Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-06-07T14:13:50Z No. of bitstreams: 1 2016_YarisleyPenaLlerena.pdf: 7014872 bytes, checksum: fb3810312bb70b7b342d39d8370a24f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-07-30T11:28:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_YarisleyPenaLlerena.pdf: 7014872 bytes, checksum: fb3810312bb70b7b342d39d8370a24f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-30T11:28:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_YarisleyPenaLlerena.pdf: 7014872 bytes, checksum: fb3810312bb70b7b342d39d8370a24f0 (MD5) / Nos últimos anos o desenvolvimento de aplicações e novos dispositivos móveis tem trazido um aumento no tráfego de dados nas redes celulares. Para resolver esta problemática o escoamento é apresentado como uma solução viável, com o fim de controlar a sobrecarga das redes e oferecer melhor qualidade dos serviços. Algumas arquiteturas tem sido propostas para fazer escoamento de tráfego, suportando mobilidade de fluxo. Por outro lado, diversos protocolos para gerenciamento de mobilidade têm sido propostos, sendo os principais os protocolos MIP (Mobile IP) [1-2] (que é baseado no host) e PMIPv6 (Proxy MIP) [3] (que é baseado na rede). Ditos protocolos são centralizados, onde todo o tráfego de dados atravessa a mesma entidade de rede, a qual também é encarregada do controle de mobilidade. Esta característica leva a problemas como: ter um ponto único de falha, escalabilidade e confiabilidade. Com o propósito de resolver esses problemas, surgiu o gerenciamento distribuído de mobilidade (DMM, do inglês Distributed Mobility Management) [4], tendendo a se mostrar uma melhor alternativa, considerando os problemas em questão. Nesta dissertação propomos uma arquitetura para suporte à mobilidade de fluxos IP e ao gerenciamento distribuído de mobilidade, SIFDMM (Seamless IP Flow and Distributed Mobility Management), que se caracteriza por: i) é baseada no protocolo PMIPv6, e portanto, baseada na rede; ii) o gerenciamento de mobilidade é totalmente distribuído; iii) é assistida pelo terminal móvel, que atua provendo informações de localização relativas a roteadores de acesso recentemente visitados; iv) integra funcionalidades de gerenciamento de mobilidade e de escoamento de tráfego de dados em uma entidade da rede; v) o escoamento é feito na camada de rede movimentando fluxos IP. Uma comparação entre a arquitetura proposta e duas outras arquiteturas (centralizada e parcialmente distribuída) é feita, por meio de modelagem analítica e simulação, sendo mostrada redução da latência de escoamento de fluxo (seletivo ou total), em relação a soluções centralizadas ou parcialmente distribuídas baseadas em PMIPv6. Os resultados mostraram também, que a arquitetura proposta apresenta um bom desempenho na transmissão de vídeo streaming. _____________________________________________________________________ ABSTRACT / In the recent years, the development of new applications and mobile devices, has brought an increase in data traffic on mobile networks. To solve this problem, the offloading is presented as a viable solution in order to control the overload of the network and offer better quality of services. Some architectures have been proposed to make flow traffic, supporting flow mobility. On the other hand, several protocols for mobility management as MIP (Mobile IP) [1-2] (which is host-based) and PMIPv6 (Proxy MIP) [3] (which is network based) have been proposed. Said protocols are centralized, where all the data traffic goes through the same network entity, which is also in charge of mobility control. This feature leads to problems such as having a single point of failure, scalability and reliability. In order to solve these problems, came the distributed mobility management (DMM) [4], tending to show a better alternative, considering the problems relative to centralized proposals. In this dissertation we propose an architecture, SIFDMM (Seamless IP Flow and Distributed Mobility Management), to support distributed mobility management and IP flows mobility. The architecture is characterized by: i) is based on PMIPv6 protocol, and therefore, based on the network; ii) the mobility management is fully distributed; iii) it is assisted by the mobile terminal that supplies location information related to recently visited access routers; iv) integrates features of mobility management and data offloading on a network entity; v) the offloading is done at the network layer moving the IP flows. A comparison of the proposed architecture and two other architectures (centralized and partially distributed) is performed through analytical modeling and simulation. It is displayed a reduce in the flow handover latency (selective or total) in the proposed architecture in relation to the partially and centralized ones. The result also showed that the proposed architecture has good performance in video streaming transmission.