Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-02-21T17:02:16Z No. of bitstreams: 1 2017_LucianoMauroArleySup_PARCIAL.pdf: 4566541 bytes, checksum: ed7c646700fed8a4900c009de162ecfc (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-02-27T17:13:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_LucianoMauroArleySup_PARCIAL.pdf: 4566541 bytes, checksum: ed7c646700fed8a4900c009de162ecfc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-27T17:13:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_LucianoMauroArleySup_PARCIAL.pdf: 4566541 bytes, checksum: ed7c646700fed8a4900c009de162ecfc (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / Na atualidade a Internet se tornou uma rede capaz de interconectar diversos tipos de usuários, dispositivos, casas, edifícios, plantas industriais, automóveis, hospitais, escolas, paradigma conhecido como Internet das Coisas (IoC). Convertendo-se assim em um meio que abriga fluxos de dados TCP/IP e fluxos UDP de sistemas de controle em rede denominados NCS (Networked Control Systems) utilizados em diversas aplicações, tais como, automação industrial, automação predial, telecirurgias, smart grid e smart city. Para estudar ambos os tipos de fluxos em uma abordagem concomitante, neste trabalho, primeiramente foi desenvolvida uma metodologia que admite modelar e simular topologias de redes de comunicação junto com seus protocolos e algoritmos usando o UPPAAL, uma ferramenta de software que admite modelar sistemas físicos e lógicos através de autômatos temporizados e também fazer simulações e verificações determinísticas e estatísticas do modelo. Então, foram modelados sistemas de controle através da Internet junto com outros fluxos TCP/IP genéricos, e foi observado e estudado como as características do sistema de comunicação afetam o desempenho do sistema de controle em diferentes cenários de simulações e com diferentes técnicas AQM (Active Queue Management) implementadas nos roteadores. Neste contexto, com o objetivo de corrigir esses efeitos, e visando à eficiência de ambos os tipos de fluxos (maior vazão para fluxos TCP/IP e menor ITAE (Integral Time-weighted Absolute Error) para a NCS) foi desenvolvida uma nova metodologia que combina ações AQM com ações TCP/IP, chamada ENCN (Explicit Non-Congestion Notification) cujo desempenho foi comparado com as técnicas AQM Drop Tail, RED, CoDel e PIE trabalhando em conjunto com TCP-Reno, e com os protocolos TCP-Jersey, DCTCP e E-DCTCP (todos modelados e simulados no UPPAAL). Resultados de simulações e verificações estatísticas mostraram que comparado com essas metodologias o ENCN melhorou tanto a vazão e a justiça dos fluxos TCP/IP quanto o ITAE da NCS (fluxo UDP). Porém, o ENCN utiliza alguns recursos tecnológicos (bits para notificar não congestionamento) que nem sempre estão disponíveis na prática. Para superar essa limitação do ENCN, foi desenvolvida uma metodologia chamada ANCE (Acknowledge-based Non- Congestion Estimation) a qual trabalha de forma análoga a ENCN, porém, utiliza o valor estimado do tamanho da fila ao invés de utilizar uma notificação explícita de não congestionamento advinda dos roteadores, o que torna essa técnica mais viável para implementação. Finalmente, para superar algumas limitações de ANCE, foi desenvolvido um protocolo de transporte de dados chamado TCP-Puerto-Londero que a diferença de ANCE faz um ajuste adaptativo da janela de transmissão de dados em função de um atraso relativo no caminho de ida, ao invés de utilizar o RTT. Resultados de simulações mostraram que apesar de não utilizar recursos para fazer notificações explícitas de não congestionamento, o TCPPuerto-Londero fornece um desempenho comparável ao ENCN, superando o TCP-Jersey em 12,03 % e o E-DCTCP em 4,21 % em termos de vazão para os fluxos TCP/IP, e reduzindo o ITAE da NCS em 36,84 %, 36,68 % e 4,16 % em relação ao TCP-Jersey, o E-DCTCP e o ENCN, respectivamente. Esse bom desempenho do TCP-Puerto-Londero também foi observado nas verificações estatísticas do modelo. / Actually the Internet has become a network capable of interconnecting several types of users, objects, houses, buildings, industrial plants, automobiles, hospitals, schools, this paradigm is known as Internet of Things (IoC). Thus, the Internet has becoming a communication medium that hosts TCP/IP data flows and networked control systems (NCS) UDP flows used in several applications, such as, industrial automation, building automation, remote surgery , smart grid and Smart city. To study both types of flows in a concomitant approach, in this work, a modeling methodology was developed that supports modeling and simulation of communication network topologies along with their protocols and others algorithms using the UPPAAL, a software tool that admit modeling of physical and logical systems through timed automata and make simulations and statistical verifications. Thus, control systems over the Internet were modeled along with other generic flows on which we can observe and study how the communication network features affect control performance behavior for different simulation scenarios and with different AQM (Active Queue Management) techniques implemented in the routers. Then, in order to improve the tradeoff between TCP-throughput and ITAE (Integral Time-weighted Absolute Error) for the NCS that share de same network topology, we've developed a new AQM technique called ENCN (Explicit Non-Congestion Notification) whose performance was compared with TCP-Jersey, DCTCP and, E-DCTCP ECN based transport layer protocols, and with Drop Tail, RED, CoDel, and PIE schemes implemented joint with TCP-Reno protocol (all them modeled in UPPAAL). Simulations and statistical verifications show that the ENCN provides better throughput and fairness for TCP/IP flows, and ITAE for NCS UDP flow compared to other methodologies. However, the ENCN uses some technological resources (bits to notify non-congestion) that are not always available. In order to overcome this ENCN limitation we developed a methodology called ANCE (Acknowledge-Based Non- Congestion Estimation), which work like ENCN but making inferences about queue length instead to using explicit non-congestion notification coming from the routers, which makes this technique more feasible for implementation. Finally, in order to overcome some ANCE limitations we developed a new transport layer protocol called TCP-Puerto-Londero, which rather than using the RTT, makes an adaptive adjustment of the congestion window as a function of a relative delay in the forward path. Simulation results showed that TCP-Puerto- Londero provides performance comparable to ENCN, overcoming TCP-Jersey by 12.03 % and the E-DCTCP in 4.21 % in terms of throughput for TCP/IP flows and reducing the ITAE of the NCS UDP flow by 36.84 %, 36.68 % and 4.16 % in relation to the TCP-Jersey, E-DCTCP, and ENCN, respectively. This good performance of TCP-Puerto-Londero was also observed in the statistical verifications.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-05-27Bitstream added on 2014-06-13T20:29:02Z : No. of bitstreams: 1 spozito_ds_me_ilha.pdf: 2230007 bytes, checksum: 9240ceb37ed45878d0a4e158290fedf5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Com a globalização e a evolução tecnológica, a capilaridade das instituições, sejam elas públicas ou privadas, é realidade irreversível. O uso de computadores cada vez mais velozes e com elevada capacidade de armazenamento possibilitou a centralização das informações. Nesse contexto, surge a necessidade de interligar os sistemas computacionais com o objetivo de trocar informações, independentemente da região geográfica. A Internet, utilizando tecnologias de redes de dados, com arquitetura projetada para suportar em nível mundial a comunicação entre computadores, passa a ser a principal ferramenta utilizada na interligação de locais geograficamente distribuídos. Com a tecnologia e infraestrutura disponível para efetivar a comunicação, surge também a necessidade de garantir que os sistemas estejam ativos o maior tempo possível, atendendo a desempenho compatível às atividades desenvolvidas, pois as instituições passam a depender da interação entre os sistemas computacionais, independente do ponto do planeta em que estejam. Este trabalho propõe modelar, desenvolver e realizar ensaios de uma ferramenta que auxilie no monitoramento de pontos interligados por redes de comunicação dados sobre protocolo TCP/IP distribuídos geograficamente. O modelo consiste em monitorar um ou mais pontos, visualizados sobre um mapa com o traçado do perímetro político geográfico da área atendida. Em suma, propõe-se utilizar as ferramentas básicas de teste de conectividade nas redes de comunicação de dados, associadas aos conceitos de georreferenciamento e geoprocessamento / The globalization and technological evolution, allowed the grow of institutions public or private over the entire world with highest