di “Mobile Computing”. L’acquisizione del linguaggio, così come oggi lo intendiamo, è di circa

300.000 anni fa, e segna la prima tappa epocale della civilizzazione. È la

nascita della cultura: per la prima volta le conoscenze apprese possono essere

accumulate e trasmesse. Ma le culture orali producono un certo tipo di

pensiero, che potremmo definire mitico/eroico, dalla forma che il pensiero

deve assumere per poter ricordare e quindi trasmettere le rappresentazioni del

mondo.

All’incirca nel 3000 A.C. la nascita della scrittura segna un nuovo

cambiamento epocale. Ora le rappresentazioni del mondo possono essere

fissate su un supporto e trasmesse da una generazione ad un’altra senza che

esista la necessità di un contatto diretto tra gli autori della rappresentazione e i

loro lettori. Anche questa innovazione tecnologica ha mutato radicalmente il

pensiero, che smette di essere mitico/eroico per diventare un pensiero

logico/razionale. Un modo diverso di comprendere il mondo è ora possibile;

ad esempio la scrittura rende possibile la nascita della matematica

(impensabile in una società senza scrittura).

Per quanto altre innovazioni tecnologiche abbiano contrassegnato la storia

successiva (stampa, radio, televisione) nessuna di esse è dal punto di vista

della civilizzazione, una tappa epocale. Certamente ognuna di esse ha avuto

effetti importanti sullo sviluppo dei fatti del mondo, ma non ne ha mutato

radicalmente il presupposto di fondo.

Bisognerà aspettare la seconda metà del 1900 per la successiva tappa epocale,

ovvero la nascita della elaborazione automatica. Ora le rappresentazioni sono



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elaborabili su un processore artificiale oltre che raccontate, scritte, duplicate,

fotografate, filmate, riprese mediante strumenti artificiali/naturali. È questa

capacità di elaborazione che permette anche la comunicazione tra artefatti e

quindi l’universo della comunicazione elettronica che cominciamo ad

intravedere oggigiorno. A noi che osserviamo il fenomeno essendone

coinvolti come utenti, consumatori di tecnologie, comuni cittadini o esperti

delle sue diverse sfaccettature, può essere utile considerare da questa

prospettiva il fenomeno delle TIC (Tecnologie dell’Informazione e della

Comunicazione). Ritornando infatti al mobile computing, esso appare in

questa prospettiva come il dispiegarsi delle potenzialità insite nella

elaborazione su processori artificiali. Tutto ciò avrà effetti profondi sul modo

di pensare della specie anche se per ora non possiamo prevedere appieno la

natura di questi effetti.

Storicamente, l’idea del mobile computing comincia a prendere forma agli

inizi degli anni‘80, con l’affermazione sul mercato dei personal computer.

Rispetto alle macchine di quel periodo, il PC era enormemente meno

ingombrante ed il suo scarso ingombro ne permetteva il trasporto in modo

relativamente semplice, anche se le intenzioni dei costruttori non erano certo

quelle di farne un apparato mobile, quanto uno strumento appunto personale.

Questa caratteristica di potenziale portabilità di elaborazione venne comunque

quasi subito utilizzata per la produzione di computer cosiddetti trasportabili,

ovvero computer costruttivamente progettati (scheda madre, disco fisso,

lettori, schede di espansione ecc.) per il trasporto.

Il concetto di mobile computing comprende ormai fasce di prodotti molto

ampie: una macchina fotografica digitale, un lettore MP3, una unità

diagnostica portatile, un navigatore satellitare,un telefono cellulare, una

apparecchiatura cardiologica portatile ecc., sono tutti esempi di dispositivi che



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incorporano o sono di fatto dei computer, disponendo tutti di un processore, di

memoria, di dispositivi di input/output. Inoltre, la mobilità deriva dalla

disponibilità(al contrario dei tradizionali computer da tavolo) di una fonte

autonoma di energia che garantisce autonomia rispetto alla rete elettrica.

Questa diffusione degli apparati di elaborazione in prodotti di consumo è solo

agli inizi: potenzialmente ogni apparato di una certa complessità potrebbe

essere equipaggiato di hardware e di software adeguati al compito e alle

circostanze. Se un tale apparato fosse per una qualche ragione mobile, esso

rientrerebbe a pieno titolo nell’universo del mobile computing.

Un altro elemento che caratterizza il mobile computing, abbiamo visto, è la

connettività. La capacità di compiere elaborazioni mentre l’apparato è in

movimento rende possibile la comunicazione con altri dispositivi, sia fissi che

in movimento nello spazio. L’avvento di Internet, lo sviluppo delle

telecomunicazioni, la convergenza in atto tra multimedialità, reti e calcolo,e

(recentemente) l’avvento della tecnologia wireless (senza fili), tutti questi

fattori hanno determinato una capacità di connessione dei dispositivi mobili

senza il legame fisico rappresentato dalle tecnologie guidate, ovvero i cavi.

Ormai, mobile computing assume anche il significato di always

connected,sempre connesso. La connettività senza fili è ovviamente un

patrimonio dell’uomo moderno dai tempi della TV e della radio, dove la

semplice antenna bastava a ricevere il segnale. La telefonia ha poi raggiunto il

terreno della mobilità, grazie alla diffusione delle reti cellulari. In questi

ultimi tempi i dispositivi di calcolo hanno cominciato a poter essere utilizzati

in condizioni “nomadiche” (una persona,un dispositivo, tanti luoghi),

superando così il vincolo del passato costituito dalla necessità di un cavo di

comunicazione per connettersi alla rete.



