O avanço da tecnologia, com a possibilidade de inclusão de um número cada vez maior de transistores em uma única pastilha de silício, tem permitido integração de diversos blocos, formando sistemas completos em um único chip. Esses sistemas em chip possuem uma maior capacidade, mas também uma maior complexidade de projeto. Um dos aspectos a ser resolvido no projeto é que infra-estrutura de comunicação será utilizada na interconexão dos diversos blocos do sistema. Nos últimos anos, as propostas têm apontado para a utilização de redes em chip (NoC – do inglês, Network on Chip) para solucionar este problema de comunicação. Essas redes possuem capacidade de reuso de componentes, escalabilidade, paralelismo, embora apresentem maiores custos e latência que outras soluções. Entretanto, a latência pode ser atenuada, em alguns casos, através de ajustes na configuração da rede, tais como: topologia, arbitragem, mecanismos de controle de fluxo, política de roteamento, tamanho dos buffers. Por outro lado, os sistemas embarcados apresentam, geralmente, requisitos cada vez mais rígidos em relação à qualidade de serviço (QoS – do inglês, Quality of Service) e a restrições temporais. Dessa forma, esses requisitos temporais e de QoS aumentam ainda mais a complexidade do projeto de sistemas embarcados. Em virtude desse aumento da complexidade, o ideal é que a exploração do espaço de projeto seja feita no nível de abstração mais alto possível. Com isso, espera-se manter o tempo de projeto dentro dos níveis adequados, além de permitir uma exploração de espaço de projeto mais ampla e rápida. Nessa exploração, a configuração da rede têm impacto direto sobre os requisitos temporais e de QoS. Esta tese situa-se no contexto de investigar a influência da estrutura de comunicação no atendimento aos requisitos de QoS das aplicações de tempo real. Frente aos requisitos dessas aplicações, especificamente em relação ao atendimento dos deadlines das tarefas e a latência das comunicações, este trabalho apresenta mecanismos de ajustes no planejamento e configuração da NoC em sistemas embarcados, objetivando a garantia desses requisitos. As estratégias utilizadas nos ajustes das características da NoC objetivam permitir o uso mínimo de recursos para atender os requisitos das aplicações de tempo real, dentro das exigências de QoS. Os resultados apresentados comprovam que o ajuste correto nos parâmetros da estrutura de comunicação tem impacto direto no desempenho do sistema, especificamente em relação ao atendimento dos deadlines das mensagens e na redução da latência das comunicações. / With the technology advancing, a huge number of transistors can be included in a single chip. As a consequence, it is possible to integrate many blocks to build a complete system on a chip (SoC). These SoCs have more capacity, but their designs are more complex. One of the problems to solve is the design of the communication infrastructure to interconnect the systems blocks. In the last years, the utilization of networks as a solution for the communication problem has been proposed. These Networks-on-Chip (NoCs) have some interesting characteristics, such as reuse of components, scalability, and parallelism. On the other side, NoCs have higher costs and latency if compared to others solutions. The latency can be reduced, in some cases, by the adaptation of the network configuration, for instance adjusting topology, arbitration, flow control mechanisms, routing policy, size of buffers, etc. However, in general, embedded systems have increasingly rigid requirements regarding quality of service (QoS) and timing constraints. These timing and QoS requirements increase the complexity of embedded systems design. Due to this increased complexity, it is better that the design space exploration is performed at the highest possible abstraction level. With this, it is expected that the design time can be kept within adequate values, besides allowing a faster and broader design space exploration. In this exploration, the network configuration has direct impact upon timing and QoS requirements. The context of this thesis is the investigation of the influence of the communication structure on meeting QoS requirements in real time applications, in particular with respect to the fulfillment of task deadlines and latencies. This work shows mechanisms for adaptation of the NoC configuration for embedded systems, in order to meet the application requirements. The strategies used in the adjustment of the NoC characteristics allow the minimum use of resources to meet the real time application constraints, among the QoS requirements. The presented results demonstrate that the correct adjustment in the communication structure parameters has direct impact on the system performance, specifically with respect to the fulfillment of message deadlines and to the reduction of the communication latencies.

