A Framework for negotiation of virtualized networks in the future Internet based on QoS classes

Orientador: Edmundo Roberto Mauro MadeiraDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de ComputaçãoResumo: Ao longo dos anos a Internet vem se tornando o principal meio de comunicação, onde muitas empresas e organizações a usam como base para os seus serviços, sendo que na maioria dos casos, estas empresas têm vários provedores de Internet (Modelo Multi- Provedor). Entretanto, a Internet atual não provê garantias de Qualidade de Serviço (Quality of Service - QoS). Para contornar esse problema, as empresas realizam um Acordo de Nível de Serviços (Service Level Agreement - SLA). Dentro desse contexto, esta dissertação de mestrado tem por objetivo desenvolver uma arquitetura para negociação de redes virtualizadas na Internet do Futuro utilizando técnicas de classificação de tráfegos para decidir, a partir dos dados coletados e das políticas de SLA, por qual ISP (Internet Service Provider) enviar os dados de acordo com a classe que os dados se enquadram. Espera-se assim atender aos requisitos de QoS de cada classe de tráfego, e diminuir os custos da empresa. Para realizar a validação da arquitetura proposta, foram efetuados experimentos baseados no protocolo OpenFlow e no emulador Mininet. Os resultados mostraram a eficiência do modelo desenvolvido, bem como a capacidade do mesmo de cumprir os objetivos definidosAbstract: Over the years the Internet has become the primary means of communication, where many companies and organizations use it as basis for their services, and in most cases, these companies have multiple Internet service providers (Multi-Provider Model). However, the current Internet does not guarantee Quality of Service (QoS), to circumvent this problem; the companies apply a Service Level Agreements (SLA). Within this context, this dissertation aims to develop architecture for traffic engineering based on traffic classification to decide, from the data collected and SLA policies, for which ISPs to send the data, according to the data class. It is expected to ensure QoS requirements of each traffic class, and reduce the costs of the company. To validate the proposed framework, experiments based on the OpenFlow protocol and on the Mininet emulator were performed. The results showed the efficiency of the framework, as well as its capacity to fulfill the desired requirementsMestradoCiência da ComputaçãoMestre em Ciência da Computaçã

An implementation proposal of a next generation internet architecture

Orientadores: Mauricio Ferreira Magalhães, Fabio Luciano VerdiDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e ComputaçãoResumo: A concepção original da arquitetura da Internet foi baseada em uma rede fixa e confiável. Hoje em dia, a Internet se tornou dinâmica e vulnerável aos ataques de segurança. Também não era prevista a necessidade de integração de tecnologias heterogêneas nem de ambientes sem fio. A arquitetura atual apresenta uma série de barreiras técnicas para prover estes serviços, sendo uma das maiores a sobrecarga semântica do Internet Protocol (IP). O endereço IP atua como localizador na camada de rede e como identificador na camada de transporte, impossibilitando novas funcionalidades como a mobilidade e abrindo brechas de segurança. Este trabalho apresenta uma proposta de implementação de uma arquitetura para Internet de nova geração para o provisionamento de novos serviços de forma natural e integrada para a Internet atual. A proposta de arquitetura de implementação oferece suporte à mobilidade, ao multihoming, à segurança, à integração de redes heterogêneas e às aplicações legadas através da introdução de uma nova camada de identificação na arquitetura atual. Esta nova camada tem por objetivo separar a identidade da localização e se tornar uma opção de comunicação para as redes heterogêneas. Mecanismos adicionais foram propostos para prover o suporte às funcionalidades da arquitetura, tais como a resolução de nomes em identificadores, o roteamento baseado no identificador, a gerência de localização e um plano de controle para a troca de mensagens de sinalização fim-a-fim entre os componentes da arquitetura. Para a validação da arquitetura proposta, um protótipo foi implementado e vários testes de desempenho foram realizados para avaliação do overhead da implementação, do modelo de segurança, da robustez e do suporte à mobilidade e às aplicações legadasAbstract: The original concept of the Internet architecture was based on static and reliable networks. Nowadays, the Internet became more dynamic and vulnerable to security attacks. The integration of heterogeneous technologies and wireless environment were not predicted. The current architecture presents some technical barriers to provide these services. One of these problems is the semantic overload of the Internet Protocol (IP). The IP address acts as locator in the network layer and identifier in the transport layer, preventing new features such as mobility and allowing security flaws. This work presents an implementation proposal of a next generation Internet architecture to provide new services naturally integrated to the Internet. The implementation proposal supports mobility, multihoming, security, heterogeneous networks integration and legacy applications by the introduction of a new identification layer in the current architecture. This new layer will separate the identity from the location and become an option for communication between heterogeneous networks. Additional mechanisms were proposed to support the new functionalities of the architecture, e.g., resolution of names to identifiers, identifier-based routing, location management and a control plane to exchange end-toend signalling control messages between the components of the architecture. In order to evaluate the proposed architecture, a prototype was implemented and some tests were performed considering implementation overhead, security model, robustness and support for mobility and legacy applicationsMestradoEngenharia de ComputaçãoMestre em Engenharia Elétric

