Cadernos CPqD Tecnologia - V8 Nº1

Cadernos CPqD Tecnologia Vol. 8 • n. 1 • janeiro/junho 2012

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A revista Cadernos CPqD Tecnologia chega ao seu oitavo volume refletindo quatro importantes ĂĄreas do programa de pesquisa e desenvolvimento do CPqD: (1) Sistemas de Suporte a Operaçþes e NegĂłcios, (2) Serviços e Aplicaçþes, (3) Segurança da Informação e (4) Comunicaçþes Ă&#x201C;pticas. Os artigos aqui apresentados ilustram algumas linhas temĂĄticas dessas ĂĄreas de P&D de grande interesse para a comunidade brasileira de telecomunicaçþes e de tecnologia da informação. A diversidade dos temas ilustra a complexidade do cenĂĄrio tecnolĂłgico atual, cada vez mais dinâmico e inovador.

Os resultados obtidos no programa de P&D do CPqD e sua difusão contribuem sob diferentes aspectos para o desenvolvimento do setor de tecnologias da informação e comunicação. Um desses aspectos diz respeito à proteção dos dados e à privacidade do usuårio do Sistema Brasileiro de Televisão Digital (SBTV). O desenvolvimento do mÊtodo, sistema e ferramentas que possibilitam a identificação de vulnerabilidades presentes no receptor de TVD possibilitou a elaboração de recomendaçþes de segurança para os desenvolvedores de aplicaçþes e para os usuårios. Essas recomendaçþes encontram-se atualmente disponíveis nos sites do CPqD e do MinistÊrio das Comunicaçþes, bem como os códigos-fontes (programas) de todas aplicaçþes interativas, ferramenta de autoria e bibliotecas de componentes desenvolvidas no âmbito do Projeto Serviços Multiplataforma de TV Interativa (SMTVI), os quais seguiram os padrþes estipulados para o middleware GINGA-NCLua. A expectativa Ê de que os diversos interessados, tais como: comunidades de desenvolvedores, grandes e pequenos radiodifusores, públicos ou privados, provedores de conteúdos e serviços, entre outros, sejam estimulados a utilizar esses resultados para capacitação, desenvolvimento e implantação de novos serviços e aplicaçþes interativas.

Neste volume, são tambÊm apresentados os pedidos de patente depositados no INPI, referentes ao período de dezembro de 2011 a junho de 2012, resultados da inovação alcançada ao longo do desenvolvimento dos projetos.

Por fim, neste último período tivemos a alteração da composição do Fórum de P&D do CPqD, que constitui o Comitê Editorial dos Cadernos, com o encerramento dos mandatos dos professores Claudia Maria Bauzer Medeiros (SBC/Unicamp), Hypolito JosÊ Kalinowski (SBMO/UFTPR), Rege Romeu Scarabucci (Representante do Conselho Curador do CPqD) e Weiler Alves Finamore (SBrT). Quero registrar nossos agradecimentos pela cordial convivência e por suas valiosas contribuiçþes, tanto para o programa de pesquisa e desenvolvimento do CPqD como para os Cadernos. Quero tambÊm dar as boas-vindas aos professores Luci Pirmez (SBC/COPPE-UFRJ), Murilo Araujo Romero (SBMO/EESCUSP), JosÊ Carlos Maldonado (Representante do Conselho Curador do CPqD/ICMC-USP) e Michel Daoud Yacoub (SBrT/UNICAMP), que passam a integrar o Fórum de P&D e o Comitê Editorial, em substituição aos membros, cujos mandatos se encerraram.

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Prefácio Apresentam-se, neste número da revista Cadernos CPqD Tecnologia, nove artigos envolvendo trabalhos recentes nas mais diversas áreas de atuação em pesquisa e desenvolvimento do CPqD. O primeiro artigo, de Parreira e outros colaboradores, apresenta uma ferramenta computacional desenvolvida para apoio ao planejamento de redes de acesso. Essa ferramenta tem a vantagem de poupar esforços do planejador de rede, pois é capaz de gerar diversas configurações em pouco tempo, permitindo-lhe concentrar-se nos aspectos relevantes do planejamento. A ferramenta considera diversos tipos de tecnologia de redes de acesso, tais como: GPON, HFC e xDSL, em diversas configurações, e seleciona a configuração que resulta em uma rede de menor custo.

No segundo artigo, Nascimento, Aguiar e Silveira Leite descrevem uma metodologia de ensaio para fins de certificação de cabos ópticos internos compactos de baixo atrito no Brasil. Esse tipo de cabo é caracterizado pelo diâmetro menor e pelo baixo atrito, atribuído ao material de sua capa externa. Isso possibilita a instalação do cabo, mesmo em locais onde a infraestrutura apresente alta taxa de ocupação, e a inserção de um número maior de cabos por duto. No trabalho, foi feito um estudo para determinar o requisito de coeficiente de atrito dinâmico e para verificar a adequação dos cabos aos padrões.

O terceiro artigo, de Scaraficci e outros colaboradores, apresenta uma solução inovadora desenvolvida para implantação do serviço de conexões dinâmicas Ethernet sobre a Rede GIGA. Essa solução é baseada em um plano de controle GMPLS externo e virtualizado, que funciona em conjunto com um plano de gerenciamento de conexões e permite que os usuários da rede criem, monitorem e gerenciem conexões com garantia de QoS entre os laboratórios de pesquisa interligados pela Rede GIGA. A solução utiliza software livre e de código aberto e pode ser utilizada para controlar uma rede sem qualquer suporte nativo a essa tecnologia de plano de controle, possibilitando prover um serviço de circuitos dinâmicos.

O quarto artigo, de Manhães e Magalhães, apresenta um estudo de caso da disponibilização da TV digital terrestre, padrão ISDB-Tb, com determinantes teóricos, práticos e provas em campo realizadas no Brasil, mais especificamente, no município de Patos de Minas. Nesse estudo, foram identificados atributos representativos para toda a América Latina, determinados a partir da análise de aspectos da geografia populacional e planos de canais com o objetivo de maximizar a área de cobertura em circunstâncias favoráveis para populações urbanas e rurais e radiodifusores.

