MicroCEP: Complex Event Processing on the Edge

Abstract

The Internet of Things (IoT) has experienced rapid growth, taking advantage of advanced data processing. While complex event processing (CEP) engines have positioned themselves as a good solution for cloud and fog data processing, there are no CEP solutions designed to run on microcontrollers (MCUs) at the edge. This paper presents MicroCEP, a software architecture for MCUs that enables real-time filtering and correlation of sensor data, both locally obtained and received through message queues at the edge. MicroCEP provides (i) a lightweight CEP architecture for MCUs, (ii) a pattern language to specify complex event patterns, (iii) a REST API for dynamic threshold updates, and (iv) a methodology for designing and deploying MicroCEP-based systems. The solution facilitates the detection of situations of interest and the triggering of actions directly from the MCUs, enabling autonomous decision-making close to the sensors. A proof of concept implementation using RISC-V MCUs provides evidence that MicroCEP can deliver CEP capabilities at the edge on resource.constrained devices.

El Internet de las Cosas (IoT) ha experimentado un rápido crecimiento, aprovechando las capacidades avanzadas de procesamiento de datos. Si bien los motores de procesamiento de eventos complejos (CEP) se han posicionado como una buena solución para el procesamiento de datos en la nube y en entornos fog, no existen soluciones CEP diseñadas para ejecutarse en microcontroladores (MCU) en el borde. Este artículo presenta MicroCEP, una arquitectura de software para MCU que permite el filtrado y la correlación en tiempo real de datos de sensores, tanto obtenidos localmente como recibidos a través de colas de mensajes en el borde. MicroCEP proporciona: (i) una arquitectura CEP ligera para MCU, (ii) un lenguaje de patrones para especificar patrones de eventos complejos, (iii) una API REST para la actualización dinámica de umbrales y (iv) una metodología para diseñar y desplegar sistemas basados en MicroCEP. La solución facilita la detección de situaciones de interés y la activación de acciones directamente desde los MCU, permitiendo una toma de decisiones autónoma cerca de los sensores. Una implementación de prueba de concepto utilizando MCU RISC-V aporta evidencia de que MicroCEP puede proporcionar capacidades CEP en el borde en dispositivos con recursos limitados.