Uma arquitetura baseada em SCTP e SIP para suporte a aplicações VoIP móveis e a especificação formal do seu módulo de controle

New versions of SCTP protocol allow the implementation of handover procedures in the transport layer, as well as the supply of a partially reliable communication service. A communication architecture is proposed herein, integrating SCTP with the session initiation protocol, SIP, besides additional protocols. This architecture is intended to handle voice applications over IP networks with mobility requirements. User localization procedures are specified in the application layer as well, using SIP, as an alternative mean to the mechanisms used by traditional protocols, that support mobility in the network layer. The SDL formal specification language is used to specify the operation of a control module, which coordinates the operation of the system component protocols. This formal specification is intended to prevent ambiguities and inconsistencies in the definition of this module, assisting in the correct implementation of the elements of this architecture

Uma arquitetura multiagente para sistemas de supervisão e controle de processos

Pós-graduação em Ciência da Computação - IBILCE

Arquitetura de um sistema multiagente autônomo para supervisão e controle

This paper presents a multi-agent architecture that was designed to develop processes supervision and control systems, with the main objective to automate tasks that are repetitive and stressful, and error prone when performed by humans. A set of agents were identified, based on the study of a number of applications found in the literature, that use the approach of multi-agent systems for data integration and process monitoring to faults detection and diagnosis, these agents are used as basis of the proposed multi-agent architecture. A prototype system for the analysis of abnormalities during oil wells drilling was developed.

Arquitetura computacional para redes orgânicas e heterogêneas: plano de controle do sistema operacional swarm.

Computational Swarms (enxames computacionais), consistindo da integração de sensores e atuadores inteligentes no nosso mundo conectado, possibilitam uma extensão da info-esfera no mundo físico. Nós chamamos esta info-esfera extendida, cíber-física, de Swarm. Este trabalho propõe uma visão de Swarm onde dispositivos computacionais cooperam dinâmica e oportunisticamente, gerando redes orgânicas e heterogêneas. A tese apresenta uma arquitetura computacional do Plano de Controle do Sistema Operacional do Swarm, que é uma camada de software distribuída embarcada em todos os dispositivos que fazem parte do Swarm, responsável por gerenciar recursos, definindo atores, como descrever e utilizar serviços e recursos (como divulgá-los e descobrí-los, como realizar transações, adaptações de conteúdos e cooperação multiagentes). O projeto da arquitetura foi iniciado com uma revisão da caracterização do conceito de Swarm, revisitando a definição de termos e estabelecendo uma terminologia para ser utilizada. Requisitos e desafios foram identificados e uma visão operacional foi proposta. Esta visão operacional foi exercitada com casos de uso e os elementos arquiteturais foram extraídos dela e organizados em uma arquitetura. A arquitetura foi testada com os casos de uso, gerando revisões do sistema. Cada um dos elementos arquiteturais requereram revisões do estado da arte. Uma prova de conceito do Plano de Controle foi implementada e uma demonstração foi proposta e implementada. A demonstração selecionada foi o Smart Jukebox, que exercita os aspectos distribuídos e a dinamicidade do sistema proposto. Este trabalho apresenta a visão do Swarm computacional e apresenta uma plataforma aplicável na prática. A evolução desta arquitetura pode ser a base de uma rede global, heterogênea e orgânica de redes de dispositivos computacionais alavancando a integração de sistemas cíber-físicos na núvem permitindo a cooperação de sistemas escaláveis e flexíveis, interoperando para alcançar objetivos comuns.

Sistema de controle de consumo para redes de computadores

Este trabalho define e implementa um sistema de controle de consumo para redes de computadores, objetivando aumentar o tempo de operação da rede em caso de operação com recursos limitados e redução de consumo de energia em situações de fornecimento normal. Na definição do sistema, denominado NetPower, foi estabelecida uma estrutura através da qual um gerente (coordenador) monitora as atividades dos equipamentos vinculados à rede, e determina alterações nos estados de consumo respectivos, de acordo com as necessidades ou atendimento de padrões de otimização. Aos equipamentos podem ser atribuídos diferentes privilégios em uma hierarquia adaptável a diversos ambientes. Um reserva oferece opção às falhas do gerente. A implementação está baseada no protocolo SNMP (Simple Network Management Protocol) para a gerência e são considerados preponderantemente os padrões para controle de consumo dos equipamentos Advanced Power Management, APM, e Advanced Configuration and Power Interface Specification, ACPI. Além da arquitetura do gerente e dos agentes, foi definida também uma MIB (Management Information Base) para controle de consumo. No projeto do sistema, foi privilegiado o objetivo de utilização em qualquer ambiente de rede, sem preferência por equipamentos de algum fabricante específico ou por arquitetura de hardware. Tecnologias de domínio público foram utilizadas, quando possível. No futuro este sistema pode fazer parte da distribuição de sistemas operacionais, incorporando controle de consumo às redes. No texto é feita uma comparação entre os softwares existentes para controle de consumo, são apresentados os recursos de controle de consumo disponíveis nos equipamentos de computação, seguido da descrição do protocolo de gerência utilizado. Em seguida, é apresentada a proposta detalhada do sistema de controle e descrita da implementação do protótipo.