No quinto artigo, Braga e outros colaboradores oferecem uma visão geral das questões de segurança da informação alusivas à proteção dos dados e à privacidade do usuário, e apresentam algumas vulnerabilidades presentes na cadeia de valor do Sistema Brasileiro de Televisão Digital, destacando as vulnerabilidades encontradas no receptor de TV digital. O trabalho também apresenta um aparato, composto por método, sistema e ferramentas, voltado a promover a segurança da informação no ambiente de televisão digital no Brasil.

No sexto artigo, Uliani Neto e outros colaboradores apresentam um algoritmo de análise de voz baseado em estimação conjunta. A principal vantagem desse algoritmo é a parametrização automática e simultânea do filtro do trato vocal e da fonte de excitação utilizados no processo de produção da voz.

Essa técnica mostra-se viável para aplicações em compressão de sinais de fala e transformação de voz.

O sétimo artigo, de Lima, Moreno, Lopes, Gutierrez e Ito, apresenta uma ferramenta colaborativa, denominada MedCast, para discussão de casos clínicos com integração ao SIH (Sistema de Informação Hospitalar). A utilização de dados do SIH permite que informações sobre os pacientes sejam acessadas pelo grupo de discussão. Essas informações incluem: histórico, internações, prescrições, exames laboratoriais e imagens. A utilização dessas informações permite o enriquecimento da discussão e, consequentemente, um diagnóstico mais preciso por parte dos profissionais de saúde e, no caso de alunos, um treinamento mais eficaz.

Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 8, n.1, p. 5, jan./jun. 2012

O oitavo artigo, de Lopes, apresenta uma proposta de adaptação na forma de modelagem de processos que agiliza o trabalho de levantamento e validação de informações. Trata-se de um método estruturado, que orienta o fornecimento de informações relevantes e permite que a visão da situação atual não se confunda com a expectativa de como poderiam vir a ser, ou deveriam ser, os processos. Dessa forma, as organizações podem se alinhar com mais agilidade às tecnologias de negócio, inovações e técnicas atuais.

Por fim, o nono artigo, de Martins e outros colaboradores, é sobre um sistema de informação que possibilitará a geração automática de relatórios dinâmicos para outros sistemas de informação que utilizam sistemas gerenciadores de bases de dados relacionais. Esse sistema facilita e agiliza o desenvolvimento de relatórios, independentemente do conhecimento estrutural das bases de dados.

Como prova de conceito, é realizado um experimento em um sistema de informação de faturamento para empresas operadoras de telecomunicações.

Os Cadernos confirmam, no presente número, suas características de diversidade de temas e interesse técnico-científico de seus artigos. Agradeço a cada um dos autores que participam deste exemplar e aos meus colegas do Fórum de P&D pelo cuidadoso trabalho de revisão.

João Marcos Travassos Romano Presidente do Fórum de P&D do CPqD

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Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 8, n.1, p. 6, jan./jun. 2012

Uma ferramenta computacional de apoio à decisão para planejamento de redes de acesso de telecomunicações Anderson Delcio Parreira*, Rivael Strobel Penze, Sandro Danilo Gatti, Guilherme P. Telles** Com as tecnologias de telecomunicação atuais, diferentes redes podem suportar serviços de voz, dados e vídeo, conhecidos como serviços triple play. O planejamento de redes de acesso é reconhecidamente custoso e o suporte de ferramentas de software pode contribuir nesse processo, auxiliando o planejador.

O problema computacional é combinatorialmente complexo, considerando-se os tipos de serviço, as tecnologias, os equipamentos e as possíveis topologias para a rede. Este artigo descreve uma ferramenta computacional de apoio ao planejamento de redes de acesso. Por apresentar rapidez, essa ferramenta permite a construção de diversos cenários durante o planejamento de uma rede. Além disso, o resultado produzido está no formato Keyhole Markup Language (KML), que pode ser usado como uma camada de mapa urbano em um Sistema de Informação Geográfica (SIG) para visualização e interação.

Palavras-chave: Planejamento de redes de acesso de telecomunicações. Rede óptica passiva.

Algoritmos. SIG. Introdução Nos últimos anos observou-se o surgimento de novas tecnologias para redes de acesso para suportar serviços de voz, dados e vídeo com o objetivo de atender às necessidades das operadoras de telecomunicações (KHAN; CHANG; YU, 2005; VILLALBA et al., 2009).

Tradicionalmente, as redes de telecomunicações foram organizadas em silos e os serviços eram tratados de forma vertical, sendo que as redes de acesso eram altamente especializadas. Cada serviço requeria equipamentos especializados e dedicados, que atendessem a certas restrições, como, por exemplo, distância entre central de serviços e cliente, taxa de transmissão e outras.

Atualmente, observa-se uma mudança dessa arquitetura vertical para uma arquitetura horizontal em que as diferentes redes podem atender a diferentes serviços de voz, dados e vídeo – triple play (KHAN; CHANG; YU, 2005).

Em virtude da diversidade de serviços e da reutilização de redes já existentes, o planejamento de redes de acesso passou a ser uma tarefa árdua e de custo elevado, da ordem de milhões de dólares para redes de proporções reduzidas (EURESCOM, 1998).

Nesse contexto, um grande desafio é diminuir a incerteza no planejamento e auxiliar na identificação de cenários que minimizem o risco do investimento. Considerando ainda a grande competitividade no setor, o desenvolvimento de ferramentas que apoiem a tomada de decisão é fundamental (BASSETO et al., 2009; CRUZ; COLOSIMO; MATEUS, 2001; KHAN; CHANG; YU, 2005).

O desenvolvimento de tais ferramentas não é uma tarefa fácil. O número expressivo de clientes que devem ser atendidos, a diversidade de serviços que precisam ser entregues, a variedade de tecnologias e equipamentos disponíveis, suas vantagens e desvantagens ao prover os diferentes serviços, a necessidade de minimizar os custos da infraestrutura e outros fatores fazem com que o problema seja combinatorialmente complexo.