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1.3 L’universo dei possibili campi applicativi legati al “Mobile Computing” Telefoni cellulari, computer portatili e Web stanno rapidamente diventando il

sistema più utilizzato per essere sempre in stretto contatto con le idee e le

attività che contano per noi. L’hardware e il software che si nascondono

dietro questi processi non diventeranno mai invisibili, ma saranno sempre

meno intrusivi, consentendo di focalizzare la nostra attenzione sui contenuti

informativi veicolati. Ci stiamo servendo di questi nuovi strumenti di calcolo

portatili per interagire con gli altri in modi che nessuno aveva previsto e non

sarà naturalmente facile separarci da tali strumenti.

Al di là dell’aspetto puramente tecnologico, il successo del mobile computing

è strettamente legato alla disponibilità di applicazioni per gli utenti finali.

È noto, infatti, come il carburante per lo sviluppo di una nuova tecnologia sia

rappresentato dal miglioramento delle condizioni di lavoro/ vita/svago che

l’utente trae dall’utilizzo di quelle tecnologie. La disponibilità di applicazioni

da svolgere in mobilità o, anche solo in condizioni nomadiche costituisce

quindi un fattore cruciale per questo settore: di recente, una serie di migliorie

tecnologiche ha consentito di migrare applicazioni tipicamente riservate al

mondo dei computer verso gli apparati

mobili. In generale, la progettazione e lo sviluppo di sistemi intelligenti nelle

applicazioni informatiche odierne prevede la possibilità di fornire parte o tutti

i servizi previsti anche su piattaforme mobili.

Il mobile computing apre spazi di sviluppo praticamente in tutti i campi dove i

computer possono essere utilizzati. È quindi del tutto prevedibile che in futuro



26

qualunque sistema informatico prevederà come default la possibilità di

interagire con utenti in movimento.

La possibilità di elaborare mentre i sistemi sono in movimento influenza

maggiormente alcuni campi applicativi rispetto ad altri. A ben vedere però,

questo è dovuto soltanto ad una immaturità tecnologica: in linea di principio,

tutti i sistemi informatici hanno degli utenti e questi ultimi hanno interesse a

spostarsi nello spazio fisico senza rinunciare a interagire con sistemi di cui

sono appunto utenti. Inoltre, molti oggetti di uso comune (macchine

fotografiche, stampanti, cellulari ecc.) sono di fatto apparati di elaborazione.

Tali apparati possono comunicare direttamente tra loro senza la mediazione di

un computer general-purpose. Esempi già disponibili sul mercato sono le

macchine fotografiche digitali che si connettono direttamente alla stampante,

oppure i pagamenti effettuati con il telefono cellulare verso distributori

automatici di vario genere. Se consideriamo inoltre apparati con un alto grado

di autonomia (robot capaci di muoversi autonomamente in uno spazio e di

connettersi a sistemi di comunicazione), l’universo delle applicazioni

ipotizzabili diviene talmente vasto da rendere difficile prevederne

l’evoluzione, se non nelle sue linee essenziali. Queste prospettive vanno

quindi ben oltre il classico slogan anywhere, anytime, anyplace. In linea di

principio, agenti hardware o software potrebbero essere ovunque, liberi di

muoversi nello spazio e di effettuare operazioni di elaborazione per nostro

conto. In effetti, le sonde semoventi che negli anni scorsi sono state fatte

atterrare su pianeti del sistema solare sono esempi di questa classe di robot.

Anywhere, anytime, anyplace risulta quindi uno slogan riduttivo, perché non

solo gli utenti possono muoversi nello spazio ma teoricamente (almeno per

ora) anche i loro agenti robotizzati potrebbero perlustrare lo spazio in modo

parallelo. Già oggi, per esempio, possiamo equipaggiare la nostra abitazione



27

di campagna e il nostro appartamento in città con telecamera, e controllare il

tutto dal nostro cellulare. Sicché mentre l’utente è in movimento, può

controllare la situazione in due spazi fisici remoti. In altri termini, possiamo

avere contemporaneamente la percezione di tre luoghi fisici diversi di cui due

virtuali. Al giorno d’oggi sono molteplici i campi applicativi in cui le

tecnologie “mobile”stanno diventando sempre più indispensabili. In

particolare le aree maggiormente esplorate riguardano alcuni settori,quali ad

esempio:

- Domotica: con domotica o "casa intelligente" si indica un ambiente

domestico opportunamente progettato e tecnologicamente attrezzato al fine di

rendere più agevoli le attività all'interno dell'abitazione (quali accensione luci,

attivazione e comando elettrodomestici, gestione climatizzazione, apertura di

porte e finestre, ecc.), di aumentarne la sicurezza (controllo anti-intrusione,

fughe di gas, incendi, allagamenti, ecc.) e di consentire la connessione a

distanza con servizi di assistenza (tele-soccorso, tele-assistenza, tele-

monitoraggio, ecc.). L'edificio intelligente, con il supporto delle nuove

tecnologie, permette la gestione coordinata, integrata e computerizzata degli

impianti tecnologici (climatizzazione, distribuzione acqua, gas ed energia,

impianti di sicurezza), delle reti informatiche e delle reti di comunicazione,

allo scopo di migliorare la flessibilità di gestione, il comfort, la sicurezza, il

risparmio energetico degli immobili e per migliorare la qualità dell'abitare e

del lavorare all'interno degli edifici.

