Dynamic Quality-of-Service Management Under Software-Defined Networking Architectures

The Internet is facing new challenges emerging from new trends in Information and Communication Technologies (ICT) for example, cloud services, Big Data, increased mobile usage etc. Traditional IP networks rely in two design principles that, despite serving as an effective solution in the last decades, have become deprecated and not well fit for the new challenges. First, the control and data plane are tightly embedded in the networking devices and second, the structure is highly decentralized with no centralized point of management. This static and rigid architecture leaves no space for innovation with a consequence lack of scalability. Also, it leads to high management and operation costs. The SDN paradigm provides a more dynamic, manageable, cost-effective and adaptable architecture that is ready for the dynamic nature of today's applications. The goal of this thesis is a novel SDN-enabled solution that provides dynamic Quality of Service management for real-time and multimedia applications. This solution will be tested and implemented over a real, not-simulated testbed, composed by OpenFlow-enabled devices, the ONOS SDN controller and client terminals that produced/consume data streams. Furthermore, it is also expected to characterize and evaluate the benefits of the SDN-based solution against a traditional usage of the network (non-SDN)

IoT enabled aquatic drone for environment monitoring

This thesis presents a platform that tackles environment monitoring by using air and water quality sensors to provide data for the user to know what is happening in that surveilled area. The hardware is incorporated in a sensing module in order to be used with an Unmanned Surface Vehicle (USV). It presents a monitoring system based on Raspberry Pi platform and a multichannel sensing module associated with water quality and air quality measurement parameters. Thus, the temperature, relative humidity and gas concentration are measured as well as the underwater acoustic signals using a hydrophone. The data is stored on the memory of the drone’s computational platform (Raspberry Pi), and synchronized with a remote server database. Audio streaming capabilities were implemented in the server side. Additionally, a mobile application was developed to be used by people working in the field for data visualization, audio streaming playback and statistical analysis (by showing plotted data).O intuito desta dissertação é apresentar uma plataforma de monitorização ambiental através da instalação de sensores de qualidade do ar e da água de forma a fornecer dados ao utilizador daquela área vigiada. O hardware é apresentado num módulo onde estão presentes todos os componentes por forma a poder ser usado num drone aquático. É apresentado um sistema de monitorização baseado no sistema de processamento Raspberry Pi e um módulo multicanal de sensores de medição de qualidade do ar e qualidade da água. Sensores esses de medição da temperatura, humidade relativa e concentrações de gases tal como a medição de sinais de áudio debaixo de água com o uso de um hidrofone. Os dados estão alojados na memória do sistema computacional do drone (Raspberry Pi) e estão sincronizados com uma base de dados remota alojada num servidor cloud. Um sistema de streaming de áudio foi também implementado do lado do servidor. Adicionalmente, foi desenvolvida uma aplicação móvel que permite visualizar os dados provenientes dos sensores, reproduzir a stream de áudio e também analise de estatísticas (com apresentação gráfica dos dados)

U-DiVE: Design and evaluation of a distributed photorealistic virtual reality environment

