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Università degli Studi di Roma «Tor Vergata» VER.1.0 - GIU2014 Physical analytics: Internet of Things e Data Analytics per capire/usare il comportamento delle persone nello spazio fisico Physical analytics: aspetti applicativi, tecnologie e sfide – Dr. Ernestina Cianca, Dip. Ing. Elettronica Università di Roma Tor Vergata, 50min Riconoscimento attività/conteggio persone con segnali WiFi ed LTE Dr. Simone di Domenico, Dip. Ing. Elettronica Università di Roma Tor Vergata, 50min Panoramica sui segnali radio in ambito IoT (cellular IoT , LPWAN) Dr. Daniela Valente, ISCOM, 50min 22/06/2018 Seminario presso Istituto Superiore delle Comunicazioni 1

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Università degli Studi di Roma «Tor Vergata»

VE

R.1

.0 -

GIU

2014

Physical analytics:

Internet of Things e Data Analytics

per capire/usare il comportamento delle

persone nello spazio fisico

Physical analytics: aspetti applicativi, tecnologie e sfide –

Dr. Ernestina Cianca, Dip. Ing. Elettronica Università di Roma Tor Vergata, 50min

Riconoscimento attività/conteggio persone con segnali WiFi ed LTE –

Dr. Simone di Domenico, Dip. Ing. Elettronica Università di Roma Tor Vergata, 50min

Panoramica sui segnali radio in ambito IoT (cellular IoT , LPWAN) –

Dr. Daniela Valente, ISCOM, 50min

22/06/2018 Seminario presso Istituto Superiore delle Comunicazioni 1

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Verde LOGO

RGB= 004,077,047

Verde grafica

RGB= 144,194,038

Grigio grafica

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Parametri del format

Font testo: Swis721 Cn BT

Titolo: corpo 36 Piè pagina e note: corpo 09

Grigio piè pagina

RGB= 127,127,127

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Physical Analytics vs Online Analytics

Getting insights on the users by tracking their

“clicks” in the online world

Getting insights on the users by tracking how the

user moves in the

physical world

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Titolo: corpo 36 Piè pagina e note: corpo 09

Grigio piè pagina

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Internet of Things an essential part of Physical Analytics

“A world where ‘things’ can automatically communicate to computers and each other, providing

services for the benefit of human kind”

Ian Smith (President AIM UK)

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Titolo: corpo 36 Piè pagina e note: corpo 09

Grigio piè pagina

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Necessary (BUT NOT SUFFICIENT) condition for IoT:

the availability of SMART OBJECTS, e.g. with computation and communication capabilities

embedded, which are able to connect to Internet-like networks

SMART OBJECTS: objects with an identity, which can be localized, with capability to interact with the

surrounding environment, processing capabilities, interconnected and able to exchange information.

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Internet of Things an essential part of Physical Analytics

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Grigio piè pagina

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Smart objects that are connected to perform several functions form a

NETWORK OF THINGS

That is NOT the INTERNET OF THINGS

There are many commercial systems where objects have some level of intelligence and

transmit information; they are usually implemented using

Proprietary technologies, in dedicated and «close» applications

Es.: Sensor to measure the glicemia level, which communicates with a dedicated device,

able to send the information using a dedicated network

WSNs and Machine-to-Machine (M2M) Communications are an essential part of IoT but

they are not sufficient

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Internet of Things an essential part of Physical Analytics

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Network of things Internet of things

Is it enough to get the full advantage from IoT paradigm?

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Internet of Things an essential part of Physical Analytics

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Data Analytics to unlock the True Power of IoT

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Internet of Things an essential part of Physical Analytics

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Technology Roadmap: The Internet of Things

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Physical analytics: Which applications?

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Shopper Analytics

Online analytics vs physical analytics

what kind of products are often discarded somewhere after being picked by the

customers for a while?

customers according to their order of selected goods what type of clothes are

always matched with or tried on together?

which area is the hot area where the manager can place an on-saleproduction.

To infer customer shopping habits, find people

flow that are larger, and place promotional

merchandise in that area,

that is to say, optimize the shop layout,

make smarter marketing strategies,

like adopt bundle-selling strategies to

boost profit.

P.S. Now customer analysis process merely utilizes the sales history, which only reveals the

hot items and related products.

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Healthcare and elderly people Monitoring

There is a correlation between physical activity and overweight, obesity and

metabolism-related syndromes and also neurological and psychiatric

patologies

Activity recognition systems 22/06/2018

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Physical analytics: Which applications?

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Security/Safety

Understanding crowd behavior, flow….emotions

to control the situation is an area of emerging interest

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Physical analytics: Which applications?

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Physical analytics: which technologies?

Traditional Approach: video-camera and image processing algorithms

Light conditions

Not Through the Wall (TTW)

Privacy concerns

Need to deploy many devices to

cover a big area (not 360 degrees

of view)

Expensive devices and

high computational complexity

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What about using Radio Frequency Signals?

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Device-Based RF-Sensing

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Examples:

if the user carry a smartphone, an estimation of the people

in a given area could be done by counting the number of

person that are connected to a given access point

or by passively detecting the RF signal transmitted by a

smartphone (signalling with the BS)

wearing an RFID tag, my movements can be tracked inside an area equipped with readers

Physical analytics: which technologies?

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Device Free RF-Sensing

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Radar approach

Direct signal

UWB transmitters

active

passive

Physical analytics: which technologies?

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RF-based PASSIVE Device-Free sensing

Localization/tracking,

gesture/activity/emotion recognition,

crowdcounting/flow monitoring

Physical analytics: which technologies?

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Physical principle

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Measure how the presence and activity of a person CHANGES the propagation environment of an RF

signal.

Rx Tx

tfjtN

n

n

tj

ncn ettuettr

2)(

0

)())(()(Re)(

Number of multipath components

),( tc)(tx

Time-varying multipath

propagation channel

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RF-based PASSIVE Device-Free sensing

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Hectic research area…..

Most of works use WiFi access points

Initial works was based on Received Signal Strenght Indication (RSSI) measurements

Now most of works use the more “granular” measurements of the signal such as Channel Side

Information (CSI), which characterizes the Channel Frequency Response

So far:

Fine-grained movements (e.g., gesture and lip language)

Keystrokes

Drawings

Gait patterns

Vital signals (e.g., breathing rate)

Many working prototypes…...few commercial systems yet……many challenges to be

faced…..

Physical analytics: which technologies?

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Titolo: corpo 36 Piè pagina e note: corpo 09

Grigio piè pagina

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Riconoscimento attività/conteggio persone con segnali

WiFi ed LTE –

Dr. Simone di Domenico, Dip. Ing. Elettronica Università di Roma Tor Vergata,

50min

Panoramica sui segnali radio in ambito IoT (cellular IoT , LPWAN) –

Dr. Daniela Valente, ISCOM, 50min

Conclusioni – Ernestina Cianca

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Physical analytics was used as an “excuse” to present some trends in the evolution of

the IoT paradigm and communication systems.

New technologies have been developed that strongly extend the potential

applications and further development of IoT as they allow to collect data from

remote (and difficult environments) sensors, outdoor and long range applications

They could play an important role on tracking people and objects in the real world,

also outdoor (LoRA based localization, application to track mountain-bikers)

They also ease the deployment of infrastructure-based sensing systems as they

contributes to lower the deployment cost

Conclusions

22/06/2018 Seminario presso Istituto Superiore delle Comunicazioni

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Verde LOGO

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Verde grafica

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Grigio grafica

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Titolo: corpo 36 Piè pagina e note: corpo 09

Grigio piè pagina

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Communication is essential for sensing purposes

But sensing can be done using “radios” transmitters

The future communication network (5G) means, among other things, to have in one

environment different communication technologies (and also different radio signals)

deployed for communication purposes…to allow sensors to collected and transmit

data

What is the same infrastructure could be also used for collecting data?

Data that could be used by the same network operator to perform location-

aware/context aware communications

Raw data that could be made available to third parties for providing new services?

Or knowledge acquired by these data that could be sold as a service to third

party….

Conclusions

22/06/2018 Seminario presso Istituto Superiore delle Comunicazioni

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Verde LOGO

RGB= 004,077,047

Verde grafica

RGB= 144,194,038

Grigio grafica

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Parametri del format

Font testo: Swis721 Cn BT

Titolo: corpo 36 Piè pagina e note: corpo 09

Grigio piè pagina

RGB= 127,127,127 Personal communications

Device-to-device comm 5G

native to provide

both comm

services

GNSS-based, cellular-based

localization, device-free

sensing

Sensor-based

localization/sensing

5G

Native to provide

comm/localization/sens

ing services

What if….

Localization, together with analytics, and their combined provision “as a service”, would

greatly increase the overall value of the 5G ecosystem, allowing network operators to better

manage their networks and to dramatically expand the range of offered applications and

services.

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Conclusions