Nascom System Development Plan: System Description, Capabilities and Plans

The NASA Communications (Nascom) System Development Plan (NSDP), reissued annually, describes the organization of Nascom, how it obtains communication services, its current systems, its relationship with other NASA centers and International Partner Agencies, some major spaceflight projects which generate significant operational communication support requirements, and major Nascom projects in various stages of development or implementation

Real-time communications over switched Ethernet supporting dynamic QoS management

Doutoramento em Engenharia InformáticaDurante a última década temos assistido a um crescente aumento na utilização de sistemas embutidos para suporte ao controlo de processos, de sistemas robóticos, de sistemas de transportes e veículos e até de sistemas domóticos e eletrodomésticos. Muitas destas aplicações são críticas em termos de segurança de pessoas e bens e requerem um alto nível de determinismo com respeito aos instantes de execução das respectivas tarefas. Além disso, a implantação destes sistemas pode estar sujeita a limitações estruturais, exigindo ou beneficiando de uma configuração distribuída, com vários subsistemas computacionais espacialmente separados. Estes subsistemas, apesar de espacialmente separados, são cooperativos e dependem de uma infraestrutura de comunicação para atingir os objectivos da aplicação e, por consequência, também as transacções efectuadas nesta infraestrutura estão sujeitas às restrições temporais definidas pela aplicação. As aplicações que executam nestes sistemas distribuídos, chamados networked embedded systems (NES), podem ser altamente complexas e heterogéneas, envolvendo diferentes tipos de interacções com diferentes requisitos e propriedades. Um exemplo desta heterogeneidade é o modelo de activação da comunicação entre os subsistemas que pode ser desencadeada periodicamente de acordo com uma base de tempo global (time-triggered), como sejam os fluxos de sistemas de controlo distribuído, ou ainda ser desencadeada como consequência de eventos assíncronos da aplicação (event-triggered). Independentemente das características do tráfego ou do seu modelo de activação, é de extrema importância que a plataforma de comunicações disponibilize as garantias de cumprimento dos requisitos da aplicação ao mesmo tempo que proporciona uma integração simples dos vários tipos de tráfego. Uma outra propriedade que está a emergir e a ganhar importância no seio dos NES é a flexibilidade. Esta propiedade é realçada pela necessidade de reduzir os custos de instalação, manutenção e operação dos sistemas. Neste sentido, o sistema é dotado da capacidade para adaptar o serviço fornecido à aplicação aos respectivos requisitos instantâneos, acompanhando a evolução do sistema e proporcionando uma melhor e mais racional utilização dos recursos disponíveis. No entanto, maior flexibilidade operacional é igualmente sinónimo de maior complexidade derivada da necessidade de efectuar a alocação dinâmica dos recursos, acabando também por consumir recursos adicionais no sistema. A possibilidade de modificar dinâmicamente as caracteristicas do sistema também acarreta uma maior complexidade na fase de desenho e especificação. O aumento do número de graus de liberdade suportados faz aumentar o espaço de estados do sistema, dificultando a uma pre-análise. No sentido de conter o aumento de complexidade são necessários modelos que representem a dinâmica do sistema e proporcionem uma gestão optimizada e justa dos recursos com base em parâmetros de qualidade de serviço (QdS). É nossa tese que as propriedades de flexibilidade, pontualidade e gestão dinâmica de QdS podem ser integradas numa rede switched Ethernet (SE), tirando partido do baixo custo, alta largura de banda e fácil implantação. Nesta dissertação é proposto um protocolo, Flexible Time-Triggered communication over Switched Ethernet (FTT-SE), que suporta as propriedades desejadas e que ultrapassa as limitações das redes SE para aplicações de tempo-real tais como a utilização de filas FIFO, a existência de poucos níveis de prioridade e a pouca capacidade de gestão individualizada dos fluxos. O protocolo baseia-se no paradigma FTT, que genericamente define a arquitectura de uma pilha protocolar sobre o acesso ao meio de uma rede partilhada, impondo desta forma determinismo temporal, juntamente com a capacidade para reconfiguração e adaptação dinâmica da rede. São ainda apresentados vários modelos de distribuição da largura de banda da rede de acordo com o nível de QdS especificado por cada serviço utilizador da rede. Esta dissertação expõe a motivação para a criação do protocolo FTT-SE, apresenta uma descrição do mesmo, bem como a análise de algumas das suas propiedades mais relevantes. São ainda apresentados e comparados modelos de distribuição da QdS. Finalmente, são apresentados dois casos de aplicações que sustentam a validade da tese acima mencionada.During the last decade we have witnessed a massive deployment of embedded systems on a wide applications range, from industrial automation to process control, avionics, cars or even robotics. Many of these applications have an inherently high level of criticality, having to perform tasks within tight temporal constraints. Additionally, the configuration of such systems is often distributed, with several computing nodes that rely on a communication infrastructure to cooperate and achieve the application global goals. Therefore, the communications are also subject to the same temporal constraints set by the application requirements. Many applications relying on such networked embedded systems (NES) are complex and heterogeneous, comprehending different activities with different requirements and properties. For example, the communication between subsystems may follow a strict temporal synchronization with respect to a global time-base (time-triggered), like in a distributed feedback control loop, or it may be issued asynchronously upon the occurrence of events (eventtriggered). Regardless of the traffic characteristics and its activation model, it is of paramount importance having a communication framework that provides seamless integration of heterogeneous traffic sources while guaranteeing the application requirements. Another property that has been emerging as important for NES design and operation is flexibility. The need to reduce installation and operational costs, while facilitating maintenance is promoting a more rational use of the available resources at run-time, exploring the ability to tune service parameters as the system evolves. However, such operational flexibility comes with the cost of increasing the complexity of the system to handle the dynamic resource management, which on the other hand demands the allocation of additional system resources. Moreover, the capacity to dynamically modify the system properties also causes a higher complexity when designing and specifying the system, since the operational state-space increases with the degrees of flexibility of the system. Therefore, in order to bound this complexity appropriate operational models are needed to handle the system dynamics and carry on an efficient and fair resource management strategy based on quality of service (QoS) metrics. This thesis states that the properties of flexibility and timeliness as needed for dynamic QoS management can be provided to switched Ethernet based systems. Switched Ethernet, although initially designed for general purpose Internet access and file transfers, is becoming widely used in NES-based applications. However, COTS switched Ethernet is insufficient regarding the needs for real-time predictability and for supporting the aforementioned properties due the use of FIFO queues too few priority levels and for stream-level management capabilities. In this dissertation we propose a protocol to overcome those limitations, namely the Flexible Time-Triggered communication over Switched Ethernet (FTT-SE). The protocol is based on the FTT paradigm that generically defines a protocol architecture suitable to enforce real-time determinism on a communication network supporting the desired flexibility properties. This dissertation addresses the motivation for FTT-SE, describing the protocol as well as its schedulability analysis. It additionally covers the resource distribution topic, where several distribution models are proposed to manage the resource capacity among the competing services and while considering the QoS level requirements of each service. A couple of application cases are shown that support the aforementioned thesis

Third International Symposium on Space Mission Operations and Ground Data Systems, part 2

Under the theme of 'Opportunities in Ground Data Systems for High Efficiency Operations of Space Missions,' the SpaceOps '94 symposium included presentations of more than 150 technical papers spanning five topic areas: Mission Management, Operations, Data Management, System Development, and Systems Engineering. The symposium papers focus on improvements in the efficiency, effectiveness, and quality of data acquisition, ground systems, and mission operations. New technology, methods, and human systems are discussed. Accomplishments are also reported in the application of information systems to improve data retrieval, reporting, and archiving; the management of human factors; the use of telescience and teleoperations; and the design and implementation of logistics support for mission operations. This volume covers expert systems, systems development tools and approaches, and systems engineering issues

Network-Integrated Multimedia Middleware, Services, and Applications

Today, there is a strong trend towards networked multimedia devices. However, common multimedia software architectures are restricted to perform all processing on a single system. Available software infrastructures for distributed computing — commonly referred to as middleware — only partly provide the facilities needed for supporting multimedia in distributed and dynamic environments. Approaches from the research community only focus on specific aspects and do not achieve the coverage needed for a full-featured multimedia middleware solution. The Network-Integrated Multimedia Middleware (NMM) presented in this thesis considers the network as an integral part. Despite the inherent heterogeneity of present networking and device technologies, the architecture allows to extend control and cooperation to the network and enables the development of distributed multimedia applications that transparently use local and remote components in combination. The base architecture of this middleware is augmented by several middleware services that especially aim at providing additional support for developing complex applications that involve mobile users and devices. To this end, previously not available services and corresponding abstractions are proposed, realized, and evaluated. The performance and applicability of the developed middleware and its additional services are demonstrated by describing different realized application scenarios.Eine wachsende Anzahl von Multimedia-Geraeten verfuegt heute bereits ueber Netzwerkschnittstellen. Verfueugbare Multimedia Software-Architekturen beschraeanken jedoch die gesamte Datenverarbeitung auf ein einzelnes System. Verbreitete Software-Infrastrukturen fuer Verteilte Systeme — ueblicherweise Middleware genannt — bieten nur teilweise die Eigenschaften, die fuer die Multimedia-Datenverarbeitung in vernetzten und dynamischen Umgebungen benoetigt werden. Ansaetze aus der Forschung behandeln nur spezielle Teilaspekte und erreichen deshalb nicht den Funktionsumfang einer vollwertigen Middleware fuer Multimedia. Die in dieser Arbeit beschriebene Netzwerk-Integrierte Multimedia Middleware (NMM) betrachtet das Netzwerk als integralen Bestandteil. Die Architektur erlaubt trotz der inhaerenten Heterogenitaet der vorhandenen Netzwerk- und Geraetetechnologie die Kontrolle und das Zusammenspiel von Systemen auf das Netzwerk auszuweiten. Dies ermoeglicht die Entwicklung verteilter Multimedia-Anwendungen, die transparent lokale und entfernte Komponenten zusammen einsetzen. Die Kernarchitektur dieser Middleware wird durch verschiedene Dienste erweitert, die speziell die Realisierung komplexer Anwendungsszenarien mitmobilen Geraeten und Benutzern unterstuetzt. Insbesondere werden neue, bisher nicht vorhandene Middleware-Dienste und zugehoerige Abstraktionen vorgeschlagen, realisiert und evaluiert. Anhand verschiedener Anwendungsszenarien wird die Leistungfaehigkeit, die Effizienz und die praktische Relevanz der entwickelten Middleware und der ergaenzenden Dienste demonstriert