Problemas de otimização para configuração de rede não são exclusivos do setor de telecomunicações e aparecem, por exemplo, na distribuição de energia elétrica e de água, no planejamento do tráfego nas vias urbanas (SAYARSHAD; MARLER, 2010), no roteamento de vagões de carga para ferrovias (FENG; XIAOGUANG, 2008) e no roteamento de companhias aéreas (CHEN; YAN; CHEN, 2010).

Neste artigo descreve-se uma ferramenta computacional de apoio ao planejamento de redes de acesso de telecomunicações.

O artigo está organizado da seguinte maneira: a Seção 1 descreve o problema a ser tratado, a Seção 2 apresenta a solução aplicada na ferramenta e a Seção 3, os resultados. Por fim, uma conclusão.

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Planejamento da rede de acesso

As redes de telecomunicações podem ser divididas em redes de transporte, que interligam as estações telefônicas, e redes de acesso, que são responsáveis pela conexão entre as centrais de serviços e os assinantes.

O desafio do planejamento da rede de acesso é

*Autor a quem a correspondência deve ser dirigida: parreira@cpqd.com.br. **Instituto de Computação – Universidade Estadual de Campinas – Unicamp.

Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 8, n. 1, p. 7-14, jan./jun. 2012

Uma ferramenta computacional de apoio à decisão para planejamento de redes de acesso de telecomunicações

encontrar uma configuração de cabos e equipamentos de determinada tecnologia que satisfaça às demandas por serviços triple play (voz, dados e vídeo). Nesta seção, será apresentada uma definição detalhada do problema e as tecnologias de rede que foram consideradas para a solução.

O problema pode ser definido da seguinte maneira: os dados de entrada são relacionados ao provimento do serviço, à infraestrutura e a tecnologias de rede. Dados relacionados ao provimento do serviço são georreferenciados e indicam pontos de oferta e pontos de demanda.

Dados relacionados à infraestrutura são georreferenciados e incluem os pontos de acesso (postes, caixas de passagem e outros) e os pontos de acesso com restrição ao posicionamento de equipamentos (postes com transformadores, seccionadores e outros). Dados relacionados a tecnologias de rede dizem respeito à hierarquia dos elementos de redes de acesso de determinada tecnologia e equipamentos de rede com seu custo médio.

A resolução do problema é uma rede para atendimento dos pontos de demanda a partir dos pontos de oferta que contêm uma ou mais tecnologias para atendimento e uma indicação do posicionamento para os equipamentos intermediários entre os pontos de oferta e os pontos de demanda.

As soluções tecnológicas capazes de conectar um assinante à CS (central de serviços) são as redes metálicas (Digital Subscriber Lines – xDSL), coaxiais (Hybrid Fibre-Coaxial – HFC) e ópticas (Gigabit Passive Optical Network – GPON).

Essas três tecnologias foram consideradas na versão atual da solução, conforme as características relacionadas a seguir: redes metálicas com modem de alta velocidade (xDSL) fazem uso dos cabos de par trançado disponíveis nas redes atuais, incluindo a utilização de modem de alta velocidade.

De implementação fácil, possuem uma limitação para a distância entre a CS e o assinante, em decorrência da atenuação da transmissão nos cabos metálicos. Para reduzir essa limitação, pode-se utilizar uma rede óptica primária, com fibra óptica no enlace que vai da CS até o armário de distribuição (rede xDSL), que, por sua vez, é substituído por um armário óptico. A partir do armário óptico a rede continua metálica.

As redes híbridas fibra-coaxial (HFC) são formadas por trechos de fibra e trechos de cabo coaxial. Essa tecnologia pode suportar serviços interativos com vídeo, acesso à Internet e telefonia. Por fim, as redes ópticas passivas utilizam fibras ópticas nas imediações do assinante. Entre as tecnologias, temos a GPON (ITU-T, 2003), cujas características são: facilidade de instalação e atualização, confiabilidade e baixo custo de operação e manutenção. Esse tipo de rede pode apresentar

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dois tipos de configurações: com um nível de divisor ou com dois níveis de divisores, totalizando atendimento a 128 assinantes para cada porta do OLT (Optical Line Terminal), localizado na CS. Para o caso da topologia GPON, Villalba e autores (2009) propuseram a otimização da distribuição dos divisores de potência utilizados em redes ópticas passivas, baseada na técnica de algoritmos genéticos, em que cada divisor possui uma única entrada e diversas saídas.

No caso da topologia HFC, Pinheiro e autores (1994) propuseram uma abordagem de sistema especialista, fundamentada em algoritmos de otimização com um conjunto de heurísticas baseadas em conhecimentos. Em ambas as abordagens, os autores levam em consideração o detalhamento técnico: nível de potência, atenuação, dispersão, entre outras informações específicas de cada tipo de rede projetada.

Nesse contexto, este trabalho visa apresentar uma proposta de um algoritmo para planejamento de rede de acesso de telecomunicações, com o objetivo de conferir maior agilidade à avaliação de custo de equipamentos que serão utilizados na próxima fase da construção da rede, o projeto. É necessário considerar que o planejamento representa a primeira fase de um projeto, uma vez que nesse momento pode-se observar um custo elevado para a construção da rede e pouca representatividade de clientes. Por conta disso, o foco deve ser o marketing de adesão de clientes, de forma a minimizar o custo inicial da rede. Vale ressaltar que no planejamento também não são consideradas informações técnicas, como, por exemplo, atenuação da rede, nível de sinal e definições técnicas dos equipamentos.

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Solução

A perspectiva adotada foi a de produzir resultados em um tempo computacional pequeno. Isso permite que vários cenários sejam construídos rapidamente, o que é desejável no momento do planejamento de redes.