Avaliação de projeto e implementação de redes de dispositivos centralizados e distribuídos aplicados em sistemas a evento discreto

Modern automation approach differs from classical one by using embedded devices and microelectromechanical systems integrated with the control logic. Such devices have capability of decision making, either in centralized or distributed systems. The discrete event systems have application in various fields of engineering, such as manufacturing automation, robotics, traffic supervision, logistics and distributed process optimization. The aim of this work is to evaluate the device networks project impact in centralized and distributed systems applied to a discrete event. To achieve the goal a case study based on a parts separation bench is proposed and analyzed different network architectures of project, deployment and performance.Dissertação (Mestrado)A automação moderna difere-se da clássica pela utilização de dispositivos microeletromecânicos e sistemas embarcados para garantir a lógica de controle. Tais dispositivos têm a capacidade de tomadas de decisões, seja de forma centralizada ou distribuída. Os sistemas a evento discreto possuem aplicação em várias áreas de engenharia, tais como automação da manufatura, robótica, supervisão de tráfego, logística e otimização de processos distribuídos. O objetivo deste trabalho é avaliar o impacto de projetos de redes de dispositivos centralizados e distribuídos aplicados em sistemas a evento discreto. Para isso é proposto um estudo de caso baseado em uma bancada de separação de peças e são avaliadas diversas arquiteturas de redes com relação ao desempenho, projeto e instalação

A indústria fonográfica como mediadora entre a música e a sociedade

Resumo: Desde seu estabelecimento, a indústria fonográfica modificou o modelo de produção musical e a relação entre a sociedade e sua música. A partir do século XX, o mercado de música gravada se estabeleceu nas sociedades industrializadas como sinônimo de progresso e se tornou referência para a produção de música popular. O presente trabalho aborda historicamente as mediações estabelecidas com o desenvolvimento da indústria fonográfica desde o surgimento dos aparelhos de fixação do som até a recente estagnação do mercado de música. Para isso, são descritos os processos de desenvolvimento dos principais equipamentos de gravação e reprodução do som e como estes interferiram na produção musical incluindo algumas implicações estéticas na música. São analisadas informações sobre política e economia do mercado de música brasileiro, principalmente a partir da segunda metade do século XX, para descrever o processo de consolidação da indústria no Brasil. São descritos as cadeias, os processos da indústria fonográfica em comparação com os demais segmentos industriais. Por fim, utilizando de conceitos da Escola de Frankfurt é feita uma reflexão sobre a relação do consumo de música, a dicotomia entre música como produto e música como obra de arte, como identidade de um povo, e como um produto comercializável e necessário para manutenção do sistema econômico do qual a indústria fonográfica é parte

Uma abordagem preditiva de DASH QoE baseada em aprendizado de máquina em multi-access edge computing