Con l'espressione "casa intelligente", allora, si definisce l'integrazione di

diversi dispositivi per il controllo automatizzato di apparati domestici, di

sensori di misurazione dello stato dell'ambiente, di funzioni intelligenti di



28

supporto e di sistemi telecomunicativi per l'accesso alle funzioni da remoto o

per l'assistenza a distanza. Quindi, lo scopo ultimo di un sistema della

domotica è il controllo totale di tutti i servizi e la possibilità di realizzare

nuove operazioni complesse, possibili solo nel caso in cui diversi sistemi

semplici siano connessi e controllati in modo intelligente.

Fig.1.1. Possibili applicazioni del Mobile Computing alla domotica

- Mobile Commerce: area vastissima che comprende sia gli aspetti

tecnologici,sia la creazione di modelli di business e prodotti specifici per l’e-

commerce.

Sull’onda del miraggio dell’e-commerce, a fine anni ‘90 si cominciò a parlare

di mobile-commerce, prospettiva particolarmente interessante vista la crisi

dell’e-commerce dovuta principalmente alla mancanza di dispositivi

trasportabili e sicuri per effettuare pagamenti. In questo caso, l’apparecchio



29

mobile era rappresentato dal telefono cellulare, il quale poteva fornire con le

sue capacità di calcolo adeguata potenza per gli algoritmi di crittografia e per

la gestione della comunicazione sicura.

Utilizzare il cellulare per poter fondamentalmente effettuare pagamenti

sembrava essere quindi fino a pochi anni fa uno dei servizi più gettonati

nell’ambito della comunicazione mobile. Tuttavia però alcune problematiche

e la crisi del mercato ha fatto sì che il mobile-commerce non abbia mantenuto

le iniziali promesse. Adesso si ricomincia ad affacciare nuovamente,con

molta più prudenza però rispetto agli anni del grande boom della telefonia

mobile. Per prima cosa si dovrà generare uno standard il più possibile unico.

Attualmente infatti,molte aziende hanno adottato soluzioni di commercio

elettronico mobile. Il problema è quello che tali servizi non sono per nulla

interpolabili tra loro. Per essere attraente un servizio deve avere delle precise

caratteristiche,deve essere infatti quanto più possibile

affidabile,semplice,sicuro ed “ubiquo”. Senza tutto questo difficilmente ci

sarà un futuro roseo per il mobile-commerce.

Altrettanto esplorato il mobile banking, con un interesse prevalentemente

monodirezionale, in consultazione di estratti conto, posizioni contabili oppure

come strumento di ricezione di SMS a fronte di eventi sul proprio portafoglio.

Ancora poco esplorata, in questo settore, la possibilità di passare ad effettuare

operazioni o disposizioni attraverso l’apparecchio mobile.



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- Servizi di Location-Based con conseguente personalizzazione del servizio.

La possibilità di accedere a un’enorme quantità e varietà di informazioni

richiede necessariamente, per non risultare inutilizzabile, un filtro attraverso il

quale selezionare solo i dati di effettivo interesse. Da questo assunto nasce la

personalizzazione dei servizi informativi, che mira a individuare le preferenze

di particolari fasce di utenti sempre più definite. I location based-services

nascono per poter selezionare in modo del tutto trasparente all’utente, una

serie di contenuti rispondenti in modo assolutamente preciso alle esigenze

espresse attraverso l’uso del terminale mobile: disporre di indicazioni

dettagliate riguardo l’ubicazione di un dispositivo portatile, significa poter

offrire servizi altamente personalizzati, limitando al minimo il grado di

coinvolgimento dell’utente nel processo di selezione delle informazioni .

Ovunque ci si trovi, tanto in un luogo familiare quanto in una città

sconosciuta, diventa possibile ricevere indicazioni riguardo qualsiasi cosa sia

stia cercando - sia un ristorante o un servizio di assistenza, un albergo o un

collega di lavoro – in modo rapido ed efficace.

Le tecnologie utilizzate per implementare tali servizi devono essere adeguate

a gestire sia una struttura di attività sempre più distribuita logicamente e

fisicamente, sia una tecnologia che diventa sempre più pervasiva e

onnipresente nell’ambiente in cui gli utenti operano. Fra le tendenze più

importanti, e forse inattese, nel campo delle applicazioni facciamo riferimento

all’avvento del Web come piattaforma per il software sociale, e le relative

estensioni nel mondo mobile. La lista delle applicazioni sociali è già

impressionante. I primi esempi riguardano la messaggistica testuale verso

telefonini e cercapersone, per arrivare ai servizi telefonici basati sulla

commutazione di pacchetto, incluse le nuove reti Voice Over IP (VOIP),



31

oppure all’area della gestione sociale della conoscenza, rappresentata in parte

da siti di interconnettività sociale.