Políticas de Copyright de Publicações Científicas em Repositórios Institucionais: O Caso do INESC TEC

A progressiva transformação das práticas científicas, impulsionada pelo desenvolvimento das novas Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC), têm possibilitado aumentar o acesso à informação, caminhando gradualmente para uma abertura do ciclo de pesquisa. Isto permitirá resolver a longo prazo uma adversidade que se tem colocado aos investigadores, que passa pela existência de barreiras que limitam as condições de acesso, sejam estas geográficas ou financeiras. Apesar da produção científica ser dominada, maioritariamente, por grandes editoras comerciais, estando sujeita às regras por estas impostas, o Movimento do Acesso Aberto cuja primeira declaração pública, a Declaração de Budapeste (BOAI), é de 2002, vem propor alterações significativas que beneficiam os autores e os leitores. Este Movimento vem a ganhar importância em Portugal desde 2003, com a constituição do primeiro repositório institucional a nível nacional. Os repositórios institucionais surgiram como uma ferramenta de divulgação da produção científica de uma instituição, com o intuito de permitir abrir aos resultados da investigação, quer antes da publicação e do próprio processo de arbitragem (preprint), quer depois (postprint), e, consequentemente, aumentar a visibilidade do trabalho desenvolvido por um investigador e a respetiva instituição. O estudo apresentado, que passou por uma análise das políticas de copyright das publicações científicas mais relevantes do INESC TEC, permitiu não só perceber que as editoras adotam cada vez mais políticas que possibilitam o auto-arquivo das publicações em repositórios institucionais, como também que existe todo um trabalho de sensibilização a percorrer, não só para os investigadores, como para a instituição e toda a sociedade. A produção de um conjunto de recomendações, que passam pela implementação de uma política institucional que incentive o auto-arquivo das publicações desenvolvidas no âmbito institucional no repositório, serve como mote para uma maior valorização da produção científica do INESC TEC.The progressive transformation of scientific practices, driven by the development of new Information and Communication Technologies (ICT), which made it possible to increase access to information, gradually moving towards an opening of the research cycle. This opening makes it possible to resolve, in the long term, the adversity that has been placed on researchers, which involves the existence of barriers that limit access conditions, whether geographical or financial. Although large commercial publishers predominantly dominate scientific production and subject it to the rules imposed by them, the Open Access movement whose first public declaration, the Budapest Declaration (BOAI), was in 2002, proposes significant changes that benefit the authors and the readers. This Movement has gained importance in Portugal since 2003, with the constitution of the first institutional repository at the national level. Institutional repositories have emerged as a tool for disseminating the scientific production of an institution to open the results of the research, both before publication and the preprint process and postprint, increase the visibility of work done by an investigator and his or her institution. The present study, which underwent an analysis of the copyright policies of INESC TEC most relevant scientific publications, allowed not only to realize that publishers are increasingly adopting policies that make it possible to self-archive publications in institutional repositories, all the work of raising awareness, not only for researchers but also for the institution and the whole society. The production of a set of recommendations, which go through the implementation of an institutional policy that encourages the self-archiving of the publications developed in the institutional scope in the repository, serves as a motto for a greater appreciation of the scientific production of INESC TEC

Acesso local sem fios em redes de comunicação: escalonamento de tráfego de tempo real em sistemas de aquisição de dados e controlo