[pt] Esta dissertação apresenta, via um estudo de caso, o desenvolvimento de um modelo de decisão multicritério para a definição do Índice de Qualidade de Fornecimento de Energia Elétrica por uma distribuidora. O estudo desenvolveu um processo interativo, apoiado pela abordagem multicritério e software MACBETH. Este trabalho apresenta as diferentes componentes deste processo interativo sociotécnico. MACBETH requer apenas julgamentos qualitativos sobre as diferenças de atratividade entre elementos para gerar pontuações e pesos em cada critério. Esse tipo de procedimento de julgamento motivou discussão e aprendizagem no âmbito do grupo de trabalho, contribuindo para o desenvolvimento de um sistema de valores em grupo. O modelo multicritério desenvolvido é suficientemente genérico para ser facilmente aplicável a outras distribuidoras de energia elétrica. O índice proposto pode ser adaptado e servir como medida de comparação da qualidade dos serviços prestados entre as diversas distribuidoras. Desta forma, o presente trabalho também se apresenta como uma contribuição ao órgão regulador, que vem estudando a possibilidade de se definir um indicador de qualidade que seja mais robusto e que leve em consideração outros aspectos dos serviços de fornecimento de energia. / [en] This dissertation presents, through a case study, the development of a multicriterion decision model to create a Quality Index to evaluate the service provided by a distribution electricity utility. The study used an iterative process following the approach proposed by MACBETH software. The thesis shows the different components of this social-technical process adopted. MACBETH requires solely qualitative judgments about the attractiveness differences among the elements in order to generate the weights and the marks for each criterion. This type of judgment procedure motivates the discussion and the learning process among the members of the working group, which results in a real contribution to development of a group value system. The multicriterion model developed is general enough to allow its implementation to others distribution electricity utilities. This proposed index can be easily adapted and acts as a comparison measure of the quality of the services provided by utilities. Therefore, the present thesis also brings about a contribution to the regulator agent which is searching for quality index that is robust enough to be implemented in any distributing utility.

Les télécommunications sans fil ont connu ces dernières années un immense succès à tel point que le spectre des fréquences est désormais surchargé et nécessite la disponibilité de nouvelles ressources. Pour répondre à ce besoin, des techniques de réutilisation dynamique du spectre ont alors vu le jour sous la dénomination de radio cognitive. Elles consistent à partager de manière opportuniste et efficace certaines fréquences ayant été initialement allouées à d'autres systèmes. Cette thèse se place dans le contexte de réseaux sans fil tactiques hétérogènes comportant des segments de radios cognitives. La difficulté provient alors de la garantie de qualité de service de bout en bout : respect du débit négocié, du délai et de la gigue. Nous nous sommes tout d'abord intéressés au contrôle d'admission dans ce type de réseaux en proposant une méthode de calcul de bande passante résiduelle de bout en bout s'appuyant sur un algorithme de complexité polynomiale et pouvant être implanté de manière distribuée. Nous nous sommes ensuite concentrés sur le routage en proposant une nouvelle métrique tenant compte des particularités de ce type de réseaux. Enfin, nous nous focalisons sur la thématique du routage à contraintes multiples en étudiant et implantant en environnement réel des algorithmes d'approximation proposés dans la littérature. / The unprecedented success of wireless telecommunication systems has resulted in the wireless spectrum becoming a scarce resource. Cognitive Radio systems have been proposed as the enabling technology allowing unlicensed equipments to opportunistically access the licensed spectrum when not in use by the licensed users. The focus of this thesis is on heterogeneous tactical networks deploying cognitive radios in parts or in their entirety. Such networks can be organized in multiple sub-networks, each characterized by a specific topology, medium access scheme and spectrum access policy. As a result, providing end-to-end Quality of Service guarantees in terms of bandwidth, delay and jitter, emerges as a key challenge. We first address the admission control in multi-hop cognitive radio networks and propose a polynomial time algorithm that can be implemented in a distributed fashion for estimating the end-to-end bandwidth. Then, we focus on routing and propose a new metric that takes into account the specifics of such networks. Finally, as quality of service requirements can be expressed using multiple metrics, we turn our attention to multi-constrained routing and implement on a real testbed low complexity approximation algorithms.

