Pós-Graduação em Ciência da Computação – UFPE
Defesa de Dissertação de Mestrado Nº 1.953
Aluna: Roseli da Rocha Barbosa
Orientador: Prof. Kelvin Lopes Dias
Título: Uma Arquitetura Orientada a Serviços com Suporte ao Fatiamento na
Borda da Rede para a Internet de Veículos
Data: 05/03/2021
Hora/Local: 9h – Virtual – Interessados em assistir entrar em contato com a aluna
Banca Examinadora:
Prof. José Augusto Suruagy Monteiro (UFPE / Centro de Informática)
Prof. Jó Ueyama (USP / Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação)
Prof. Kelvin Lopes Dias (UFPE / Centro de Informática)
RESUMO:
As redes veiculares são fundamentais para as atuais e futuras cidades
inteligentes. Espera-se que o consumo de streaming de vídeo, bem como de
mapas de alta definição atualizados em tempo real para o suporte aos carros
autônomos, aumentem significativamente o tráfego de dados nos sistemas de
transporte inteligentes (ITS – Intelligent Transportation System). Para
este fim, a infraestrutura de comunicação e computação tem que lidar com a
natureza dinâmica das redes veiculares. Os serviços virtualizados, já bem
conhecidos de plataformas tradicionais baseadas em nuvem, devem estar
alinhados aos requisitos veiculares, como suporte à baixa latência, QoS e
mobilidade. Dois componentes-chave das redes 5G auxiliam no atendimento de
tais requisitos: fatiamento de rede (Network Slicing) e MEC (Multi-access
Edge Computing). Enquanto o fatiamento de rede permite que diferentes
serviços compartilhem o mesmo substrato de rede física por meio de redes
virtuais, a MEC fornece aplicações e serviços próximos ao usuário final,
isto é, na borda da rede, evitando atrasos devido ao acesso a nuvens
remotas. Apesar de seus benefícios, a MEC e o fatiamento de rede são,
geralmente, aplicados de forma independente como soluções para requisitos
de redes veiculares. Com o objetivo de fornecer uma solução conjunta que
compreenda o fatiamento de rede e MEC para a Internet de veículos, esta
dissertação desenvolveu uma arquitetura orientada a serviços chamada
OPENS-IoV (On-demand Provisioning of Edge-based Network Slicing for IoV). A
dissertação concebeu um middleware orientado a mensagens com base no modelo
publish/subscribe. As camadas da arquitetura do middleware estão alinhadas
com 5G SBA (Service Based Architecture) e incluem o componente MANO
(Management and Network Orchestration). A proposta consiste em uma
estratégia de cache parcialmente inspirada nos princípios de NDN (Named
Data Networking) para reduzir a latência. Além disso, mecanismos de
elasticidade são propostos no contexto do gerenciamento do ciclo de vida e
alocação dinâmica de VNFs (Virtual Network Functions) e SFCs (Service
Function Chains) para lidar com as flutuações do tráfego veicular. Para
demonstrar a eficácia da proposta, foi desenvolvido um testbed para avaliar
a transmissão de vídeos em SD e 4K em um cenário de rede veicular. Os
compromissos entre o provisionamento reativo e proativo de fatias de rede e
os benefícios da estratégia de cache realizada na MEC foram discutidos e
demonstrados por meio de métricas como utilização de CPU, uso de memória,
latência de provisionamento de fatias de rede e latência total para a
entrega do serviço. Com base nos resultados obtidos, foram identificados
ganhos significativos com a alocação proativa e em cenários utilizando
cache. Através da estratégia de cache adotada foi possível obter uma
redução de até 96,56% no tempo de resposta mínimo e até 39,84% no tempo de
resposta máximo. Também foi possível constatar que o uso de mecanismos de
cache pode impactar diretamente no gerenciamento dos recursos
computacionais.
Palavras-chave: 5G, Fatiamento de Rede, Caching, Internet de Veículos
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