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-03-23T21:15:48Z No. of bitstreams: 1 2016_RodrygoTorresCórdova.pdf: 5667712 bytes, checksum: b766aad91c0b58ca175333848b92de6f (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-04-13T21:10:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_RodrygoTorresCórdova.pdf: 5667712 bytes, checksum: b766aad91c0b58ca175333848b92de6f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-13T21:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_RodrygoTorresCórdova.pdf: 5667712 bytes, checksum: b766aad91c0b58ca175333848b92de6f (MD5) / O gerenciamento de mobilidade aplicado na arquitetura tradicional da Internet tornou-se um grande desafio devido ao crescimento exponencial do tráfego móvel e do número de dispositivos que podem se conectar à rede. Soluções baseadas em DMM – Distributed Mobility Management tem sido consideradas nos últimos anos, permitindo lidar com os desafios apresentados nas abordagens de gerenciamento centralizada, como a escalabilidade e o desempenho. Por outro lado, uma forte tendência em termos de evolução das redes de comunicação, especialmente da Internet, envolve as SDN- Software-Defined Networks, que se caracterizam pelo desacoplamento entre o plano de controle e o plano de dados da infraestrutura de rede de comunicação, sendo a função de controle da rede realizada em um ponto central responsável pela inteligência da rede (o controlador SDN) atuando somente no plano de controle, enquanto os demais ativos de rede ficam responsáveis apenas pelo encaminhamento de pacotes no plano de dados, inserindo assim flexibilidade, otimização e programabilidade da infraestrutura de rede. Propõe-se aqui uma abordagem baseada em redes definidas por software, intitulada SDN-DMM, em que se considera uma arquitetura de rede que permite não somente obter os benefícios intrínsecos ao SDN, mas também lidar de forma simplificada e eficiente com o gerenciamento de mobilidade de modo distribuído em redes de acesso heterogêneas, garantindo a continuidade de sessão IP durante o deslocamento do usuário entre as redes. Nessa proposta, o conceito de intents é utilizado para que o plano de dados da rede seja automaticamente ajustado de acordo com a mobilidade executada pelo usuário para manter ativa a comunicação, permitindo que esta seja executada de forma otimizada. A proposta SDN-DMM é comparada, com base em modelagem analítica, com duas propostas recentemente publicadas (a primeira, parcialmente distribuída e a segunda, completamente distribuída), considerando custos de sinalização, de entrega de pacote, de latência de handover e de roteamento em um cenário de integração de redes heterogêneas. Verifica-se que a proposta SDN-DMM, parcialmente distribuída, mostra-se vantajosa em relação às outras duas nos aspectos de entrega de pacote, latência de handover e roteamento, e desvantajosa sob o aspecto de sinalização quando o usuário executa um grande número de handovers em um curto período de tempo. A proposta SDN-DMM é então viabilizada em implementação em um cenário real de experimentação. Conclui-se então que o gerenciamento de mobilidade distribuído pode se beneficiar do paradigma das redes definidas por software, devido à flexibilidade inserida e à programabilidade, que tornam o gerenciamento de mobilidade mais um dos serviços que podem ser prestados pela infraestrutura de forma otimizada através das aplicações executadas no controlador SDN, capaz de realizar os ajustes necessários dos fluxos IP bidirecionais no plano de dados de modo a suportar a mobilidade do usuário. / Mobility management applied on Internet traditional architecture has become a major challenge due to the exponential growth in the mobile traffic and in the number of devices which could connect to the network. Solutions based on DMM - Distributed Mobility Management have been considered in the past few years, allowing dealing to challenges presented on centralized management approaches such as scalability and performance. On the other hand, a strong tendency in terms of evolution of communication networks, especially the Internet, involves the Software-Defined Networking (SDN), characterized by the decoupling between control plane and data plane of the Communication Networks' infrastructure, where the network control function is performed in a central point (SDN Controller) acting only at