A Plataforma Java 2 Micro Edition Aplicada em Dispositivos Móveis: Sistemas Embarcados para Telefones Celulares

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1 Engineering for a better life Universidade Federal do Maranhão A Plataforma Java 2 Micro Edition Aplicada em Dispositivos Móveis: Sistemas Embarcados para Telefones Celulares Monografia BRUNO FERNANDES ABREU Orientador: Ph.D. Zair Abdelouahab Co-orientador: Dr. Denivaldo Lopes LESERC (Laboratório de Engenharia de Software e Rede de Computadores) Web Site: Contato: denivaldo.lopes AT dee.ufma.br 1

2 Plano da apresentação Introdução Rede de Telefonia Móvel Sistemas Embarcados A Plataforma J2ME Oportunidades de Negócios M2M com J2ME Estudo de Caso: Telemedicina Conclusão 2

3 Introdução Contexto Demanda por Comunicação utilizando dispositivos móveis Evolução da telefonia móvel: AMPS, GSM, GPRS/EDGE, UMTS; Soluções baseadas em telefonia móvel: telemetria, serviços baseados em localização, segurança eletrônica, etc; Desenvolvimento de sistemas de software para telefonia móvel: Antes: Assembler, C, C++; Atualmente: Java e dotnet CF. 3

4 Introdução Problema Abordaremos o problema de desenvolvimento de aplicativos distribuídos para dispositivos móveis. Solução Utilização da Plataforma J2ME, pois uniformiza uma gama de sistemas microprocessados, mascarando detalhes de hardware 4

5 Introdução Objetivo Investigar o desenvolvimento de aplicações distribuídas para dispositivos móveis com J2ME. Mostrar Soluções de Dados utilizando a Rede de Telefonia Móvel Propor uma solução baseada em Telefonia Móvel e Sistema Especialista para Telemedicina 5

6 Introdução Rede de Telefonia Móvel GSM GPRS EDGE Comunicação GPRS/EDGE UMTS Plano da apresentação Evolução dos Terminais Móveis Sistemas Embarcados A Plataforma J2ME Oportunidades de Negócios M2M com J2ME Estudo de Caso: Telemedicina Conclusão 6

7 GSM (Global System for Mobile Communications) 82% do Mercado Mundial; Mais de 200 países; Padrão Aberto; 2 bilhões de assinantes (2007); 7

8 Evolução do GSM x Transmissão de Dados Não Transmite Dados 9.6 Kbits/s CSD 171,2 Kbits/s Até 370 Kbits/s Até 2Mbits/s 8

9 GPRS (General Packet Radio Service) Evolução da Transmissão de Dados na rede GSM; Tarifação por tráfego; Taxas até 170 Kbps; 9

10 EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) Evolução final de comunicações de dados dentro do padrão GSM; Taxas de até 384Kbps; O EDGE é considerado uma Tecnologia 2,75G 10

11 Comunicação de Dados GPRS/EDGE EDGE/GPRS Core Conexão GPRS / EDGE BSC SGSN HLR GGSN Firewall Internet BTS PCU APN Firewall GPRS SGSN (Serving GPRS Suport Node) -Autenticação e autorização -Tarifação GGSN (Gateway GPRS Suport Node) - Interface com as redes de pacotes e outras rede móveis - Informações de roteamento para os usuários GPRS conectados à rede 11

12 3G UMTS Universal Mobile Telecommunications System; Altas taxas de dados: 2 Mbs; Serviços Baseados em Comutação de Circuitos e Comutação de Pacote; Qualidade de Serviço; 12

13 Evolução dos Terminais Móveis Interface de Extensão Dispositivo de Entrada Interface Aérea Display Terminal Móvel Memória Sistema Operacional Energia Processador 13

14 Evolução dos Terminais Móveis A evolução é uma regra do GSM - Aparelhos pequenos e mais leves; - Uso amigável; - Design moderno; - Alta qualidade no display; - Melhor performance da bateria; - Preço competitivo; - Transmissão de dados; - Java 14

15 Introdução Rede de Telefonia Móvel Sistemas Embarcados Conceito Características Áreas de Aplicação Exemplo Classificação Plano da apresentação Linguagens de Programação para Sistemas Embarcados A Plataforma J2ME Oportunidades de Negócios M2M com J2ME Estudo de Caso: Telemedicina Conclusão 15