A ferramenta trata vários tipos de topologias, começando por uma rede GPON e depois considerando diversas redes híbridas HFC e xDSL, mantendo a rede de menor custo encontrada e considerando cada topologia (a rede de menor custo na topologia GPON, a rede de menor custo na topologia HFC e a rede de menor custo na topologia xDSL). As redes híbridas que serão consideradas podem ser definidas pelo usuário. Para gerar uma rede, a ferramenta utiliza configurações gerais, como, por exemplo, preço de equipamentos, tipos de equipamento, preços de cabo e tipos de cabo, que serão disponibilizados em arquivos de configuração de um servidor de aplicação. Além

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Uma ferramenta computacional de apoio à decisão para planejamento de redes de acesso de telecomunicações

disso, o usuário poderá escolher, em tempo de execução, as seguintes configurações: tipo de rede, distância máxima para atendimento, entre outras. A ferramenta computacional é composta de um algoritmo que realiza duas ou três fases, dependendo da configuração da rede óptica escolhida pelo usuário.

Inicialmente, o algoritmo determina o número de equipamentos terminais e suas respectivas posições geográficas.

Os equipamentos terminais podem ser ONUs (Optical Network Units) localizadas nas imediações do usuário ou CTOs (caixas terminais ópticas), e são monitorados por um OLT da rede. Em seguida, o algoritmo determina o número de equipamentos divisores de segundo nível (ou nível único), suas posições geográficas e as rotas de conexão aos equipamentos terminais. Por fim, o algoritmo determina o número de equipamentos divisores de primeiro nível, suas posições geográficas e as rotas de conexão aos equipamentos de segundo nível.

Dependendo da quantidade de portas de saída dos divisores da CTO ou da ONU, pode-se obter uma estimativa de custo diferente. Por conta disso, o algoritmo testa a combinação de todas as configurações e escolhe aquela que resulta em uma rede de menor custo total.

Após determinar o posicionamento dos equipamentos da rede óptica, o algoritmo inicia a análise para substituição de equipamentos, passando pela rede HFC e também pela rede metálica xDSL, caso seja selecionado pelo usuário. Uma solução híbrida será selecionada sempre que apresentar um custo mais baixo.

O problema foi modelado utilizando a teoria de grafos. Cada nó do grafo representa um ponto de acesso e cada aresta do grafo representa um meio de transmissão, permitindo a conectividade entre dois nós adjacentes.

O planejamento de uma rede inicia-se com a construção de uma árvore-guia, que orientará o posicionamento dos equipamentos agregadores de demanda em todas as etapas do algoritmo.

Os conjuntos de pontos de demanda (ou equipamentos agregadores) são agrupados ao longo da árvore-guia e os equipamentos são posicionados em regiões definidas pela envoltória convexa dos pontos, de forma a minimizar o somatório dos comprimentos de cabos usados para ligar um equipamento e os pontos de acesso.

A construção da árvore-guia é feita usando-se o algoritmo NJ (Neighbor-Joining). Ele é um algoritmo para reconstrução de árvores filogenéticas (FELSENSTEIN, 2007) sem raiz, a partir de uma matriz de distâncias, de acordo com o princípio da evolução mínima (SAITOU; NEI, 1987). O algoritmo começa com uma árvore-estrela e realiza junções sucessivas dos

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dois nós, cuja junção causa o menor desvio nas distâncias na árvore em relação à matriz de entrada, substituindo-os por um novo nó, que representa seu ancestral comum. Com isso, a cada junção, a árvore “perde” dois nós e ganha um novo nó. Quando a árvore fica com três nós, a topologia é resolvida diretamente. Logo, o número de junções será (n−2), onde n é o número de nós da árvore-estrela. Ao longo desse processo, quatro passos são repetidos: (1) seleção dos dois nós que serão ligados; (2) cálculo do comprimento da aresta do novo nó até o nó interno da árvore; (3) cálculo do comprimento da aresta entre os dois nós escolhidos para junção e o novo nó; e; (4) cálculo da nova matriz de distâncias após a junção, com dimensão (n−1)x(n−1).

O algoritmo NJ é uma heurística que consegue obter bons resultados na prática, considerandose a dificuldade do problema computacional que ele resolve.

As distâncias no grafo são calculadas usando-se o algoritmo de Dijkstra (1959), considerando as coordenadas geográficas dos pontos de acessos.

Esse algoritmo é utilizado para calcular caminhos de custo mínimo entre vértices de um grafo (Shortest Path – SP). Uma vez escolhido um vértice como raiz, o algoritmo calcula o custo mínimo desse vértice para todos os demais vértices do grafo. Além do particionamento, o algoritmo de Dijkstra é usado para a construção da matriz de distâncias, que será a entrada para a criação da árvore-base. As vantagens do algoritmo de Dijkstra são: simplicidade e ótimo desempenho.

O formato de saída produzido pela ferramenta é KML (Keyhole Markup Language, formato do arquivo para apresentação de dados geográficos do Google Earth ou GoogleMaps), o que possibilita ao usuário importar um arquivo em um software SIG (Sistema de Informação Geográfica) para visualizar a rede planejada sobre um mapa. Adicionalmente, a ferramenta permite exportar a rede para outros formatos padronizados. Além da rede, a ferramenta gera um arquivo com informações descritivas sobre as tecnologias de rede utilizadas, o tipo de elemento representado por cada nó, o tipo de elemento representado por cada arco, a capacidade agrupada em cada nó e as informações de custo.

Os elementos de rede considerados na ferramenta estão descritos na Tabela 1.

Os custos dos equipamentos definidos foram extraídos das médias encontradas nos sítios de alguns fabricantes. Para os meios de transmissão (cabos), foram consideradas médias para rede aérea e para rede subterrânea.

