On-Line Real-Time Service-Oriented Task Scheduling Using TUF

We present our approach to real-time service-oriented scheduling problems with the objective of maximizing the total system utility. Different from the traditional utility accrual scheduling problems that each task is associated with only a single time utility function (TUF), we associate two different TUFs—a profit TUF and a penalty TUF—with each task, to model the real-time services that not only need to reward the early completions but also need to penalize the abortions or deadline misses. The scheduling heuristics we proposed in this paper judiciously accept, schedule, and abort real-time services when necessary to maximize the accrued utility. Our extensive experimental results show that our proposed algorithms can significantly outperform the traditional scheduling algorithms such as the Earliest Deadline First (EDF), the traditional utility accrual (UA) scheduling algorithms, and an earlier scheduling approach based on a similar model.

A service-oriented user interaction analysis framework supporting adaptive applications

A comprehensive user model, built by monitoring a user's current use of applications, can be an excellent starting point for building adaptive user-centred applications. The BaranC framework monitors all user interaction with a digital device (e.g. smartphone), and also collects all available context data (such as from sensors in the digital device itself, in a smart watch, or in smart appliances) in order to build a full model of user application behaviour. The model built from the collected data, called the UDI (User Digital Imprint), is further augmented by analysis services, for example, a service to produce activity profiles from smartphone sensor data. The enhanced UDI model can then be the basis for building an appropriate adaptive application that is user-centred as it is based on an individual user model. As BaranC supports continuous user monitoring, an application can be dynamically adaptive in real-time to the current context (e.g. time, location or activity). Furthermore, since BaranC is continuously augmenting the user model with more monitored data, over time the user model changes, and the adaptive application can adapt gradually over time to changing user behaviour patterns. BaranC has been implemented as a service-oriented framework where the collection of data for the UDI and all sharing of the UDI data are kept strictly under the user's control. In addition, being service-oriented allows (with the user's permission) its monitoring and analysis services to be easily used by 3rd parties in order to provide 3rd party adaptive assistant services. An example 3rd party service demonstrator, built on top of BaranC, proactively assists a user by dynamic predication, based on the current context, what apps and contacts the user is likely to need. BaranC introduces an innovative user-controlled unified service model of monitoring and use of personal digital activity data in order to provide adaptive user-centred applications. This aims to improve on the current situation where the diversity of adaptive applications results in a proliferation of applications monitoring and using personal data, resulting in a lack of clarity, a dispersal of data, and a diminution of user control.

Interoperability Challenges in Internet of Things Systems: a Service-Oriented Computing Approach

Internet of Things systems are pervasive systems evolved from cyber-physical to large-scale systems. Due to the number of technologies involved, software development involves several integration challenges. Among them, the ones preventing proper integration are those related to the system heterogeneity, and thus addressing interoperability issues. From a software engineering perspective, developers mostly experience the lack of interoperability in the two phases of software development: programming and deployment. On the one hand, modern software tends to be distributed in several components, each adopting its most-appropriate technology stack, pushing programmers to code in a protocol- and data-agnostic way. On the other hand, each software component should run in the most appropriate execution environment and, as a result, system architects strive to automate the deployment in distributed infrastructures. This dissertation aims to improve the development process by introducing proper tools to handle certain aspects of the system heterogeneity. Our effort focuses on three of these aspects and, for each one of those, we propose a tool addressing the underlying challenge. The first tool aims to handle heterogeneity at the transport and application protocol level, the second to manage different data formats, while the third to obtain optimal deployment. To realize the tools, we adopted a linguistic approach, i.e.\ we provided specific linguistic abstractions that help developers to increase the expressive power of the programming language they use, writing better solutions in more straightforward ways. To validate the approach, we implemented use cases to show that the tools can be used in practice and that they help to achieve the expected level of interoperability. In conclusion, to move a step towards the realization of an integrated Internet of Things ecosystem, we target programmers and architects and propose them to use the presented tools to ease the software development process.