control plane, while the other networks assets are responsible only for the routing packets in the data plane, thus inserting flexibility, optimization and programmability into the network infrastructure. This work proposes an approach based on Software-Defined Networking, entitled SDN-DMM, in which it is considered a network architecture that allows not only to obtain the intrinsic benefits of SDN but also to deal in a simplified and efficient way with distributed mobility management in heterogeneous access networks, guaranteeing mainly the continuity of IP Session during the user's displacement between networks. The concept of intents is used so that the network data plane is automatically adjusted according to the mobility performed by the user to keep the communication active, allowing it to be optimally executed. SDN-DMM proposal is compared with partially and fully distributed proposals, considering signaling, packet delivery, handover latency and routing costs in an integrated heterogeneous network scenario. Partially distributed SDN-DMM proposal is considered advantageous in relation to the other two in aspects such as packet delivery, handover latency and routing, and it is disadvantageous in the aspect of signaling when the user executes a large number of handovers in a short period of time. The SDN-DMM proposal is then implemented in a real experimentation scenario, using equipament of the telecommunications market. This work concludes that distributed mobility management can benefit itself from the Software-Defined Networking paradigm due to the introduced flexibility and to the programmability in a optimized way throught the applications running on the SDN Controller, able to accomplish the necessary adjustments of bidirectional IP flows in the Data Plane in order to support the user mobility.

Orientadores: Rodolfo Jardim de Azevedo, Guido C. S. Araujo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T01:58:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bartholomeu_Marcus_D.pdf: 1185861 bytes, checksum: 17a0dd5731430c30ae20f0996b1215c1 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: o simulador é uma das ferramentas mais importantes para o desenvolvimento de uma nova arquitetura computacional. Entre as vantagens que ele apresenta, destacam-se a flexibilidade e baixo custo. Os primeiros simuladores eram criados manualmente, uma prática muito propensa a erros. Atualmente, Linguagens de Descrição de Arquiteturas (ADLs) facilitam a geração dessas ferramentas. O foco deste trabalho é a pesquisa em técnicas de simulação rápida utilizando a ADL ArchC. Partindo do estado da arte nesta área, a simulação compilada, conseguiu-se melhorar ainda mais o desempenho dos simuladores de conjunto de instruções. Duas otimizações foram propostas. A primeira simula atomicamente os blocos básicos, sem nenhum tipo de teste entre as instruções, oferecendo um ganho de desempenho médio de 70%. A segunda otimização calcula antecipadamente o alvo da maioria das instruções de salto, permitindo o controle do fluxo de execução pelo simulador. Esta otimização é um passo adicional à primeira, oferecendo um ganho de desempenho combinado médio de 180%. Além da simulação rápida, também foi desenvolvida uma metodologia para que simuladores de arquiteturas possam interagir com a máquina hospedeira permitindo, por exemplo, o acesso a arquivos locais e a passagem de parâmetros de linha de commando. Também foi definida uma interface para acesso a dados externos que permitiu a implementação de um protótipo para simulação de arquiteturas com múltiplos processadores. Esta interface de dados será integrada à ArchC e permitirá a co-simulação de blocos genéricos descritos em SystemC / Abstract: The simuIator is one of the most important tools to design a new computer architecture. It has many advantages, the most important are flexibility and Iow cost. The first simulators were created manually, which was an error-prone practice. Nowadays, Architecture Description Languages (ADLs) simplifies the generation of these tools. This work focus on the research of new fast simulation techniques using the ArchC ADL. Beginning from the state-of-art in this area, the compiled simulation, is was possible to speed-up the instruction set simulation performance even higher. Two optimizations were proposed. The first one simulates basic blocks atomically, without any condition test between instructions, and speed-up the simuIation by 70% in average. The second optimization anticipates the majority of target address calculation for jump instructions, allowing the flow control to be done by the simuIator. This second optimization is an improvement to the first one, and provides an speed-up of 180% in average. Besides the research of fast simuIation techniques, a methodology was created to allow architecture simulators to interact with the host machine, which makes it possible, for example, to access local files and take options from command-line. Also, an interface were defined to access external data which allows a propotype imIementation of a multiprocessar architecture simulator. This interface will be integrated to ArchC to achieve co-simulation capability for generic blocks described in SystemC / Doutorado / Doutor em Ciência da Computação

