QoS-aware model driven architecture through the UML and CIM

The specification of Quality of Service (QoS) constraints over software design requires measures that ensure such requirements are met by the delivered product. Achieving this goal is non-trivial, as it involves, at least, identifying how QoS constraint specifications should be checked at the runtime. In this paper we present an implementation of a Model Driven Architecture (MDA) based framework for the runtime monitoring of QoS properties. We incorporate the UML2 superstructure and the UML profile for Quality of Service to provide abstract descriptions of component-and-connector systems. We then define transformations that refine the UML2 models to conform with the Distributed Management Taskforce (DMTF) Common Information Model (CIM) (Distributed Management Task Force Inc. 2006), a schema standard for management and instrumentation of hardware and software. Finally, we provide a mapping the CIM metamodel to a .NET-based metamodel for implementation of the monitoring infrastructure utilising various .NET features including the Windows Management Instrumentation (WMI) interface.

Gerenciamento integrado de QoS em redes de computadores

O gerenciamento de redes de computadores é uma tarefa complexa de ser realizada porque a redes atualmente possuem muitos equipamentos, protocolos, serviços e usuários. Como regra geral, redes de computadores são heterogêneas e a introdução de facilidades para o fornecimento de qualidade de serviço (QoS) faz com que a gerência de redes se torne ainda mais complexa, e neste cenário as soluções tradicionais de gerenciamento podem falhar. O gerenciamento de redes com QoS vem sendo investigado por diversos grupos, e soluções comerciais para o problema já podem ser encontradas. Entretanto, a gerência de QoS possui aspectos diversos que são investigados separadamente. Do ponto de vista do administrador de redes, soluções pontuais são importantes, mas a integração entre os diversos aspectos de gerência de QoS também é uma necessidade. Tal necessidade, entretanto, não tem encontrado respaldo nas pesquisas desenvolvidas ou nos produtos de gerenciamento disponibilizados no mercado. Nesta situação, o administrador da rede é obrigado a trabalhar ao mesmo tempo com soluções disjuntas que não oferecem integração. Isso acaba por complicar a gerência de QoS, que por si só já é uma atividade complexa. QoS e discutida a necessidade de integração. As soluções existentes e pesquisas desenvolvidas são classificadas para que possam ser mais bem avaliadas em uma visão mais global. A classificação realizada organiza os aspectos de QoS em tarefas de gerência de QoS que devem ser executadas por um administrador de redes que possuam facilidades de QoS. Para que a integração das tarefas de gerência de QoS seja possível, um modelo para gerência integrada de QoS em redes de computadores é proposto. O modelo, definido em camadas, utiliza elementos distribuídos na rede para executar tarefas específicas e um ambiente de gerência central fornece uma interface única de acesso ao sistema de gerência ao administrador da rede. O modelo proposto é analisado de acordo com alguns aspectos (por exemplo, em relação à sua escalabilidade, flexibilidade e exeqüibilidade). Uma implementação do mesmo é apresentada para a gerência de redes baseadas em IP que possuam mecanismos para fornecimento de QoS. A avaliação do modelo mostra, ao final, que a gerência de QoS, além de ser uma necessidade real, é possível de ser executada de forma integrada, como desejam os administradores de rede.

Mecanismos para interoperação de backbones MPLS e redes que utilizem outras arquiteturas de QoS

Acredita-se que no futuro as redes de telecomunicação e dados serão integradas em uma só rede, baseada na comutação de pacotes IP. Esta rede deverá oferecer serviços com qualidade (QoS) para as aplicações atuais e futuras. Uma das tecnologias que deverá ser adotada no núcleo desta nova rede é MPLS. MPLS introduz o conceito de switching (comutação) no ambiente IP e também permite que seja implementada a Engenharia de Tráfego, otimizando sua utilização através do roteamento baseado em restrições. Junto com MPLS outras arquiteturas para fornecimento de QoS, como Serviços Integrados e Serviços Diferenciados, serão utilizadas. Entretanto, como nenhuma delas atende a todos os requisitos para garantia de QoS fim a fim e levando-se em consideração o fato de a Internet ser uma rede heterogênea, surge a necessidade de um framework que permita a interoperabilidade das diferentes arquiteturas existentes. Neste trabalho é proposto um modelo de integração que fornece garantias de QoS fim a fim para redes que utilizam tanto Serviços Integrados como Serviços Diferenciados através do emprego de uma infra-estrutura baseada em MPLS e Serviços Diferenciados. A aplicabilidade do modelo foi testada no simulador ns2 e os resultados são apresentados neste trabalho.

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.

Um modelo para a descoberta de QoS em redes de computadores

A evolução das redes de computadores criou a necessidade de novos serviços de rede que fornecessem qualidade de serviços nos fluxos de dados dos usuários. Nesse contexto, uma nova área de pesquisa surgiu, o gerenciamento de QoS, onde foram apresentadas novas tarefas para o gerenciamento de recursos de rede que fornecem QoS. Uma delas, a descoberta de QoS, é responsável por identificar alvos numa rede de computadores. Um alvo é uma entidade capaz de implementar funcionalidades para o fornecimento de QoS. Essa dissertação apresenta uma proposta de modelo para a descoberta de QoS. O modelo é composto por duas partes: metodologia e arquitetura. A metodologia define os procedimentos para a realização da descoberta de QoS, enquanto a arquitetura define entidades que implementam tais procedimentos bem como o relacionamento entre essas entidades. O modelo proposto também tem por objetivo ser extensível, escalável e distribuído. Além disso, um protótipo baseado no modelo é apresentado.

Análise de desempenho na rede metropolitana de saúde da Universidade Federal do Rio Grande do Norte : um dimensionamento aplicado a telemedicina e a telessaúde utilizando QoS baseado no padrão IEEE 802.1Q

It s notorious the advance of computer networks in recent decades, whether in relation to transmission rates, the number of interconnected devices or the existing applications. In parallel, it s also visible this progress in various sectors of the automation, such as: industrial, commercial and residential. In one of its branches, we find the hospital networks, which can make the use of a range of services, ranging from the simple registration of patients to a surgery by a robot under the supervision of a physician. In the context of both worlds, appear the applications in Telemedicine and Telehealth, which work with the transfer in real time of high resolution images, sound, video and patient data. Then comes a problem, since the computer networks, originally developed for the transfer of less complex data, is now being used by a service that involves high transfer rates and needs requirements for quality of service (QoS) offered by the network . Thus, this work aims to do the analysis and comparison of performance of a network when subjected to this type of application, for two different situations: the first without the use of QoS policies, and the second with the application of such policies, using as scenario for testing, the Metropolitan Health Network of the Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN)

Um monitor de metadados de QoS e QoC para plataformas de middleware

Context-aware applications are typically dynamic and use services provided by several sources, with different quality levels. Context information qualities are expressed in terms of Quality of Context (QoC) metadata, such as precision, correctness, refreshment, and resolution. On the other hand, service qualities are expressed via Quality of Services (QoS) metadata such as response time, availability and error rate. In order to assure that an application is using services and context information that meet its requirements, it is essential to continuously monitor the metadata. For this purpose, it is needed a QoS and QoC monitoring mechanism that meet the following requirements: (i) to support measurement and monitoring of QoS and QoC metadata; (ii) to support synchronous and asynchronous operation, thus enabling the application to periodically gather the monitored metadata and also to be asynchronously notified whenever a given metadata becomes available; (iii) to use ontologies to represent information in order to avoid ambiguous interpretation. This work presents QoMonitor, a module for QoS and QoC metadata monitoring that meets the abovementioned requirement. The architecture and implementation of QoMonitor are discussed. To support asynchronous communication QoMonitor uses two protocols: JMS and Light-PubSubHubbub. In order to illustrate QoMonitor in the development of ubiquitous application it was integrated to OpenCOPI (Open COntext Platform Integration), a Middleware platform that integrates several context provision middleware. To validate QoMonitor we used two applications as proofof- concept: an oil and gas monitoring application and a healthcare application. This work also presents a validation of QoMonitor in terms of performance both in synchronous and asynchronous requests

Uma abordagem dirigida por modelos para desenvolvimento de middlewares auto-adaptativos para transmissão de fluxo de dados baseado em restrições de QoS