A reference business process for ecological niche modelling

Ecological niche modelling combines species occurrence points with environmental raster layers in order to obtain models for describing the probabilistic distribution of species. The process to generate an ecological niche model is complex. It requires dealing with a large amount of data, use of different software packages for data conversion, for model generation and for different types of processing and analyses, among other functionalities. A software platform that integrates all requirements under a single and seamless interface would be very helpful for users. Furthermore, since biodiversity modelling is constantly evolving, new requirements are constantly being added in terms of functions, algorithms and data formats. This evolution must be accompanied by any software intended to be used in this area. In this scenario, a Service-Oriented Architecture (SOA) is an appropriate choice for designing such systems. According to SOA best practices and methodologies, the design of a reference business process must be performed prior to the architecture definition. The purpose is to understand the complexities of the process (business process in this context refers to the ecological niche modelling problem) and to design an architecture able to offer a comprehensive solution, called a reference architecture, that can be further detailed when implementing specific systems. This paper presents a reference business process for ecological niche modelling, as part of a major work focused on the definition of a reference architecture based on SOA concepts that will be used to evolve the openModeller software package for species modelling. The basic steps that are performed while developing a model are described, highlighting important aspects, based on the knowledge of modelling experts. In order to illustrate the steps defined for the process, an experiment was developed, modelling the distribution of Ouratea spectabilis (Mart.) Engl. (Ochnaceae) using openModeller. As a consequence of the knowledge gained with this work, many desirable improvements on the modelling software packages have been identified and are presented. Also, a discussion on the potential for large-scale experimentation in ecological niche modelling is provided, highlighting opportunities for research. The results obtained are very important for those involved in the development of modelling tools and systems, for requirement analysis and to provide insight on new features and trends for this category of systems. They can also be very helpful for beginners in modelling research, who can use the process and the experiment example as a guide to this complex activity. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Building intelligence open systems (BIOS)

Os edifícios estão a ser construídos com um número crescente de sistemas de automação e controlo não integrados entre si. Esta falta de integração resulta num caos tecnológico, o que cria dificuldades nas três fases da vida de um edifício, a fase de estudo, a de implementação e a de exploração. O desenvolvimento de Building Automation System (BAS) tem como objectivo assegurar condições de conforto, segurança e economia de energia. Em edifícios de grandes dimensões a energia pode representar uma percentagem significativa da factura energética anual. Um BAS integrado deverá contribuir para uma diminuição significativa dos custos de desenvolvimento, instalação e gestão do edifício, o que pode também contribuir para a redução de CO2. O objectivo da arquitectura proposta é contribuir para uma estratégia de integração que permita a gestão integrada dos diversos subsistemas do edifício (e.g. aquecimento, ventilação e ar condicionado (AVAC), iluminação, segurança, etc.). Para realizar este controlo integrado é necessário estabelecer uma estratégia de cooperação entre os subsistemas envolvidos. Um dos desafios para desenvolver um BAS com estas características consistirá em estabelecer a interoperabilidade entre os subsistemas como um dos principais objectivos a alcançar, dado que o fornecimento dos referidos subsistemas assenta normalmente numa filosofia multi-fornecedor, sendo desenvolvidos usando tecnologias heterogéneas. Desta forma, o presente trabalho consistiu no desenvolvimento de uma plataforma que se designou por Building Intelligence Open System (BIOS). Na implementação desta plataforma adoptou-se uma arquitectura orientada a serviços ou Service Oriented Architecture (SOA) constituída por quatro elementos fundamentais: um bus cooperativo, denominado BIOSbus, implementado usando Jini e JavaSpaces, onde todos os serviços serão ligados, disponibilizando um mecanismo de descoberta e um mecanismo que notificada as entidades interessadas sobre alterações do estado de determinado componente; serviços de comunicação que asseguram a abstracção do Hardware utilizado da automatização das diversas funcionalidades do edifício; serviços de abstracção de subsistemas no acesso ao bus; clientes, este podem ser nomeadamente uma interface gráfica onde é possível fazer a gestão integrada do edifício, cliente de coordenação que oferece a interoperabilidade entre subsistemas e os serviços de gestão energética que possibilita a activação de algoritmos de gestão racional de energia eléctrica.