Orientador: Christian Rodolfo Esteve RothenbergDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: O tráfego de serviços de vídeo multimídia está crescendo rapidamente nas redes móveis nos últimos anos. Os serviços de vídeo que usam técnicas de Dynamic Adaptive Streaming sobre HTTP (DASH) dominaram o tráfego total da Internet para transportar o tráfego de vídeo. Espera-se que as operadoras de rede móvel (Mobile Network Operators - MNOs) continuem atendendo a essa demanda crescente por tráfego de vídeo suportado por DASH, ao mesmo tempo em que fornecem uma alta qualidade de experiência (Quality of Experience - QoE) aos usuários finais. Além disso, as operadoras precisam ter um conhecimento claro acerca da qualidade de vídeo percebida pelos usuários finais e relacioná-la com o monitoramento em nível de rede, ou com informações de telemetria para identificação de problemas, análise da causa raiz e predição de padrões. Para garantir um gerenciamento de tráfego de rede com reconhecimento de QoE, um pré-requisito é que os MNOs monitorem o tráfego de rede passivamente e realizem medições efetivas de indicadores-chave de desempenho (Key Performance Indicators - KPIs) de QoE, como resoluções, eventos de paralisação, entre outros, que influenciam diretamente a percepção do usuário final. Muitas abordagens da literatura foram propostas para medir os KPIs com o objetivo de fornecer uma qualidade de serviço de vídeo aceitável. A maioria das soluções exige consciência de contexto do usuário final, o que não é viável do ponto de vista do MNO. No entanto, Deep Packet Inspection (DPI), outra solução mais amplamente usada para estimar os KPIs diretamente do tráfego de rede, não é mais uma solução conveniente para as operadoras devido à adoção de criptografia de streaming de vídeo fim-a-fim sobre TCP (HTTPs) e QUIC. Portanto, o aprendizado de máquina (Machine Learning - ML) passou a ser recentemente aceito como uma solução bem reconhecida para estimar KPIs de QoE, analisando os padrões de tráfego criptografados bem como estatísticas como qualidade de serviço (Quality of Service - QoS). Este trabalho apresenta uma abordagem mais refinada e leve, baseada em aprendizado de máquina, denominada Edge QoE Probe, para estimar QoE do usuário final para o serviço de vídeo DASH, monitorando passivamente o tráfego de rede criptografado na borda da rede. Nossa abordagem pode avaliar vários KPIs de QoE, como por exemplo resolução, taxa de bits, proporção de paralisação, entre outros, tanto em tempo real quanto por sessão. Além disso, neste trabalho investigamos o desempenho do vídeo DASH sobre o protocolo de transporte tradicional TCP (HTTPs) e QUIC. Para este propósito, avaliamos experimentalmente diferentes traces de rede celular em um ambiente emulado de alta fidelidade e comparamos o desempenho comportamental de algoritmos Adaptive Bitrate Streaming (ABS) considerando KPIs de QoE sobre TCP (HTTPs) e QUIC. Nossos resultados empíricos mostram que os algoritmos tradicionais de ABS usando QUIC como transporte precisariam alterações específicas para melhorar o desempenho em termos de QoE de vídeo baseados em DASHAbstract: Multimedia video services traffic is rapidly growing in mobile networks in recent years. Video services using Dynamic Adaptive Streaming over HTTP (DASH) techniques have dominated the total internet traffic to carry video traffic. Mobile Network Operators (MNOs) are expected to run on with this growing demand for DASH-supported video traffic while providing a high Quality of Experience (QoE) to the end-users. Besides, operators need to have a crystal notion of video quality perceived by the end-users and correlate them with network-level monitoring or telemetry information for problem identification, root cause analysis, and pattern prediction. To ensure QoE–aware network traffic management, a prerequisite for the MNOs is to monitor the network traffic passively and measure objective QoE Key Performance Indicators (KPIs) (such as resolutions and stalling events) effectively that directly influence end-user subjective feedback. Many literature approaches have been proposed to measure the KPIs aimed to deliver acceptable video service quality. Most of the solutions require end-user awareness, which is not viable from the MNOs' perspective. However, Deep Packet Inspection (DPI), another most widely used solution to estimate the KPIs directly from network traffic, is not a convenient solution anymore for the operators due to the adoption of end-to-end video streaming encryption over TCP (HTTPs) and QUIC transport protocol. Hence, in recent, Machine Learning (ML) has been accepted as a well-recognized solution for estimating QoE KPIs by analyzing the encrypted traffic patterns and statistics as Quality of Service (QoS). This work presents an ML-based lightweight and fine-grained Edge QoE Probe approach to estimate the end-user QoE for DASH video service by passively monitoring the encrypted network traffic on the edge of the network. Our approach can assess numerous QoE KPIs (such as resolution, bit-rate, quality switches, startup delay, and stall ratio) both in a real-time and per-session manner. Moreover, we investigate the DASH video service performance over the traditional TCP (HTTPs) and QUIC transport protocol in this work. For this purpose, we experimentally evaluate different cellular network traces in a high-fidelity emulated testbed and compare the behavioral performance of Adaptive Bitrate Streaming (ABS) algorithms considering QoE KPIs over TCP (HTTPs) and QUIC. Our empirical results show that QUIC suffers from traditional state-of-the-art ABS algorithms' ineffectiveness to improve video streaming performance without specific changesMestradoEngenharia de ComputaçãoMestre em Engenharia ElétricaFuncam