Si assiste cioè alla trasformazione dell’originario Web costituito da documenti

statici in una raccolta di pagine che rappresentano interfacce aperte su

piattaforme applicative. Questi servizi stanno moltiplicandosi così in fretta

perché possono essere realizzati con l’aiuto di strumenti di programmazione e

linguaggi condivisi e standardizzati, sviluppati per lo più nell’ambito della

comunità dell’open source. Il settore degli agenti software intelligenti ha

trovato nuova linfa proprio nel mobile computing: avendo un dispositivo con

limitate capacità di calcolo e di connessione, l’idea di un agente al quale

affidare una ricerca ed ottenere la segnalazione dei risultati sul dispositivo

mobile è un campo di sperimentazione piuttosto affermato.

Anche per quanto riguarda i software tradizionali di comunicazione, le

estensioni nel mobile sono ormai presenti in tutti i prodotti: gli ambienti di

sviluppo dispongono di specifici framework / template per lo sviluppo di

applicazioni per dispositivi mobili, oppure prevedono la trasportabilità delle

applicazioni desktop verso mondi mobile.

- Front-End mobili per applicazioni aziendali tradizionali.

L’ambito applicativo gestionale, ovvero quello legato alla gestione dei sistemi

informativi aziendali, rappresenta il settore dove si è assistito al maggior

sviluppo di applicazioni nel mondo mobile. In questo ambito, sostanzialmente

si assiste alla creazione di estensioni delle parti più significative del sistema

per l’utenza mobile in modo tale che gli utenti lontani dalla sede aziendale

possano accedere al sistema informativo. Volendo presentare alcune tra le



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applicazioni di maggior successo che vedono il dispositivo mobile come

strumento di accesso, possiamo elencare le seguenti macro-categorie

applicative:

1. Gestione posta elettronica, agenda, contatti,ovvero il dispositivo mobile come personal organizer connesso con il sistema informativo aziendale;

2. Accesso al sistema di contabilità aziendale;

3. Gestione ordini specialmente per rappresentanti,agenti di commercio ecc.

4. Gestione vendite dettaglio/magazzino/ristorazione:particolarmente in evidenza il settore dell’impiego dei dispositivi mobili come terminali per la

raccolta delle ordinazioni nei locali pubblici.

Per il semplice fatto che,come abbiamo già detto,quest’ultimo rappresenta il

settore di maggiore interesse per le tecnologie “mobile”,vale la pena entrare

maggiormente nel dettaglio e descrivere,anche se brevemente,alcuni esempi

pratici in cui le suddette tecnologie sono di supporto alle aziende:

- Il venditore parte dal deposito con un automezzo carico di prodotti da

vendere. Nel suo giro visite incontra clienti a cui vende parte del materiale

che porta con sé, rilasciando un documento fiscale (D.d.t., Fattura o nota di

consegna), incassando il corrispettivo della vendita stessa. A fine giornata (o

a fine ciclo) torna al deposito, scaricando i dati di vendita e di magazzino

verso il CED Aziendale e versando le somme ricevute in pagamento.



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- Il venditore durante le proprie visite raccoglie gli ordini e li trasmette

immediatamente al deposito o alla sede centrale. Qui l'ordine viene preparato

e caricato su un automezzo che lo consegnerà poche ore dopo essere stato

acquisito dal venditore. In questo caso l'accento deve essere messo sulla

gestione del cliente e del suo ordine, oltre alla tempestività di trasmissione

dell'ordine stesso.

- Il venditore si reca dal Cliente con un applicativo in grado di gestire la

vendita di oggetti complessi, dove le variabili di scelta sono molteplici come

nel caso di vendita di abbigliamento dove si hanno taglie ma soprattutto

colori che rendono la vendita più difficile e soprattutto meno immediata. Il

venditore ha a propria disposizione, per ciascun articolo, un insieme anche

complesso di informazioni supplementari come immagini, descrizioni

tecniche, limitazioni di vendita (spesso un articolo può essere ordinato solo in

alcune taglie, per l'abbigliamento, o dimensioni, nel settore meccanico) e così

via. Vi sono inoltre informazioni sulle statistiche del cliente e avvisi su

particolari promozioni. Al termine l'ordine può essere stampato ed inviato in

sede, sia immediatamente sia in un secondo tempo.

- Alcuni applicativi facilitano inoltre le operazioni di vendita (o di

preparazione della merce) quando l'area di vendita o il magazzino sono

molto estesi. Ad esempio nella vendita il cliente e il venditore si muovono

insieme nell'area; man mano che il cliente seleziona dei prodotti, il venditore

con il proprio terminale legge l'etichetta a codici a barre o RFiD (acronimo

di Radio Frequency IDentification,tecnologia per l’identificazione automatica

di oggetti, animali o persone. Il sistema è basato sulla lettura di un tag –

un’etichetta –attraverso appositi apparecchi detti reader) dell'articolo. Così



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facendo vengono visualizzate le caratteristiche del prodotto e viene

memorizzata la scelta effettuata. Al termine, il cliente può recarsi nell'ufficio

vendite a ritirare immediatamente il documento fiscale (D.d.T. o Fattura)

mentre il personale caricherà il materiale richiesto sull'autocarro o

sull'automezzo del cliente. Tutto ciò abbatte sensibilmente i costi di

gestione,in quanto aggiungendo controlli informatici alle normali operazioni

di preparazione merce e vendita, si evitano errori ed inefficienze.