The use of middleware technology in various types of systems, in order to abstract low-level details related to the distribution of application logic, is increasingly common. Among several systems that can be benefited from using these components, we highlight the distributed systems, where it is necessary to allow communications between software components located on different physical machines. An important issue related to the communication between distributed components is the provision of mechanisms for managing the quality of service. This work presents a metamodel for modeling middlewares based on components in order to provide to an application the abstraction of a communication between components involved in a data stream, regardless their location. Another feature of the metamodel is the possibility of self-adaptation related to the communication mechanism, either by updating the values of its configuration parameters, or by its replacement by another mechanism, in case of the restrictions of quality of service specified are not being guaranteed. In this respect, it is planned the monitoring of the communication state (application of techniques like feedback control loop), analyzing performance metrics related. The paradigm of Model Driven Development was used to generate the implementation of a middleware that will serve as proof of concept of the metamodel, and the configuration and reconfiguration policies related to the dynamic adaptation processes. In this sense was defined the metamodel associated to the process of a communication configuration. The MDD application also corresponds to the definition of the following transformations: the architectural model of the middleware in Java code, and the configuration model to XML

MoSAC: um módulo para seleção de configurações arquiteturais baseado em critérios de QoS no contexto de sistema distribuídos autoadaptativos

The process for choosing the best components to build systems has become increasingly complex. It becomes more critical if it was need to consider many combinations of components in the context of an architectural configuration. These circumstances occur, mainly, when we have to deal with systems involving critical requirements, such as the timing constraints in distributed multimedia systems, the network bandwidth in mobile applications or even the reliability in real-time systems. This work proposes a process of dynamic selection of architectural configurations based on non-functional requirements criteria of the system, which can be used during a dynamic adaptation. This proposal uses the MAUT theory (Multi-Attribute Utility Theory) for decision making from a finite set of possibilities, which involve multiple criteria to be analyzed. Additionally, it was proposed a metamodel which can be used to describe the application s requirements in terms of the non-functional requirements criteria and their expected values, to express them in order to make the selection of the desired configuration. As a proof of concept, it was implemented a module that performs the dynamic choice of configurations, the MoSAC. This module was implemented using a component-based development approach (CBD), performing a selection of architectural configurations based on the proposed selection process involving multiple criteria. This work also presents a case study where an application was developed in the context of Digital TV to evaluate the time spent on the module to return a valid configuration to be used in a middleware with autoadaptative features, the middleware AdaptTV

Modelo de propagação indoor multi-andar em 2.4 GHz com estimativa de parâmetros de QoS em chamadas VoIP

O advento de novas formas multimídia tem atraído uma clientela exigente, onde preocupação não é somente com o serviço, mas também, com a qualidade que esse serviço pode ser oferecido. As WLAN (Wireless Local Area Networks) tornaram-se a forma mais comum de roteamento de Internet, devido ao seu baixo custo e facilidade de implementação. Para realizar um bom roteamento é necessário um planejamento, utilizando-se modelos. Os modelos de propagação existentes na literatura fazem a predição da intensidade do sinal, mas algumas vezes não contemplam a previsão de um bom serviço. Nesse sentido a presente dissertação propõe-se a elaborar um modelo de propagação empírico indoor multi-andar que não só prediz a potência recebida, mas também faz uma previsão para algumas métricas de QoS (Quality of Service) de chamadas VoIP (Voice over Internet Protocol). Para a elaboração do modelo proposto foram feitas campanhas de medição, em um prédio de dois andares, em pisos distintos mantendo-se a posição do ponto de acesso (PA) fixa. Estudos de geometria analítica para a contagem e agregação de perdas em pisos e paredes. Os resultados do modelo proposto foram comparados com um modelo da literatura que tem um comportamento similar, onde é possível verificar o melhor desempenho do modelo proposto, e para efeito de estudo um andar completamente simulado foi introduzido para avaliação.

Arcabouço para aprovisionamento de QoS e QoE em redes sem fio heterogêneas WiMAX/Wi-Fi com garantia de equidade entre vazões

Recentemente a sociedade está vivendo em meio a um aglomerado de dispositivos móveis com múltiplas interfaces sem fio que permitem que clientes móveis domésticos e corporativos solucionem problemas rotineiros no menor espaço de tempo e em diversas localizações. Por outro lado, a disponibilidade de diversas tecnologias de acesso sem fio como: Wi-Fi (Wireless Fidelity), WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) e LTE (Long Term Evolution), proporcionam um cenário heterogêneo com diversas oportunidades de conectividade para o usuário de dispositivos com múltiplas interfaces. Alguns dos desafios atuais no contexto da concepção da então denominada NGN (Next Generation Networks) são o desenvolvimento de arcabouços e mecanismos que viabilizem tanto o suporte adequado à Qualidade de Serviço (QoS – Quality of Service) e à Qualidade de Experiência (QoE – Quality of Experience) para aplicações multimídia, quanto a garantia de equidade entre vazões de diferentes aplicações em ambiente heterogêneo. Esta dissertação propõe um arcabouço para o aprovisionamento de QoS e QoE em redes sem fio heterogêneas formada por redes WiMAX e Wi-Fi. Especificamente, nossa solução provê mapeamento estático de QoS entre as classes de serviços WiMAX e categorias de acesso Wi-Fi. Além disso, nossa proposta também combina funcionalidades de equidade entre vazões com a solução de mapeamento, a fim de alcançar um bom compromisso tanto para o operador da rede, quanto para o usuário, através de uma nova metodologia de coleta e calculo de vazão agregada e algoritmo de decisão de handover vertical. A avaliação quantitativa da proposta foi realizada através de modelos de simulação no ns-2 (Network Simulator). Os resultados de desempenho demonstram a eficiência da arquitetura em termos de métricas de QoS (vazão, vazão média e atraso) e QoE (PSRN - Peak Signal to Noise Ratio, SSIM - Structural Similarity Index e VQM - Video Quality Metric).

Gerenciamento de mobilidade transparente com suporte integrado a QoS/QoE em redes heterogêneas

Os avanços nas tecnologias de comunicação sem fio, a demanda por novas aplicações multimídia em tempo real, com requisitos de Qualidade de Serviço (QoS) e Qualidade de Experiência (QoE), e a proliferação de equipamentos móveis, originam o surgimento de soluções que permitem mobilidades horizontais e verticais em redes heterogêneas, de modo transparente. Esses dispositivos móveis apresentam múltiplas interfaces sem fio, onde os usuários se conectam para realizar tarefas e serviços variados no seu dia a dia, mediante a tecnologia de redes diferentes, proporcionando um cenário heterogêneo com diversas oportunidades de conectividade para os usuários móveis. Visando solucionar o problema de várias conexões, feitas por usuários móveis, em uma mesma rede Wi-Fi (Wireless Fidelity) e/ou WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) com diferentes serviços executados, porém, utilizando incorretamente a rede, esta dissertação propõe uma técnica hierárquica de decisão de mobilidade transparente, baseada em uma função de custo, no padrão IEEE 802.21 e no mapeamento de classes de serviço para garantir QoS/QoE para usuários em períodos de mobilidade chamada de MIH2Q, onde essa política informa a melhor rede para ser utilizada, de acordo com o serviço utilizado pelo usuário móvel. A avaliação do impacto e os benefícios da proposta são feitas através de simulação no NS-2 (Network Simulator - version 2) e no evalvid, utilizando métricas de QoS e QoE para verificação dos resultados.

QoS management in smart grids: a Markovian approach

In Smart Grids, a variety of new applications are available to users of the electrical system (from consumers to the electric system operators and market operators). Some applications such as the SCADA systems, which control generators or substations, have consequences, for example, with a communication delay. The result of a failure to deliver a control message due to noncompliance of the time constraint can be catastrophic. On the other hand, applications such as smart metering of consumption have fewer restrictions. Since each type of application has different quality of service requirements (importance, delay, and amount of data to transmit) to transmit its messages, the policy to control and share the resources of the data communication network must consider them. In this paper Markov Decision Process Theory is employed to determine optimal policies to explore as much as possible the availability of throughput in order to transmit all kinds of messages, considering the quality of service requirements defined to each kind of message. First a non-preemptive model is formulated and after that a preemptive model is derived. Numerical results are used to compare FIFO, non-preemptive and preemptive policies.