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Uma ferramenta computacional de apoio à decisão para planejamento de redes de acesso de telecomunicações Tabela 1 Elementos de rede considerados pela ferramenta em cada topologia Topologia xDSL

Topologia HFC

Topologia GPON

Elementos da rede

Capacidade

Elementos da rede

Capacidade

Elementos da rede

Capacidade

Caixa terminal

10, 20, 100 pares

Nó óptico

3, 4 portas

Caixa Terminal Óptica

4, 8 e 10 fibras

2, 4, 8, 10 portas

ONU

12 e 32 portas

ONT

1 entrada

3

Dslam

144 portas

Tap

NT (modem)

1 entrada

Headend

Cabo com

10, 50, 600, 1.200 pares

NT (modem)

1 entrada

OLT

64 e 128 portas

Cabo RG59

230 a 300 m

Splitter

2, 4, 8, 16, 32 e 64 saídas

Cabo RG6

300 a 450 m

Cabo com

12, 36, 72 e 144 fibras

Cabo RG11

450 a 600 m

Experimentos

A ferramenta foi codificada na linguagem Java versão 1.6, release 18, utilizando-se da arquitetura Cliente/Servidor. Todos os testes apresentados aqui foram executados em um PC com 2 GB de memória RAM, processador Intel Core 2 Duo CPU E4600 de 2.4 GHz e sistema operacional Windows XP Service Pack 3. A tela inicial da ferramenta é apresentada na Figura 1.

A coluna à esquerda representa os diferentes cenários que o usuário pode construir. Na coluna da direita estão os diferentes tipos de rede que podem ser selecionados para se combinar e definir a solução de menor custo. O usuário pode alterar as configurações dos equipamentos e as características na rede. Os dados de entrada são armazenados em arquivos e fornecem: • a área a ser atendida com as informações sobre o mapeamento urbano georreferenciado dessa área geográfica e a infraestrutura de rede que compreende informações sobre postes e caixas subterrâneas. Essa informação pode ser extraída da base de dados, caso a empresa possua algum sistema de gerenciamento da sua rede externa; • os pontos de demanda que compreendem informações sobre a localização dos assinantes, expressa por suas coordenadas geográficas, e suas necessidades de serviço; • os pontos de oferta que compreendem informações sobre a localização da estação telefônica ou da fonte do serviço desejado, expressa por suas coordenadas geográficas, e sobre a quantidade de banda de serviço a ser fornecido; • configurações de hierarquia e de custos que compreendem informações relacionadas a elementos de redes de acesso de determinada tecnologia e a dados de custos médios de equipamentos de rede.

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O estado inicial do problema é um grafo definido por um conjunto de vértices formado pelos pontos de demanda, pontos de oferta e pontos de acesso (coordenadas dos elementos de estruturação da rede, por exemplo, poste, caixa subterrânea). As arestas são as visadas de cada ponto de acesso. O posicionamento dos equipamentos (CTO) e os divisores com o número de portas que serão necessárias para ligar as ONUs ou as CTOs serão encontrados pela ferramenta.

A configuração para a rede GPON define dois níveis de divisor óptico, com 2, 4, 8, 32, 64 e 128 saídas e CTOs com 4, 8 e 10 saídas. Foi feita uma simulação inicial com uma estação telefônica, 21 pontos de demanda e 472 pontos de acesso. A Figura 2 apresenta os dados da rede com os pontos de acesso, pontos nos quais serão disponibilizados os equipamentos determinados pela ferramenta, indicados por . A Figura 2 apresenta os pontos de atendimento requerentes de serviço, ou pontos de demanda, indicados por

. Na mesma

figura, o ponto de oferta é apresentado por .

Como resultado, sugeriu-se 6 divisores ópticos, 3 CTOs, 21 ONTs e 1 OLT. Além disso, serão necessários 5.484 metros de cabo de fibra óptica. A Figura 3 apresenta a solução encontrada considerando a topologia GPON. O arquivo gerado pode ser visualizado através de uma ferramenta que lê arquivos no formato KML – nesse caso utilizou-se o aplicativo Google Earth. Os pontos de acesso que possuem equipamentos são representados pelos símbolos (equipamento

terminal

do

tipo

CTO).

O divisor óptico é representado pelo símbolo e os pontos de passagem dos cabos por .O tempo de processamento foi de 8,84 ms. Foram realizadas outras simulações, considerando problemas com duas centrais telefônicas, 221 pontos de demanda, 5.087 pontos de acesso.

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Uma ferramenta computacional de apoio à decisão para planejamento de redes de acesso de telecomunicações

Figura 1 Ferramenta de planejamento de redes de telecomunicações

Figura 2 Representação gráfica da definição do problema com os pontos de acesso, demanda e oferta

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Uma ferramenta computacional de apoio à decisão para planejamento de redes de acesso de telecomunicações

Figura 3 Visualização da solução encontrada pela ferramenta

O tempo de execução foi de 127,80 ms. Para um outro problema com duas centrais, 522 pontos de demanda e 2.983 pontos de acesso, o tempo de processamento foi de 653,45 ms.

Para avaliar o algoritmo, foi realizado um conjunto de experimentos com dados reais para infraestrutura e foi escolhida a topologia de rede GPON. Para cada entrada, foram avaliados dois limites para o custo da rede. O primeiro limite é dado pelo custo de uma árvore-estrela conectando o ponto de oferta e os pontos de demanda. O segundo limite é dado pela soma dos caminhos ao longo da árvore geradora mínima para o gráfico. Os experimentos têm mostrado que o algoritmo constrói boas árvores, no que diz respeito aos limites e layout visual.

Um comparativo entre as topologias não é conclusivo nos experimentos iniciais em decorrência das diferenças dos custos dos elementos da rede e dos meios de transmissão, que podem variar de acordo com práticas comerciais e com a necessidade e/ou objetivo da empresa.

Conclusão A ferramenta computacional proposta oferece apoio ao planejador na tomada de decisão sobre o planejamento de rede, por meio da distribuição dos meios de transmissão e equipamentos, a partir de um ou mais pontos de demanda de serviço e pontos de oferta. Para isso, foram utilizados algoritmos de otimização em grafos, representando a rede de distribuição dos

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equipamentos de acordo com a topologia.

Interfaces gráficas amigáveis foram desenvolvidas para permitir a utilização da ferramenta no planejamento das três tecnologias de rede, a partir de mapas e diagramas geográficos.

