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
IV
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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
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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
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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
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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
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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),
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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.
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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.
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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