Distributed DBP: A (m,k)-firm based distributed approach for QoS provision in IEEE 802.15.4 networks

IEEE 802.15.4/Zigbee is one of the most widespread Wireless Sensor Network technologies. It may work either in beacon-enabled mode or in beaconless mode. When operating in beacon-enabled mode, it divides the superframe in sixteen equally-sized time slots, where the request for slot allocation is achieved through a CSMA/CA approach. This allocation method does not allow the provision of any service differentiation scheme, which is required for the transfer of time constrained messages. This paper proposes a QoS provision approach with minimal changes to existing protocols. Our approach improves the CSMA/CA algorithm by assigning decentralized priorities based on the (m,k)-firm task model. In this paper, a set of experimental results is presented and compared with the traditional approach currently offered by the standard. This set of experiments highlight the promising behavior of the proposed approach, when dealing with high network load scenarios. ©2009 IEEE

Explorando descartes de ativações periódicas para provimento de qualidade de serviço em redes IEEE 802.15.4

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e SistemasAtualmente, tem se considerado cada vez mais o uso de redes sem fios em sistemas de automação industrial e controle de processos. Sistemas de Controle via Rede são exemplos de aplicações em que busca-se implantar em ambientes industriais. Para estes tipos de aplicações, o suporte à serviços de comunicação tempo real é uma das maiores necessidades. Tradicionalmente, aplicações de tempo real industriais assumem que nenhuma amostra será perdida durante os ciclos de controle. Contudo, alguns estudos realizados nos últimos anos indicam que os efeitos dos descartes de mensagens frente ao desempenho dos sistemas de controle podem ser compensados com emprego de outras técnicas. O padrão IEEE 802.15.4 têm se mostrado uma solução atrativa para uma vasta gama de aplicações no campo das Redes de Sensores sem Fios e mais recentemente no campo da instrumentação sem fios. Sendo assim, esta tese tem por objetivo principal propor abordagens de provimento de Qualidade de Serviço (QoS) em redes IEEE 802.15.4 para aplicações de tempo real que tolerem perdas de deadline. Primeiramente, um mecanismo de priorização de tráfego para dispositivos de tempo real, durante períodos de acesso com contenção (CAP) foi proposto. Este mecanismo, denominado DDBP, oferece de forma descentralizada aos dispositivos que desejam realizar suas transmissões durante o CAP, priorização de acesso ao meio de comunicação de acordo com a distância para falha dos dispositivos. Posteriormente, duas abordagens de escalonamento durante períodos de acesso sem contenção (CFP) foram propostas: abordagem SDBP, a qual oferece garantias de atendimento de deadline às aplicações, através de um teste de escalonabilidade determinístico e uma heurística on-line de priorização de mensagens; e abordagem (m,k)-spin, a qual apresenta uma análise de escalonabilidade baseada no conceito de período de nível de ocupação. As abordagens propostas voltadas para o escalonamento durante o CFP oferecem garantias temporais para as aplicações com restrições de QoS, modeladas de acordo com o modelo de tarefas (m,k)-firm. Dispositivos que não conseguem realizar suas transmissões durante períodos livres de contenção, poderão realizar suas transmissões utilizando a abordagem de priorização de tráfego tempo real desenvolvida para o CAP.In the last few years, the use of wireless networks has been increasingly seen in industrial automation and process control. Network Control Systems are examples of driving applications in industrial environments. For these types of applications, support for real-time communications services is one of the major requirements. In traditional approaches, many of these real-time applications assume no data losses during the control cycle. However some more recent studies indicate that the effect of control messages discards upon the performance of the control systems may be significantly encompassed with the adoption of other techniques. The IEEE 802.15.4 protocol is an attractive solution for a wide range of applications in the field of Wireless Sensors Networks and more recently in the field of wireless instrumentation. Thus, this thesis aims to propose approaches to providing Quality of Service (QoS) in IEEE 802.15.4 for real-time applications that tolerate deadline misses. First, a mechanism for prioritizing traffic for real time devices during Contention Access Periods (CAP) was proposed. This mechanism, called DDBP offers in a decentralized way, priority access in accordance to the distance to device failure. Subsequently, two approaches to scheduling during Contention Free Periods (CFP) were proposed: SDBP approach which provides deadlines guarantees by the adoption of a deterministic scheduling test and an on-line prioritization heuristic; and (m,k)-spin approach, which presents a schedulability analysis based on the busy period concept. The proposed approaches applied to the CFP scheduling provide temporal guarantees for applications with QoS constraints, modelled according to the (m,k)-firm task model. Devices that cannot perform their transmissions during contention free periods, can try to perform their transmissions using the real-time traffic prioritization approach developed for the CAP

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