A ferramenta apresenta a grande vantagem de poupar esforços do planejador de rede, pois é capaz de gerar diversas configurações em pouco tempo, permitindo que ele se concentre nos aspectos relevantes do planejamento.

Como alternativa de aplicabilidade, é possível identificar se é factível construir uma rede na área analisada considerando os custos de construção.

A ferramenta pode ser aplicada a outros tipos de rede de utilidade pública, tais como: saneamento, abastecimento e energia elétrica.

Referências BASSETO, F. et al.

Metodologia de Planejamento de Redes de Acesso com Otimização de Receitas. Scribd. Disponível em: <http://www.scribd.com/doc/19603316/Metodolog ia-de-Planejamento-de-Redes-de-Acesso-comOtimização-de-Receitas>. Acesso em: out. 2009.

CHEN, C. H.; YAN, S.; CHEN, M. Applying Lagrangian relaxation-based algorithms for airline coordinated flight scheduling problems.

Computers & Industrial Engineering, v. 59, n.3, p.

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Uma ferramenta computacional de apoio à decisão para planejamento de redes de acesso de telecomunicações

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Abstract Considering current telecommunication technologies, different networks can support voice, data, and video in the same medium, known as triple play service. Access network planning is admittedly expensive and using software tools can contribute to reduce costs by supporting planners. The computational problem of access network planning is combinatorially complex, when considering types of services, technologies, equipment, and possible network topologies. This work describes a system to support access network planning. This system is able to generate networks of different technologies or/and hybrid networks based on the position of the offers points, demand points, and the access points (poles, manholes, etc.) where the cables will be positioned. The system is fast and it allows the construction of various scenarios during the planning of an access network. Moreover, it produces an output in Keyhole Markup Language (KML) format, which can be used as an urban map layer in a Geographic Information System (GIS) for visualization and interaction.

Key words: Telecom network design.

Telecommunications Networks. GIS.

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Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 8, n. 1, p. 7-14, jan./jun. 2012

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Implantação e validação de um serviço de circuitos dinâmicos GMPLS-Like sobre a Rede GIGA

acessa o plano de dados para obter dados estatísticos.

A solução composta pela infraestrutura GMPLS-Like e pelo plano de gerência passou por testes sistêmicos por um período de seis meses na Rede GIGA, de modo a comprovar sua capacidade de configurar e monitorar circuitos dinâmicos com garantia de banda para múltiplos usuários.

Centenas de circuitos foram estabelecidos e testados entre as cidades de Campinas, São Paulo, São José dos Campos e Rio de Janeiro. Os testes comprovaram a capacidade e a viabilidade da solução proposta, possibilitando o gerenciamento de circuitos dinâmicos de maneira não conflitante com os demais serviços em operação na rede. Além disso, o tempo de estabelecimento de um circuito foi reduzido drasticamente. Enquanto no processo manual desde a chegada da requisição até sua configuração na rede gastavam-se alguns dias, com a solução implantada o tempo passou para alguns segundos. Após os testes, o serviço de circuitos dinâmicos passou a integrar o portfólio de serviços experimentais da Rede GIGA, estando disponível para uso dos pesquisadores da rede, que podem gerenciar seus próprios circuitos sem a necessidade de contatar o núcleo de operação da rede, que se preocupa agora apenas com as regras de uso do serviço.

Conclusão

Agradecimentos Os autores agradecem o apoio dado a este trabalho, desenvolvido no âmbito do Projeto GIGA – Rede Experimental de Alta Velocidade – Fase 2, que contou com recursos do Fundo para o Desenvolvimento Tecnológico das Telecomunicações (FUNTTEL), do Ministério das Comunicações, através do Convênio no 01.09.0108.00 com a Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP).

Referências

Utilizando um conjunto de softwares livres e de código aberto, mostramos a viabilidade de se utilizar uma arquitetura de plano de controle GMPLS externa e virtualizada, denominada GMPLS-Like, para controlar uma rede sem qualquer suporte nativo a essa tecnologia de plano de controle, possibilitando prover um serviço de circuitos dinâmicos. A arquitetura proposta baseia-se na utilização de um conjunto de servidores, no qual são executados os componentes do plano de controle que, canonicamente, seriam executados de forma embarcada nos comutadores de rede. Além disso, complementamos o plano de controle com um plano de gerência, de forma a torná-lo mais amigável e atraente para os administradores e usuários da rede.

Com uma arquitetura externa e virtualizada de plano de controle em alguns servidores, perdemse algumas características de robustez e eficiência próprias da natureza distribuída da solução GMPLS embarcada. Todavia, essa deficiência pode ser mitigada utilizando técnicas de alta disponibilidade e de recuperação aplicadas à virtualização, bem como a reserva de infraestrutura de rede, o que possibilita diminuir o tempo de comunicação entre o plano de controle externo e os comutadores de rede.

A arquitetura GMPLS-Like mostra-se uma

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alternativa viável para se transformar redes de pequeno e médio porte sem suporte a uma tecnologia de circuitos em redes de circuitos dinâmicos.

No contexto da Rede GIGA, estamos trabalhando na evolução da solução implantada em relação à robustez, que é essencial para uma solução em produção. Para isso, estamos avaliando funcionalidades de alta disponibilidade no contexto de virtualização. Outra linha de pesquisa é o uso de uma infraestrutura de nuvem terceirizada para hospedar as máquinas virtuais onde executamos o plano de controle, como, por exemplo, a Amazon EC2 (AMAZON). Com esse tipo de solução, pretendemos analisar a viabilidade da arquitetura GMPLS-Like em relação aos aspectos de segurança e latência para a comunicação interna no plano de controle e entre o plano de controle e o plano de dados.