A Internet foi projetada em contexto distante da realidade atual. Novas aplicações, novas tecnologias e dispositivos definem um novo conjunto de requisitos, que, entre outros, consiste de suporte a mobilidade, segurança, QoS e multicast. Pesquisadores de todo o mundo estão engajados no projeto da Internet do Futuro. Enquanto muitos procuram evoluir a Internet atual, outros partem do princípio de que arquitetura atual deve ser ignorada afim de se conceber uma nova arquitetura. Partindo de uma visão disruptiva, este trabalho tem por objetivo definir, projetar e avaliar experimentalmente uma forma de encaminhamento onde o multicast seja um requisito central para as aplicações. Essa forma de encaminhamento é baseada em novas relações entre entidades que se comunicam e na utilização de uma identificação/endereçamento única, não ambígua e independente da topologia: seu Título. A arquitetura Entity Title Architecture (ETArch), construída sobre uma infraestrutura baseada em redes definidas por software, estabelece novas relações entre as entidades de sistemas distribuídos. A definição do Workspace, implementado neste trabalho, permite estabelecer um canal por onde múltiplas entidades se comunicam naturalmente de uma forma multicast, permitindo ainda a mobilidade dessas entidades ao longo da rede. Identificado por seu Título, o Workspace é o destino das primitivas durante a comunicação. À medida que novas entidades se ligam ou desligam, há reconfiguração do Workspace. A abordagem definida, implementada e verificada neste trabalho representa uma forma mais eficiente de comunicação se comparada aos endereços no âmbito da camada de rede (IP Multicast) ou de aplicação (Application Layer Multicast). A arquitetura ETArch leva em conta não somente os aspectos de multicast e mobilidade das entidades, como também foi construída com a visão de incorporar em um momento futuro requisitos de QoS e segurança, sendo, portanto, um ponto de convergência para o diálogo com outros grupos de pesquisa, afim de colaborar na construção da próxima geração das redes de computadores. / Internet was designed in a totally different context, far from what we have today. New applications, new technologies and devices define a new set of requirements, which among others, is to support mobility, security, QoS and multicast. Researchers around the world are engaged in the design of the Future Internet. While many seek to evolve the current Internet, others assume that current architecture should be ignored in order to design a new architecture. From a disruptive vision, this work aims to define, design and experimentally validate a form of referral where multicast be a central requirement for applications. This form of routing is based on new relationships between entities that communicate and use of an identification/addressing based on a topology independent name that unambiguously identifies an entity: its Title. The Entity Title Architecture (ETArch), built on an infrastructure based on software defined networking, establishes new relationships between entities in distributed systems. The definition of the Workspace, implemented in this work, allows establishing a channel through which multiple entities communicate naturally by using a multicast approach, while still allowing mobility of these entities over network. Identified by its title, the Workspace is the destination of the primitives during communication. As new entities attach or detach the Workspace is reconfigured. The approach defined, implemented and varied in this work is a more efficient way of communication compared to the addressing within the network layer (IP Multicast) or application (Application Layer Multicast). ETArch takes into account not only the aspects of multicast and mobility of the entities , but also was built with the vision to incorporate into a future time QoS and security , so it is a focal point for dialogue with other research groups to collaborate in building the next generation of computer networks.