Um Controle de acesso ao meio híbrido em redes sem-fio para coordenação de sistemas de tempo-real autônomos e móveis

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011Esta tese propõe um protocolo MAC híbrido para redes ad hoc móveis denominado HCT-MAC (Hybrid Contention/TDMA MAC). A principal característica deste protocolo é o fato do mesmo suportar a mobilidade de nodos e ao mesmo tempo oferecer meios para atender prazos de entrega de mensagens. Para tanto, o HCT-MAC implementa um mecanismo de reserva de recursos oportunístico e de curto alcance, que se adapta continuamente às mudanças de topologia de uma rede com dispositivos móveis. A reserva de recursos se ampara na auto-organização dos dispositivos móveis em grupos denominados clusters, cujos membros realizam um acesso ao meio do tipo TDMA. No caso de dispositivos que não pertencem a clusters, o acesso ao meio se realiza com disputa do tipo CSMA. A formação de clusters é obtida com uma abordagem que agrupa iterativamente e de forma adaptativa dispositivos com base em suas estimativas de qualidade de enlace. O protocolo proposto foi testado e avaliado por meio de uma implementação prática e também de simulações. Os resultados dos experimentos mostraram que o uso do HCT-MAC proporcionou melhoras significativas na utilização do meio e taxa de mensagens entregues comparados a um protocolo CSMA, graças a reserva de recursos oportunística obtida com a auto-organização das redes simuladas. Outra contribuição deste trabalho é um método para analisar a capacidade tempo-real probabilística de uma rede em que o acesso ao meio funciona em ciclos de ativação e desativação, como no caso do uso do HCT-MAC em uma rede com dispositivos móveis.This thesis proposes the HCT-MAC (Hybrid Contention/TDMA MAC), a hybrid MAC protocol for mobile ad hoc networks. The main characteristic of this protocol is to cope with mobility while also providing means to cope with message deadlines. Thereby it provides a short range and opportunistic resource-reservation mechanism, which adapts continuously to topology changes that occur in a network composed by mobile devices. Resourcereservation is supported by the fact that devices are self-organized in groups called clusters. Members of clusters access the medium in a contention-free manner similar to TDMA, and nodes which are not members of cluster access the medium with CSMA. Clusters are formed iteratively and adaptively based on measurements of link quality between nodes. The proposed protocol was tested and evaluated with simulations and a real prototype. Results of the simulation experiments showed that the HCT-MAC protocol provided a significant improvement in medium utilization and ratio of delivered messages compared to a CSMA protocol. That was related to the opportunistic resource-reservation in the self-organized networks of the experiments. Another contribution of this thesis is a method to analyze the probabilistic real-time capacity of a network which uses a MAC protocol with intermittent communication links, as is the case of the HCT-MAC protocol in a mobile network

O multimédia ao serviço das indústrias criativas e culturais

Dissertação de mestrado em Comunicação Multimédia, Universidade Lusíada de Lisboa, 2013.Exame público realizado em 27 de Junho de 2013.As inovações trazidas ao contexto digital e o multimédia em particular trouxeram múltiplas alterações ao modo de vida contemporâneo. Estas alterações, que se reflectiram directamente na mudança de hábitos sociais e de consumo, trouxeram consigo a reformulação de processos de produção, distribuição e divulgação de bens e serviços em geral. Esta investigação centra-se na análise da relevância do sector criativo e cultural, nomeadamente, através das suas dimensões económica, social, política e tecnológica, bem como dos respectivos impactos. São ainda analisadas as alterações sentidas pelas indústrias criativas e culturais após a introdução das novas tecnologias digitais, enunciando vantagens e desvantagens desta introdução, bem como realçadas as diferenças sentidas no consumo deste tipo de produtos. O papel da comunicação em geral e do multimédia em especial, enquanto agentes de disseminação dos produtos das indústrias criativas e culturais, é central na presente investigação