Uma Arquitetura de Hardware para estimação de movimento aplicada à compressão de vídeo digital

A tarefa de estimação de movimento, utilizada na compressão de vídeo digital, é normalmente realizada em hardware por processador dedicado, uma vez que demanda expressiva capacidade computacional. Este trabalho propõe e desenvolve uma arquitetura de hardware para realizar o cálculo dos vetores de movimento no contexto de compressão de vídeo digital. Essa arquitetura para estimação de movimento é composta pelos blocos: interface de entrada e saída (E/S), matriz de processamento com 64 elementos de processamento, unidade de comparação e unidade de controle. A arquitetura foi descrita em linguagem VHDL de maneira que o número de bits utilizados para representação da luminância dos pontos é configurável. A partir desta descrição, foi gerado um protótipo para dados representados em 4 bits utilizando um kit de desenvolvimento baseado no dispositivo FPGA XC2S150 da Xilinx. Para validação do algoritmo e da arquitetura implementada, além da simulação, foi desenvolvido um software para plataforma PC capaz de exercitar as funcionalidades do protótipo. O PC é utilizado como dispositivo controlador de E/S para esta validação, na qual uma implementação do algoritmo em software e outra em linguagem de descrição de hardware são comparadas. A máxima freqüência de trabalho do protótipo, estimada por simulação da arquitetura mapeada no FPGA XC2S150, é de 33 MHz. A esta freqüência o núcleo da arquitetura paralela de 64 elementos de processamento realiza cerca de 2,1 GOps (bilhões de operações inteiras por segundo). Esta arquitetura de hardware calcula os vetores de movimento para vídeo no formato 640x480 pontos à taxa de 107,32 quadros por segundo, ou um quadro a cada 9,3 ms. A arquitetura implementada para luminânica em 4 bits ocupa 16 pinos de E/S, 71,1% dos blocos lógicos do FPGA e 83,3% dos blocos de memória disponíveis no dispositivo XC2S150.

Uma Arquitetura reflexiva baseada na web para ambiente de suporte a processo

A presente tese visa contribuir na construção de ambientes de desenvolvimento de software através da proposição de uma arquitetura reflexiva para ambiente de suporte a processo, nomeada WRAPPER (Webbased Reflective Architecture for Process suPport EnviRonment). O objetivo desta arquitetura é prover uma infra-estrutura para um ambiente de suporte a processo de software, integrando tecnologias da World Wide Web, objetos distribuídos e reflexão computacional. A motivação principal para esta arquitetura vem da necessidade de se obter maior flexibilidade na gerência de processo de software. Esta flexibilidade é obtida através do uso de objetos reflexivos que permitem a um gerente de processo obter informações e também alterar o processo de software de forma dinâmica. Para se obter um ambiente integrado, a arquitetura provê facilidades para a agregação de ferramentas CASE de plataformas e fabricantes diversos, mesmo disponibilizadas em locais remotos. A integração de ferramentas heterogêneas e distribuídas é obtida através do uso de tecnologias Web e de objetos distribuídos. Reflexão computacional é usada no ambiente tanto para extrair dados da execução do processo, quanto para permitir a adaptação do mesmo. Isto é feito através da introdução e controle de meta-objetos, no metanível da arquitetura, que podem monitorar e mesmo alterar os objetos do nível base. Como resultado, a arquitetura provê as seguintes características: flexibilidade na gerência de processo, permitindo o controle e adaptação do processo; distribuição do ambiente na Web, permitindo a distribuição de tarefas do processo de software e a integração de ferramentas em locais remotos; e heterogeneidade para agregar componentes ao ambiente, permitindo o uso de ferramentas de plataformas e fornecedores diversos. Neste contexto, o presente trabalho apresenta a estrutura da arquitetura reflexiva, bem como os mecanismos usados (e suas interações) para a modelagem e execução de processo dentro do ambiente de suporte ao processo de software.