- Sempre più aziende hanno la necessità di sapere dove si trovi il proprio

personale esterno. Se ad esempio si dispone di una rete di vendita esterna,

spesso si ha l’esigenza di sapere dove si trovano gli agenti, per indicare loro

nuove esigenze nate da una telefonata presa dal vostro supporto telefonico.

Nascono quindi applicativi cosiddetti di tracking che consentono di

localizzare con una discreta precisione dove si trovi un agente; questa

informazione, unita con quelle del suo giro visite, consente di capire se il

personale possa essere utilizzato anche per altre attività, ad esempio ritiro di

apparecchiature guaste o riparate da laboratori che si trovano nelle

vicinanze o per poter ottimizzare al meglio i tempi di intervento presso la

clientela nel caso ad esempio l’attività richieda assistenza tecnica.

- Inoltre sempre più spesso si ha la necessità di prendere in

considerazione applicativi di comunicazione fra i terminali posti sul campo

ed il CED aziendale. Infatti tutte le informazioni raccolte durante il lavoro

all'esterno devono essere trasferite ai programmi gestionali dell'azienda.

Spesso il passaggio di questi dati può essere difficoltoso, tenendo in conto che

i protocolli e le tecnologie di trasmissione possono essere anche diverse a

seconda dell'applicazione. In definitiva,in poche parole, attraverso le



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tecnologie mobile è possibile ricevere i dati dai vari terminali posti sul campo

e presentarli al CED aziendale, e viceversa, con i dati che serviranno sul

campo (clienti, articoli, scadenziario e così via).

- Mobile Health, ovvero le applicazioni mobili applicate alla medicina e a

tutte le sue componenti (fig.4.2).

L’ambito applicativo mobile legato alla medicina è principalmente strutturato

da un lato sulla mobilità del medico, considerandolo come utente che

necessita (al pari di altri utenti) di accedere alle informazioni contenute nel

proprio sistema informativo mentre si trova lontano da esso (per esempio,

consultazione di cartelle cliniche), dall’altro ci si interessa di mobilità in

merito a tutto il problema della diagnostica remota, o comunque effettuata con

apparecchiature non fisse. Per certi versi, la mobilità diagnostica rappresenta

(con le dovute proporzioni) un passaggio epocale che ha qualche similitudine

con quello affine della portabilità dei computer.

Fig.4.2. Applicazioni del Mobile Computing alla medicina.



36

Immaginare di effettuare diagnosi computerizzate “sul campo”, e quindi di

portare le proprie apparecchiature medicali elettroniche con sé invece che

dover portare il paziente presso la struttura dove l’apparecchiatura si trova, ha

punti di contatto con la possibilità per l’utente di portarsi appresso il

computer, invece che doversi muovere verso il luogo dove il computer si

trova.

- Mobile Computing come supporto alla navigazione

Grande successo stanno ottenendo tutti i dispositivi basati sul sistema

satellitare GPS (Global Positioning System). Dai palmari ai sistemi antifurto,

da impianti singoli per i PC all’abbinamento con sistemi di navigazione

stradale da usare sui veicoli, i dispositivi GPS stanno aggiungendo alla

mobilità, intesa come libertà di movimento nello spazio, un nuovo elemento

solo apparentemente banale, ovvero la precisione di localizzazione nello

spazio del dispositivo e del soggetto qualora egli lo detenga. Elemento chiave

di queste applicazioni risultano essere le mappe digitalizzate, ormai dotate di

livelli di precisione interessanti, e di interi team di operatori che provvedono

al loro aggiornamento, qualora il servizio di georeferenziazione si traduca in

guide stradali. Quindi non solo il soggetto è mobile, ma sa anche dove si trova

esattamente, dove sta andando e dove può andare. L’arricchimento dei

navigatori satellitari con cartine georeferenziate sempre più precise e

aggiornate, con caratteristiche sempre più sofisticate e ricche di informazioni,

crea una forte attenzione del mercato (consumer, prevalentemente) verso

questo settore, e di conseguenza un fiorire di applicazioni nei settori più

disparati. Il discorso può essere esteso ovviamente anche alla navigazione in



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senso stretto,ad esempio i satelliti possono essere utilizzati anche per la

localizzazione di navi,merci ecc.

Uno sviluppo interessante a tal proposito è il cosiddetto concetto di “volo

libero” attraverso il quale un pilota di un aereo di linea potrebbe

seguire,proprio mediante l’ausilio dei satelliti,la rotta più efficiente,facendo a

meno di far riferimento alle rotte imposte dai controllori del traffico aereo.

Naturalmente saranno gli stessi satelliti ad informare il pilota relativamente

alla rotta di altri aerei al fine di evitare collisioni.

- Altre applicazioni pratiche

Ad ogni modo le applicazioni pratiche di mobile computing prese in

considerazione sono solo alcune,tra le tante,che giorno dopo giorno stanno

penetrando sempre più nella vita quotidiana di ciascuno di noi. Infatti, oltre a

quelli citati esistono o sono in fase avanzata di sperimentazione sistemi di

trasporto pubblico in cui l’acquisto dei biglietti avviene via internet e

cellulari. Il biglietto viene inviato sul cellulare del passeggero ed il pagamento

viene ottenuto attraverso un addebito diretto allo stesso prezzo del sistema

cartaceo. Il mezzo di trasporto è costantemente georeferenziato attraverso

connessioni GPS: la sua posizione viene sfruttata dal sistema informativo di

controllo del traffico nel trasporto pubblico, che comunica in tempo reale le

caratteristiche, la posizione, i tempi di arrivo del mezzo ai cittadini che

attendono alla fermata. Inoltre, grazie alla mobilità e alla connettività del

mezzo di trasporto, informazioni sia di pagamenti effettuati, sia di diagnostica

del mezzo, sia comunicazioni vocali tra personale a bordo e centro di

controllo garantiscono, grazie alle tecnologie mobile, una totale integrazione

tra mezzo in movimento e sistema informativo.