This dissertation presents a framework that allows low-cost devices to visualize and interact with photorealistic scenes. To accomplish this task, the framework makes use of Unity’s high-definition rendering pipeline, which has a proprietary Ray Tracing algorithm, and Unity’s streaming package, which allows an application to be streamed within its editor. The framework allows the composition of a realistic scene using a Ray Tracing algorithm, and a virtual reality camera with barrel shaders, to correct the lens distortion needed for the use on an inexpensive cardboard. It also includes a method to collect the mobile device’s spatial orientation through a web browser to control the user’s view, delivered via WebRTC. The proposed framework can produce low-latency, realistic and immersive environments to be accessed through low-cost HMDs and mobile devices. To evaluate the structure, this work includes the verification of the frame rate achieved by the server and mobile device, which should be higher than 30 FPS for a smooth experience. In addition, it discusses whether the overall quality of experience is acceptable by evaluating the delay of image delivery from the server up to the mobile device, in face of user’s movement. Our tests showed that the framework reaches a mean latency around 177 (ms) with household Wi-Fi equipment and a maximum latency variation of 77.9 (ms), among the 8 scenes tested.Esta dissertação apresenta um framework que permite que dispositivos de baixo custo visualizem e interajam com cenas fotorrealísticas. Para realizar essa tarefa, o framework faz uso do pipeline de renderização de alta definição do Unity, que tem um algoritmo de rastreamento de raio proprietário, e o pacote de streaming do Unity, que permite o streaming de um aplicativo em seu editor. O framework permite a composição de uma cena realista usando um algoritmo de Ray Tracing, e uma câmera de realidade virtual com shaders de barril, para corrigir a distorção da lente necessária para usar um cardboard de baixo custo. Inclui também um método para coletar a orientação espacial do dispositivo móvel por meio de um navegador Web para controlar a visão do usuário, entregue via WebRTC. O framework proposto pode produzir ambientes de baixa latência, realistas e imersivos para serem acessados por meio de HMDs e dispositivos móveis de baixo custo. Para avaliar a estrutura, este trabalho considera a verificação da taxa de quadros alcançada pelo servidor e pelo dispositivo móvel, que deve ser superior a 30 FPS para uma experiência fluida. Além disso, discute se a qualidade geral da experiência é aceitável, ao avaliar o atraso da entrega das imagens desde o servidor até o dispositivo móvel, em face da movimentação do usuário. Nossos testes mostraram que o framework atinge uma latência média em torno dos 177 (ms) com equipamentos wi-fi de uso doméstico e uma variação máxima das latências igual a 77.9 (ms), entre as 8 cenas testadas

Actas da 10ª Conferência sobre Redes de Computadores

Universidade do MinhoCCTCCentro AlgoritmiCisco SystemsIEEE Portugal Sectio

Multiple Multicast Trees for media distribution

Dissertação apresentada à Escola Superior de Tecnologia do Instituto Politécnico de Castelo Branco e Instituto de Telecomunicações para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Desenvolvimento de Software e Sistemas Interativos, realizada sob a orientação científica do Professor adjunto Doutor Osvaldo Santos, do Instituto Politécnico de Castelo Branco.Com a implementação massiva dos acessos de banda larga nos utilizadores, e com o aumento da capacidade dos dispositivos, o paradigma de rede P2P tem vindo a ganhar consistência e terreno comparativamente à típica tecnologia cliente-servidor. Na maioria dos países modernos as ligações à Internet têm capacidade suficiente para libertar as capacidades que o P2P pode oferecer em aplicações como, video-on-demand ou televisão em tempo real. É sabido que o uso de sistemas baseados em P2P para distribuir conteúdos sensíveis a atrasos pode levantar questões técnicas associadas à instabilidade do sistema causado pela entrada e saída de clientes. Neste relatório é proposto uma plataforma para distribuir conteúdos 3D, sensíveis a atrasos, utilizando um sistema híbrido cliente servidor e P2P hibrido. A plataforma proposta utiliza ao nível da aplicação P2P tecnologia do tipo múltiplas árvores na rede de acesso, delegando as típicas ações de servidor aos super-peers que estão distribuídos geograficamente. Esta proposta utiliza uma nova arquitetura de controlo para tirar proveito dos recursos da Internet para alimentar as técnicas de QoS rigorosas de forma escalável. Os resultados são baseados em testes efetuados em laboratório e mostram uma rápida reação nos clientes.Abstract: With the massive deployment of broadband access to the end-users and the improved hardware capabilities of end devices, peer-to-peer (P2P) networking paradigm is consistently gaining terrain over the typical client-server approach. In most of the modern countries, today’s Internet connectivity has sufficient conditions to unleash P2P applications such as video-on-demand or real-time television. It is known that the use of P2P based systems to distribute delay sensitive applications raises technical problems mainly associated with the system’s instability caused by the peer churn effect. In this report, we propose a framework to distribute delay sensitive 3D video content using a hybrid client-server and P2P approach. The proposed framework uses P2P application-level multicast trees at the access networks, delegating typical server operations at super-peers who are domain and geographically distributed. The approach uses a new control architecture to take advantage of the Internet to meet stringent QoS demands in a scalable manner. Results based on real testbed implementation show quick reaction at peer level

