Gerência e Controle como um Serviço

Gerência e Controle como um Serviço

VII Workshop de Pesquisa Experimental da Internet do Futuro (WPEIF)

Antonio Marcos Alberti Associate Professor Coordinator ICT Lab

Junho/2016

Isabela Carvalho Motta MSc. Student

O PROBLEMA

ú  AVANÇOS TECNOLÓGICOS DESAFIAM OS MODELOS DE CONTROLE E GERÊNCIA EXISTENTES: IOT, SDN, ICN, NFV, ETC.

ú  NOVAS ARQUITETURAS BUSCAM CONTORNAR LIMITAÇÕES E PROBLEMAS DAS ATUAIS.

ú  COMO SERIA UM MODELO DE CONTROLE E GERÊNCIA CONVERGENTE PARA REDES ATUAIS E FUTURAS?

ú  COMO ELE PODERIA TIRAR PROVEITO DOS NOVOS PARADIGMAS DE REDE?

Redes Nuvem Nevoeiro = +

Telecom & Internet

Computação & Web

“Coisas” +Comunicação Máquina a Máquina e Internet das Coisas

+Identidades,Credenciais,Biometria,Regras,Objetivos,Leis,Linguagem.

ESCOPO

PONTOS DE PARTIDA

ú  NOMEAÇÃO:

ú  CICLO DE VIDA DAS EXISTÊNCIAS:

DENOTAR EXISTÊNCIAS USANDO SÍMBOLOS.

É O PROCESSO DE EXPOR, BUSCAR PARCEIROS, NEGOCIAR, CONTRATAR, OPERAR, E LIBERAR RECURSOS.

NOMEAÇÃO AUTO-CERTIFICÁVEL

Função Matemática

Entrada Binária

Saída Binária(Nome)

Exemplo: AF35277784564ABEFF

EXISTÊNCIAS SÃO NOMEADAS POR UMA FUNÇÃO MATEMÁTICA. Ex.: MD5, SHA-1.

Exemplo: Padrão da Iris

NOMEAÇÃO E LIGAÇÃO ENTRE NOMES

ú  NOMES AUTO-CERTIFICÁVEIS GERADOS A PARTIR DE PADRÕES IMUTÁVEIS.

ú  ESPAÇOS DE NOMEAÇÃO E RESOLUÇÃO DE NOMES ILIMITADOS.

Antony

Image.jpg

AA180972…

01011223…

0101010101010101011010110001010010101010101010101!1010101011110100001010011111111110101010100000000!1001010101000101010101011111110000000000000000000!1010101010101010101000010010101010101010101010101!1111111010101010100001010010100101010100010101010!0100000100000010000000001000001000000100000010000!1110000010000000100000010110101111000011100000000!1111111010101010100001010010100101010100010101010!0100000100000010000000001000001000000100000010000!1110000010000000100000010110101111000011100000000!1111111101111110111111011111101111101111101111111!

My Smartphone

BFEF1216…

Nomes em Linguagem Natural: Português, Inglês, etc.

IDENTIFICAÇÃO E LOCALIZAÇÃO

Antony

AA180972… BFEF121

6…

My Smartphone Image.jpg

01011223…

UM NOME PODE SER UM IDENTIFICADOR OU UM LOCALIZADOR, DEPENDE DE COMO O SISTEMA OLHA ELE.

EXPOSIÇÃO E DESCOBERTA

Antonio!App 1!

App 2!

Scalifax!My smartphone!

My tablet!

My photos !repository app!

Eu tenho fotos!!

Eu armazeno

fotosEu tenho

fotos!!

NEGOCIAÇÃO

Vamos trabalhar juntos?

Vamos trabalhar juntos?Vamos

trabalhar juntos?

Antonio! App 1!

App 2!

Scalifax!My smartphone!

My tablet!

My photos !repository app!

SLA

SLA

TROCA DE INFORMAÇÕES

Aqui vão minhas fotos!

Ok!Aqui vão minhas fotos!

Antony! App 1!

App 2!

Scalifax!My smartphone!

Meu tablet!

My photos !repository app!

INTERNET DAS COISAS

REPRESENTANTES GATEWAYS

CONTROLADORES GERENTES

ENXAMES DE SERVIÇOS (PROGRAMAS)

ENXAMES DE “COISAS” SOCIAIS

“COISAS” PRECISAM DE SERVIÇOS QUE OS REPRESENTEM PARA VIABILIZAR A

AUTO-ORGANIZAÇÃO CONFIÁVEL BASEADA EM CONTRATOS.