A Internet foi projetada em contexto distante da realidade atual. Novas aplicações, novas tecnologias e dispositivos definem um novo conjunto de requisitos, que, entre outros, consiste de suporte a mobilidade, segurança, QoS e multicast. Pesquisadores de todo o mundo estão engajados no projeto da Internet do Futuro. Enquanto muitos procuram evoluir a Internet atual, outros partem do princípio de que arquitetura atual deve ser ignorada afim de se conceber uma nova arquitetura. Partindo de uma visão disruptiva, este trabalho tem por objetivo definir, projetar e avaliar experimentalmente uma forma de encaminhamento onde o multicast seja um requisito central para as aplicações. Essa forma de encaminhamento é baseada em novas relações entre entidades que se comunicam e na utilização de uma identificação/endereçamento única, não ambígua e independente da topologia: seu Título. A arquitetura Entity Title Architecture (ETArch), construída sobre uma infraestrutura baseada em redes definidas por software, estabelece novas relações entre as entidades de sistemas distribuídos. A definição do Workspace, implementado neste trabalho, permite estabelecer um canal por onde múltiplas entidades se comunicam naturalmente de uma forma multicast, permitindo ainda a mobilidade dessas entidades ao longo da rede. Identificado por seu Título, o Workspace é o destino das primitivas durante a comunicação. À medida que novas entidades se ligam ou desligam, há reconfiguração do Workspace. A abordagem definida, implementada e verificada neste trabalho representa uma forma mais eficiente de comunicação se comparada aos endereços no âmbito da camada de rede (IP Multicast) ou de aplicação (Application Layer Multicast). A arquitetura ETArch leva em conta não somente os aspectos de multicast e mobilidade das entidades, como também foi construída com a visão de incorporar em um momento futuro requisitos de QoS e segurança, sendo, portanto, um ponto de convergência para o diálogo com outros grupos de pesquisa, afim de colaborar na construção da próxima geração das redes de computadores. / Internet was designed in a totally different context, far from what we have today. New applications, new technologies and devices define a new set of requirements, which among others, is to support mobility, security, QoS and multicast. Researchers around the world are engaged in the design of the Future Internet. While many seek to evolve the current Internet, others assume that current architecture should be ignored in order to design a new architecture. From a disruptive vision, this work aims to define, design and experimentally validate a form of referral where multicast be a central requirement for applications. This form of routing is based on new relationships between entities that communicate and use of an identification/addressing based on a topology independent name that unambiguously identifies an entity: its Title. The Entity Title Architecture (ETArch), built on an infrastructure based on software defined networking, establishes new relationships between entities in distributed systems. The definition of the Workspace, implemented in this work, allows establishing a channel through which multiple entities communicate naturally by using a multicast approach, while still allowing mobility of these entities over network. Identified by its title, the Workspace is the destination of the primitives during communication. As new entities attach or detach the Workspace is reconfigured. The approach defined, implemented and varied in this work is a more efficient way of communication compared to the addressing within the network layer (IP Multicast) or application (Application Layer Multicast). ETArch takes into account not only the aspects of multicast and mobility of the entities , but also was built with the vision to incorporate into a future time QoS and security , so it is a focal point for dialogue with other research groups to collaborate in building the next generation of computer networks.

