Framework-specific DSL para sensoriamento participado

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Expressiveness improvements of OutSystems DSL query primitives

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

A DSL for querying building data streams of energy, eeather and occupation data

The superfluous consumption of energy is faced by the modern society as a Socio-Economical and Environmental problem of the present days. This situation is worsening given that it is becoming clear that the tendency is to increase energy price every year. It is also noticeable that people, not necessarily proficient in technology, are not able to know where savings can be achieved, due to the absence of accessible awareness mechanisms. One of the home user concerns is to balance the need of reducing energy consumption, while producing the same activity with all the comfort and work efficiency. The common techniques to reduce the consumption are to use a less wasteful equipment, altering the equipment program to a more economical one or disconnecting appliances that are not necessary at the moment. However, there is no direct feedback from this performed actions, which leads to the situation where the user is not aware of the influence that these techniques have in the electrical bill. With the intension to give some control over the home consumption, Energy Management Systems (EMS) were developed. These systems allow the access to the consumption information and help understanding the energy waste. However, some studies have proven that these systems have a clear mismatch between the information that is presented and the one the user finds useful for his daily life, leading to demotivation of use. In order to create a solution more oriented towards the user’s demands, a specially tailored language (DSL) was implemented. This solution allows the user to acquire the information he considers useful, through the construction of questions about his energy consumption. The development of this language, following the Model Driven Development (MDD) approach, took into consideration the ideas of facility managers and home users in the phases of design and validation. These opinions were gathered through meetings with experts and a survey, which was conducted to the purpose of collecting statistics about what home users want to know.

Integrated data model and DSL modifications

Companies are increasingly more and more dependent on distributed web-based software systems to support their businesses. This increases the need to maintain and extend software systems with up-to-date new features. Thus, the development process to introduce new features usually needs to be swift and agile, and the supporting software evolution process needs to be safe, fast, and efficient. However, this is usually a difficult and challenging task for a developer due to the lack of support offered by programming environments, frameworks, and database management systems. Changes needed at the code level, database model, and the actual data contained in the database must be planned and developed together and executed in a synchronized way. Even under a careful development discipline, the impact of changing an application data model is hard to predict. The lifetime of an application comprises changes and updates designed and tested using data, which is usually far from the real, production, data. So, coding DDL and DML SQL scripts to update database schema and data, is the usual (and hard) approach taken by developers. Such manual approach is error prone and disconnected from the real data in production, because developers may not know the exact impact of their changes. This work aims to improve the maintenance process in the context of Agile Platform by Outsystems. Our goal is to design and implement new data-model evolution features that ensure a safe support for change and a sound migration process. Our solution includes impact analysis mechanisms targeting the data model and the data itself. This provides, to developers, a safe, simple, and guided evolution process.

Real-time collaborative editing of OutSystems DSL models

Real-time collaborative editing systems are common nowadays, and their advantages are widely recognized. Examples of such systems include Google Docs, ShareLaTeX, among others. This thesis aims to adopt this paradigm in a software development environment. The OutSystems visual language lends itself very appropriate to this kind of collaboration, since the visual code enables a natural flow of knowledge between developers regarding the developed code. Furthermore, communication and coordination are simplified. This proposal explores the field of collaboration on a very structured and rigid model, where collaboration is made through the copy-modify-merge paradigm, in which a developer gets its own private copy from the shared repository, modifies it in isolation and later uploads his changes to be merged with modifications concurrently produced by other developers. To this end, we designed and implemented an extension to the OutSystems Platform, in order to enable real-time collaborative editing. The solution guarantees consistency among the artefacts distributed across several developers working on the same project. We believe that it is possible to achieve a much more intense collaboration over the same models with a low negative impact on the individual productivity of each developer.

Estratégia de planejamento de redes de acesso de alta capilaridade baseada em tecnologia DSL: uma abordagem híbrida empírica e probabilística

A tecnologia DSL- Digital Subscriber Line permitem um acesso universal de banda larga, com redução de custo e tempo de implantação necessários, quando comparadas a outras redes de acesso. DSL pode ser considerada uma rede de banda larga de grande capilaridade, uma vez que utiliza uma combinação de infra-estrutura de telefonia existente e a tecnologia de transmissão. Não obstante, a rede DSL precisa ser amplamente compreendida, de maneira que suas principais vantagens não sejam suplantadas pela ineficiência geral do sistema. Esta tese apresenta uma abordagem baseada em estratégias que possibilitem o planejamento de redes de comunicação que a priori não foram implementadas para suportar fluxos Triple Play (pré-requisito obrigatório diante do perfil atual de usuários da Internet). Será mostrado que, a partir do uso de medidas reais e análises probabilísticas, é possível elaborar o planejamento de redes de comunicação, considerando os parâmetros físicos e lógicos, tais como: o caminho de transmissão, a influência do ruído na comunicação, os protocolos utilizados e tráfego de Triple Play (voz, vídeo e dados).

Otimização de sistemas DSL utilizando técnicas de gerenciamento de espectro

Esta dissertação apresenta contribuições à algumas modalidades de gerenciamento de espectro em redes DSL que tem recebido pouca atenção na literatura : minimização de potência e maximização de margem de ruído. Com relação a minimização de potência, cerca de 60% da potência total consumida pelos modems DSL é utilizada na transmissão. A contribuição dessa dissertação nesse âmbito foi provar matematicamente que os algoritmos de maximização de taxa também podem ser usados para minimizar potência. Dessa forma, praticamente se elimina o atraso histórico entre o estado da arte em maximização de taxa e minimização de potência, colocando-os no mesmo nível de desenvolvimento. A segunda contribuição dessa dissertação é sobre a modalidade de maximização de margem de ruído, de modo a otimizar a estabilidade de redes DSL. Nessa linha de pesquisa, essa dissertação apresenta um novo alogoritmo para a maximização de margem multiusuário, que apresenta desempenho superior a um algoritmo publicado anteriormente na literatura especializada.

Método de otimização não-linear para impor PSDs arbitrárias em modems DSL: análise estatística e prática

Este trabalho tem como objetivo apresentar um método para solucionar o problema de mapeamento entre as soluções teóricas de gerenciamento dinâmico de espectro (DSM) e os parâmetros de controle das densidades espectrais de potência (PSDs) de transmissão dos modems comerciais. O método utiliza algoritmos genéticos (AG) codificado em inteiros para solucionar o problema. O AG é responsável por achar os melhores parâmetros para representar uma PSD arbitrária, considerando as restrições impostas pelos equipamentos e padrões atuais DSL. O trabalho apresenta ainda um estudo comparativo do método proposto com um concorrente, além de estudo estatístico do método proposto, considerando média, desvio padrão e intervalo de confiança. Adicionalmente, são apresentados dois setups para uso em laboratório, sendo um para medição de PSDs e o outro para funções de transferência, os quais podem ser reaproveitados em outros trabalhos.

Transmissão DSL em modo fantasma: medições e avaliação de desempenho

A demanda por taxa de bits vem aumentando a cada ano, devido principalmente pela incorporação de aplicativos online ao cotidiano das pessoas. Assim, as companhias prestadoras deste tipo de serviço estão sempre investindo em pesquisa por tecnologias que possibilitem o aumento da taxa de bits com um bom custo-benefício. Seguindo esta perspectiva, este trabalho apresenta o modo de transmissão fantasma (Phantom mode), que visa aumentar a taxa total de transmissão de bits em sistemas DSL, quando múltiplos pares de cobre estão disponíveis. Aqui também são mostrados resultados e discussões importantes sobre desempenho do modo de transmissão fantasma. Também são discutidos procedimentos para a execução de medições de modo fantasma em frequências de 100 kHz a 300 MHz, em uma maneira que permite a medição de modo fantasma e modo diferencial com o mesmo setup. Novos resultados são apresentados sobre canal direto, far-end crosstalk (FEXT) e conversão de modo, para um cabo Cat-5e de 50 metros. Dentre outros fatos, foram verificadas grandes diferenças no canal direto de modo fantasma quando foram comparadas medições com cabo enrolado e desenrolado, e que a forma como o modo fantasma _e construção da influência bastante no comportamento das curvas de canal direto, FEXT e conversão de modo. Também são apresentados resultados de estimação da taxa de bits quando são usados modo fantasma e modo diferencial simultaneamente, e observou-se que ha um ganho de ate 60% quando foram usados este dois modos e vectoring.

Identificação e estimação de ruído em redes DSL: uma abordagem baseada em inteligência computacional

Este trabalho propõe a utilização de técnicas de inteligência computacional objetivando identificar e estimar a potencia de ruídos em redes Digital Subscriber Line ou Linhas do Assinante Digital (DSL) em tempo real. Uma metodologia baseada no Knowledge Discovery in Databases ou Descobrimento de Conhecimento em Bases de Dados (KDD) para detecção e estimação de ruídos em tempo real, foi utilizada. KDD é aplicado para selecionar, pré-processar e transformar os dados antes da etapa de aplicação dos algoritmos na etapa de mineração de dados. Para identificação dos ruídos o algoritmo tradicional backpropagation baseado em Redes Neurais Artificiais (RNA) é aplicado objetivando identificar o tipo de ruído em predominância durante a coleta das informações do modem do usuário e da central. Enquanto, para estimação o algoritmo de regressão linear e o algoritmo híbrido composto por Fuzzy e regressão linear foram aplicados para estimar a potência em Watts de ruído crosstalk ou diafonia na rede. Os resultados alcançados demonstram que a utilização de algoritmos de inteligência computacional como a RNA são promissores para identificação de ruídos em redes DSL, e que algoritmos como de regressão linear e Fuzzy com regressão linear (FRL) são promissores para a estimação de ruídos em redes DSL.

Medidas para caracterização de crosstalk e ruído impulsivo em sistemas DSL

O presente trabalho apresenta testes e experimentos laboratoriais para medição de crosstalk e ruído impulsivo em sistemas DSL, os quais são de grande importância para o aperfeiçoamento e evolução deste tipo de tecnologia. O estudo do crosstalk voltou-se a uma campanha de medições em cabos telefônicos reais de curto comprimento e operando em altas frequências. Os resultados destas medidas foram utilizados no cálculo da capacidade de transmissão de sistemas DSL operando neste cenário ainda pouco explorado. O estudo do ruído impulsivo foi focado no desenvolvimento de um sistema digitalizador de sinais de linha telefônica possibilitando a medição real deste tipo de fenômeno.

Simulação e avaliação das tecnologias LTE e DSL como backhaul utilizando software OPNET

A crescente demanda por capacidade vem levando os padrões de comunicação sem-fio a prover suporte para a coexistência de macro e pico células. O backhaul, conexão entre a rede de acesso e o núcleo da rede, é de grande interesse neste contexto devido aos diversos desafios técnicos e financeiros envolvidos ao tentar satisfazer o crescente tráfego dos usuários. Fibra óptica e micro-ondas com linha de visada são as opções mais amplamente adotadas para o backhaul de macro-células. Contudo, em muitas situações de interesse prático, estas não são factíveis devido aos altos custos e logística envolvidos. Este trabalho avalia o backhaul de pico-células, focando primeiramente na utilização de cobre como backhaul. O simulador OPNET foi utilizado para avaliar os requerimentos de backhaul para redes móveis em cenários específicos considerando garantir qualidade de serviço para os diversos tipos de tráfego envolvidos. Assumindo demandas de tráfego para LTE e LTE-Advanced, as tecnologias VDSL2 e G.fast são avaliadas e os resultados mostram que mesmo com uma grande demanda de aplicações de vídeo de alta definição, estas tecnologias podem acomodar o tráfego no backhaul de pico-células. VDSL2 é capaz de prover as taxas requeridas para cenários de pico-células LTE, mas não é capaz de acomodar tráfego LTE-Advanced típico. Por outro lado, considerando as taxas atingidas com a tecnologia G.fast, o tráfego backhaul para pico-células LTE-Advanced pode ainda ser entregue com garantias de qualidade de serviço. Neste trabalho também é proposta uma solução para simulação de cenários contendo redes de acesso heterogêneas considerando backhaul LTE sem linha de visada. São demonstrados também os resultados de simulações no OPNET com o backhaul LTE proposto para validar a solução proposta como capaz de caracterizar o tráfego de ambas as tecnologias WiFi e LTE na rede de acesso de acordo com o tipo de serviço.

Towards model driven software development for Arduino platforms: a DSL and automatic code generation

La tesi ha lo scopo di esplorare la produzione di sistemi software per Embedded Systems mediante l'utilizzo di tecniche relative al mondo del Model Driven Software Development. La fase più importante dello sviluppo sarà la definizione di un Meta-Modello che caratterizza i concetti fondamentali relativi agli embedded systems. Tale modello cercherà di astrarre dalla particolare piattaforma utilizzata ed individuare quali astrazioni caratterizzano il mondo degli embedded systems in generale. Tale meta-modello sarà quindi di tipo platform-independent. Per la generazione automatica di codice è stata adottata una piattaforma di riferimento, cioè Arduino. Arduino è un sistema embedded che si sta sempre più affermando perché coniuga un buon livello di performance ed un prezzo relativamente basso. Tale piattaforma permette lo sviluppo di sistemi special purpose che utilizzano sensori ed attuatori di vario genere, facilmente connessi ai pin messi a disposizione. Il meta-modello definito è un'istanza del meta-metamodello MOF, definito formalmente dall'organizzazione OMG. Questo permette allo sviluppatore di pensare ad un sistema sotto forma di modello, istanza del meta-modello definito. Un meta-modello può essere considerato anche come la sintassi astratta di un linguaggio, quindi può essere definito da un insieme di regole EBNF. La tecnologia utilizzata per la definizione del meta-modello è stata Xtext: un framework che permette la scrittura di regole EBNF e che genera automaticamente il modello Ecore associato al meta-modello definito. Ecore è l'implementazione di EMOF in ambiente Eclipse. Xtext genera inoltre dei plugin che permettono di avere un editor guidato dalla sintassi, definita nel meta-modello. La generazione automatica di codice è stata realizzata usando il linguaggio Xtend2. Tale linguaggio permette di esplorare l'Abstract Syntax Tree generato dalla traduzione del modello in Ecore e di generare tutti i file di codice necessari. Il codice generato fornisce praticamente tutta la schematic part dell'applicazione, mentre lascia all'application designer lo sviluppo della business logic. Dopo la definizione del meta-modello di un sistema embedded, il livello di astrazione è stato spostato più in alto, andando verso la definizione della parte di meta-modello relativa all'interazione di un sistema embedded con altri sistemi. Ci si è quindi spostati verso un ottica di Sistema, inteso come insieme di sistemi concentrati che interagiscono. Tale difinizione viene fatta dal punto di vista del sistema concentrato di cui si sta definendo il modello. Nella tesi viene inoltre introdotto un caso di studio che, anche se abbastanza semplice, fornisce un esempio ed un tutorial allo sviluppo di applicazioni mediante l'uso del meta-modello. Ci permette inoltre di notare come il compito dell'application designer diventi piuttosto semplice ed immediato, sempre se basato su una buona analisi del problema. I risultati ottenuti sono stati di buona qualità ed il meta-modello viene tradotto in codice che funziona correttamente.