A ESSÊNCIA DO MODELO NOVAGENESIS

ARQUITETURA DE INFORMAÇÃO CONVERGENTE

Mundo Físico

Auto-OrganizaçãoRepresentantes do Mundo

Físico

Pessoas e IAPolíticas, Regras,

Regulações

Auto-OrganizaçãoAssistentes, Controladores,

Gerentes

PRESSÕES EVOLUCIONÁRIAS

PRESSÕES AMBIENTAIS

ú  SERVICE-ORIENTED (SERVICE ORIENTED ARCHITECTURE).

ú  PROTOCOL-IMPLEMENTED-AS-A-SERVICE.

ú  A GERÊNCIA E CONTROLE É VISTA COMO UM SERVIÇO QUE PODE EXECUTAR OU DELEGAR TAREFAS PARA ADMINISTRAR E OPERAR OS RECURSOS DA REDE.

ú  TODA A ORQUESTRAÇÃO É BASEADA EM CONTRATOS: SERVICE LEVEL AGREEMENTS.

ú  FORMAÇÃO DE HIERARQUIAS DE CONTROLADORES E GERENTES.

GERÊNCIA E CONTROLE COMO SERVIÇO

GERÊNCIA E CONTROLE COMO SERVIÇO

ú  PGCMA (PROXY/GATEWAY/CONTROLLER/MANAGEMENT AGENT) ú  PROXY = REPRESENTA DISPOSITIVOS COMO SERVIÇOS. ú  GATEWAY = TRADUZ PROTOCOLOS. ú  CONTROLLER = CONTROLA POR SOFTWARE O DISPOSITIVO. ú  MANAGEMENT AGENT = AGENTE DE GERENCIAMENTO.

ú  MEDIATOR SERVICE

ú  INTERAGE COM AGENTES DE TECNOLOGIAS LEGADAS E NOVAS. ú  AGREGA/CORRELACIONA DADOS. ú  INTERAGE COM O GERENTE E CONTROLADOR DE REDE.

GERÊNCIA E CONTROLE COMO SERVIÇO

ESTUDO DE CASO

UM CENÁRIO REAL INSERIDO NO ECOSSISTEMA NOVAGENESIS

OBJETIVO: ORQUESTRAR O SENSORIAMENTO E A GERÊNCIA ESPECTRAL DE WI-FI USANDO A PLATAFORMA DE CONTROLE DE RÁDIO SOBRE FIBRA;

CRIAR UMA APLICAÇÃO QUE TRANSFERE DADOS ENTRE PONTOS

REMOTOS UTILIZANDO OS RECURSOS DE WI-FI, FAZENDO A TROCA DINÂMICA DE CANAIS E

CONTROLANDO O RÁDIO ATRAVÉS DE SINAIS ÓPTICOS

(RÁDIO SOBRE FIBRA).

ESTUDO DE CASO

UM CENÁRIO REAL INSERIDO NO ECOSSISTEMA NOVAGENESIS

a result similar to the previous ones obtained over TCP/IP. Fi-nally, in Figure 21 it is plotted the mean round trip time (RTT)spend by the RMS to subscribe spectrum sensing objects fromPSS/GIRS/HTS. In the first 9 hours, approximately, the RTTremained linear about 5.2 ms. After, it su↵ered a small increaseprobably due to the large amount of sample files stored at theHTS. All the samples have been stored. As a conclusion, wehave successfully demonstrated a straightforward and innova-tive convergence of IoT, FI and cognitive radio.

Figure 18: Fragment of a TCP segment transporting a spectrum sample in JSONformat from SCC to SSS.

5. Conclusions

This paper presented, for the first time, a successful conver-gence of cognitive radio network (CRN), Internet of Things(IoT) and a future Internet architecture (FIA) called Nova-Genesis. We first report the concept and implementation of alow-cost embedded cooperative sensing and cognitive radio ar-chitecture for IoT applications. The proposed technology solu-tion can be considered potential for wireless sensor networks, inwhich software-control is provided using current Internet tech-nology. Moreover, we have experimentally demonstrated theuse of cooperative spectrum sensing based on energy detectionhas overcome the hidden node problem, which is very com-mon in cooperative cognitive radio networks and for sure willbe present on IoT scenarios. An experimental performance in-vestigation based on packet error rate as a function of RSSI hasdemonstrated the e�ciency and applicability of the proposedCRN approach.

Our second contribution relies on the extension of Nova-Genesis with novel services to interoperate with the aforemen-tioned embedded spectrum sensing and software-control ap-proach. In this sense, we reported implementation of two newfuture Internet services: spectrum sensing service (SSS) andresource management service (RMS). SSS interoperates witha sensing cell controller (SCC), which has a GNU radio im-plementation for determining energy level at channels on 915MHz ISM band. The SCC spectrum samples are sent to theSSS using TCP/IP. SSS translates the data objects from JSONformat to NovaGenesis and publishes them to the RMS (with-out TCP/IP). RMS subscribes the data objects according to theirself-verifying names (SVNes). The data objects are transferred

Figure 19: Fragment of a NovaGenesis message transporting a spectrum sampledirectly over Ethernet.

