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Previous issue date: 2017-11-29 / As aplica??es de miss?o cr?tica (AMC) representam um dos casos de uso mais promissores da Internet das Coisas (do ingl?s, Internet of Things ? IoT) ao prometer impactos em ?reas vitais, como videovigil?ncia inteligente em ambientes com alta densidade humana, tr?fego de ve?culos aut?nomos com seguran?a, cirurgia remota com precis?o, dentre muitas outras. As AMC devem explorar o conte?do disponibilizado por plataformas IoT em cen?rios de rede IoT softwarizada (IoTS), que nesta tese representa um sistema IoT executando sobre uma infraestrutura de rede cuja arquitetura inclui substrato de rede definida por software para permitir a flexibilidade nas opera??es de controle. Entretanto, as AMC possuem fortes requisitos de Qualidade de Servi?o (do ingl?s, Quality of Service - QoS), tais como lat?ncia, jitter e perdas, al?m da alta demanda por recursos de rede (e.g., processamento em n?s, caminhos e largura de banda nos enlaces) que precisam ser assegurados pela IoTS para garantir efici?ncia e precis?o. A variabilidade e a dinamicidade de requisitos dos servi?os nesse cen?rio s?o muito elevadas, que podem ir desde a coleta de dados escalares (e.g., sensores ambientais, etc.) at? o processamento digital de multim?dia (e.g., v?deo e ?udio) em tempo real. Nesse cen?rio de IoTS com AMC sens?vel a QoS, torna-se necess?rio um plano de controle que tenha capacidade de prover um servi?o de transporte mais refinado com qualidade garantida, de forma otimizada e aut?noma. Esta tese vai al?m do estado da arte ao definir um arcabou?o hol?stico para o controle de sess?es multiusu?rios (agregando m?ltiplas AMC compartilhando conte?do de uma plataforma IoT) altamente sens?veis a qualidade em uma IoTS, com m?todos refinados para orquestra??o auto-organizada, controle e gest?o de recursos orientados a QoS. O arcabou?o, chamado CLASSICO (Cross-LAyer SDN SessIon COntrol), permite acoplar a variabilidade e a dinamicidade da IoTS, alocando dinamicamente recursos para satisfazer requisitos das AMC em termos de largura de banda elevada e lat?ncias muito baixas durante todo o tempo de dura??o da sess?o, alavancando substrato das Redes Definidas por Software (do ingl?s, Software Defined Networks - SDN) para flexibilidade e modularidade. Para alcan?ar esses objetivos, CLASSICO define um plano de controle cross-layer integrado ? IoTS que considera os par?metros do conte?do (ao n?vel de aplica??o) requerido pelas AMC para construir e manter sess?es multiusu?rios orientadas a QoS, e induz uma IoTS multiusu?rio otimizada atrav?s do transporte baseado em grupos (ao n?vel de rede), buscando ao mesmo tempo aumentar a escalabilidade do sistema IoT. Para valida??o, CLASSICO foi prototipado e avaliado em um testbed real em um caso de uso de v?deo. Os resultados da avalia??o revelam os ganhos de CLASSICO em termos de QoS e Qualidade de Experi?ncia (do ingl?s, Quality of Experience - QoE), em compara??o a uma solu??o baseada em SDN Multicast. / Mission Critical Applications (AMC) represent one of the most promising use cases in the Internet of Things (IoT) as they promise to impact vital areas, such as smart surveillance in environments with high human density, autonomous vehicle traffic with security, remote surgery with precision, among many others. AMC are expected to exploit the content made available by IoT platforms in softwarized IoT networks (IoTS) scenarios, which represents an IoT system running over a network infrastructure which includes software-defined network substrate to allow flexibility in control operations. However, AMCs have strong Quality of Service (QoS) requirements, such as latency, jitter and losses, as well as the high demand for network resources (e.g., node processing, paths and link bandwidth) that need to be guaranteed by IoTS to ensure efficiency and accuracy. The variability and dynamicity of service requirements in this scenario are very high, ranging from scalar data collection (e.g., environmental sensors, etc.) to digital multimedia (e.g., video and audio) processing in real time. In this IoTS scenario with QoS-sensitive AMC, it is necessary to have a control plan with the capacity to provide a fine-grained transport service with guaranteed quality, in an optimized and autonomous way. This thesis goes beyond the state of the art by defining a holistic framework for controlling multiuser sessions (aggregating multiple AMCs sharing content from an IoT platform) highly quality-sensitive in an IoTS, with fine-grained methods for quality-oriented self-organized orchestration, resource control and management. The framework, called CLASSICO (Cross-LAyer SDN SessIon COntrol), allows to couple IoTS variability and dynamicity, dynamically allocating resources to meet AMC requirements regarding high bandwidth and very low latencies throughout the session duration, leveraging the substrate of the Software Defined Networks (SDN) for flexibility and modularity. To achieve these objectives, CLASSICO defines a cross-layer control plan integrated with IoTS that considers the content parameters (at the application level) required by the AMC to build and maintain QoS-oriented multiuser sessions, and induces an optimized multiuser IoTS through group-based transport (at the network level), while increasing the scalability of the IoT system. For validation purposes, CLASSICO has been prototyped and evaluated on a real testbed in a video use case. The results of the evaluation reveal the gains of CLASSICO regarding QoS and Quality of Experience (QoE), in comparison to an SDN Multicast-based solution.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/24932 |
| Date | 29 November 2017 |
| Creators | Silva, Helber Wagner da |
| Contributors | 45428670215, Loureiro, Ant?nio Alfredo Ferreira, 39108538620, Cerqueira, Eduardo Coelho, 60425679268, Aquino J?nior, Gibeon Soares de, 02685578455, Batista, Thais Vasconcelos, 56765614400, Ven?ncio Neto, Augusto Jos? Ven?ncio |
| Publisher | PROGRAMA DE P?S-GRADUA??O EM SISTEMAS E COMPUTA??O, UFRN, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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