Enquadramento dos sistemas ERP numa arquitectura SOA: caso de estudo SAP® NetWeaver

Neste trabalho, propõe-se estudar o enquadramento dos Sistemas Integrados de Gestão Empresarial (Enterprise Resource Planning – ERP) numa Arquitectura Orientada a Serviços (Service Oriented Architecture – SOA) e quais os benefícios que podem ser obtidos no desenvolvimento de novas aplicações e integração com outros Sistemas de Informação (SI). Propõe-se fazer um levantamento da evolução e do estado da arte dos sistemas ERP e da arquitectura SOA. Para ter uma visão concreta, escolheu-se analisar um sistema ERP específico, o ERP da SAP e a plataforma tecnológica em que assenta, o SAP NetWeaver. Que estratégia tem sido seguida pelos principais fabricantes de sistemas ERPs, para enquadrar os seus sistemas ERP numa arquitectura SOA? Finalmente avalia-se o conceito de aplicação composta (Composite Application) baseada na arquitectura SOA, através da utilização de um Ambiente Integrado de Composição (Integrated Composition Environment – ICE). A plataforma utilizada para essa avaliação é o SAP NetWeaver Composition Enviroment (CE). Mais especificamente, desenvolve-se uma aplicação composta, resultante da combinação de serviços expostos pelo sistema ERP da SAP (enterprise services) e um Web Service instalado noutra plataforma.

SIAT:sistema de informações e alertas de trânsito

A evolução tecnológica e das sociedades permitiu que, hoje em dia, uma boa parte da população tenha acesso a dispositivos móveis com funcionalidades avançadas. Com este tipo de dispositivos, temos acesso a inúmeras fontes de informação em tempo-real, mas esta característica ainda não é, hoje em dia, aproveitada na sua totalidade. Este projecto tenta tirar partido desta realidade para, utilizando os diversos dispositivos móveis, criar uma rede de troca de informações de trânsito. O utilizador apenas necessita de servir-se do seu dispositivo móvel para, automaticamente, obter as mais recentes informações de trânsito enquanto, paralelamente, partilha com os outros utilizadores a sua informação. Apesar de existirem outras alternativas no mercado, com soluções que permitem usufruir do mesmo tipo de funcionalidades, nenhuma utiliza este tipo de dispositivos (GPS’s convencionais, por exemplo). Um dos requisitos necessário na implementação deste projecto é uma solução de geocoding. Após terem sido testadas várias soluções, nenhuma cumpria, na totalidade, os requisitos deste projecto, o que originou o desenvolvimento de uma nova solução que cumpre esses requisitos. A solução é, toda ela, muito modular, formada por vários componentes, cada um com responsabilidades bem identificadas. A arquitectura desta solução baseia-se nos padrões de desenvolvimento de uma Service Oriented Architecture. Todos os componentes disponibilizam as suas operações através de web services, e a sua descoberta recorre ao protocolo WS-Discovery. Estes vários componentes podem ser divididos em duas categorias: os do núcleo, responsáveis por criar e oferecer as funcionalidades requisitadas neste projecto e os módulos externos, nos quais se incluem as aplicações que apresentam as funcionalidades ao utilizador. Foram criadas duas formas de consumir a informação oferecida pelo serviço SIAT: a aplicação móvel e um website. No âmbito dos dispositivos móveis, foi desenvolvida uma aplicação para o sistema operativo Windows Phone 7.

Arquitetura para aquisição de respostas a perguntas frequentes

Dissertação de natureza científica realizada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática e de Computadores

Reputação e recomendação como serviços para transportes públicos

Projecto Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática e de Computadores

Dpws middleware to support agent-based manufacturing control and simulation

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

PETCHA: a Programming Exercises Teaching Assistant

This paper presents a tool called Petcha that acts as an automated Teaching Assistant in computer programming courses. The ultimate objective of Petcha is to increase the number of programming exercises effectively solved by students. Petcha meets this objective by helping both teachers to author programming exercises and students to solve them. It also coordinates a network of heterogeneous systems, integrating automatic program evaluators, learning management systems, learning object repositories and integrated programming environments. This paper presents the concept and the design of Petcha and sets this tool in a service oriented architecture for managing learning processes based on the automatic evaluation of programming exercises. The paper presents also a case study that validates the use of Petcha and of the proposed architecture.

Proposal for shared services performance management model applied to portugueses public administration

Comunicação apresentada no 8º Congresso Nacional de Administração Pública - Desafios e Soluções, em Carcavelos de 21 a 22 de Novembro de 2011.