Figure 20: Spectrum sensing output obtained using NovaGenesis as transportnetwork instead of TCP/IP.

Figure 21: Mean spectrum sample subscription RTT from RMS.

in NovaGenesis messages directly over Ethernet. We demon-strated that NovaGenesis provides an equivalent spectrum sens-ing data objects transport service for IoT.

Our experimental proof-of-concept demonstrates severalnovelties that are typically found only in future Internet re-search: (i) exposition and discovery of next generation wire-less services; (ii) contract-based operation with SLA establish-

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Exemplo de PGCMA desenvolvido para o protótipo do estudo de caso.

Amostras transportadas sem TCP/IP, somente NG sobre Ethernet

TCP/IP NG TCP/IP

SCC SSS PGCS

NG

PGCSHTS GIRS PSS RMS

SCC - Sensing Cell Controller SSS - Spectrum Sensing Service HTS - Hash Table Service GIRS - Generic Indirection Resolution Service PSS - Publish/Subscribe Service PGCS - Proxy/Gateway/Controller Service RMS - Resource Management Service

LEGEND:

Figure 14: Experimental scenario for the interoperability test of collaborative spectrum sensing with NovaGenesis.

ng -m --cl 0.1 [ < 1 s ... > < 4 s 0BD95286 ED12F3ED 342DD4C5 B8101939 > < 4 s 0BD95286 ED12F3ED 449B0B0C 6FDF0A76 > ]...ng -p --b 0.1 [ < 1 s 2 > < 1 s 19656CF3 > < 1 s 342DD4C5 > ]ng -p --b 0.1 [ < 1 s 1 > < 1 s 19656CF3 > < 1 s Wi-Fi > ]...ng -message --type 0.1 [ < 1 s 1 > ]ng -message --seq 0.1 [ < 1 s 28 > ]ng -scn --seq 0.1 [ < 1 s 78A8DC70 > ]

Figure 15: Exposition of SSS keywords and self-verifying names.

ng -m --cl 0.1 [ < 1 s 28FD4420 > < 4 s 0BD95286 ED12F3ED 342DD4C5 B8101939 > < 4 s 0BD95286 ED12F3ED 449B0B0C 6FDF0A76 > ]ng -p --notify 0.1 [ < 1 s 18 > < 1 s 3182F342 > < 1 s Service_Offer_2026721035.txt > < 5 s pub FC0AF0EB 1449F6D8 1C873D85 6D6CEA2B > ]ng -info --payload 0.1 [ < 1 s Service_Offer_2026721035.txt > ]ng -p --b 0.1 [ < 1 s 2 > < 1 s 3182F342 > < 1 s B8101939 > ]ng -p --b 0.1 [ < 1 s 2 > < 1 s 3182F342 > < 1 s 342DD4C5 > ]ng -p --b 0.1 [ < 1 s 2 > < 1 s 3182F342 > < 1 s ED12F3ED > ]ng -p --b 0.1 [ < 1 s 9 > < 1 s 3182F342 > < 1 s 0BD95286 > ]ng -message --type 0.1 [ < 1 s 1 > ]ng -message --seq 0.1 [ < 1 s 56 > ]ng -scn --seq 0.1 [ < 1 s 63FEFE81 > ]

There is a payload of 971 bytes

Figure 16: Service o↵er from SSS to RMS.

ng -m --cl 0.1 [ < 1 s 28FD4420 > < 4 s 0BD95286 ED12F3ED 342DD4C5 B8101939 > < 4 s 0BD95286 ED12F3ED 449B0B0C 6FDF0A76 > ]ng -p --notify 0.1 [ < 1 s 18 > < 1 s EDD33B4D > < 1 s SSSFile_7.txt > < 5 s pub FC0AF0EB 1449F6D8 1C873D85 6D6CEA2B > ]ng -info --payload 0.1 [ < 1 s SSSFile_7.txt > ]...ng -scn --seq 0.1 [ < 1 s A65E7906 > ]

There is a payload of 446 bytes

Figure 17: Spectrum sensing data being carried in the payload of a publish/notify message.

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Obrigado!

Antonio Marcos Alberti

antonioalberti@gmail.com www.inatel.br/novagenesis !facebook.com/NovaGenesisArchitecture

Este trabalho foi parcialmente financiado pela Finep, com recursos do Funttel, contrato Nº 01.14.0231.00, sob o projeto Centro de Referência em Radiocomunicações (CRR) do Inatel.