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La gestione delle flotte in tempo reale grazie alle tecnologie mobile

rappresenta una preziosa opportunità non solo per il mondo del trasporto

pubblico, ma anche e soprattutto nel mondo della logistica, dove è importante

effettuare il tracking esatto, per esempio, del pacco spedito, del cargo in

navigazione, del prodotto attualmente in viaggio, del container nel porto ecc..

Le esperienze delle grandi compagnie di autotrasporto, oppure i sistemi di

tracciamento del pacco adottato dai corrieri internazionali, sono solo alcuni

esempi del potenziale che questo settore potrà esprimere nell’immediato

futuro.

Si consideri inoltre, pur nelle polemiche nate dalla loro adozione, anche il

potenziale di strumenti di identificazione molto compatti e facilmente

installabili come gli RFID già introdotti sommariamente in precedenza.

Queste tecnologie, grazie alla loro ridotta dimensione e quindi alla loro

mobilità, aprono scenari di identificazione/autenticazione/ autorizzazione

molto interessanti: si va dalle Smart Card ai problemi di ticketing, alla

etichettatura di prodotti o animali, alla gestione dell’identificazione dei capi

nelle lavanderie, alla gestione della catena di produzione (dove è il prodotto

che si identifica rispetto al nastro trasportatore), a strumenti di sicurezza legati

a dispositivi anti-rapina, all’identificazione di veicoli per il pagamento di

pedaggi, fino alla gestione degli accessi delle persone agli spazi.

Un’altra classe di applicazioni correlata alla localizzazione e alla

presentazione di informazioni all’utente è rappresentata come detto dalle

applicazioni gestionali nell’ambito medico. L’azienda sanitaria può

implementare un sistema informativo per la gestione dei dati clinici che

utilizza dispositivi di comunicazione mobile all’interno di un processo di cura

dei pazienti non localizzati in ospedale. Anche i medici stessi, nella mobilità



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ristretta di un reparto ospedaliero, possono trarre vantaggio dai dispositivi

mobili per la consultazione del sistema informativo, la scheda del paziente

che hanno di fronte, i dati degli esami effettuati in tempo reale. Da mobile

health (o mhealth) a mobile care, ovvero personale infermieristico e

paramedico (in ospedale o presso l’abitazione del paziente) in grado di

accedere attraverso dispositivo mobile a tutte le informazioni cliniche,

acquisendo on-line i dati del paziente. Le tecnologie mobile in questo settore

si possono spingere fino alla creazione di una piattaforma distribuita di

mobile-procurement, per accelerare i tempi di approvvigionamento dei

farmaci.

Molto apprezzato e diffuso, anche se con dispositivi non sempre

tecnologicamente avanzati, risulta essere l’ambito delle applicazioni turistiche

correlate con il mondo del mobile computing. In questo contesto va precisata

la possibilità di implementare nuovi servizi per i dispositivi mobili che

integrano un chip per la ricezione del GPS, cioè quei servizi in cui la

localizzazione automatica della posizione dell’utente può essere utile per

privilegiare la presentazione di contenuti correlati spazialmente e/o

logicamente al luogo in cui ci si trova. Per esempio, potremmo leggere la

recensione di un ristorante mentre gli passiamo accanto, o visitare un

monumento leggendo fotografie e commenti lasciati da altri e prelevati dalla

Rete.

Esistono ormai molte esperienze di guide multimediali evolute, utilizzate

nell’ambito dei musei, esposizioni, fiere ecc., dove il servizio di

localizzazione dell’utente si rapporta con la presentazione di informazioni

relative al luogo dove l’utente si trova fisicamente. Di fronte ad un quadro,

per esempio, riceverò sul dispositivo mobile una scheda relativa all’opera,

commenti sulla stessa di diversi critici, dettagli, biografia dell’autore ecc..



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L’ulteriore possibile integrazione di mappe territoriali permetterebbe la

generazione di percorsi e di itinerari personalizzati sia in base alla posizione

in cui si trova l’utente, che alle sue caratteristiche.

Sempre nell’ambito turistico, troviamo applicazioni che forniscono

informazioni (tipicamente sulla disponibilità ricettiva) dell’area in cui si

trovano utenti georeferenziati (sistemazioni, eventi, attrazioni ecc.), filtrando i

contenuti sulla base delle caratteristiche dell’utente, del dispositivo utilizzato

e del contesto di interazione.

1.4 Limitazioni e problematiche legate al Mobile Computing Fino ad ora, altro non abbiamo fatto che introdurre il “mondo”del mobile

computing,alcune delle sue possibili applicazioni alla vita di tutti i

giorni,sottolineando in particolare quelli che sono gli aspetti positivi che tale

tecnologia può apportare ,soprattutto in ambito aziendale, in termini di

produttività ed efficienza.

