The Ocean Reanalysis Intercomparison project (ORA-IP)

Uncertainty in ocean analysis methods and deficiencies in the observing system are major obstacles for the reliable reconstruction of the past ocean climate. The variety of existing ocean reanalyses is exploited in a multi-reanalysis ensemble to improve the ocean state estimation and to gauge uncertainty levels. The ensemble-based analysis of signal-to-noise ratio allows the identification of ocean characteristics for which the estimation is robust (such as tropical mixed-layer-depth, upper ocean heat content), and where large uncertainty exists (deep ocean, Southern Ocean, sea ice thickness, salinity), providing guidance for future enhancement of the observing and data assimilation systems.

Intercomparison of the Arctic sea ice cover in global ocean–sea ice reanalyses from the ORA-IP project

Ocean–sea ice reanalyses are crucial for assessing the variability and recent trends in the Arctic sea ice cover. This is especially true for sea ice volume, as long-term and large scale sea ice thickness observations are inexistent. Results from the Ocean ReAnalyses Intercomparison Project (ORA-IP) are presented, with a focus on Arctic sea ice fields reconstructed by state-of-the-art global ocean reanalyses. Differences between the various reanalyses are explored in terms of the effects of data assimilation, model physics and atmospheric forcing on properties of the sea ice cover, including concentration, thickness, velocity and snow. Amongst the 14 reanalyses studied here, 9 assimilate sea ice concentration, and none assimilate sea ice thickness data. The comparison reveals an overall agreement in the reconstructed concentration fields, mainly because of the constraints in surface temperature imposed by direct assimilation of ocean observations, prescribed or assimilated atmospheric forcing and assimilation of sea ice concentration. However, some spread still exists amongst the reanalyses, due to a variety of factors. In particular, a large spread in sea ice thickness is found within the ensemble of reanalyses, partially caused by the biases inherited from their sea ice model components. Biases are also affected by the assimilation of sea ice concentration and the treatment of sea ice thickness in the data assimilation process. An important outcome of this study is that the spatial distribution of ice volume varies widely between products, with no reanalysis standing out as clearly superior as compared to altimetry estimates. The ice thickness from systems without assimilation of sea ice concentration is not worse than that from systems constrained with sea ice observations. An evaluation of the sea ice velocity fields reveals that ice drifts too fast in most systems. As an ensemble, the ORA-IP reanalyses capture trends in Arctic sea ice area and extent relatively well. However, the ensemble can not be used to get a robust estimate of recent trends in the Arctic sea ice volume. Biases in the reanalyses certainly impact the simulated air–sea fluxes in the polar regions, and questions the suitability of current sea ice reanalyses to initialize seasonal forecasts.

Towards expressive rule induction on IP network event streams

In order to gain insights into events and issues that may cause errors and outages in parts of IP networks, intelligent methods that capture and express causal relationships online (in real-time) are needed. Whereas generalised rule induction has been explored for non-streaming data applications, its application and adaptation on streaming data is mostly undeveloped or based on periodic and ad-hoc training with batch algorithms. Some association rule mining approaches for streaming data do exist, however, they can only express binary causal relationships. This paper presents the ongoing work on Online Generalised Rule Induction (OGRI) in order to create expressive and adaptive rule sets real-time that can be applied to a broad range of applications, including network telemetry data streams.

Melatonin and IP(3)-induced Ca(2+) Release from Intracellular Stores in the Malaria Parasite Plasmodium falciparum within Infected Red Blood Cells

IP(3)-dependent Ca(2+) signaling controls a myriad of cellular processes in higher eukaryotes and similar signaling pathways are evolutionarily conserved in Plasmodium, the intracellular parasite that causes malaria. We have reported that isolated, permeabilized Plasmodium chabaudi, releases Ca(2+) upon addition of exogenous IP(3). In the present study, we investigated whether the IP(3) signaling pathway operates in intact Plasmodium falciparum, the major disease-causing human malaria parasite. P. falciparum-infected red blood cells (RBCs) in the trophozoite stage were simultaneously loaded with the Ca(2+) indicator Fluo-4/AM and caged-IP(3). Photolytic release of IP(3) elicited a transient Ca(2+) increase in the cytosol of the intact parasite within the RBC. The intracellular Ca(2+) pools of the parasite were selectively discharged, using thapsigargin to deplete endoplasmic reticulum (ER) Ca(2+) and the antimalarial chloroquine to deplete Ca(2+) from acidocalcisomes. These data show that the ER is the major IP(3)-sensitive Ca(2+) store. Previous work has shown that the human host hormone melatonin regulates P. falciparum cell cycle via a Ca(2+)-dependent pathway. In the present study, we demonstrate that melatonin increases inositol-polyphosphate production in intact intraerythrocytic parasite. Moreover, the Ca(2+) responses to melatonin and uncaging of IP(3) were mutually exclusive in infected RBCs. Taken together these data provide evidence that melatonin activates PLC to generate IP(3) and open ER-localized IP(3)-sensitive Ca(2+) channels in P. falciparum. This receptor signaling pathway is likely to be involved in the regulation and synchronization of parasite cell cycle progression.

Utveckling och analys av en PIC-mikrokontrollers möjligheter att kommunicera via TCP/IP

Sterners Specialfabrik AB tillverkar bland annat mynt- och biljettautomater. För att underlätta felsökning, underhåll, avläsning av statistik med mera på en automat är det lämpligt att detta utförs på en PC över Internet. Det innebär att automaten inte behöver besökas då dessa uppgifter skall utföras. Examensarbetet går ut på att få en PIC mikrokontroller att kommunicera med en användare vid en PC över internet. För detta krävs att en TCP/IP stack implementeras på PICmikrokontrollern. Arbetet ledde till en fungerande demoapplikation som klarar av att kommunicera över TCP/IP. Demoapplikationen innehåller diverse olika funktioner för att demonstrera hur en automat skulle kunna styras och övervakas.

Qualidade de serviço em redes IP serviços diferenciados

Este trabalho tem como finalidade apresentar uma visão geral dos assuntos relacionados à definição, configuração e gerenciamento dos serviços habilitados pela arquitetura de Serviços Diferenciados em relação à priorização de tráfego. Nele, descrevemos as necessidades por QoS nas redes atuais e futuras, bem como o direcionamento da Internet 2 em relação ao QoS, mais especificamente voltada ao mecanismo DiffServ. Também são destacados os mecanismos de QoS para redes IP do fornecedor Cisco Systems, o qual possui a maior gama de mecanismos já implantados pelos fornecedores. Por fim, identificamos as características necessárias para participar do QBone, um testbed para Serviços Diferenciados.

Implementação do protocolo TCP/IP para sistemas de intrumentação

Baseado na tecnologia de interligação de redes, este trabalho apresenta uma proposta de conexão de dois sistemas com processamento próprio com o intuito de troca de informações, utilizando a pilha de protocolos TCP/IP. Este sistema será empregado em ambientes de controle industrial, permitindo o envio de informações do servidor de dados para o cliente. Os dados são constituídos de leituras feitas em equipamentos de campo, apresentando ao cliente remoto, medições dos mais diversos tipos. Por outro lado, o cliente poderá enviar comandos aos equipamentos de campo visando o telecontrole. Como ponto de partida para a elaboração do trabalho prático, foi utilizado o ambiente de controle do sistema de potência da companhia energética do estado do Rio Grande do Sul (CEEE). Um microcomputador com um browser acessa, através de uma rede local, os equipamentos controlados, que poderão ser qualquer tipo de equipamento de campo empregado em subestações de energia elétrica, como disjuntores, transformadores ou chaves. Para permitir o acesso remoto de tais equipamentos, foi elaborado um servidor de dados constituído de um controlador de rede do tipo Ethernet e um microcontrolador de aplicação específica que se encarrega do processamento da pilha de protocolos. O controlador Ethernet utilizado é um circuito integrado dedicado comercial, que executa o tratamento dos sinais de nível físico e de enlace de dados conforme o padrão IEEE 802.2. O processador TCP/IP, enfoque principal deste trabalho, foi elaborado através da linguagem de programação C, e a seguir traduzido para o Java, que é o ponto de partida para a ferramenta SASHIMI, de geração da descrição em VHDL do microcontrolador de aplicação específica utilizado. O processador TCP/IP encarrega-se da aquisição de dados do equipamento de campo, do processamento da pilha de protocolos TCP/IP, e do gerenciamento do controlador Ethernet. A partir desta descrição VHDL, foi sintetizado o hardware do microcontrolador em um FPGA, que juntamente com o software aplicativo, também fornecido pela ferramenta utilizada, desempenha o papel de processador TCP/IP para o sistema proposto. Neste ambiente, então, o cliente localizado no centro de operação, acessa através de um browser o equipamento de campo, visando obter suas medições, bem como enviar comandos, destacando o aspecto bidirecional para a troca de dados e a facilidade de conexão de dois sistemas heterogêneos. Este sistema pretende apresentar baixo custo de aquisição e de instalação, facilidade de interconexão local ou remota e transparência ao usuário final.

Análise comparativa de desempenho de redes IP e ATM com tráfego multimídia interativo

A década de 80 é um marco para a área de comunicação de dados. Muitos estudos, pesquisas e especificações foram iniciados para permitir a integração de sistemas de comunicação para voz, vídeo e dados. Desde essa década, os cientistas procuram investir na Internet, que é um dos mais importantes e populares meios de transmissão de informações no mundo, para acomodar aplicações que permitam enviar imagens e sons por esta imensa rede de comunicação. Também nessa década, no final, o International Telecommunications Union – Telecommunication (ITU-T), especificou a tecnologia ATM, cujas pesquisas vinham ocorrendo desde o seu início. O serviço de rede tradicional na Internet é transmissão de datagramas ´besteffort ´, conforme será visto neste trabalho. Neste serviço, os pacotes da origem são enviados para o destino, sem garantia de entrega. Para aquelas aplicações que requerem garantia de entrega, o protocolo TCP (equivalente à camada 4 do RM-OSI) se encarregará da retransmissão dos pacotes que falharam ao atingir o destino para então se conseguir uma recepção correta. Para aplicações de comunicação tradicionais, como FTP e Telnet, em que uma entrega correta é mais importante que a perda de tempo da retransmissão, este serviço é satisfatório. Entretanto, uma nova classe de aplicações, as quais usam mídias múltiplas (voz, som e dados), começam a aparecer na Internet. Exemplos desta classe de aplicação são: vídeo teleconferência, vídeo sob demanda e simulação distribuída. Operações de modo tradicional para estas aplicações resultam em redução da qualidade da informação recebida e, potencialmente, ineficiência do uso da largura de banda. Para remediar este problema é desenvolvido um ambiente de serviço para tempo real, no qual múltiplas classes de serviços são oferecidas. Este ambiente estende o modelo de serviços existentes para ir ao encontro das necessidades das aplicações multimídia com obrigatoriedade de tempo real, porém esta não é uma meta muito fácil. Contudo, a comunidade pesquisadora tem conseguido desenvolver alguns mecanismos que vão pouco a pouco permitindo que este objetivo se transforme em realidade. O ATM é uma tecnologia que provê dutos de alta velocidade para a transferência de qualquer tipo de informação em pequenos pacotes de tamanho fixo, chamados células. A idéia básica é estabelecer entre dois pontos que desejam se comunicar um circuito virtual que é mantido pelos comutadores de células para levar a informação de um lado a outro. A característica marcante do ATM é a Qualidade de Servico – QoS, que garante o desempenho predefinido que determinado serviço necessita. Isso permite suportar aplicações de tempo real que são sensíveis ao atraso. O atendimento à diversidade de características de tráfego e exigências distintas de grandes quantidades de serviços é possível pelo ATM graças ao controle de tráfego reunido à capacidade de multiplexação estatística do meio em altas taxas de transmissão. O objetivo principal desta dissertação é elaborar uma comparação quantitativa e qualitativa do funcionamento de aplicações multimídia sobre IP com RSVP - Protocolo desenvolvido para realizar reservas de recursos integrante da arquitetura de Serviços Integrados (IntServ) proposta pelo IETF para oferecer qualidade de serviço para aplicações tais como aplicações multimídia. Essa proposta também inclui duas classes de serviços, sendo que nessa dissertação, o serviço de carga controlada é que está sendo utilizado. Isso deve-se a implementação dos módulos apresentados em [GRE 2001] e que foram utilizados na realização desse trabalho - e sobre ATM. A proposta final é a elaboração de uma técnica de análise baseado nas principais métricas de desempenho em redes que deve permitir uma melhor visualização do comportamento das tecnologias sob determinadas cargas de tráfego, permitindo assim uma tomada de decisão entre qual das tecnologias que deverá ser adotada em um dado momento, em uma dada situação, ou seja, a indicação do ponto de quebra tecnológica na situação modelada. Para que fosse possível fazer esta comparação, foi necessário dividir-se este trabalho em 3 grandes etapas, que são: • Estudo e desenvolvimento da técnica para análise do elemento carga de tráfego na tecnologia ATM; • Estudo e desenvolvimento da técnica para análise do elemento carga de tráfego na tecnologia IP com RSVP; • Comparativo quantitativo e qualitativo dos estudos acima.

Soft IP para criptografia usando o algoritmo Rijndael e implementação em lógica programável

A criptografia assumiu papel de destaque no cotidiano das pessoas, em virtude da necessidade de segurança em inúmeras transações eletrônicas. Em determinadas áreas, a utilização de hardware dedicado à tarefa de criptografia apresenta vantagens em relação à implementação em software, devido principalmente ao ganho de desempenho. Recentemente, o National Institute of Standards and Technology (NIST) publicou o novo padrão norte-americano de criptografia simétrica, chamado de Advanced Encryption Standard (AES). Após um período de aproximadamente 3 anos, no qual várias alternativas foram analisadas, adotou-se o algoritmo Rijndael. Assim, este trabalho apresenta um Soft IP do padrão AES, codificado em VHDL, visando a implementação em FPGA Altera. Todo o projeto foi construído com funções e bibliotecas genéricas, a fim de permitir a posterior implementação sobre outras tecnologias. Foram geradas duas versões: uma priorizando desempenho e outra priorizando a área ocupada nos componentes. Para cada uma das versões, produziu-se um circuito para encriptar e outro para decriptar. O desempenho alcançado em termos de velocidade de processamento superou todos os outros trabalhos publicados na área, sobre a mesma tecnologia. São apresentados os detalhes de implementação, arquiteturas envolvidas e decisões de projeto, bem como todos os resultados. A dissertação contém ainda conceitos básicos de criptografia e uma descrição do algoritmo Rijndael.

Uma Solução baseada em políticas para gerenciamento integrado de QoS e Multicast em redes IP

Aplicações como videoconferência, vídeo sob-demanda, aplicações de ensino a distância, entre outras, utilizam-se das redes de computadores como infra-estrutura de apoio. Mas para que tal uso seja efetivo, as redes de computadores, por sua vez, devem fornecer algumas facilidades especiais para atender às necessidades dessas aplicações. Dentre as facilidades que devem ser fornecidas estão os suportes à qualidade de serviço (QoS - Quality of Service) e as transmissões multicast. Além do suporte a QoS e multicast nas redes, é necessário fornecer um gerenciamento da rede adequado às expectativas de tais aplicações. Soluções que fornecem gerenciamento de forma individual para tais facilidades, já foram propostas e implementadas. Entretanto, estas soluções não conseguem agir de modo integrado, o que torna a tarefa do gerente da rede extremamente complexa e difícil de ser executada, pois possibilitam um fornecimento não adequado das facilidades desejadas às aplicações. Nesta dissertação é apresentada uma solução para gerenciamento integrado de QoS e multicast. Fazem parte da solução: a definição e implementação de uma arquitetura para gerenciamento integrado de QoS e multicast, utilizando gerenciamento baseado em políticas (PBNM - Policy-Based Network Management), além da validação da solução proposta através da implementação de um protótipo. Um ambiente, condições de teste, e análise dos resultados obtidos, também são apresentados durante a dissertação.

Agricultura ecológica : do engajamento possível à retribuição esperada : um estudo dos agricultores ecologistas de Antônio Prado e Ipê-RS

Nesta dissertação, analiso as lógicas de engajamento dos agricultores ecologistas na agricultura ecológica em Antônio Prado e Ipê, ambos municípios da Encosta Superior do Nordeste do Rio Grande do Sul, Brasil. Os diferentes graus de engajamento dos agricultores estão relacionados à heterogeneidade na estrutura e volume de capitais acumulados por esses agentes durante suas trajetórias e às distintas expectativas de retribuição com relação a este referencial de agricultura. O referencial foi construído ou socializado neste cenário, principalmente, pelos técnicos do Centro Ecológico, constituindo-se num conjunto de práticas agrícolas alternativas que pretendem viabilizar avanços sustentáveis na produção agrícola. Na busca destes “avanços”, a agricultura ecológica é construída sob uma dimensão simbólica, orientada “pela filosofia da preservação ambiental e da justiça social”, e uma dimensão econômica caracterizada pelo objetivo de viabilizar econômica e socialmente a agricultura familiar. Assim, os agricultores, ao se engajarem, fazem suas releituras do referencial e, pela socialização, vão incorporando os limites impostos as suas ações pelas representações dominantes (legítimas) da “prática” e pelas normas que vão se institucionalizando ao longo do tempo, resultando na estrutura objetiva do espaço de relações da agricultura ecológica na região. Essas releituras resultam em distintos graus de engajamento. As distintas tomadas de posições e estratégias desenvolvidas pelos agricultores ecologistas possibilitam a formação de uma hierarquia normativa neste espaço social, permitindo que alguns agricultores, devido às disposições incorporadas durante suas trajetórias e ao tipo de relação estabelecida com os técnicos, se tornem novos mediadores.

Um Sistema para monitoração de redes IP baseado em políticas

O fornecimento de facilidades de QoS em redes de computadores tem por objetivo introduzir níveis das garantias que são ausentes, por exemplo, no paradigma de melhor-esforço das redes IP. Diferentes arquiteturas de QoS possuem padrões diferentes para os serviços fornecidos, que conduzem a um cenário em que a QoS prevista não possa ser sempre fornecida corretamente pela arquitetura utilizada. Neste contexto, uma monitoração da QoS é necessária para verificar a QoS observada e para compará-la com a QoS esperada/ contratada. Em uma rede que utilize gerenciamento baseado em políticas, a QoS esperada é definido pelas políticas que regem o comportamento da rede. O Internet Engineering Task Force (IETF) tem padronizado vários elementos para um sistema de gerenciamento de redes baseado em políticas (PBNM), no qual políticas são definidas utilizando-se linguagem de alto nível, armazenadas em repositórios para políticas, aplicadas com o auxilio de Policy Decision Points (PDPs) e mantidas por Enforcement Points (PEPs). Pela definição do IETF, uma vez que uma política é aplicada com sucesso, o sistema de PBNM não mais checará o comportamento desta, e a QoS definida é assumida com a fornecida pela rede. De fato, isso nem sempre é verdade. A arquitetura da qual provém a QoS pode apresentar-se instável ou mediante problemas, logo a QoS esperada não seria atingida. Para verificar a degradação na QoS em ambientes de gerenciamento reais, atualmente, o administrador da rede monitora a rede e determina a QoS fornecida. Tal QoS é, por sua vez, manualmente comparada com a QoS definida pelas políticas de rede. Finalmente, se diferenças são encontradas, o administrador procede com medidas que levem a arquitetura a um estado consistente Nos dias de hoje, as definições e aplicações de políticas e monitoração de QoS são tarefas executadas separadamente pelas soluções disponíveis. Além disso, como demonstrado anteriormente, a verificação da QoS fornecida contra a QoS definida pelas políticas da rede é deixada a cargo do administrador da rede. Nesse contexto, a automação da monitoração das políticas de QoS e a integração entre as tarefas citadas são necessárias do ponto de vista do administrador da rede. Nesta dissertação, é proposta uma definição (e um sistema) para a monitoração de QoS em que as definições de políticas são dados de entrada utilizados para checar a QoS observada. No momento em que uma degradação na QoS é detectada, o sistema de monitoração notifica um gerente com suporte a SNMP utilizando mensagens do tipo InformRequest. A arquitetura do sistema é dividida internamente em monitores de QoS e controladores de monitores de QoS. Cada controlador de monitor de QoS controla vários monitores de QoS, os quais coletam dados da rede. Tais dados são comparados com as políticas traduzidas pelo controlador, e, caso sejam detectadas degradações, o controlador de monitor de QoS notifica o gerente. A comunicação entre controlador de monitores de QoS e monitores de QoS também é baseada em SNMP. O principal objetivo do trabalho é fornecer uma solução que integre monitoração de QoS e PBNM em um único ambiente de gerenciamento.

Controle em tempo real de robôs através de redes IP

Com o intuito de utilizar uma rede com protocolo IP para a implementação de malhas fechadas de controle, este trabalho propõe-se a realizar um estudo da operação de um sistema de controle dinâmico distribuído, comparando-o com a operação de um sistema de controle local convencional. Em geral, a decisão de projetar uma arquitetura de controle distribuído é feita baseada na simplicidade, na redução dos custos e confiabilidade; portanto, um diferencial bastante importante é a utilização da rede IP. O objetivo de uma rede de controle não é transmitir dados digitais, mas dados analógicos amostrados. Assim, métricas usuais em redes de computadores, como quantidade de dados e taxa de transferências, tornam-se secundárias em uma rede de controle. São propostas técnicas para tratar os pacotes que sofrem atrasos e recuperar o desempenho do sistema de controle através da rede IP. A chave para este método é realizar a estimação do conteúdo dos pacotes que sofrem atrasos com base no modelo dinâmico do sistema, mantendo o sistema com um nível adequado de desempenho. O sistema considerado é o controle de um manipulador antropomórfico com dois braços e uma cabeça de visão estéreo totalizando 18 juntas. Os resultados obtidos mostram que se pode recuperar boa parte do desempenho do sistema.

Voice over IP 2.0: an analysis of limits and potential of IP2IP telecommunication

Internet Telephony (VoIP) is changing the telecommunication industry. Oftentimes free, VoIP is becoming more and more popular amongst users. Large software companies have entered the market and heavily invest into it. In 2011, for instance, Microsoft bought Skype for 8.5bn USD. This trend increasingly impacts the incumbent telecommunication operators. They see their main source of revenue – classic telephony – under siege and disappear. The thesis at hand develops a most-likely scenario in order to determine how VoIP is evolving further and it predicts, based on a ten-year forecast, the impact it will have on the players in the telecommunication industry.The paper presents a model combining Rogers’ diffusion and Christensen’s innovation research. The model has the goal of explaining the past evolution of VoIP and to isolate the factors that determine the further diffusion of the innovation. Interviews with industry experts serve to assess how the identified factors are evolving.Two propositions are offered. First, VoIP operators are becoming more important in international, corporate, and mobile telephony. End-to-end VoIP (IP2IP) will exhibit strong growth rates and increasingly cannibalize the telephony revenues of the classic operators. Second, fix-net telephony in SMEs and at home will continue to be dominated by the incumbents. Yet, as prices for telephony fall towards zero also they will implement IP2IP in order to save costs. By 2022, up to 90% of the calls will be IP2IP. The author recommends the incumbents and VoIP operators to proactively face the change, to rethink their business strategies, and to even be open for cooperation.

IP network usage accounting

De modo a manter políticas de utilização aceitável dos seus serviços de Internet, a NOS Madeira tem usado um sistema de fabrico próprio onde os clientes são catalogados de acordo com o tráfego que realizam. Contudo, esse sistema tornou-se demasiado antigo para as necessidades atuais da empresa. Usava tecnologias descontinuadas, não tinha interfaces de integração, faltava modularidade e não tinha a flexibilidade necessária para expandir as regras de negócio. Este projeto centra-se na implementação de um dos três subsistemas que substituem o sistema antigo: o subsistema controlador. O objetivo é modernizar, facilitar a manutenção e garantir maior flexibilidade. Tudo isto com recurso a linguagens de programação atuais como o PHP, ferramentas como a Zend Framework e mantendo em mente as melhores práticas de programação. São apresentados a especificação e modelação do sistema, assim como todos os detalhes da implementação em conjunto com as decisões e problemas encontrados. Os testes e resultados, incluindo a entrada com sucesso em produção do sistema, juntamente com sugestões de melhorias futuras concluem este trabalho.