capillarity. The development of computers becoming faster and with large storage capacity allowed the centralization of information. In this context the necessity of linking computer systems with the aim to exchange information regardless of geography became a reality. The technics and technologies used in Internet, envolving data communications, with architecture designed to support global communication between computers, becomes the main tool used in the interconnection of thousand geographically distributed sites. With the technology and infrastructure available for an effective communication, also arises the need to ensure that systems are active as long as possible, with a minimum of performance to the services, because the activities in the institutions are dependent upon interaction between computer systems, regardless of the point on the planet they are. This study proposes to model, develop and test a tool to assist in the monitoring of points connected by data communication networks over TCP / IP distributed geographically. The proposed format is to monitor one or more points, displayed on one or more maps with the route of political geographic boundaries of the area served. In short, it is proposed to use the basic tools to test network connectivity in data communications, combined with the concepts of GIS and georeferencing

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Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2007. / Submitted by Diogo Trindade Fóis (diogo_fois@hotmail.com) on 2009-11-26T20:36:26Z No. of bitstreams: 1 2007_AngelitaFleigKapp.PDF: 2854431 bytes, checksum: 7c18a4f4f583180d448d4fa471093d0c (MD5) / Approved for entry into archive by Carolina Campos(carolinacamposmaia@gmail.com) on 2010-01-11T16:32:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_AngelitaFleigKapp.PDF: 2854431 bytes, checksum: 7c18a4f4f583180d448d4fa471093d0c (MD5) / Made available in DSpace on 2010-01-11T16:32:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_AngelitaFleigKapp.PDF: 2854431 bytes, checksum: 7c18a4f4f583180d448d4fa471093d0c (MD5) Previous issue date: 2007-12-14 / O planejamento e o dimensionamento de recursos, tanto humanos quanto materiais, devem estar suportados por dados que facilitem a sua execução e garantam uma assertividade mínima suficiente em seus resultados. Este trabalho trata deste e outros assuntos relacionados à predição do período - com a melhor assertividade possível - em que se deve migrar o transporte dos atuais serviços de conexão de redes, hoje suportados por redes totalmente Determinísticas, para redes Estatísticas. Esta estimativa de período será feita a partir de uma rede Neural de aprendizado Hebbiano, baseada na Transformada de Karhunen-Loève onde dados de evolução de flexibilidade, custo, confiabilidade e eficiência são comparados para redes IP (Internet Protocol) e redes não IP e o cruzamento destas duas curvas estima uma data onde os citados custo, confiabilidade e eficiência serão melhores para as redes baseadas em IP. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The human and material resources planning must be supported by data that makes this task easier and they must be as correct as possible. This work, based in this directive, tries to predict a period that the service transportation will migrate fro TDM (Time Division Multiplex) to IP (Internet Protocol) based Networks. This period estimate will use a Hebbian Learning Neural Network, based on Karhunen- Loève Transform where the flexibility evolution data, cost, trustworthiness and efficiency are compared for IP Networks and Non-IP Networks. The crossing of these two curves esteems a cited date where flexibility, cost, trustworthiness and efficiency will be better for IP based networks

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2009 / Bibliografia: f.93-99 / O desenvolvimento de uma pesquisa clínica exige o trabalho de uma equipe multidisciplinar de profissionais, entre eles o coordenador de estudos clínicos (CEC), que gerencia esses estudos. O acesso a ferramentas informatizadas pode facilitar esse gerenciam / The development of a clinical research requires the work of a multidisciplinary team of professionals, including the study coordinator, which manages these studies. Access to computerized tools can facilitate management, reducing costs and errors, control

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2015-08-03T18:18:50Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Roteamento sensível ao contexto em redes de sensores sem fio. Uma abordagem baseada em regras de aplicação para o protocolo RPL.pdf: 1746170 bytes, checksum: 7293ea85d09a8c011b6f38ae51b024de (MD5) / Approved for entry into archive by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2015-08-17T19:10:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Roteamento sensível ao contexto em redes de sensores sem fio. Uma abordagem baseada em regras de aplicação para o protocolo RPL.pdf: 1746170 bytes, checksum: 7293ea85d09a8c011b6f38ae51b024de (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-17T19:10:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Roteamento sensível ao contexto em redes de sensores sem fio. Uma abordagem baseada em regras de aplicação para o protocolo RPL.pdf: 1746170 bytes, checksum: 7293ea85d09a8c011b6f38ae51b024de (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho apresenta um serviço de reconfiguração dinâmica para Redes de Sensores sem Fio. O trabalho inclui o projeto e a definição de uma arquitetura conceitual que suporta a coleta de uma variedade de informações contextuais e provê uma abstração alto nível para especificação de roteamento sensível ao contexto através de reconfiguração de métricas de roteamento e parâmetros de comunicação. O objetivo da infraestrutura proposta é possibilitar a criação de regras que adaptem o comportamento da rede em tempo de execução, em função dessas informações contextuais. Uma implementação da arquitetura para o protocolo RPL e o sistema operacional Contiki foi realizada, mostrando a viabilidade da abordagem proposta. / This work presents a dynamic reconfiguration service for wireless sensor networks. The work includes the design and definition of a conceptual architecture that supports collecting a variety of contextual information and provides a high level abstraction for context-sensitive routing specification through reconfiguration of routing metrics and communication parameters. The objective of the proposed infrastructure is enabling the creation of rules that change the network's behavior at run time, in the light of these contextual information. An implementation of the architecture for the RPL Protocol and the Contiki operating system was performed, showing the feasibility of the proposed approach.

O controle de congestionamento padrão do TCP apresenta vários problemas; ele não consegue distinguir se o pacote foi perdido por falha no enlace ou por descarte de pacotes devido a um congestionamento de rede (se a falha foi no enlace não há necessidade de ativar os mecanismos de controle de congestionamento); e o correto ajuste de sua taxa de transmissão requer informação de perdas de pacotes. Neste trabalho é apresentado o new generalized window advertising (NGWA), que é um novo esquema de controle de congestionamento para o TCP. O NGWA traz informações da banda disponível da infraestrutura de rede para os pontos finais da conexão TCP. Seu desempenho foi comparado com TCP New Reno, RED e o TCP padrão via simulações com o software NS-3, considerando topologias de rede largamente citadas na literatura. O NGWA foi, também, implementado e testado no Linux (versão 2.6.34). O novo método demonstrou ser superior aos comparados, apresentando uma operação mais estável, melhor justiça e menor taxa de perda de pacotes, considerando o elenco de testes realizados. / The TCP congestion control mechanism in standard implementations presents several problems; he cannot distinguish if the packet was lost by link failure or by congestion in the net (if the fault was in the link there is no need to active congestion control mechanisms); and the right adjust of your transmission rate requires information from packet loss. This work presents the new generalized window advertising (NGWA), which is a new congestion control scheme for TCP. The NGWA provides information considering the available bandwidth of the network infrastructure to the endpoints of the TCP connection. Results obtained by the NGWA approach were compared with those from TCP New Reno, RED, and standard TCP (using the network simulator NS-3), considering network topologies widely cited in the literature. A NGWA Linux implementation is also presented. The new method proved to be superior when compared with the traditional approaches, presenting a more stable operation, better fairness and lower packet loss, considering the set of tests carried out.

Técnicas de gerenciamento de filas e descarte de pacotes são empregadas pelos escalonadores de pacotes presentes nos roteadores internos de uma rede de telecomunicações. Devido às características auto-similares do tráfego presente nas redes, o desenvolvimento de modelos para análise de desempenho de protocolos e de elementos de rede é enormemente dificultado. Tais características auto-similares são oriundas da ação dos protocolos predominantes nas redes em questão, e dos mecanismos fim-a-fim de controle de congestionamento existentes, determinantes no comportamento do fluxo de informações entre diferentes camadas na hierarquia de protocolos TCP/IP. Esta tese tem como objetivo principal propor modelos analíticos de baixo esforço computacional que permitam fazer uma análise de desempenho de um nó de rede (podendo este nó ser do tipo: DiffServ, IntServ, IP, Multi Protocol Label Switching, entre outros) com o escalonador WFQ. O tráfego considerado é do tipo TCP, devido ao fato que este protocolo é o mais utilizado na Internet atualmente, apresentando, portanto, características auto-similares. Foram desenvolvidos modelos para o escalonador WFQ quando o mesmo é alimentado com tráfego Poissoniano e tráfego do tipo auto-similar. O primeiro modelo está baseado em uma cadeia de Markov bidimensional para representar o comportamento do escalonador WFQ alimentado por dois fluxos de prioridades diferentes. O segundo modelo faz uso de duas filas separadas com taxas de serviço ajustadas de modo a simular o comportamento do escalonador WFQ. As filas são do tipo M[X]/M/1/B para levar em conta o comportamento auto-similar do tráfego. Como resultado, mostra-se que o segundo modelo é capaz de estimar as métricas de desempenho, com erro aceitável, dentro de uma faixa adequada de valores dos parâmetros do sistema, conforme demonstra a validação de resultados conduzido com uso do software NS-2. / Internal routers of telecommunication networks employ a variety of queue management and packet discarding techniques. The development of models for analyzing performance of different protocols and devices is made difficult by the self-similar nature of network traffic. Traffic self-similarity stems from the action of predominant protocols and end-to-end congestion control systems, which are key factors in determining the behavior of data flow between layers of the TCP/IP protocol stack. This thesis proposes analytical models that allow for the evaluation of a (DiffServ, IntServ, IP, Multi Protocol Label Switching etc.) network node's performance at a low computational cost. Only TCP traffic is considered, since it accounts for most of current Internet traffic and therefore exhibits self-similar characteristics. Models were developed for the WFQ scheduler with Poisson and self-similar traffic inputs. The former is based on a bi-dimensional Markov chain representing the behavior of the WFQ scheduler with two input flows with different priorities. The latter consists in two separate queues whose service rates are tuned so as to simulate the behavior of a WFQ scheduler. M[X]/M/1/B queues are used to account for the self-similar nature of traffic. As a result, it is shown that the second model accurately estimates performance metrics for certain ranges of parameter values, as confirmed by NS-2 simulations.

O controle de congestionamento padrão do TCP apresenta vários problemas; ele não consegue distinguir se o pacote foi perdido por falha no enlace ou por descarte de pacotes devido a um congestionamento de rede (se a falha foi no enlace não há necessidade de ativar os mecanismos de controle de congestionamento); e o correto ajuste de sua taxa de transmissão requer informação de perdas de pacotes. Neste trabalho é apresentado o new generalized window advertising (NGWA), que é um novo esquema de controle de congestionamento para o TCP. O NGWA traz informações da banda disponível da infraestrutura de rede para os pontos finais da conexão TCP. Seu desempenho foi comparado com TCP New Reno, RED e o TCP padrão via simulações com o software NS-3, considerando topologias de rede largamente citadas na literatura. O NGWA foi, também, implementado e testado no Linux (versão 2.6.34). O novo método demonstrou ser superior aos comparados, apresentando uma operação mais estável, melhor justiça e menor taxa de perda de pacotes, considerando o elenco de testes realizados. / The TCP congestion control mechanism in standard implementations presents several problems; he cannot distinguish if the packet was lost by link failure or by congestion in the net (if the fault was in the link there is no need to active congestion control mechanisms); and the right adjust of your transmission rate requires information from packet loss. This work presents the new generalized window advertising (NGWA), which is a new congestion control scheme for TCP. The NGWA provides information considering the available bandwidth of the network infrastructure to the endpoints of the TCP connection. Results obtained by the NGWA approach were compared with those from TCP New Reno, RED, and standard TCP (using the network simulator NS-3), considering network topologies widely cited in the literature. A NGWA Linux implementation is also presented. The new method proved to be superior when compared with the traditional approaches, presenting a more stable operation, better fairness and lower packet loss, considering the set of tests carried out.