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Segurança da informação para o ambiente do Sistema Brasileiro de Televisão Digital

exposição aos ataques à segurança dos receptores de TVDi. Conclusão Apesar de a TVDi ser pouco explorada comercialmente e utilizada de maneira incipiente, o crescente aumento do número de seus usuários, que é cada vez mais atrativo à indústria da TV interativa, faz com que as informações desses usuários – que representam um valioso acervo para as organizações, em geral, e também para pessoas mal-intencionadas – sejam disponibilizadas e circulem no ambiente de TVDi. No entanto, essas informações devem ser protegidas por todos os atores envolvidos na cadeia de valor do SBTVD, uma vez que caracterizam, acima de tudo, propriedades dos usuários. Por esse motivo, no ambiente de TVDi, é necessário garantir a segurança dessas informações, no que tange a confidencialidade, integridade, disponibilidade, autenticidade e privacidade. Atenção especial deve ser dada aos receptores do SBTVD, cujas funcionalidades oferecidas por meio do middleware Ginga e da interface com a Internet proporcionam interatividade plena.

Uma questão pouco discutida no Brasil, embora importante de ser considerada, é a questão da privacidade dos dados dos usuários nos diferentes tipos e formas de acesso à Internet e sua autenticação. De acordo com o comércio eletrônico varejista nacional (CÂMARA-ENET), tem sido observado que nem todas as empresas apresentam uma política de privacidade facilmente acessível a seus clientes, e isso pode ser replicado no ambiente de TVDi brasileiro.

Após uma série de testes realizados em laboratório, é possível afirmar que, em breve, os receptores de TVDi se tornarão uma fonte importante de vazamento de informações privadas em redes públicas e em ambientes de computação em nuvem, como já vem acontecendo com os smartphones e como já ocorreu, e ainda ocorre, com os computadores de uso pessoal. Apesar disso, ainda não há registros de ataques relacionados à segurança da informação no ambiente de TVDi e não há praticamente literatura a respeito.

Cabe ressaltar, ainda, a urgente necessidade de se prover segurança aos receptores digitais, pelos seguintes procedimentos: a) entrega segura de aplicações; b) verificação da integridade e da autenticidade de origem de uma aplicação a ser instalada no aparelho; c) gerenciamento de privilégios de diferentes usuários que possam operar o receptor;

d) questões vinculadas a vulnerabilidades na codificação insegura nas linguagens inseridas no ambiente; e) isolamento entre aplicações e sistemas operacionais embarcados; f) proteção de aplicações e de seu ambiente de execução nos receptores TVDi. A segurança da informação no ambiente do SBTVD deve ser tratada preventivamente, conforme exposto neste artigo, sendo que já existem ações concretas e consistentes para essa implementação a partir de um dos componentes desse ambiente: os receptores de TV digital interativa brasileira equipados com o middleware Ginga.

Nesse sentido, este artigo apresentou um aparato – composto por método, sistema e ferramentas – com o objetivo de promover a adoção de ações voltadas à segurança da informação no ambiente de TVDi brasileiro, destacando ainda a necessidade de duas ações importantes e imediatas, a saber: a normalização das políticas de privacidade das organizações (públicas ou privadas) que atuam nesse ambiente, coletando, manipulando e/ou armazenando dados e informações de usuários; e o desenvolvimento de instrumentos tecnológicos que suportem e/ou viabilizem a implementação das normas e políticas estabelecidas.

Agradecimentos Os autores agradecem o apoio dado a este trabalho, desenvolvido no âmbito do Projeto SMTVi, que contou com recursos do Fundo de Desenvolvimento Tecnológico das Telecomunicações (FUNTTEL), do Ministério das Comunicações, por meio do convênio no 001/2007.

Referências AGÊNCIA NACIONAL DE TELECOMUNICAÇÕES (ANATEL). TV por Assinatura alcança mais de 10 milhões de domicílios em fevereiro. 28 mar. 2011.

Disponível em: < http://www.anatel.gov.br/Portal/exibirPortalPagina EspecialPesquisa.do? acao=&tipoConteudoHtml=1&codNoticia=22357>.

Acesso em: jun. 2011.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15605-2 (em preparação). Televisão digital terrestre – Tópicos de Segurança. Parte 2: Mecanismos de segurança para aplicativos interativos.

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Análise de voz baseada em estimação conjunta de modelo fonte-filtro através de computação evolutiva

As Figuras 18 e 19 apresentam exemplos da otimização dos parâmetros do modelo de fonte e filtro utilizando a estratégia evolutiva. Pode-se observar que a estratégia evolutiva também foi capaz de ajustar de forma satisfatória os parâmetros do modelo. É possível observar que foram necessárias 300 gerações para o fitness se tornar estável em ambas as figuras, sendo esta a quantidade de gerações necessárias para a correta otimização.

A Tabela 7 apresenta uma comparação dos valores de fitness obtidos por ambos os algoritmos para as vogais (quadros) /AA/ e /II/ para uma média de 20 simulações. Observa-se que o valor médio do fitness é muito parecido para os dois algoritmos evolutivos. A estratégia evolutiva apresenta, para as 300 gerações, um desvio-padrão e um tempo total de simulação inferiores aos do algoritmo genético.

mostra-se viável para aplicações tais como: compressão de sinais de fala; transformação de voz, dado que os parâmetros obtidos na otimização podem ser alterados; e suavização dos parâmetros de quadros adjacentes que necessitem ser concatenados, permitindo a evolução dos algoritmos de síntese de fala baseados em concatenação de trechos de fala.

Os trabalhos futuros preveem o uso de um filtro complementar ao filtro de formantes para reduzir o erro na filtragem inversa e um modelo para representar os sons vozeados com fricação, como é o caso das fricativas sonoras, que não obtiveram bons resultados com o modelo proposto. Além disso, prevê-se o estudo e a análise de viabilidade da aplicação da técnica proposta em sistemas de transformação de voz.

Tabela 7 Análise do fitness

Os autores agradecem o apoio dado a este trabalho, desenvolvido no âmbito do projeto “Framework utilizando síntese de voz para deficientes visuais em dispositivos móveis”, que contou com recursos do Fundo para o Desenvolvimento Tecnológico das Telecomunicações (FUNTTEL), do Ministério das Comunicações, através do convênio no 01.10.0272.00 com a Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP).

