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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