CAPES / Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento e análise de arquiteturas de dissipadores de calor por redes de microcanais. As configurações em forma de redes são caracterizadas geometricamente por múltiplas ramificações no escoamento e variação nas escalas de comprimento e diâmetro hidráulico através de cada nível de ramificação. O momento tecnológico atual tem permitido a fabricação e a experimentação de redes de microcanais, todavia, verificou-se que as arquiteturas investigadas experimentalmente nos últimos anos têm parâmetros geométricos constantes através de seus níveis de ramificações, o que se denomina fractal. Neste trabalho utiliza-se a teoria constructal para projetar arquiteturas de redes com geometria variável e até três níveis de ramificação. Algumas hipóteses comumente empregadas no desenvolvimento de geometrias constructais em macroescala, como por exemplo, escoamento completamente desenvolvido e resistência térmica parede- fluido desprezível, são reconsideradas por se tratar de uma aplicação de microescala. Além disso, a geração de arquitetura é feita para um microchip de tamanho e razão de aspecto definidos. Como resultado, foi verificado que as redes constructais permitem uma redução significativa na queda de pressão em relação à redes fractais com mesmos níveis de ramificação. Foi demonstrado que a rede bifurcada com razão de diâmetros segundo a lei de Hess-Murray não é apropriada para dissipação de calor em dispositivos miniaturizados. Curvas de resistência térmica versus potência de bombeamento são mostradas para evidenciar a notória superioridade das redes constructais em relação às fractais. / The present work introduces microchannel nets architectures development and analysis for heat dissipation purposes. The net configurations are geometrically characterized by multiple flow ramifications and changes in length and hydraulic diameter scales through each ramification level. The current technological state has allowed manufacturing and experimentation of microchannel nets, however, it was found that architectures investigated experimentally in the past years have constant geometric parameters through their ramification levels, which is denominated fractal. In this study constructal theory is used to design net architectures with variable geometric parameters and up to three ramification levels. Some hypothesis commonly employed in macro scale analysis, for instance, fully developed flow and negligible wall-fluid thermal resistance, are reconsidered in order to comply with micro scale applications. Moreover, the architectures design is elaborated for a chip with fixed size and shape. As a result, It was verified that constructal nets allow a significant pressure drop decrease with respect to fractal nets with same ramification levels. It was demonstrated that the bifurcated net with diameter ratio according to Hess-Murray law is not appropriated for heat dissipation in miniaturized devices. Thermal resistance versus pumping power curves are shown in order to evidence the notorious superiority of constructal nets compared to fractal.

Orientadores: Maurício Ferreira Magalhães, Christian Rodolfo Esteve Rothenberg / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T12:26:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_MarceloRibeiro_M.pdf: 7752631 bytes, checksum: a40f02ea9677aa4dd611e87beec05ab4 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Os roteadores atuais implementam uma arquitetura verticalmente integrada composta de uma camada de software e um hardware proprietários. Este modelo resulta em soluções de alto custo e inviabiliza a experimentação de novas idéias. Em contrapartida, existem alternativas de alta flexibilidade baseadas em software e, consequentemente, de baixo custo. Entretanto, essas soluções apresentam baixo desempenho. Motivado pela disponibilidade de uma API aberta para programação do plano de encaminhamento (ex. OpenFlow), esta dissertação apresenta uma proposta de arquitetura de roteamento IP com separação de planos. Trata-se de uma abordagem que procura combinar o alto desempenho de hardwares de prateleira (commodities) com a flexibilidade de uma pilha de roteamento executada remotamente em computadores de uso geral. O grande desafio é garantir confiabilidade, escalabilidade e desempenho à rede, a partir de um controle remoto e centralizado sobre uma arquitetura que permita maior flexibilidade no mapeamento entre os elementos de controle e encaminhamento. O resultado corresponde a uma nova proposta de roteamento IP com perspectivas promissoras do ponto de vista do custo e da flexibilidade. Com o objetivo de avaliar a arquitetura proposta foi desenvolvido um protótipo com base em uma versão simplificada do modelo. Os resultados da avaliação apresentados nesta dissertação comprovam a viabilidade da arquitetura / Abstract: Today's networking gear follows the model of computer mainframes, where closed source software runs on proprietary hardware. This approach results in expensive solutions and prevents equipment owners to put new ideas into practice. In contrast, recent alternatives of highly flexible softwarebased routers promise low cost and programmability at the expense of low performance. Motivated by the availability of an open API to control packet forwarding engines (i.e., OpenFlow), we propose a commodity IP routing architecture that combines the line-rate performance of commercial hardware with the flexibility of open source routing stacks (remotely) running on general-purpose computers. The challenge is to ensure reliability, scalability and performance to a network running a remote and centralized control plane architecture that allows a flexible mapping between the control and forwarding elements. The outcome is a novel point in the design space of cost-effective IP routing solutions with far-reaching implications. The initial experimental evaluation of our prototype implementation validates the feasibility of the design / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica