Proposta de um algoritmo híbrido de agendamento de grants baseado na priorização de filas para gerenciamento de recursos em WDM-PONs

As Redes Ópticas Passivas (Passive Optical Networks - PONs) vêm experimentando um sólido crescimento nas últimas décadas por terem sido concebidas como uma excelente alternativa para a solução de um dos maiores problemas para as redes de telecomunicações: o gargalo nas redes de acesso. A próxima geração desta tecnologia, as chamadas Next Genaration PONs (NG-PON), surgem como consequência da evolução das tecnologias ópticas e oferecem suporte aos serviços de próxima geração, melhorando os parâmetros de desempenho das TDM-PONs e inclusive aumentando a área de cobertura destas redes. Esta expansão geográfica beneficia as empresas de telecomunicações que passam a focar seus esforços na simplificação de suas infra-estruturas através da unificação das redes metropolitanas, de acesso e de backhaul, reduzindo a quantidade de nós e, consequentemente, de custos operacionais e financeiros. Trata-se de uma significativa mudança no cenário das redes de acesso que passam a ter grandes distâncias entre as Optical Network Units (ONUs) e o Central Office (CO) e uma imensa variedade de serviços, tornando fundamental a presença de algoritmos de agendamento capazes de gerenciar todos os recursos compartilhados de forma eficiente, ao mesmo tempo que garantem controle e justeza na alocação dinâmica dos tráfegos upstream e downstream. É a partir deste contexto que esta dissertação tem como objetivo geral apresentar a proposta de um algoritmo híbrido de agendamento de grants baseado na priorização de filas (Hybrid Grant Scheduler based on Priority Queuing – HGSPQ), que além de gerenciar todos os recursos em WDM-PONs, busca oferecer eficiência e controle ao Optical Line Terminal (OLT) no agendamento dinâmico dos tráfegos. Os resultados apresentados foram extraídos de cenários desenvolvidos em ambiente de simulação computacional e se baseiam nas métricas de atraso e vazão para avaliação de seu desempenho. Também será avaliado como a quantidade de recursos no OLT interfere nestas métricas.

Roteamento multicamada baseado em eficiência energética e qualidade de enlace para redes de sensores sem fio

A pesquisa apresentada nesta dissertação descreve a elaboração de um protocolo de roteamento para aplicações de Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) em cidade inteligentes com forte restrição de energia e alta densidade de nodos. Através do estudo dos principais objetivos da comunicação de dados e do levantamento do estado-da-arte sobre os protocolos de roteamento e tecnologias para RSSF, a proposta contempla requisitos como: vazão de dados, confiabilidade de entrega e eficiência energética. A pesquisa apresenta em detalhes o protocolo AODV (Ad hoc On Demand Distance Vector), bem como sua relevância no contexto de RSSF devido a sua popularidade entre as plataformas de dispositivos comercializados. Além disso, são apresentados protocolos derivados do AODV, e a ausência de uma proposta robusta capaz de contemplar os requisitos levantados. O protocolo REL (Routing by Energy and Link Quality) é o resultado da pesquisa levantada e a proposta de solução para roteamento plano sob demanda baseado em eficiência energética e qualidade de enlace para prover um roteamento escalável, capaz de realizar balanceamento de carga e prolongar o tempo de vida da rede. O protocolo REL foi avaliado através de simulação e tesbed, a fim de garantir validação da proposta em ambiente real de escala reduzida e simulado de alta densidade. Os resultados mostraram que o protocolo REL apresenta considerável melhoria de entrega de dados através da escolha de enlaces confiáveis de transmissão e menos suscetíveis a erro, além de moderado consumo de energia capaz de prolongar o tempo de vida da rede, evitando a saturação prematura de nodos.

Redes de transmissão de dados em meios submarinos

Dissertação de Mestrado, Engenharia Eletrica e Eletrónica, Instituto Superior de Engenharia, Universidade do Algarve, 2015

Adaptação de estratégias frente às mudanças no mercado de telecomunicações no Brasil : um estudo de caso em empresa fornecedora de equipamentos de transmissão de dados

Este trabalho tem por objetivo mostrar a adaptação das estratégias de uma empresa fornecedora de equipamentos de transmissão de dados, a PARKS S/A COMUNICAÇÕES DIGITAIS, frente às mudanças do mercado de telecomunicações no Brasil Através de uma análise de caso, evidenciaram-se as mudanças ocorridas no mercado de telecomunicações, a percepção desta empresa para tais mudanças e a orientação estratégica adotada para os seus próprios setores, a saber, o comercial, o industrial, o financeiro, o de recursos humanos e qualidade e o de engenharia. O estudo das mudanças ocorridas neste mercado abrangeu dois períodos, quais sejam, o anterior à privatização e os anos de 1997 até 2000, ressaltando-se, porém, que a análise se centrou neste último, o qual foi analisado mais detalhadamente. Uma vez identificadas as principais mudanças ocorridas na empresa escolhida para o estudo de caso - PARKS S/A Comunicações -, através de observação e da vivência do autor, bem como de contribuições relatadas por colegas da empresa, igualmente participantes do processo, este trabalho analisa estas mudanças uma a uma, mostrando o reflexo das mesmas na estrutura da empresa, procurando explicar como se deu o fenômeno e, assim, contribuindo para a compreensão de processos análogos que venham a ocorrer em um futuro próximo.

Sistema de transmissão de dados de uma aplicação remota

O principal objetivo deste projeto foi propor um sistema de aquisição de dados de uma aplicação remota. Existem diversas aplicações que requerem a recolha de informação remota, sendo, para isso, necessário estabelecer um sistema de comunicação dedicado. Este trabalho procurou encontrar as melhores soluções para o problema em causa, testando e avaliado um sistema de comunicação. Para testar o sistema foi desenvolvido um protótipo de monotorização de parâmetros ambientais, que mede periodicamente os valores de temperatura, humidade, luminosidade e pressão atmosférica. A comunicação entre sensores foi realizada com recurso a rádios XBee com protocolo Zigbee. Foi, também, desenvolvido um nó de coordenação que tem como objetivo principal gerir e manter todo o sistema de aquisição de dados. Este protótipo recebe, valida e armazena num cartão SD todos os dados provenientes do nó sensor e periodicamente envia os dados para um servidor com acesso a internet. A aquisição de dados em aplicações remotas, normalmente, é efetuada em zonas de ausência de energia elétrica. Então, tendo em consideração a capacidade reduzida dos sistemas de armazenamento de energia, foram desenvolvidos sistemas de alimentação através de energia solar, focando-se no mínimo de consumo possível. Para a comunicação de longa distância foi implementado e testado um sistema de feixes hertzianos. Estudou-se a propagação, utilizando a banda isenta de licença dos 2,4 GHz. Projetou-se uma ligação entre dois pontos e procedeu-se à validação das áreas de cobertura, a qual requer a estimação do sinal nos pontos de interesse. Verificou-se as zonas de interferência e as zonas onde o sinal é fraco ou está no seu limite. O desenvolvimento deste sistema de comunicação foi fundamentado com a análise e avaliação dos modelos de propagação, juntamente com o software criado em plataforma Matlab. Finalmente foram apresentadas as conclusões e algumas sugestões de trabalhos futuros.

Revendo os códigos hamming e CRC para tratar com erros na transmissão de dados

This article has the purpose to review the main codes used to detect and correct errors in data communication specifically in the computer's network. The Hamming's code and the Ciclic Redundancy Code (CRC) are presented as the focus of this article as well as CRC hardware implementation. Each code is reviewed in details in order to fill the gaps in the literature and to make it accessible to the computer science and engineering students as well as to anyone who may be interested in learning the technique to treat error in data communication.

Módulo para identificação de objetos e transmissão de dados sem fio

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Automação residencial microcontrolada para transmissão de dados via rede elétrica

This work deals with the specification and the implementation of a protocol for controlling communication between two programmable interface microcontrollers (PIC), using power line communication (PLC), making communication more secure and economically viable. The Protocol was implemented in C language, with reference to some protocols developed for automotive use. A circuit to test the communication between the PLC and the Protocol was also implemented.

Multilayer optimization in radio resource allocation for the packet transmission in wireless networks

Na última década tem-se assistido a um crescimento exponencial das redes de comunicações sem fios, nomeadamente no que se refere a taxa de penetração do serviço prestado e na implementação de novas infra-estruturas em todo o globo. É ponto assente neste momento que esta tendência irá não só continuar como se fortalecer devido à convergência que é esperada entre as redes móveis sem fio e a disponibilização de serviços de banda larga para a rede Internet fixa, numa evolução para um paradigma de uma arquitectura integrada e baseada em serviços e aplicações IP. Por este motivo, as comunicações móveis sem fios irão ter um papel fundamental no desenvolvimento da sociedade de informação a médio e longo prazos. A estratégia seguida no projecto e implementação das redes móveis celulares da actual geração (2G e 3G) foi a da estratificação da sua arquitectura protocolar numa estrutura modular em camadas estanques, onde cada camada do modelo é responsável pela implementação de um conjunto de funcionalidades. Neste modelo a comunicação dá-se apenas entre camadas adjacentes através de primitivas de comunicação pré-estabelecidas. Este modelo de arquitectura resulta numa mais fácil implementação e introdução de novas funcionalidades na rede. Entretanto, o facto das camadas inferiores do modelo protocolar não utilizarem informação disponibilizada pelas camadas superiores, e vice-versa acarreta uma degradação no desempenho do sistema. Este paradigma é particularmente importante quando sistemas de antenas múltiplas são implementados (sistemas MIMO). Sistemas de antenas múltiplas introduzem um grau adicional de liberdade no que respeita a atribuição de recursos rádio: o domínio espacial. Contrariamente a atribuição de recursos no domínio do tempo e da frequência, no domínio espacial os recursos rádio mapeados no domínio espacial não podem ser assumidos como sendo completamente ortogonais, devido a interferência resultante do facto de vários terminais transmitirem no mesmo canal e/ou slots temporais mas em feixes espaciais diferentes. Sendo assim, a disponibilidade de informação relativa ao estado dos recursos rádio às camadas superiores do modelo protocolar é de fundamental importância na satisfação dos critérios de qualidade de serviço exigidos. Uma forma eficiente de gestão dos recursos rádio exige a implementação de algoritmos de agendamento de pacotes de baixo grau de complexidade, que definem os níveis de prioridade no acesso a esses recursos por base dos utilizadores com base na informação disponibilizada quer pelas camadas inferiores quer pelas camadas superiores do modelo. Este novo paradigma de comunicação, designado por cross-layer resulta na maximização da capacidade de transporte de dados por parte do canal rádio móvel, bem como a satisfação dos requisitos de qualidade de serviço derivados a partir da camada de aplicação do modelo. Na sua elaboração, procurou-se que o standard IEEE 802.16e, conhecido por Mobile WiMAX respeitasse as especificações associadas aos sistemas móveis celulares de quarta geração. A arquitectura escalonável, o baixo custo de implementação e as elevadas taxas de transmissão de dados resultam num processo de multiplexagem de dados e valores baixos no atraso decorrente da transmissão de pacotes, os quais são atributos fundamentais para a disponibilização de serviços de banda larga. Da mesma forma a comunicação orientada à comutação de pacotes, inenente na camada de acesso ao meio, é totalmente compatível com as exigências em termos da qualidade de serviço dessas aplicações. Sendo assim, o Mobile WiMAX parece satisfazer os requisitos exigentes das redes móveis de quarta geração. Nesta tese procede-se à investigação, projecto e implementação de algoritmos de encaminhamento de pacotes tendo em vista a eficiente gestão do conjunto de recursos rádio nos domínios do tempo, frequência e espacial das redes móveis celulares, tendo como caso prático as redes móveis celulares suportadas no standard IEEE802.16e. Os algoritmos propostos combinam métricas provenientes da camada física bem como os requisitos de qualidade de serviço das camadas superiores, de acordo com a arquitectura de redes baseadas no paradigma do cross-layer. O desempenho desses algoritmos é analisado a partir de simulações efectuadas por um simulador de sistema, numa plataforma que implementa as camadas física e de acesso ao meio do standard IEEE802.16e.

Control design for multicast-aware class-based networks

The expectations of citizens from the Information Technologies (ITs) are increasing as the ITs have become integral part of our society, serving all kinds of activities whether professional, leisure, safety-critical applications or business. Hence, the limitations of the traditional network designs to provide innovative and enhanced services and applications motivated a consensus to integrate all services over packet switching infrastructures, using the Internet Protocol, so as to leverage flexible control and economical benefits in the Next Generation Networks (NGNs). However, the Internet is not capable of treating services differently while each service has its own requirements (e.g., Quality of Service - QoS). Therefore, the need for more evolved forms of communications has driven to radical changes of architectural and layering designs which demand appropriate solutions for service admission and network resources control. This Thesis addresses QoS and network control issues, aiming to improve overall control performance in current and future networks which classify services into classes. The Thesis is divided into three parts. In the first part, we propose two resource over-reservation algorithms, a Class-based bandwidth Over-Reservation (COR) and an Enhanced COR (ECOR). The over-reservation means reserving more bandwidth than a Class of Service (CoS) needs, so the QoS reservation signalling rate is reduced. COR and ECOR allow for dynamically defining over-reservation parameters for CoSs based on network interfaces resource conditions; they aim to reduce QoS signalling and related overhead without incurring CoS starvation or waste of bandwidth. ECOR differs from COR by allowing for optimizing control overhead minimization. Further, we propose a centralized control mechanism called Advanced Centralization Architecture (ACA), that uses a single state-full Control Decision Point (CDP) which maintains a good view of its underlying network topology and the related links resource statistics on real-time basis to control the overall network. It is very important to mention that, in this Thesis, we use multicast trees as the basis for session transport, not only for group communication purposes, but mainly to pin packets of a session mapped to a tree to follow the desired tree. Our simulation results prove a drastic reduction of QoS control signalling and the related overhead without QoS violation or waste of resources. Besides, we provide a generic-purpose analytical model to assess the impact of various parameters (e.g., link capacity, session dynamics, etc.) that generally challenge resource overprovisioning control. In the second part of this Thesis, we propose a decentralization control mechanism called Advanced Class-based resource OverpRovisioning (ACOR), that aims to achieve better scalability than the ACA approach. ACOR enables multiple CDPs, distributed at network edge, to cooperate and exchange appropriate control data (e.g., trees and bandwidth usage information) such that each CDP is able to maintain a good knowledge of the network topology and the related links resource statistics on real-time basis. From scalability perspective, ACOR cooperation is selective, meaning that control information is exchanged dynamically among only the CDPs which are concerned (correlated). Moreover, the synchronization is carried out through our proposed concept of Virtual Over-Provisioned Resource (VOPR), which is a share of over-reservations of each interface to each tree that uses the interface. Thus, each CDP can process several session requests over a tree without requiring synchronization between the correlated CDPs as long as the VOPR of the tree is not exhausted. Analytical and simulation results demonstrate that aggregate over-reservation control in decentralized scenarios keep low signalling without QoS violations or waste of resources. We also introduced a control signalling protocol called ACOR Protocol (ACOR-P) to support the centralization and decentralization designs in this Thesis. Further, we propose an Extended ACOR (E-ACOR) which aggregates the VOPR of all trees that originate at the same CDP, and more session requests can be processed without synchronization when compared with ACOR. In addition, E-ACOR introduces a mechanism to efficiently track network congestion information to prevent unnecessary synchronization during congestion time when VOPRs would exhaust upon every session request. The performance evaluation through analytical and simulation results proves the superiority of E-ACOR in minimizing overall control signalling overhead while keeping all advantages of ACOR, that is, without incurring QoS violations or waste of resources. The last part of this Thesis includes the Survivable ACOR (SACOR) proposal to support stable operations of the QoS and network control mechanisms in case of failures and recoveries (e.g., of links and nodes). The performance results show flexible survivability characterized by fast convergence time and differentiation of traffic re-routing under efficient resource utilization i.e. without wasting bandwidth. In summary, the QoS and architectural control mechanisms proposed in this Thesis provide efficient and scalable support for network control key sub-systems (e.g., QoS and resource control, traffic engineering, multicasting, etc.), and thus allow for optimizing network overall control performance.

All-optical routing functionalities

All-optical solutions for switching and routing packet-based traffic are crucial for realizing a truly transparent network. To meet the increasing requirements for higher bandwidth, such optical packet switched networks may require the implementation of digital functions in the physical layer. This scenario stimulated us to research and develop innovative high-speed all-optical storage memories, focusing mainly on bistables whose state switching is triggered by a pulsed clock signal. In clocked devices, a synchronization signal is responsible for controlling the enabling of the bistable. This thesis also presents novel solutions to implement optical logic gates, which are basic building blocks of any processing system and a fundamental element for the development of complex processing functionalities. Most of the proposed schemes developed in this work are based on SOA-MZI structures due to their inherent characteristics such as, high extinction ratio, high operation speed, high integration capability and compactness. We addressed the experimental implementation of an all-optical packet routing scheme, with contention resolution capability, using interconnected SOAMZIs. The impact on the system performance of the reminiscent power of the blocked packets, from the non ideal switching performed by the SOA-MZIs, was also assessed.

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.

Um ambiente virtual multimídia de ensino na web, com transmissão ao vivo e interatividade

Cada vez mais tem se pensado em formas de aprimorar o ensino nas mais diversas áreas. E para isso, a Internet tem sido um ambiente de apoio à atualização e renovação das formas de ensino convencionais, bem como viabilizado o ensino a distância, tendo como base a possibilidade de acesso rápido às informações e a troca de idéias entre as pessoas. Acrescentando a isto a utilização de novas técnicas pedagógicas na preparação do material de ensino, pode-se pensar na criação de ambientes virtuais. Tem-se observado que cursos virtuais, em todas as áreas de interesse, têm sido oferecidos por universidades e escolas do Brasil e do mundo. Contudo, muitos destes cursos têm repetido fórmulas já desgastadas no ensino tradicional, e por esta razão, tornado-se experiências mal sucedidas de ensino a distância, com elevadas taxas de desistência e frustrações por parte dos alunos. Diversas experiências demonstram que a simples inovação na criação de material didático não resolve toda a problemática associada a esta nova forma de ensino. Há também a necessidade de criar mecanismos que promovam a interatividade entre professor e aluno, para que os mesmos possam prover comunicação. É importante, portanto, que sejam estudadas ferramentas e recursos que possam ser utilizados de forma eficaz para a criação de ambientes que permitam essa interação, como a transferência de dados multimídia (em tempo real ou não) na Internet. O uso de multimídia nas aplicações permite construir ambientes de aprendizagem apoiados por computador muito estimulantes e eficientes. A partir disso, detectou-se que uma das maiores desvantagens dos cursos a distância através da Web, nos quais não são previstos encontros síncronos, consta da falta de programação dos alunos. Isto significa que, como o horário é flexível, a tarefa de acompanhamento do curso acaba sendo substituída por outras tarefas do dia a dia. Desta forma, o presente trabalho apresenta o projeto de um ambiente para aulas virtuais multimídia na Web, apoiado na transmissão de dados multimídia em tempo real e interatividade entre os participantes da aula remota, cujo protótipo chama-se EMUVICS (Environment for MUltimedia VIrtual ClasseS). A transmissão ao vivo são as aulas programadas no conteúdo programático do curso, onde os alunos teriam o compromisso em um horário agendado para interagir com o professor e os outros alunos do curso. O ambiente baseia-se na integração de material didático disponibilizado com antecedência e transmissão de áudio e vídeo ao vivo, com controle de acesso e navegação, permitindo também acesso assíncrono, interatividade síncrona e assíncrona do referido material e aula ao vivo.