O avanço da tecnologia, com a possibilidade de inclusão de um número cada vez maior de transistores em uma única pastilha de silício, tem permitido integração de diversos blocos, formando sistemas completos em um único chip. Esses sistemas em chip possuem uma maior capacidade, mas também uma maior complexidade de projeto. Um dos aspectos a ser resolvido no projeto é que infra-estrutura de comunicação será utilizada na interconexão dos diversos blocos do sistema. Nos últimos anos, as propostas têm apontado para a utilização de redes em chip (NoC – do inglês, Network on Chip) para solucionar este problema de comunicação. Essas redes possuem capacidade de reuso de componentes, escalabilidade, paralelismo, embora apresentem maiores custos e latência que outras soluções. Entretanto, a latência pode ser atenuada, em alguns casos, através de ajustes na configuração da rede, tais como: topologia, arbitragem, mecanismos de controle de fluxo, política de roteamento, tamanho dos buffers. Por outro lado, os sistemas embarcados apresentam, geralmente, requisitos cada vez mais rígidos em relação à qualidade de serviço (QoS – do inglês, Quality of Service) e a restrições temporais. Dessa forma, esses requisitos temporais e de QoS aumentam ainda mais a complexidade do projeto de sistemas embarcados. Em virtude desse aumento da complexidade, o ideal é que a exploração do espaço de projeto seja feita no nível de abstração mais alto possível. Com isso, espera-se manter o tempo de projeto dentro dos níveis adequados, além de permitir uma exploração de espaço de projeto mais ampla e rápida. Nessa exploração, a configuração da rede têm impacto direto sobre os requisitos temporais e de QoS. Esta tese situa-se no contexto de investigar a influência da estrutura de comunicação no atendimento aos requisitos de QoS das aplicações de tempo real. Frente aos requisitos dessas aplicações, especificamente em relação ao atendimento dos deadlines das tarefas e a latência das comunicações, este trabalho apresenta mecanismos de ajustes no planejamento e configuração da NoC em sistemas embarcados, objetivando a garantia desses requisitos. As estratégias utilizadas nos ajustes das características da NoC objetivam permitir o uso mínimo de recursos para atender os requisitos das aplicações de tempo real, dentro das exigências de QoS. Os resultados apresentados comprovam que o ajuste correto nos parâmetros da estrutura de comunicação tem impacto direto no desempenho do sistema, especificamente em relação ao atendimento dos deadlines das mensagens e na redução da latência das comunicações. / With the technology advancing, a huge number of transistors can be included in a single chip. As a consequence, it is possible to integrate many blocks to build a complete system on a chip (SoC). These SoCs have more capacity, but their designs are more complex. One of the problems to solve is the design of the communication infrastructure to interconnect the systems blocks. In the last years, the utilization of networks as a solution for the communication problem has been proposed. These Networks-on-Chip (NoCs) have some interesting characteristics, such as reuse of components, scalability, and parallelism. On the other side, NoCs have higher costs and latency if compared to others solutions. The latency can be reduced, in some cases, by the adaptation of the network configuration, for instance adjusting topology, arbitration, flow control mechanisms, routing policy, size of buffers, etc. However, in general, embedded systems have increasingly rigid requirements regarding quality of service (QoS) and timing constraints. These timing and QoS requirements increase the complexity of embedded systems design. Due to this increased complexity, it is better that the design space exploration is performed at the highest possible abstraction level. With this, it is expected that the design time can be kept within adequate values, besides allowing a faster and broader design space exploration. In this exploration, the network configuration has direct impact upon timing and QoS requirements. The context of this thesis is the investigation of the influence of the communication structure on meeting QoS requirements in real time applications, in particular with respect to the fulfillment of task deadlines and latencies. This work shows mechanisms for adaptation of the NoC configuration for embedded systems, in order to meet the application requirements. The strategies used in the adjustment of the NoC characteristics allow the minimum use of resources to meet the real time application constraints, among the QoS requirements. The presented results demonstrate that the correct adjustment in the communication structure parameters has direct impact on the system performance, specifically with respect to the fulfillment of message deadlines and to the reduction of the communication latencies.