Arquitetura em hardware para co-processamento de tarefas em sistema operacional tempo real

Os sistemas operacionais de tempo real, assim como os sistemas embarcados, estão inseridos no desenvolvimento de projetos de automação industrial segmentado em diversas áreas de pesquisa como, por exemplo, robótica, telecomunicações, e barramentos industriais. As aplicações de sistemas modernos de controle e automação necessitam de alta confiabilidade, velocidade de comunicação, além de, determinismo temporal. Sistemas operacionais de tempo real (SOTR) têm-se apresentado como uma solução confiável quando aplicadas em sistemas que se fundamentam no cumprimento de requisitos temporais. Além disso, o desempenho computacional é totalmente dependente da capacidade operacional da unidade de processamento. Em um sistema monoprocessado, parte da capacidade computacional da unidade de processamento é utilizada em atividades administrativas, como por exemplo, processos de chaveamento e salvamento de contexto. Em decorrência disto, surge a sobrecarga computacional como fator preponderante para o desempenho do sistema. Este trabalho tem por objetivo, analisar e fornecer uma arquitetura alternativa para realizar o co-processamento de tarefas em uma plataforma IBM-PC, aumentando a capacidade computacional do microprocessador principal. No presente trabalho, a plataforma de coprocessamento realiza a execução do algoritmo de escalonamento do sistema operacional, desta forma distribuiu-se o gerenciamento temporal das tarefas entre a plataforma IBM-PC e a unidade de co-processamento.

FreeMMG : uma arquitetura cliente-servidor e par-a-par de suporte a jogos maciçamente distribuídos

A popularização das tecnologias de acesso à Internet por “banda larga” suportam a crescente proliferação de aplicações do tipo “par-a-par” (peer-to-peer), onde o usuário doméstico, tipicamente consumidor de informação, passa também a atuar como provedor. De forma simultânea, há uma popularização crescente dos jogos em rede, especialmente dos “jogos maciçamente multijogador” (MMG ou massively multiplayer game) onde milhares de jogadores interagem, em tempo real, em mundos virtuais de estado persistente. Os MMGs disponíveis atualmente, como EverQuest e Ultima Online, são implementados como sistemas centralizados, que realizam toda a simulação do jogo no “lado servidor”. Este modelo propicia controle de acesso ao jogo pelo servidor, além de ser muito resistente a jogadores trapaceiros. Porém, a abordagem cliente-servidor não é suficientemente escalável, especialmente para pequenas empresas ou projetos de pesquisa que não podem pagar os altos custos de processamento e comunicação dos servidores de MMGs centralizados. Este trabalho propõe o FreeMMG, um modelo híbrido, cliente-servidor e par-a-par, de suporte a jogos maciçamente multijogador de estratégia em tempo real (MMORTS ou massively multiplayer online real-time strategy). O servidor FreeMMG é escalável pois delega a maior parte da tarefa de simulação do jogo para uma rede par-apar, formada pelos clientes. É demonstrado que o FreeMMG é resistente a certos tipos de trapaças, pois cada segmento da simulação distribuída é replicado em vários clientes. Como protótipo do modelo, foi implementado o jogo FreeMMGWizards, que foi utilizado para gerar testes de escalabilidade com até 300 clientes simulados e conectados simultaneamente no mesmo servidor Os resultados de escalabilidade obtidos são promissores, pois mostram que o tráfego gerado em uma rede FreeMMG, entre servidor e clientes, é significativamente menor se comparado com uma alternativa puramente cliente-servidor, especialmente se for considerado o suporte a jogos maciçamente multijogador de estratégia em tempo real.

Arquitetura da (in)segurança: estudando relações entre configuração espacial, artifícios de segurança e violência urbana no bairro Manaíra, João Pessoa, Paraíba

João Pessoa, the capital city of the state of Paraíba (Northeast Brazil), is reputed throughout the country as a quiet place, although it has been acquiring, over the past years, an urban character with social implications similar to those of major metropolitan Brazilian areas. The new situation is evident by the social inequalities, with the creation of confined spaces, which segregate and cause enclosure of the inhabitants, leading to death the public space. This study correlates accessibility in spatial structure with two types of crime data, burglary and robbery, recorded in 2008 and 2009, by the Secretaria de Segurança da Paraíba (The government agency public in charge of safety), in the district of Manaíra, an upper middle class neighborhood, which has, in recent times, been considered one of the most violent areas in João Pessoa. Sought to understand connections between these events and morpho-social aspects of the built environment, where examined the spatial properties, such as accessibility of the urban net, the presence of control measures, the safety of buildings and their uses. Spatial properties were also validated by the observation of pedestrian flows at strategic points of the study area. It was concluded that the presence of intense flows helps to attract potential thieves, physical security and control offers little protection

Controle preditivo neural aplicado à processos petroquímicos

A pesquisa tem como objetivo desenvolver uma estrutura de controle preditivo neural, com o intuito de controlar um processo de pH, caracterizado por ser um sistema SISO (Single Input - Single Output). O controle de pH é um processo de grande importância na indústria petroquímica, onde se deseja manter constante o nível de acidez de um produto ou neutralizar o afluente de uma planta de tratamento de fluidos. O processo de controle de pH exige robustez do sistema de controle, pois este processo pode ter ganho estático e dinâmica nãolineares. O controlador preditivo neural envolve duas outras teorias para o seu desenvolvimento, a primeira referente ao controle preditivo e a outra a redes neurais artificiais (RNA s). Este controlador pode ser dividido em dois blocos, um responsável pela identificação e outro pelo o cálculo do sinal de controle. Para realizar a identificação neural é utilizada uma RNA com arquitetura feedforward multicamadas com aprendizagem baseada na metodologia da Propagação Retroativa do Erro (Error Back Propagation). A partir de dados de entrada e saída da planta é iniciado o treinamento offline da rede. Dessa forma, os pesos sinápticos são ajustados e a rede está apta para representar o sistema com a máxima precisão possível. O modelo neural gerado é usado para predizer as saídas futuras do sistema, com isso o otimizador calcula uma série de ações de controle, através da minimização de uma função objetivo quadrática, fazendo com que a saída do processo siga um sinal de referência desejado. Foram desenvolvidos dois aplicativos, ambos na plataforma Builder C++, o primeiro realiza a identificação, via redes neurais e o segundo é responsável pelo controle do processo. As ferramentas aqui implementadas e aplicadas são genéricas, ambas permitem a aplicação da estrutura de controle a qualquer novo processo

Uma arquitetura baseada em agentes para configuração dinâmica de aplicações inteligentes em ambiente foundation fieldbus

The industrial automation is directly linked to the development of information tecnology. Better hardware solutions, as well as improvements in software development methodologies make possible the rapid growth of the productive process control. In this thesis, we propose an architecture that will allow the joining of two technologies in hardware (industrial network) and software field (multiagent systems). The objective of this proposal is to join those technologies in a multiagent architecture to allow control strategies implementations in to field devices. With this, we intend develop an agents architecture to detect and solve problems which may occur in the industrial network environment. Our work ally machine learning with industrial context, become proposed multiagent architecture adaptable to unfamiliar or unexpected production environment. We used neural networks and presented an allocation strategies of these networks in industrial network field devices. With this we intend to improve decision support at plant level and allow operations human intervention independent

Arquitetura inteligente fuzzy para monitoramento de sinais vitais de pacientes: um estudo de caso em UTI

The area of the hospital automation has been the subject a lot of research, addressing relevant issues which can be automated, such as: management and control (electronic medical records, scheduling appointments, hospitalization, among others); communication (tracking patients, staff and materials), development of medical, hospital and laboratory equipment; monitoring (patients, staff and materials); and aid to medical diagnosis (according to each speciality). This thesis presents an architecture for a patient monitoring and alert systems. This architecture is based on intelligent systems techniques and is applied in hospital automation, specifically in the Intensive Care Unit (ICU) for the patient monitoring in hospital environment. The main goal of this architecture is to transform the multiparameter monitor data into useful information, through the knowledge of specialists and normal parameters of vital signs based on fuzzy logic that allows to extract information about the clinical condition of ICU patients and give a pre-diagnosis. Finally, alerts are dispatched to medical professionals in case any abnormality is found during monitoring. After the validation of the architecture, the fuzzy logic inferences were applied to the trainning and validation of an Artificial Neural Network for classification of the cases that were validated a priori with the fuzzy system

Controle de atitude e altitude para um veículo aéreo não tripulado do tipo quadrirrotor

A Quadrotor is an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) equipped with four rotors distributed on a simple mechanical "X"form structure. The aim of this work is to build and stabilize a Quadrotor aircraft in the roll, pitch and yaw angles at a certain altitude. The stabilization control approach is based on a transformation in the input variables in order to perform a decoupled control. The proposed strategy is based on breaking the control problem into two hierarchical levels: A lower level, object of this work, maintains the desired altitude an angles of the vehicle while the higher level establishes appropriate references to the lower level, performing the desired movements. A hardware and software architecture was specially developed and implemented for an experimental prototype used to test and validate the proposed control approach