Naturalmente una trattazione esaustiva dell’argomento,non può esulare dal

presentare,anche se per grandi linee,le problematiche e le limitazioni che

inevitabilmente si devono affrontare allorquando si considera questo,che a

tutti gli effetti,può essere considerato come un vero e proprio nuovo,

rivoluzionario concetto di computing.

Infatti,ad esempio, una delle possibili restrizioni,forse quella più banale, che

si deve fronteggiare relativamente al mobile computing ,è dovuta alla durata

limitata delle batterie dei dispositivi mobili. Ciò comporta che le unità mobili

potrebbero andare incontro a continue disconnessioni. Motivo per il quale,si

potrebbero verificare situazioni nelle quali brevi periodi di attività,come ad



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esempio operazioni che riguardano l’invio o la ricezione di una mail,si

potrebbero alternare con periodi più o meno lunghi nei quali i dispositivi sono

disconnessi.

Inoltre altra problematica è legata al fatto che allorquando il dispositivo si

connetterà nuovamente,si potrà ritrovare in un ambiente completamente

nuovo e molto diverso da quello solito o da quello in cui è avvenuta la

precedente disconnessione.

C’è da considerare anche un ulteriore processo che avviene proprio a causa

della mobilità intrinseca dei dispositivi, che è quello che va sotto il nome di

Handoff process. Ciò è legato al fatto che, essendo i dispositivi per l’appunto

mobili, le unità potrebbero tranquillamente oltrepassare il confine tra due

celle adiacenti pur essendo attive.

Ovviamente,per quanto possibile,tutte queste modifiche dovrebbero apparire

senza soluzione di continuità per l’utente. In altri termini il mobile computing

lancia nuove sfide all’intera comunità del settore dell’informazione.

Entrando maggiormente nel dettaglio, possiamo dire che i principali problemi

relativi agli ambienti “mobile” possono essere classificati in due grandi

categorie: problemi relativi alla mobilità e problemi relativi alle applicazioni.

- Problemi relativi alla mobilità

Tali tipologie di problemi fanno riferimento alle caratteristiche intrinseche

delle reti wireless e dei dispositivi mobili. Come già introdotto pocanzi debole

connettività e/o vincoli relativi alla carica della batteria possono causare

periodi di indisponibilità del servizio. Inoltre,gli utenti possono avviare, ad

esempio, una comunicazione poco prima del viaggio da casa all’ufficio.



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Anche se la connessione di rete è disponibile, sia relativamente agli ambienti

esterni sia a quelli interni (mediante ad esempio GSM e Wi-Fi),il passaggio

da una tecnologia ad un’altra può essere causa di disconnessioni.

Tutto questo ci porta a dire che l’indisponibilità del servizio in ambienti

mobile è una regola piuttosto che un’eccezione. Se i paradigmi di interazione

tradizionali richiedono ad entrambe le controparti di essere disponibili durante

l’interazione, il mobile computing richiede meccanismi che lascino gli utenti

comunicare in modo disaccoppiato. In definita tali problematiche possono

così essere classificate:

- disconnessioni: come già detto sono causa di disconnessioni sia la carica

limitata della batteria dei dispositivi mobili sia i cambiamenti relativi

all’access point della rete a causa della mobilità degli utenti.

- connettività variabile: dovuta sia a cambiamenti volontari (ad esempio

un viaggio),sia a variazioni imprevedibili (ad esempio una comunicazione

wireless rumorosa) che possono causare cambiamenti relativamente alla

larghezza di banda,alla latenza,all’affidabilità,al tasso di errore ed al ritardo di

un collegamento di rete.

- potenza di elaborazione: gli algoritmi di rete di supporto al wireless

sono più complessi rispetto la caso cablato. Ad esempio,i dettagli di tracking

di un utente che si muove in un ambiente mobile aggiungono complessità e

richiedono norme per la consegna, il roaming ecc..

- eterogeneità: alcuni terminali saranno in grado di utilizzare per l’accesso

alla rete diverse tecnologie simultaneamente o una alla volta.



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E’pur vero che tali preoccupazioni riguardano un qualsiasi ambiente di

comunicazione tra computer,ma in questo caso, abbiamo la peculiarità che

questi parametri cambiano di continuo,talvolta all’improvviso,così come ad

esempio un nomade si sposta da un luogo ad un altro.

Inoltre la pervasività è un altro fattore cruciale relativamente alla mobilità.

Con il termine pervasività si intende che la mobilità riguarda tutti i protocolli

dello strato ISO/OSI, dal livello fisico a quello delle applicazioni.

- Problemi relativi alle applicazioni

Questi problemi sono dovuti principalmente al fatto che i sistemi di calcolo

mobile stanno aprendo nuovi scenari applicativi. A tal proposito la prossima

generazione di applicazioni per il mobile computing dovrà essere

caratterizzata su di un alto livello di astrazione,oltre,ovviamente,di servizi

avanzati. Per esempio,incontrare gente e scambiare informazioni con

loro,ricevere contenuti dinamici e lasciare che il calcolo risulti essere

location-aware,sono solo alcune delle possibili applicazioni il cui progetto e

implementazione dovrebbero essere semplificate,dotandole a tal proposito, di

meccanismi forniti dai mobile computing middleware. Il concetto di

middleware,cosa sia,e quali soluzioni prendere in considerazione

relativamente agli ambienti mobile,verranno prese dettagliatamente in

considerazione nel capitolo successivo. Qui ci limitiamo a dire che un

middleware altro non è che lo strato software che si interpone tra il sistema

operativo e le applicazioni.

Tornando alle problematiche introdotte in precedenza,esse possono essere

classificate come segue:



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- Astrazioni di programmazione: le soluzioni middleware di maggior

successo sono di solito quelle basate sulla programmazione orientata agli

oggetti e le chiamate di metodo. Le chiamate si basano su interfacce

fortemente tipizzate che provvedono sia a compilare, sia ad eseguire controllo

sugli errori nel tempo. Esse nascondono anche molti dettagli di

implementazione. Tuttavia, a causa della violazione dei presupposti di

sincronizzazione,la mobilità può avere un impatto sui paradigmi di

comunicazione su cui le astrazioni di programmazione fanno affidamento.

- Servizi middleware “ mobile-abilitati”: la presenza di mobilità richiede

che l’ambiente prenda coscienza della presenza e della posizione dei

dispositivi mobili,così come la necessità dell’utente di prendere coscienza del

cambiamento dell’ambiente. Inoltre,la stessa mobilità consente agli utenti di

incontrarsi con facilità. Questo potrebbe avere un impatto sull’applicabilità

dei paradigmi di comunicazione tradizionali che hanno tipicamente una

molteplicità uno-a-uno.

- Interoperabilità: ciò fa riferimento al fatto che,anche in un prossimo

futuro ,saremo impossibilitati ad avere un’unica piattaforma middleware in

grado si supportare dispositivi e finalità differenti. Questo risulta

particolarmente vero,manco a dirlo, per gli ambienti mobile a causa proprio

delle innumerevoli tecnologie e dispositivi presenti sul mercato. Quindi,in

altri termini,le notevoli differenze sia tra dispositivi,sia tra elementi di rete,sia

tra le applicazioni fanno sì che caso per caso andranno prese in

considerazione soluzioni middleware differenti.



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In sintesi la sfida principale è quella di fornire ai dispositivi mobili un

“ubiquitous”,ad alte prestazioni,ambiente integrato di elaborazione. Questo

impone di affrontare due aspetti relativi alla mobilità. Il primo è rappresentato

dai componenti hardware,i quali vengono, come detto, sempre più ridotti,per

favorire per l’appunto la portabilità dei dispositivi stessi,a discapito di quelle

che sono le prestazioni. Così facendo oltre alle dimensioni si riesce a

contenere anche il peso ed il consumo,cosa quest’ultima di estrema

importanza allorquando, in mobilità,non siamo in grado di collegare il

dispositivo ad una semplice presa a muro.

Tutto ciò,come è facile intuire ,porta sicuramente a prestazioni decisamente

meno interessanti rispetto ad una postazione fissa. Motivo per il

quale,possiamo affermare che accettare le precedenti limitazioni,consente la

mobilità a discapito però di quelle che sono le prestazioni. Un computer

portatile quindi potrà essere portato ovunque in modo semplice a causa delle

sue ridotte dimensioni e del suo peso accettando di andare incontro a

prestazioni solo in parte soddisfacenti. Nasce quindi l’esigenza di effettuare

un trade-off tra esigenze di portabilità e prestazioni.

Il secondo aspetto importante è l’accesso alla rete. Per via della loro mobilità i

dispositivi oltrepassano i confini imposti dalle sottoreti fisiche e dai domini

amministrativi. Lo spostamento di un computer viola un principio importante

sul quale sono costruite le reti. Le topologie di rete non sono più statiche ma

variano di continuo. L'indirizzo di un host di destinazione su un pacchetto

viene utilizzato nei gateway per instradare i pacchetti tra sottoreti differenti.

Un host mobile che attraversa il confine fisico tra sottoreti senza cambiare il

proprio indirizzo IP rompe il legame tra il nome e la posizione e non è in

grado di comunicare.



46

Capitolo 2 Il paradigma di comunicazione Publish/Subscribe

Il modello di comunicazione Publisher/Subscriber ( abbreviato Pub/Sub) è

uno di quei paradigmi che sta ricevendo negli ultimi tempi attenzioni sempre

maggiori. E’noto,come si è potuto evincere anche dal capitolo precedente, che

lo sviluppo esponenziale di Internet ha cambiato in maniera drastica quelli

che abbiamo definito come sistemi distribuiti. Tali sistemi ,al giorno d’oggi,

sono caratterizzati da milioni di entità sparse in tutto il mondo ed il loro

numero è ancora in costante crescita. In aggiunta abbiamo che, non solo le

locazioni ma anche i comportamenti di tali entità possono essere fortemente

variabili nel tempo.

Ecco il perché abbiamo sempre più l’esigenza di introdurre nuovi paradigmi

di comunicazione,tra i quali per l’appunto il pub/sub, che siano quanto più

possibile flessibili e dinamici. Infatti,comunicazioni di tipo point-to-point e

sincrone risultano essere ormai alquanto obsolete per il semplice fatto

che,essendo rigide e statiche, risultano essere un vero e proprio impedimento

Studio del paradigma di comunicazione Publish/Subscribe in … · 2018. 3. 12. · Facoltà di...

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