Este trabalho propõe soluções destinadas a optimizar o transporte do tráfego de sistemas de aquisição de dados e controlo, utilizando redes de comunicação sem fios para a interligação de unidades remotas a uma unidade central. O tráfego gerado por estes sistemas normalmente possui requisitos de tempo real, pelo que a rede sem fios utilizada deve ser capaz de suportar os requisitos de qualidade de serviço (QoS) das aplicações. No entanto, apesar de dar prioridade ao transporte de tráfego com requisitos de tempo real (isócrono), o sistema proposto admite também a transmissão, em simultâneo, de tráfego assíncrono, de forma a permitir a integração de serviços de natureza diferente sobre a mesma plataforma de comunicação. A largura de banda disponível para operação das redes sem fios é escassa, e tem que ser partilhada por todas as unidades. Além disso, a taxa de erros no canal costuma ser bem mais elevada e variável do que nas redes cabladas. Devido a esses problemas, os mecanismos de controlo de acesso ao meio, controlo de erros e escalonamento de tráfego implementados pela rede sem fios utilizada no sistema devem ser optimizados para garantir a qualidade de serviço das aplicações. Efectuado um estudo preliminar das tecnologias de redes sem fios disponíveis, de forma a seleccionar aquelas que apresentam as características mais adequadas para servir de base ao sistema proposto, a escolha recaiu sobre as redes HIPERLAN/2 e IEEE 802.11. Não sendo viável o recurso à utilização de sistemas reais, foi desenvolvido e implementado um modelo de simulação detalhado para cada uma destas redes de acordo com as respectivas normas. Com base nestes modelos, propõem-se algoritmosde escalonamento do tráfego de dados e controlo que fornecem garantias de qualidade de serviço ao tráfego isócrono, ao mesmo tempo que permitem o transporte de tráfego assíncrono no sistema. Os resultados obtidos nas simulações permitem avaliar o desempenho do sistema, mesmo quando este é sujeito a erros no canal, e comparar a qualidade de serviço da rede HIPERLAN/2 com a da rede IEEE 802.11. A tese inicia-se com a introdução dos conceitos fundamentais à compreensão do trabalho apresentado, à qual se segue a descrição das diversas tecnologias de redes sem fios existentes, realçando as normas HIPERLAN/2 e IEEE 802.11. Após a descrição dos modelos de simulação e algoritmos desenvolvidos, apresentam-se os resultados obtidos com os dois sistemas propostosThis work proposes solutions intended to optimize the transmission of traffic on data acquisition and control systems using wireless networks to interconnect remote units to a central unit. The traffic generated by such systems normally is subject to real time constraints, so the wireless network must be able to support the quality of service (QoS) requirements of the applications. Although the priority is given to the transportation of real time (isochronous) traffic, the proposed system also allows the transmission of asynchronous data simultaneously, in order to enable the integration of different services under the same communication platform. The bandwidth available to the operation of wireless networks is scarce, and has to be shared among all the units. Moreover, the channel error rate tends to be higher and more variable than on wired networks. Due to such problems, the medium access control, error control and traffic scheduling mechanisms implemented by the wireless network that is used by the system must be optimized in order to guarantee the quality of service required by the applications. After a preliminary study of the available wireless networks in order to select those who present the most appropriate characteristics to serve as the basis of the proposed system, the HIPERLAN/2 and IEEE 802.11 networks were chosen. As the utilization of real systems was not viable, a detailed simulation model for each of the chosen networks was developed and implemented, according to the respective standards. Based on these models, this thesis proposes scheduling algorithms comprising the data and control traffic, which provide quality of service guarantees to the isochronous traffic and allow the transportation of asynchronous traffic on the system at the same time. The results obtained with the simulations allow the evaluation of the performance of the system, even when it is subject to channel errors, and to compare the quality of service of the HIPERLAN/2 network with that of the IEEE 802.11 network. At the start of this thesis, the fundamental concepts related to the presented work are introduced, followed by the description of the different existing wireless networks technologies, with emphasis on the HIPERLAN/2 and IEEE 802.11 standards. After the description of the developed simulation models and algorithms, the results achieved with both proposed systems are presented.PRODEP - 4/5.3/PRODEP/2000

A Scheduling Model of Isochronous Frame Generation on Self-similar Traffic of AOS Multiplexing

As the first layer of AOS multiplexing, the frame scheduling performance has a great effect on the efficiency of multiplexing. Traditional researches about the scheduling model mainly focus on the source packet arrival model of Poisson process. In this paper, an ON/OFF source arrival model and Pareto distribution of AOS multiplexing in self-similar service traffic is used to establish a isochronous frame-generated method through rigorous theoretical analysis, which results in a calculable formula of average packet delay and MPDU average multiplex efficiency. According to simulation of MATLAB, the simulation curve coincides with that of theory. The novel model contributes to the improvement of average packet delay and MPDU average multiplex efficiency on AOS

Portuguese SKA white book

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