Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
A scalable database for a remote patient monitoring system
KTH, School of Information and Communication Technology (ICT), Communication Systems, CoS, Radio Systems Laboratory (RS Lab). (CCS)
2013 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Today one of the fast growing social services is the ability for doctors to monitor patients in their residences. The proposed highly scalable database system is designed to support a Remote Patient Monitoring system (RPMS). In an RPMS, a wide range of applications are enabled by collecting health related measurement results from a number of medical devices in the patient’s home, parsing and formatting these results, and transmitting them from the patient’s home to specific data stores. Subsequently, another set of applications will communicate with these data stores to provide clinicians with the ability to observe, examine, and analyze these health related measurements in (near) real-time. Because of the rapid expansion in the number of patients utilizing RPMS, it is becoming a challenge to store, manage, and process the very large number of health related measurements that are being collected. The primary reason for this problem is that most RPMSs are built on top of traditional relational databases, which are inefficient when dealing with this very large amount of data (often called “big data”).

This thesis project analyzes scalable data management to support RPMSs, introduces a new set of open-source technologies that efficiently store and manage any amount of data which might be used in conjunction with such a scalable RPMS based upon HBase, implements these technologies, and as a proof of concept, compares the prototype data management system with the performance of a traditional relational database (specifically MySQL). This comparison considers both a single node and a multi node cluster. The comparison evaluates several critical parameters, including performance, scalability, and load balancing (in the case of multiple nodes). The amount of data used for testing input/output (read/write) and data statistics performance is 1, 10, 50, 100, and 250 GB.

The thesis presents several ways of dealing with large amounts of data and develops & evaluates a highly scalable database that could be used with a RPMS. Several software suites were used to compare both relational and non-relational systems and these results are used to evaluate the performance of the prototype of the proposed RPMS. The results of benchmarking show that MySQL is better than HBase in terms of read performance, while HBase is better in terms of write performance. Which of these types of databases should be used to implement a RPMS is a function of the expected ratio of reads and writes. Learning this ratio should be the subject of a future thesis project.

Abstract [sv]

En av de snabbast växande sociala tjänsterna idag är möjligheten för läkare att övervaka patienter i sina bostäder. Det beskrivna, mycket skalbara databassystemet är utformat för att stödja ett sådant Remote Patient Monitoring-system (RPMS). I ett RPMS kan flertalet applikationer användas med hälsorelaterade mätresultat från medicintekniska produkter i patientens hem, för att analysera och formatera resultat, samt överföra dem från patientens hem till specifika datalager. Därefter kommer ytterligare en uppsättning program kommunicera med dessa datalager för att ge kliniker möjlighet att observera, undersöka och analysera dessa hälsorelaterade mått i (nära) realtid. På grund av den snabba expansionen av antalet patienter som använder RPMS, är det en utmaning att hantera och bearbeta den stora mängd hälsorelaterade mätningar som samlas in. Den främsta anledningen till detta problem är att de flesta RPMS är inbyggda i traditionella relationsdatabaser, som är ineffektiva när det handlar om väldigt stora mängder data (ofta kallat "big data").

Detta examensarbete analyserar skalbar datahantering för RPMS, och inför en ny uppsättning av teknologier baserade på öppen källkod som effektivt lagrar och hanterar godtyckligt stora datamängder. Dessa tekniker används i en prototypversion (proof of concept) av ett skalbart RPMS baserat på HBase. Implementationen av det designade systemet jämförs mot ett RPMS baserat på en traditionell relationsdatabas (i detta fall MySQL). Denna jämförelse ges för både en ensam nod och flera noder. Jämförelsen utvärderar flera kritiska parametrar, inklusive prestanda, skalbarhet, och lastbalansering (i fallet med flera noder). Datamängderna som används för att testa läsning/skrivning och statistisk prestanda är 1, 10, 50, 100 respektive 250 GB.

Avhandlingen presenterar flera sätt att hantera stora mängder data och utvecklar samt utvärderar en mycket skalbar databas, som är lämplig för användning i RPMS. Flera mjukvaror för att jämföra relationella och icke-relationella system används för att utvärdera prototypen av de föreslagna RPMS och dess resultat. Resultaten av dessa jämförelser visar att MySQL presterar bättre än HBase när det gäller läsprestanda, medan HBase har bättre prestanda vid skrivning. Vilken typ av databas som bör väljas vid en RMPS-implementation beror därför på den förväntade kvoten mellan läsningar och skrivningar. Detta förhållande är ett lämpligt ämne för ett framtida examensarbete.

Place, publisher, year, edition, pages
2013. , xiv,86 p.
Series
Trita-ICT-EX, 2013:195
Keyword [en]
Big data, database performance, scalability, load balancing, Remote Patient Monitoring System
Keyword [sv]
Big data, databas, prestanda, skalbarhet, lastbalansering, Remote Patient Monitoring System
National Category
Communication Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-124603OAI: oai:DiVA.org:kth-124603DiVA: diva2:637470
Presentation
2013-07-15, Seminar room Motala, Isafjordsgatan 22, Kista, 13:00 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2013-07-18 Created: 2013-07-18 Last updated: 2013-07-18Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1290 kB)254 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1290 kBChecksum SHA-512
ad041600d84c0746dda25a7641cb05b009c253bdb678cf18a07b4160e156a49f2c871975cf72d563a307564e3c9dbb1006bc7e7c1dd935c5f0bedc4daa694ac7
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Mukhammadov, Ruslan
By organisation
Radio Systems Laboratory (RS Lab)
Communication Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 254 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 386 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf