Exploiting vehicular social networks and dynamic clustering to enhance urban mobility management

Transport authorities are employing advanced traffic management system (ATMS) to improve vehicular traffic management efficiency. ATMS currently uses intelligent traffic lights and sensors distributed along the roads to achieve its goals. Furthermore, there are other promising technologies that can be applied more efficiently in place of the abovementioned ones, such as vehicular networks and 5G. In ATMS, the centralized approach to detect congestion and calculate alternative routes is one of the most adopted because of the difficulty of selecting the most appropriate vehicles in highly dynamic networks. The advantage of this approach is that it takes into consideration the scenario to its full extent at every execution. On the other hand, the distributed solution needs to previously segment the entire scenario to select the vehicles. Additionally, such solutions suggest alternative routes in a selfish fashion, which can lead to secondary congestions. These open issues have inspired the proposal of a distributed system of urban mobility management based on a collaborative approach in vehicular social networks (VSNs), named SOPHIA. The VSN paradigm has emerged from the integration of mobile communication devices and their social relationships in the vehicular environment. Therefore, social network analysis (SNA) and social network concepts (SNC) are two approaches that can be explored in VSNs. Our proposed solution adopts both SNA and SNC approaches for alternative route-planning in a collaborative way. Additionally, we used dynamic clustering to select the most appropriate vehicles in a distributed manner. Simulation results confirmed that the combined use of SNA, SNC, and dynamic clustering, in the vehicular environment, have great potential in increasing system scalability as well as improving urban mobility management efficiency1916CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQCOORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPESFUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP401802/2016-7; 2015/25588-6; 2016/24454-9; 2018/02204-6; 465446/2014-088887.136422/2017-002014/50937-

Urnas Eletrônicas no Brasil: linha do tempo, evolução e falhas e desafios de segurança

Mesmo após anos de implantação e evolução do voto eletrônico, as urnas eletrônicas continuam sendo alvo crescente de críticas, tanto por parte de especialistas em segurança da informação quanto pela sociedade. Os principais desa os no uso desse tipo de urnas são garantir a transparência, a auditabilidade e a contabilidade do sistema de votação, ao mesmo tempo em que garante-se também a integridade, a confidencialidade e a privacidade dos votos. No sistema brasileiro, entretanto, os principais pontos criticados são exatamente apouca transparência e a restrita auditabilidade das urnas, que nos poucos casos em que foram concedidos à sociedade civil fora de períodos eleitorais, levaram a descobertas de falhas de segurança. Não é surpresa,portanto, que isso, somado à atual impossibilidade de se auditar os resultados eleitorais, coloque em cheque acontabilidade no sistema. Neste survey, nós apresentamos e analisamos a evolução dos sistemas de votação eletrônica com o objetivo de criar uma linha do tempo e discutir falhas de seguranças e desa os em aberto.Também identificamos e discutimos questões importantes a serem respondidas para que um sistema baseado em urnas eletrônicas possa, de fato, ser um dos principais mecanismos de eleição de representantes em uma democracia112112sem informaçãoEven after years of implementation and evolution of electronic voting, electronic ballot boxes continue to be a growing target for criticism, both by information security experts and by society. The main challenges in using this type of ballot box are to ensure the transparency, audibility, and reliability of the voting system, while also ensuring the integrity, confidentiality, and privacy of votes. In the Brazilian system, the main points criticized are exactly the lack of transparency and the limited auditability of the ballot boxes, which in the few cases in which they were granted to civil society outside electoral periods led to the discovery of security breaches. It is not surprising, therefore, that this, coupled with the current inability to audit the election results, puts in check the reliability in the system. In this survey, we present and analyze the evolution of electronic voting systems with the objective of creating a timeline and discussing security flaws and open challenges. We have also identified and discussed important questions to be answered so that an electronic ballot-based system may be one of the main mechanisms for electing representatives in a democracysem informaçã

The Internet of Things, fog and cloud continuum: Integration and challenges

The Internet of Things needs for computing power and storage are expected to remain on the rise in the next decade. Consequently, the amount of data generated by devices at the edge of the network will also grow. While cloud computing has been an established and effective way of acquiring computation and storage as a service to many applications, it may not be suitable to handle the myriad of data from IoT devices and fulfill largely heterogeneous application requirements. Fog computing has been developed to lie between IoT and the cloud, providing a hierarchy of computing power that can collect, aggregate, and process data from/to IoT devices. Combining fog and cloud may reduce data transfers and communication bottlenecks to the cloud and also contribute to reduced latencies, as fog computing resources exist closer to the edge. This paper examines this IoT-Fog-Cloud ecosystem and provides a literature review from different facets of it: how it can be organized, how management is being addressed, and how applications can benefit from it. Lastly, we present challenging issues yet to be addressed in IoT-Fog-Cloud infrastructures

Modelo de um Núcleo de Sistema Operacional Extensível utilizando reflexão computacional

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação.A concepção de computadores cada vez mais poderosos, com mais recursos e funcionalidades impulsionou uma significativa evolução no desenvolvimento de sistemas operacionais. Estes sistemas, com o objetivo de prover acesso aos dispositivos, implementam uma complexa abstração do hardware, permitindo que as aplicações sejam projetadas em uma camada de alto nível, facilitando o desenvolvimento e aumentando a portabilidade. Esta abordagem é eficiente nos casos citados acima, porém ela produz um gerenciador de recursos fortemente centralizado, que pode entrar em conflito com as necessidades específicas das aplicações, limitando-as tanto em performance quanto em flexibilidade, devido ao fato de que a aplicação precisa se adaptar ao ambiente de execução. De acordo com autores conceituados, a necessidade da adaptação do sistema operacional em relação a aplicação é cada vez mais evidente e somente desta forma será possível oferecer um ambiente especializado de acordo com as necessidades específicas de cada uma delas. O modelo proposto neste trabalho, visa suprir estas necessidades, oferecendo a possibilidade da modificação do ambiente de execução através de meta-informações passadas pelas aplicações no momento da sua inicialização ou dinamicamente durante a sua execução. Através das simulações realizadas, foi provado que é possível a concepção de tal arquitetura, contudo ainda é muito dependente de recursos que estão sendo desenvolvidos e aprimorados, como a máquina virtual Java. The increase conception of more powerful computers, with better resources and functionalities, began to stimulate a significant evolution in the operation system development. These systems provide devices access by implementing one complex hardware abstraction layer, allowing that the applications can be developed in a high level layer, which help to quick development and portability increase. This strategy is efficient in the cited cases above, however it produces a strong centered resources management, which can conflict with the application specific necessities, limiting them in performance and flexibility, because the application has to adapt yourself to an execution environment. Some authors with appraised, has been talk about the necessity of the operational system adaptation in relation to the application and it have been more evident, maybe this could be the only way to offer a specialized environment in agreement with the application specific necessities. The approach present in this thesis, aims at to supply dynamically these necessities, offering the modification possibility in the environment through meta-information passed by the applications at the load-time or run-time. Through simulations, was demonstrated that the conception of such architecture is possible, however this approach still dependent of the resources that are being in development and improvement, as the Java virtual machine

Mecanismos para transmissão resiliente de vídeos

Tese de doutoramento do Programa de Doutoramento em Ciências e Tecnologias da Informação, apresentada ao Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de CoimbraWireless networks are envisaged to be one of the most important technologies to provide cost-efficient content delivery, including for video applications. They will allow thousands of thousands of fixed and mobile users to access, produce, share, and consume video content in an ubiquitous way. Real-time video services over these networks are becoming a part of everyday life and have been used to spread information ranging from education to entertainment content. However, the challenge of dealing with the fluctuating bandwidth, scarce resources, and time-varying error rate of these networks, highlights the need for error-resilient video transmission. In this context, the combination of Forward Error Correction (FEC) and Unequal Error Protection (UEP) approaches is known to provide the distribution of video applications for wireless users with Quality of Experience (QoE) assurance. In order to correctly perform the UEP it is necessary to identify the most important parts in the video sequences. To tackle this issue, this thesis proposed a procedure to assess the video characteristics, such as the codec type, the frame type and size, the length and format of the group of pictures as well as the motion vectors, and their related impact on the perceived quality to end-users. Furthermore, as the video content plays an important role on the perceived quality, this thesis also proposes a method to characterise the video’s motion intensity. This involves conducting an exploratory data analysis in bootstrap time and then the use of several techniques in real-time to use the found results. The purpose of the above-mentioned proposals is to give support for the main goal of this thesis, which is to propose mechanisms for resilient video transmission. Taking everything into consideration, this thesis proposes a series of cross-layer video-aware and FEC-based mechanisms with UEP to enhance video transmission in several types of wireless networks. A number of methods to set an adaptive amount of redundancy were used in these mechanisms, such as heuristic techniques, random neural networks, ant colony optimisation, and fuzzy logic. In the first one, heuristic techniques, the mechanisms rely on human experience to define the best strategy. In addition, the aim is not to reach a perfect solution, but a practical one with satisfactory results. In the random neural networks methods, the neurones are trained and validated before run-time until they are able to perform an adequate numeric categorisation. The ant colony optimisation techniques use a defined metaheuristic based on the ant’s pheromones and pre-set rules to compute a precise amount of redundancy. The last one, fuzzy logic techniques, the mechanisms depend on fuzzy rules and sets to find an adequate redundancy ratio. The advantages and drawbacks of the proposed mechanisms were demonstrated in realistic simulations using real video sequences and actual network traces. The assessments were conducted with well-known QoE metrics. The results show that all the proposed mechanisms were able to outperform the competitors on both perceived video quality and network footprint.As redes sem fios estão entre as tecnologias mais importantes para prover a entrega de conteúdos a um custo acessível, inclusive no caso de aplicações de vídeo. Esta tecnologia vai permitir que milhares de utilizadores móveis tenham acesso, produzam, partilhem e consumam conteúdo de vídeo de uma maneira ubíqua. Nestas redes, os serviços de distribuição de vídeos em tempo real já se tornaram parte do dia-a-dia e são utilizados para difundir desde conteúdo educacional como também de entretenimento. Entretanto, devido às dificuldades de gerir a flutuação da largura de banda disponível, os recursos escassos, e os erros que variam de tempo-em-tempo, revela-se a necessidade de uma transmissão de vídeo resistente a perdas. Neste contexto, a utilização conjunta de correção antecipada de erros (do Inglês Forward Error Correction - FEC) e também da proteção desigual contra erros (do Ingês Unequal Error Protection - UEP) podem auxiliar na distribuição de serviços de vídeo para utilizadores de rede sem fios com garantia de qualidade de experiência (do Inglês Quality of Experience - QoE). Procurando aplicar de forma adequada a proteção desigual de erros é necessário identificar corretamente as partes mais importantes das sequências de vídeo. Para resolver esta situação, esta tese propôs um procedimento para avaliar as características dos vídeos, tais como o tipo de codec, o tipo e tamanho dos quadros, o comprimento do grupo de imagens e também os vetores de movimentações, bem como o impacto destas características na qualidade percebida pelos utilizadores finais. O conteúdo do vídeo também é importante na definição da qualidade. Esta tese também propôs um método para melhor caracterizar a intensidade de movimentação. Isto envolve realizar uma analise exploratória de dados antes de iniciar o sistema, assim como a utilização de diversas técnicas para aceder aos resultados obtidos em tempo real. As técnicas acima foram propostas para dar suporte ao principal tema desta tese, que é o de projetar e construir mecanismos para a transmissão resiliente de vídeos. Levando em consideração as informações acima, esta tese propôs diversos mecanismos utilizando técnicas de “cross-layer” e “video-aware” baseadas na correção antecipada dos erros e com proteção desigual da informação. O objetivo principal é melhorar a qualidade dos vídeos transmitidos em diversos tipos de redes sem fio. Para chegar a este resultado, diversos mecanismos adaptativos foram utilizados, tais como técnicas heurísticas, redes neuronais aleatórias, otimização por colónias de formigas e lógica difusa. As técnicas heurísticas referem-se a métodos que utilizam a experiência humana sobre o assunto para definir a melhor estratégia. É importante frisar que o principal objetivo não é encontrar a solução perfeita, mas sim uma solução prática que tenha resultados satisfatórios. Outra técnica utilizada são as redes neuronais aleatórias, onde os neurónios são treinados e validados ante da execução do mecanismo até que estes atinjam a capacidade de realizar adequadamente a categorização numérica das informações que recebem. No método de otimização por colónia de formigas, a quantidade de redundância é calculada utilizando uma meta-heurística que é baseada nos feromônios das formigas e em regras pré-definidas. O último método é a lógica difusa que utiliza regras e um conjunto de dados para encontrar a quantidade mais adequada de redundância. As vantagens e desvantagens dos mecanismos propostos foram demonstradas através de simulações realísticas com a utilização de sequências de vídeo reais e arquivos de registos de redes. A avaliação dos mecanismos foram realizadas através de métricas conhecidas de qualidade de experiência. Os resultados obtidos demonstram que os mecanismos propostos foram capazes de obter uma melhor performance que os competidores tanto na questão da qualidade dos vídeos como na questão da sobrecarga da rede

Fault Detection on the Edge and Adaptive Communication for State of Alert in Industrial Internet of Things

Industrial production and manufacturing systems require automation, reliability, as well as low-latency intelligent control. Industrial Internet of Things (IIoT) is an emerging paradigm that enables precise, low latency, intelligent computing, supported by cutting-edge technology such as edge computing and machine learning. IIoT provides some of the essential building blocks to drive manufacturing systems to the next level of productivity, efficiency, and safety. Hardware failures and faults in IIoT are critical challenges to be faced. These anomalies can cause accidents and financial loss, affect productivity, and mobilize staff by producing false alarms. In this context, this article proposes a framework called Detection and Alert State for Industrial Internet of Things Faults (DASIF). The DASIF framework applies edge computing to execute highly precise and low latency machine learning models to detect industrial IoT faults and autonomously enforce an adaptive communication policy, triggering a state of alert in case of fault detection. The state of alert is a pre-stage countermeasure where the network increases communication reliability by using data replication combined with multiple-path communication. When the system is under alert, it can process a fine-grained inspection of the data for efficient decison-making. DASIF performance was obtained considering a simulation of the IIoT network and a real petrochemical dataset