Registro espacial 2D–3D para a inspeção remota de subestações de energia

Remote inspection and supervisory control are critical features for smart factories, civilian surveillance, power systems, among other domains. For reducing the time to make decisions, operators must have both a high situation awareness, implying a considerable amount of data to be presented, and minimal sensory load. Recent research suggests the adoption of computer vision techniques for automatic inspection, as well as virtual reality (VR) as an alternative to traditional SCADA interfaces. Nevertheless, although VR may provide a good representation of a substation’s state, it lacks some real-time information, available from online field cameras and microphones. Since these two sources of information (VR and field information) are not integrated into one single solution, we miss the opportunity of using VR as a SCADA-aware remote inspection tool, during operation and disaster-response routines. This work discusses a method to augment virtual environments of power substations with field images, enabling operators to promptly see a virtual representation of the inspected area's surroundings. The resulting environment is integrated with an image-based state inference machine, continuously checking the inferred states against the ones reported by the SCADA database. Whenever a discrepancy is found, an alarm is triggered and the virtual camera can be immediately teleported to the affected region, speeding up system reestablishment. The solution is based on a client-server architecture and allows multiple cameras deployed in multiple substations. Our results concern the quality of the 2D–3D registration and the rendering framerate for a simple scenario. The collected quantitative metrics suggest good camera pose estimations and registrations, as well as an arguably optimal rendering framerate for substations' equipment inspection.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCEMIG - Companhia Energética de Minas GeraisCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisTese (Doutorado)A inspeção remota e o controle supervisório são requisitos críticos para fábricas modernas, vigilância de civis, sistemas de energia e outras áreas. Para reduzir o tempo da tomada de decisão, os operadores precisam de uma elevada consciência da situação em campo, o que implica em uma grande quantidade de dados a serem apresentados, mas com menor carga sensorial possível. Estudos recentes sugerem a adoção de técnicas de visão computacional para inspeção automática, e a Realidade Virtual (VR) como uma alternativa às interfaces tradicionais do SCADA. Entretanto, apesar de fornecer uma boa representação do estado da subestação, os ambientes virtuais carecem de algumas informações de campo, provenientes de câmeras e microfones. Como essas duas fontes de dados (VR e dispositivos de captura) não são integrados em uma única solução, perde-se a oportunidade de usar VR como uma ferramenta de inspeção remota conectada ao SCADA, durante a operação e rotinas de respostas a desastres. Este trabalho trata de um método para aumentar ambientes virtuais de subestações com imagens de campo, permitindo aos operadores a rápida visualização de uma representação virtual do entorno da área monitorada. O ambiente resultante é integrado com uma máquina de inferência estados por imagens, comparando continuamente os estados inferidos com aqueles reportados pela base SCADA. Na ocasião de uma discrepância, um alarme é gerado e possibilita que a câmera virtual seja imediatamente teletransportada para a região afetada, acelerando o processo de retomada do sistema. A solução se baseia em uma arquitetura cliente-servidor e permite múltiplas câmeras presentes em múltiplas subestações. Os resultados dizem respeito à qualidade do registro 2D–3D e à taxa de renderização para um cenário simples. As métricas quantitativas coletadas sugerem bons níveis de registro e estimativa de pose de câmera, além de uma taxa ótima de renderização para fins de inspeção de equipamentos em subestações

TechNews digests: Autumn 2004

TechNews is a technology, news and analysis service aimed at anyone in the education sector keen to stay informed about technology developments, trends and issues. TechNews focuses on emerging technologies and other technology news. TechNews service : digests september 2004 till May 2010 Analysis pieces and News combined publish every 2 to 3 month