Innovative cloud and edge based systems for smart life

In the last years, Smart Cities are becoming very popular within the scientific community. There are many definitions of Smart Cities: according to Giffinger a city becomes smart only if the performance indicators improve for several interconnected areas, such as economy, people, governance, environment, living and mobility; according to other authors, Smart Cities have to include e-health. In this thesis, we proposed innovative systems for Smart Cities. First of all, we described the basic characteristics and infrastructure of these services. In particular, we focus on four aspects. First, we analyze the overhead introduced by container virtualization. Second, we discuss how to distribute microservices among federated tenants. Third, we evaluate the overhead introduced by securing a Message Oriented Middleware able to manage microservices. Finally, we compare different Secret Share techniques for storing files. Then we considered four specific use-cases. In particular, we discussed: i) a Big-Data analytics platform for telemedicine that allows physicians to follow the evolution of the care of their patients by looking at colored circles; ii) an innovative tool for the management of Electronic Health Records (EHRs) that, by using the public Cloud, helps hospital practitioners to find the right EHR per each patient; iii) a way to manage pictures taken from drones adding redundancy and security by using Nested Secret Share algorithms; and iv) a system for traffic monitoring and reducing vehicular accidents applicable both to human-driven vehicles and autonomous ones. The proposed systems were validated through specific experiments.

Negli ultimi anni, le Smart City stanno diventando di interesse per la comunità scientifica. Non esiste una definizione univoca di Smart City: secondo Giffinger, ad esempio, una città diventa “smart” solo quando gli indicatori di prestazione crescono per diverse aree interconnesse, come ad esempio economia, popolazione, amministrazione, ambiente, vivibilità e mobilità; secondo altri autori le Smart City devono includere l’e-health. Lo scopo di questa tesi è quello di proporre systemi innovativi per le Smart City. Nella prima parte descriveremo le caratteristiche di base e l’infrastruttura di questi servizi. In particolare, noi discuteremo 4 aspetti: i) analizzeremo l’overhead introdotto dalla virtualizzazione basata su container; ii) discuteremo come distribuire microservizi tra tenant federati; iii) forniremo caratteristiche di sicurezza ad un Message Oriented Middleware in grado di deployare microservizi e ne valuteremo valuteremo l’overhead introdotto; iv) infine, confronteremo diverse tecniche di Secret Share e le useremo per archiviare file. Nella seconda parte della tesi discuteremo 4 casi d’uso e forniremo soluzioni specifiche. In particolare, discuteremo: i) una piattaforma di Big-Data analytic per la telemedicina che consente ai medici di seguire l’evoluzione delle cure dei propri pazienti guardando cerchi colorati; ii) un innovativo strumento di telemedicina per gestire le cartelle cliniche elettroniche che, utilizzando il Cloud pubblico, aiuta gli operatori sanitari ad associare in maniera univoca la cartella clinica elettronica al paziente; iii) un sistema innovativo e flessibile per gestire le foto fatte dai droni aggiungendo ridondanza e sicurezza attraverso l’uso di tecniche di Secret Share innestate; iv) un sistema per il controllo del traffico e riduzione degli incidenti che possa essere utilizzato sia con i veicoli che guida autonoma che non. Le architetture proposte sono state validate attraverso specifici test.