Sistemas supervisórios são sistemas computacionais que permitem a monitoração de informações de processos produtivos ou de dispositivos de automação e de plantas industriais. Neste trabalho é proposto um framework para construção de tais sistemas, direcionada a dispositivos móveis, tais como Personal Digital Assistants (PDAs), telefones celulares e computadores de bolso. O framework proposto define uma arquitetura que é implementada gerando sistemas supervisórios com três características principais: (i) as telas de supervisão são construídas com base em um modelo orientado a objetos que utiliza conceitos da área da aplicação, mapeando o mundo real para um modelo computacional; (ii) o projeto de sistemas supervisórios apresenta flexibilidade com relação aos recursos computacionais disponíveis, oferecendo opções para armazenamento local ou remoto de dados multimídia, com o objetivo de não sobrecarregar os dispositivos móveis onde são executados; (iii) os sistemas supervisórios são capazes de se adaptarem dinamicamente às variações na Qualidade de Serviços (QoS) oferecidos pela infra-estrutura de comunicação, ajustando as suas telas gráficas em função de uma especificação de requisitos definidos em tempo de projeto e do nível de QoS obtido na rede em tempo de execução. Duas ferramentas computacionais são propostas e desenvolvidas no âmbito deste trabalho: (i) a primeira responsável pelo ambiente de desenvolvimento dos projetos de sistemas supervisórios, que resulta na geração automática de código em linguagem Java, correspondente à aplicação de supervisão; (ii) a segunda é responsável pela adaptação de mensagens e comunicação de dados entre as aplicações de supervisão projetadas e outros sistemas supervisórios e de controle, disponíveis no mercado. Os conceitos propostos neste trabalho foram validados através de três estudos de caso descritos na presente dissertação. / Supervisory systems are computational systems which allow information monitoring of production processes or automation and technical plant devices. This paper proposes a framework for building supervisory systems, targeted to mobile devices, such as Personal Digital Assistants (PDAs), cell phones and Pocket PCs. The proposed framework allows the development of supervisory systems with three main characteristics: (i) supervision screens, which graphically depict the technical plant, are built using an object oriented model that uses concepts of the application area, allowing a direct mapping of real world concepts, such as automation devices to a computational model; (ii) the supervisory systems project presents flexibility about the available computational resources, offering options for local or remote storing of multimedia and graphical data, with the purpose of not overloading the mobile devices where they are executed; (iii) the supervisory systems runtime environment can dynamically adapt to variations in the Quality of Services (QoS) offered by the communication infrastructure, adjusting their graphic displays by comparing required and offered QoS. Two computational tools are proposed and developed in this work: (i) the first one supports the development of supervisory systems and allows, from an object-oriented model of the application, an automatic code generation - in Java language - of the supervision application; (ii) the second one is responsible for the online adaptation of messages and data communication among the projected supervision applications and other control and supervisory systems. The proposed concepts are validated through three case studies described in the present dissertation.

abstract: Network traffic analysis by means of Quality of Service (QoS) is a popular research and development area among researchers for a long time. It is becoming even more relevant recently due to ever increasing use of the Internet and other public and private communication networks. Fast and precise QoS analysis is a vital task in mission-critical communication networks (MCCNs), where providing a certain level of QoS is essential for national security, safety or economic vitality. In this thesis, the details of all aspects of a comprehensive computational framework for QoS analysis in MCCNs are provided. There are three main QoS analysis tasks in MCCNs; QoS measurement, QoS visualization and QoS prediction. Definitions of these tasks are provided and for each of those, complete solutions are suggested either by referring to an existing work or providing novel methods. A scalable and accurate passive one-way QoS measurement algorithm is proposed. It is shown that accurate QoS measurements are possible using network flow data. Requirements of a good QoS visualization platform are listed. Implementations of the capabilities of a complete visualization platform are presented. Steps of QoS prediction task in MCCNs are defined. The details of feature selection, class balancing through sampling and assessing classification algorithms for this task are outlined. Moreover, a novel tree based logistic regression method for knowledge discovery is introduced. Developed prediction framework is capable of making very accurate packet level QoS predictions and giving valuable insights to network administrators. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Industrial Engineering 2014

Radio networks are expanding, becoming more advanced, and pushing the limits of what is possible. Services utilizing the radio networks are also being developed in order to provide new functionality to end-users worldwide. When discussing 5G radio networks, concepts such as driverless vehicles, drones and near zero communication delay are recurrent. However, measures of delay are needed in order to verify that such services can be provided -- and measuring this is an extensive task. Ericsson has developed a platform for simulating a radio environment surrounding a radio base station. Using this simulator, this project involved measuring one-way packet delay in a radio network, and performing a Quality of Service evaluation of a radio network with a number of network applications in concern. Application data corresponding to video streams, or Voice over IP conversations, were simulated and packet delay measurements were used to calculate and evaluate the Quality of Service provided by a radio network. One of the main conclusions of this project was that packet delay variations are asymmetric in uplink, which suggests usage of non-conventional jitter measurement techniques.

O aumento no número de dispositivos móveis, como smartphones, tablets e laptops, e o avanço em seu potencial computacional permitiu considerá-los como recursos computacionais. O uso de recursos computacionais com maior proximidade vem crescendo ano após ano, sendo chamado de Fog computing, em que os elementos na borda da Internet são explorados, uma vez que os serviços computacionais convencionais podem estar indisponíveis ou sobrecarregados. Dessa forma, este projeto de Mestrado tem como foco possibilitar o uso de dispositivos móveis no provimento de serviços computacionais entre si de forma colaborativa através da heurística Maximum Regret adaptada, que busca alocar tarefas computacionais em dispositivos locais de forma a minimizar o consumo de energia e evitar dispositivos não confiáveis. Também há uma meta-heurística em um nível global, que interconecta os diferentes aglomerados de dispositivos móveis na borda da Internet, e possui informações globais de Quality of Service (QoS). Foram realizados experimentos que mostraram que evitar dispositivos móveis como recursos com um baixo grau de confiabilidade possibilitou diminuir o impacto no consumo de energia, além de ser possível diminuir os tempos de resposta e de comunicação ao ajustar a política de seleção de aglomerados externos. / The increasing number of mobile devices, such as smartphones, tablets and laptops, as well as advances in their computing power have enabled us to consider them as resources, exploring the proximity. The use of near computing resources is growing year by year, being called as Fog computing, where the elements on the edge of the Internet are exploited, once the computer services providers could be unavailable or overloaded. Thus, this Masters project focuses on using mobile devices to provide computing services among them through a heuristic called Adapted Maximum Regret, which tries to minimize energy consumption and avoid untrustable devices. There is also top-level metaheuristic which interconnects different clusters of devices on the edge of the Internet with global information to guarantee Quality of Services (QoS). We conducted a set of experiments that showed us to avoid devices with a high degree of failures to save more energy when allocating tasks among them, as well as decreasing the applications response time and communication through adjusts in the selection algorithm of external agglomerates.

Orientador: Lee Luan Ling / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-10T06:59:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Perlingeiro_FirmianoRamos_D.pdf: 3410071 bytes, checksum: c0484605d794231363118e1130a5e764 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O provisionamento de QoS garantida é de extrema importância no desenvolvimento das futuras redes. Os recentes avanços tecnológicos em comutação e em transmissão permitem a implementação de redes com velocidades extremamente altas que podem transportar grandes quantidades de tráfego geradas por aplicações mais sensíveis aos requisitos de qualidade de serviço. A próxima geração de redes deverá suportar novas aplicações multimídia em um ambiente global e disponibilizar novos serviços em plataformas flexíveis sem necessidade de alteração da infra-estrutura. Isto requer uma nova arquitetura de redes capaz de oferecer serviços de transporte e de processamento para aplicações de comunicação com fortes requisitos de QoS. No amplo escopo da engenharia de tráfego de redes e do provimento de serviços com qualidade assegurada, esta tese se dedica a propor algumas soluções para os problemas de alocação de recursos de rede, em especial soluções para a estimação da banda efetiva. Para tanto, se utiliza de forma intensiva a caracterização de tráfego, métodos analíticos, heurísticos e de simulação. Os métodos propostos de alocação de banda neste estudo estão fundamentados na Teoria dos Grandes Desvios, aproximação Gaussiana e de caracterização de tráfego. Em termos de caracterização de tráfego, além de vários parâmetros já adotados na literatura é abordada a teoria fractal, incluindo mono e multifractais em seus diferentes aspectos, e ainda, é introduzido um novo parâmetro de tráfego que inclui as características mono e multifractal. Adicionalmente são consideradas as restrições de atraso e jitter, através de adoção de critérios para validação da estimação da banda efetiva, para tráfego em tempo real. A validação da metodologia proposta neste trabalho foi efetivada através de exaustivos testes de simulação com arquivos de tráfego real / Abstract: The assured QoS provisioning has great importance in the development of future networks. Recently, the technological advances in transmission and switching has allowed the implementation of very high speed networks which can transport a huge amount of traffic generated by QoS sensitive applications. The next generation networks must support new multimedia applications in a global environment and deliver new services over flexible platforms without the need of change in the infrastructure. That means that the new network architecture has to be able to transport and process information with strong QoS requirements. Under the wide scope of teletraffic engineering and assured quality of service provisioning, this thesis proposes solutions for some open problems of network resource allocation, especially bandwidth allocation. In order to get reliable solutions, we use intensive traffic characterization, analytical and heuristical methods and simulations. The proposed bandwidth allocation methods in this study are based on the Large Deviation Theory, Gaussian Approximation and traffic characterization. In terms of traffic characterization, in addition to the well known traffic parameters, the fractal theory, including mono and multifractals, are considered. Besides, we introduce a new traffic parameter that takes the mono and multifractal characteristics into account. The proposed bandwidth estimation approaches were tested with real real time traffic under both delay and jitter criteria. All proposed methodologies in this work have been validated by exhaustive simulation tests with real traffic traces / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Este projeto de mestrado aborda a utilização de recursos daWeb Semântica na seleção de informações sobre Web Services no registro UDDI (Universal Description, Discovery, and Integration). Esse registro possui a limitação de apenas armazenar informações funcionais de Web Services. As informações não funcionais que incluem as informações de qualidade de serviço (QoS - Quality of Service) não são contempladas e dessa forma dificulta a escolha do melhor serviço pelos clientes. Neste projeto, a representação da base de conhecimento com informações sobre os provedores, clientes, acordos, serviços e a qualidade dos serviços prestados foi feita por meio de uma ontologia. Essa ontologia é utilizada pelo módulo UDOnt-Q (Universal Discovery with Ontology and QoS) que foi projetado para servir de plataforma para algoritmos de busca e composição de serviços com qualidade. Embora a utilização de semântica possa ser empregada para a composição e automatização de serviços, o foco deste trabalho é a garantia de qualidade de serviço em Web Services. Os algoritmos desenvolvidos empregam recursos da Web Semântica para classificar e selecionar os Web Services adequados de acordo com as informações de qualidade que estão armazenados na ontologia. O módulo e os algoritmos foram submetidos a avaliações de desempenho que revelaram problemas de desempenho com relação a abordagem adotada durante o processo de inferência da ontologia. Tal processo é utilizado para a classificação das informações dos elementos presentes na ontologia. Contudo, uma vez que as informações foram inferidas, o processo de busca e seleção de serviços comprovou a viabilidade de utilização do módulo e de um dos seus algoritmos de seleção / This master project addresses the use of Semantic Web resources in the selection of information about Web Services in UDDI registry (Universal Description, Discovery, and Integration). This registry has the limitation of only storing functional information of Web Services. The nonfunctional information that includes the quality of service information (QoS - Quality of Service) is not covered and thus it is complicate to choose the best service for customers. In this project, the representation of the knowledge base with information about the providers, customers, agreements, services and quality of services has been made through an ontology. This ontology is used by the module UDOnt-Q (Universal Discovery with Ontology and QoS) that was designed to serve as a platform for search algorithms and composition of services with quality. Although the use of semantics can be adopted for the composition and automation of services, the focus of this work is to guarantee quality of service in Web Services. The developed algorithms employ SemanticWeb resources to classify and select the appropriate Web Services according to the quality information that is stored in the ontology. The module and the algorithms have been subjected to performance evaluations that revealed performance problems in relation to the approach taken during the ontology inference process. This process is used for classification of information of the elements present in the ontology. However, since the information was inferred, the process of search and selection services proved the viability of using the module and one of its selection algorithms