16 Sistemas Embarcados Conceito Sistemas Microprocessados com Tarefas Específicas Características: Recursos de Memória e Processamento Restrito Interface Limitada com o Usuário Áreas de Aplicação: Aviação, Militar, Telecomunicações, Redes, Informática, Automobilística, Medicina e Entretenimento 16

17 Exemplo de Sistema Embarcado 17

18 Classificação de sistemas embarcados com relação a mobilidade e ao propósito 18

19 Linguagens de Programação usadas em Sistemas Embarcados Assembler: Pós: Performance Contras: Código complexo; Baixo Nível; Sem Portabilidade; Conhecimento Especializado da Plataforma. 19

20 Linguagens de Programação usadas em Sistemas Embarcados Linguagem C: Pós: Performance, API básica e portabilidade limitada; Contras: diretivas de pré-processador em caso de desenvolvimento para múltiplas plataformas, nova compilação a cada nova migração, depende da plataforma 20

21 Linguagens de Programação usadas em Sistemas Embarcados Linguagem Java: Pós: Independente da plataforma; portabilidade garantida; uma linguagem padronizada e bem especificada; introduz orientação a objeto; possui uma API uniforme e vasta; novos conceitos de segurança; Contra: Performance de execução inferior a C, C++(diretamente executável). 21

22 Introdução Rede de Telefonia Móvel Sistemas Embarcados A Plataforma J2ME Plataforma Java J2ME Camadas de J2ME Configurações Perfis Plano da apresentação Programação em Rede Oportunidades de Negócios M2M com J2ME Estudo de Caso: Telemedicina Conclusão 22

23 Plataforma Java A Plataforma Java é dividida em: J2EE Servidores Corporativos J2SE Computadores Pessoais J2ME Dispositivos Móveis,set-up boxes, roteadores Java Card Smart Cards, SIM Card 23

24 J2ME (Java 2 Micro Edition) A tecnologia Java ME é baseada em três elementos: Configuração que fornece o mais básico conjunto de bibliotecas e máquina virtual. Pode ser classificado em CDC e o CLDC Camadas J2ME Pacotes Adicionais Um Perfil que é um conjunto de APIs que suportam uma gama de dispositivos com características semelhantes. Ex. MIPD Um pacote opcional que é um conjunto de APIs de tecnologia específica. Ex. Bluetooth 24

25 J2ME - Camadas Configuração: CDC (Connected Device Configuration): TV set-top boxes Perfil: CLDC (Connected, Limited Device Configuration): Telefones Celulares, Pagers APIs de alto nível Características robustas para o desenvolvimento Ex: MIPD (Mobile Information Device) 25

26 J2ME MIDP (Mobile Information Device) Define um ambiente voltado para dispositivos móveis Requisitos : Tela: 96x54, Teclado, 256kb de memória volátil As Aplicações desenvolvidas no ambiente MIDP são chamadas de MIDlets 26

27 J2ME Programação em Rede MIPD pode trabalhar com os seguintes tipos de rede: CSD (Circuit-Switched Data) GSM 9.6 Kilobits/s PSD (Packet-Swiched Data) GPRS, EDGE 370 Kpbs Suporte a HTTP, Socket, Datagrama, Infravermelho, Bluetooth 27

28 Introdução Rede de Telefonia Móvel Sistemas Embarcados A Plataforma J2ME Oportunidades de Negócios M2M com J2ME Visão Geral de M2M Oportunidades de Negócio M2M com J2ME Telemetria Plano da apresentação Serviços baseados em Localização Automação Residencial Estudo de Caso: Telemedicina Conclusão 28

29 Mercado M2M Comunicação entre pessoas, dispositivos, equipamentos e sistemas, integrando informações entre todas as áreas funcionais de um negócio. Machine to Machine, Mobile to Machine, Machine to Mobile Communications. Wireless M2M - Transferência e utilização de dados via rede celular oriundos de terminais remotos para monitoramento, medição e controle dos mesmos Ex: Telemetria, LBS, Wireless POS, Automação Industrial. 29

30 Mercado M2M Fonte: Itelogy Partner 30

31 Oportunidades de Negócio M2M com J2ME: Telemetria Conceito: Telemetria é o processo pelo qual, características de objetos são medidas e os resultados dessas medições remotas são transmitidos a uma estação distante onde são analisadas. EMR Elemento de Medição Remota Rede de Telecomunicação Sistema de Monitoramento Fonte: SILVA, ABRAÃO UNB,

32 Oportunidades de Negócio M2M com J2ME: Serviços Baseado em Localização Permitem aos usuários com dispositivos móveis utilizarem serviços baseados em sua posição ou localização geográfica Soluções baseadas em Handset (handsetbased) ou Rede (network-based), 32

33 Oportunidades de Negócio M2M com J2ME: Serviços Baseado em Localização Métodos Baseados na Rede Cell of Origin Timing Advance (GSM) (AOA) Angle of Arrival Fonte: KUHNEN, ALEX UFSC,

34 Oportunidades de Negócio M2M com J2ME: Serviços Baseado em Localização (JAVA API Location) Obter informação sobre a localização de um dispositivo JSR-179 Classes Definição LocationProvider Fonte de informação A possibilidade de criar editar, armazenar e recuperar pontos da superfície A possibilidade de obter a orientação de um dispositivo LocationListener ProximityListener Location Coordinates Recebe eventos Detecção de aproximação Coordenadas,Tempo, Velocidade Representa coordenadas 34

35 Oportunidades de Negócio M2M com J2ME: Automação Residencial J2ME Fonte: Salim, Al-Shamsi DUBAI,

36 Plano da apresentação Introdução Rede de Telefonia Móvel Sistemas Embarcados A Plataforma J2ME Oportunidades de Negócios M2M com J2ME Estudo de Caso: Telemedicina Conceito Proposta: EMIS (Expert Medical Information System) Infraestrutura de EMIS EMIS: Cliente EMIS: Servidor Sistema Especialista Conclusão 36

37 Estudo de Caso: Telemedicina Conceito É a aplicação da arte médica a distância sem que haja contato físico direto para diagnóstico, tratamento utilizando para tanto um meio de comunicação entre os pontos interessados Nossa proposta: EMIS (Expert Medical Information System) Baseado na Plataforma J2ME Comunicação pela Rede de Telefonia Móvel Sistema Especialista 37

38 Infraestrutura de EMIS 38

39 EMIS: Cliente 39

40 EMIS: Servidor 40

41 Sistema Especialista Definição São programas constituídos por uma série de regras que analisam informações sobre uma classe específica do problema. Componentes de um Sistema Especialista: 41

42 Prototipagem Gerenciamento dos Sintomas 1 clientsocket = (SocketConnection) Connector.open("socket://prolog:9000"); 2 Output = clientsocket.opendataoutputstream(); 3 ThreadReceiveProlog threadreceiveprolog = new ThreadReceiveProlog(clientSocket,receive, consultar); 4 threadreceiveprolog.start(); 42

43 Prototipagem Sistema Especialista Programa em Prolog Regra para Dengue Hemorrágica SE Febre com menos de 7 dias == Sim E Histórico de Dengue == Sim E Sinal de Hemorragia == Sim OU Sinal de Hemorragia == Não E Prova do Laço Positivo >20 == Sim E Plaquetas <= E Hematocritos >= 20% ENTÃO Diagnóstico Final = Dengue Hemorrágica 43

44 Plano da apresentação Introdução Rede de Telefonia Móvel Sistemas Embarcados A Plataforma J2ME Oportunidades de Negócios M2M com J2ME Estudo de Caso: Telemedicina Conclusão Considerações finais Trabalhos futuros 44

45 Considerações finais: Conclusão Constatamos a evolução da comunicação móvel bem como o crescente aumento na utilização de dispositivos móveis em conjunto com sistemas distribuídos. Soluções baseadas em J2ME podem agregar significativamente valores na receita das operadoras (com serviços de telemetria, sist. Localização, automação, telemedicina). Proposta de um sistema de apoio a telemedicina baseado em J2ME. 45

46 Trabalhos Futuros Propor novas soluções com J2ME na 3ª Geração de Celulares. Melhoramento do EMIS. Aplicação de outras técnicas para o diagnóstico médico suportado por EMIS. Melhorar a Base de Conhecimento. Publicar um artigo sobre o EMIS. 46

47 Muito Obrigado pela atenção! Perguntas? 47