Quadro

DesvioAlgoritmo Mínimo Média Máximo Tempo Padrão AG

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0,6715

0,0586

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AG

0,4955

0,5584

0,5875

0,0284

1630,0 9

EE

0,5303

0,5744

0,5876

0,0207

1059,5 0

/II/

/AA/

Referências

Conclusão Neste trabalho foi apresentada uma técnica de otimização conjunta dos parâmetros da fonte sonora e do filtro de trato vocal para a produção de trechos vozeados de sinais de fala.

Foi utilizado o modelo LF para representação da fonte e uma estratégia para modelagem das componentes de ruído. O filtro foi obtido através do cascateamento de sete formantes, representados por uma frequência central e uma largura de banda. A otimização foi realizada por meio de dois algoritmos evolutivos: um algoritmo genético e uma estratégia evolutiva.

A computação evolutiva apresenta a vantagem de permitir a otimização conjunta dos parâmetros de fonte e filtro, mesmo que a função de fitness represente um problema multimodal. Em todas as simulações realizadas, os algoritmos encontraram uma solução factível e satisfatória para a otimização. A desvantagem está relacionada ao custo computacional, sendo necessário um tempo significativo para a convergência dos algoritmos.

A abordagem apresentada neste trabalho para a modelagem da fonte e do filtro permite que se faça uma interpretação física dos parâmetros obtidos na otimização, uma vez que o modelo LF expressa a derivada do pulso glotal e o filtro com formantes em cascata representa a envoltória espectral dos quadros de fala. Essa técnica

74

Agradecimentos

AIRAS, M.; ALKU, P. Comparison of multiple voice source parameters in different phonation types. In: INTERSPEECH, 2007, Antwerp.

Proceedings...

Antwerp, Belgium: 2007. p. 1.410-1.413.

ALKU, P. Glottal wave analysis with pitch synchronous iterative adaptive inverse filtering.

Speech Communication, v. 11, p. 109-118, Genova, Itália, 1992.

ATAL, B. S.; HANAUER, S. L. Speech analysis and synthesis by linear predictive coding of the speech wave. Journal of the Acoustical Society of America, v. 50, n. 2, p. 637-655, 1971.

DE CASTRO, L. N. Fundamentals of Natural Computing: Basic Concepts, Algorithms and Applications. Flórida, Estados Unidos: Chapman & Hall/CRC, 2006.

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Journal of the Acoustical Society of America, v. 97, n. 1, p. 505-519, 1995.

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Cad. CPqD Tecnologia, Campinas, v. 8, n. 1, p. 53-76, jan./jun. 2012

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MedCast: sistema colaborativo para discussão de casos clínicos

Figura 8 Resultado da aplicação do algoritmo de remoção automática de texto

Conclusão Os avanços nas tecnologias da informação e comunicação (TICs) permitem a construção de ferramentas sofisticadas que tornam a discussão de casos clínicos mais versátil e abrangente.

A utilização de dados de sistemas de informações hospitalares permite que informações mais detalhadas sobre os pacientes sejam acessadas pelo grupo de discussão, tais como: histórico, internações, prescrições, exames laboratoriais e imagens.

A utilização cuidadosa dessas informações, preservando-se a identidade dos pacientes, permite o enriquecimento da discussão e, consequentemente, um diagnóstico mais preciso pelos profissionais de saúde e, no caso de alunos, um treinamento mais eficaz.

Dessa forma, o protótipo desenvolvido demonstra a viabilidade da proposta, em decorrência de seu bom desempenho no que diz respeito à velocidade proporcionada às discussões, ainda que seja transmitido um grande volume de dados. No entanto, para a utilização em produção de tal sistema restam ainda questões importantes a serem abordadas, como, por exemplo, o processo de tornar anônimos os textos livres e as imagens com dados embutidos de pacientes.

Agradecimentos Os autores agradecem o apoio dado a este trabalho, desenvolvido no âmbito do Projeto

84

GIGA, que contou com recursos do Fundo para o Desenvolvimento Tecnológico das Telecomunicações (FUNTTEL), do Ministério das Comunicações, por meio do convênio no 01.09.0631.00 com a Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP).

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Cabos ópticos internos compactos para redes FTTx: metodologia para avaliação do coeficiente de atrito dinâmico Ana Flávia Nascimento, João Guilherme Dias de Aguiar, Luís Guilherme Tomba Silveira Leite Implantação e validação de um serviço de circuitos dinâmicos GMPLS-Like sobre a Rede GIGA Rafael A. Scaraficci, Milton B. Faber, Marcos R. Salvador, Douglas S. Viroel TV digital na América Latina: um estudo de caso representativo Marcus Aurélio Ribeiro Manhães, Dagberto de Proença Magalhães Segurança da informação para o ambiente do Sistema Brasileiro de Televisão Digital Alexandre M. Braga, Gilmara S. Restani, José Orfeu C. Antonini, Wagner M. da Silva Análise de voz baseada em estimação conjunta de modelo fonte-filtro através de computação evolutiva Mário Uliani Neto, Leandro de Campos Teixeira Gomes, Flávio Olmos Simões, Ricardo Paranhos Velloso Violato, João Marcos Travassos Romano MedCast: sistema colaborativo para discussão de casos clínicos Vinicius Lima, Ramon A. Moreno, Isidro Lopes, Marco Antonio Gutierrez, Fernando Shogo Ito Método ágil de modelagem de processos orientada a serviços Yara Rodrigues Lopes Gerador automático de relatórios dinâmicos para sistemas de informação com bases de dados relacionais Celly de Siqueira Martins, Cláudio Copello Machado, André Lara Temple de Antonio Propriedade intelectual do CPqD

www.cpqd.com.br Rodovia Campinas-Mogi-Mirim (SP340) – km 118,5 – CEP 13086-902 (acesso pela Rua Dr. Ricardo Benetton Martins) Campinas – SP – Brasil

ISSN 1809-1946

Uma ferramenta computacional de apoio à decisão para planejamento de redes de acesso de telecomunicações Anderson Delcio Parreira, Rivael Strobel Penze, Sandro Danilo Gatti, Guilherme P. Telles