Adaptive offloading for infotainment systems

Infotainment applications in vehicles are currently supported both by the in-vehicle platform, as well as by user’s smart devices, such as smartphones and tablets. More and more the user expects that there is a continuous service of applications inside or outside of the vehicle, provided in any of these devices (a simple but common example is hands-free mobile phone calls provided by the vehicle platform). With the increasing complexity of ‘apps’, it is necessary to support increasing levels of Quality of Service (QoS), with varying resource requirements. Users may want to start listening to music in the smartphone, or video in the tablet, being this application transparently ‘moved’ into the vehicle when it is started. This paper presents an adaptable offloading mechanism, following a service-oriented architecture pattern, which takes into account the QoS requirements of the applications being executed when making decisions.

Middleware for Large-scale Distributed Systems

Nos últimos anos o aumento exponencial da utilização de dispositivos móveis e serviços disponibilizados na “Cloud” levou a que a forma como os sistemas são desenhados e implementados mudasse, numa perspectiva de tentar alcançar requisitos que até então não eram essenciais. Analisando esta evolução, com o enorme aumento dos dispositivos móveis, como os “smartphones” e “tablets” fez com que o desenho e implementação de sistemas distribuidos fossem ainda mais importantes nesta área, na tentativa de promover sistemas e aplicações que fossem mais flexíveis, robutos, escaláveis e acima de tudo interoperáveis. A menor capacidade de processamento ou armazenamento destes dispositivos tornou essencial o aparecimento e crescimento de tecnologias que prometem solucionar muitos dos problemas identificados. O aparecimento do conceito de Middleware visa solucionar estas lacunas nos sistemas distribuidos mais evoluídos, promovendo uma solução a nível de organização e desenho da arquitetura dos sistemas, ao memo tempo que fornece comunicações extremamente rápidas, seguras e de confiança. Uma arquitetura baseada em Middleware visa dotar os sistemas de um canal de comunicação que fornece uma forte interoperabilidade, escalabilidade, e segurança na troca de mensagens, entre outras vantagens. Nesta tese vários tipos e exemplos de sistemas distribuídos e são descritos e analisados, assim como uma descrição em detalhe de três protocolos (XMPP, AMQP e DDS) de comunicação, sendo dois deles (XMPP e AMQP) utilzados em projecto reais que serão descritos ao longo desta tese. O principal objetivo da escrita desta tese é demonstrar o estudo e o levantamento do estado da arte relativamente ao conceito de Middleware aplicado a sistemas distribuídos de larga escala, provando que a utilização de um Middleware pode facilitar e agilizar o desenho e desenvolvimento de um sistema distribuído e traz enormes vantagens num futuro próximo.

A new MDA-SOA based framework for intercloud interoperability

Cloud computing has been one of the most important topics in Information Technology which aims to assure scalable and reliable on-demand services over the Internet. The expansion of the application scope of cloud services would require cooperation between clouds from different providers that have heterogeneous functionalities. This collaboration between different cloud vendors can provide better Quality of Services (QoS) at the lower price. However, current cloud systems have been developed without concerns of seamless cloud interconnection, and actually they do not support intercloud interoperability to enable collaboration between cloud service providers. Hence, the PhD work is motivated to address interoperability issue between cloud providers as a challenging research objective. This thesis proposes a new framework which supports inter-cloud interoperability in a heterogeneous computing resource cloud environment with the goal of dispatching the workload to the most effective clouds available at runtime. Analysing different methodologies that have been applied to resolve various problem scenarios related to interoperability lead us to exploit Model Driven Architecture (MDA) and Service Oriented Architecture (SOA) methods as appropriate approaches for our inter-cloud framework. Moreover, since distributing the operations in a cloud-based environment is a nondeterministic polynomial time (NP-complete) problem, a Genetic Algorithm (GA) based job scheduler proposed as a part of interoperability framework, offering workload migration with the best performance at the least cost. A new Agent Based Simulation (ABS) approach is proposed to model the inter-cloud environment with three types of agents: Cloud Subscriber agent, Cloud Provider agent, and Job agent. The ABS model is proposed to evaluate the proposed framework.