Cadernos CPqD Tecnologia - V8 Nº1

Vol. 8 • n. 1 • janeiro/junho 2012

Cadernos CPqD

Tecnologia

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A revista Cadernos CPqD Tecnologia chega ao seu oitavo volume refletindo quatro importantes áreas doprograma de pesquisa e desenvolvimento do CPqD: (1) Sistemas de Suporte a Operações e Negócios,(2) Serviços e Aplicações, (3) Segurança da Informação e (4) Comunicações Ópticas. Os artigos aquiapresentados ilustram algumas linhas temáticas dessas áreas de P&D de grande interesse para acomunidade brasileira de telecomunicações e de tecnologia da informação. A diversidade dos temasilustra a complexidade do cenário tecnológico atual, cada vez mais dinâmico e inovador.

Os resultados obtidos no programa de P&D do CPqD e sua difusão contribuem sob diferentes aspectospara o desenvolvimento do setor de tecnologias da informação e comunicação. Um desses aspectos dizrespeito à proteção dos dados e à privacidade do usuário do Sistema Brasileiro de Televisão Digital(SBTV). O desenvolvimento do método, sistema e ferramentas que possibilitam a identificação devulnerabilidades presentes no receptor de TVD possibilitou a elaboração de recomendações desegurança para os desenvolvedores de aplicações e para os usuários. Essas recomendaçõesencontram-se atualmente disponíveis nos sites do CPqD e do Ministério das Comunicações, bem comoos códigos-fontes (programas) de todas aplicações interativas, ferramenta de autoria e bibliotecas decomponentes desenvolvidas no âmbito do Projeto Serviços Multiplataforma de TV Interativa (SMTVI), osquais seguiram os padrões estipulados para o middleware GINGA-NCLua. A expectativa é de que osdiversos interessados, tais como: comunidades de desenvolvedores, grandes e pequenos radiodifusores,públicos ou privados, provedores de conteúdos e serviços, entre outros, sejam estimulados a utilizaresses resultados para capacitação, desenvolvimento e implantação de novos serviços e aplicaçõesinterativas.

Neste volume, são também apresentados os pedidos de patente depositados no INPI, referentes aoperíodo de dezembro de 2011 a junho de 2012, resultados da inovação alcançada ao longo dodesenvolvimento dos projetos.

Por fim, neste último período tivemos a alteração da composição do Fórum de P&D do CPqD, queconstitui o Comitê Editorial dos Cadernos, com o encerramento dos mandatos dos professores ClaudiaMaria Bauzer Medeiros (SBC/Unicamp), Hypolito José Kalinowski (SBMO/UFTPR), Rege RomeuScarabucci (Representante do Conselho Curador do CPqD) e Weiler Alves Finamore (SBrT). Queroregistrar nossos agradecimentos pela cordial convivência e por suas valiosas contribuições, tanto para oprograma de pesquisa e desenvolvimento do CPqD como para os Cadernos. Quero também dar asboas-vindas aos professores Luci Pirmez (SBC/COPPE-UFRJ), Murilo Araujo Romero (SBMO/EESC-USP), José Carlos Maldonado (Representante do Conselho Curador do CPqD/ICMC-USP) e MichelDaoud Yacoub (SBrT/UNICAMP), que passam a integrar o Fórum de P&D e o Comitê Editorial, emsubstituição aos membros, cujos mandatos se encerraram.

Prefácio

Apresentam-se, neste número da revista Cadernos CPqD Tecnologia, nove artigos envolvendo trabalhosrecentes nas mais diversas áreas de atuação em pesquisa e desenvolvimento do CPqD.

O primeiro artigo, de Parreira e outros colaboradores, apresenta uma ferramenta computacionaldesenvolvida para apoio ao planejamento de redes de acesso. Essa ferramenta tem a vantagem depoupar 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 diversostipos de tecnologia de redes de acesso, tais como: GPON, HFC e xDSL, em diversas configurações, eseleciona a configuração que resulta em uma rede de menor custo.

No segundo artigo, Nascimento, Aguiar e Silveira Leite descrevem uma metodologia de ensaio para finsde certificação de cabos ópticos internos compactos de baixo atrito no Brasil. Esse tipo de cabo écaracterizado pelo diâmetro menor e pelo baixo atrito, atribuído ao material de sua capa externa. Issopossibilita 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 orequisito 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 desenvolvidapara implantação do serviço de conexões dinâmicas Ethernet sobre a Rede GIGA. Essa solução ébaseada em um plano de controle GMPLS externo e virtualizado, que funciona em conjunto com umplano de gerenciamento de conexões e permite que os usuários da rede criem, monitorem e gerenciemconexões com garantia de QoS entre os laboratórios de pesquisa interligados pela Rede GIGA. Asolução utiliza software livre e de código aberto e pode ser utilizada para controlar uma rede semqualquer suporte nativo a essa tecnologia de plano de controle, possibilitando prover um serviço decircuitos dinâmicos.

O quarto artigo, de Manhães e Magalhães, apresenta um estudo de caso da disponibilização da TV digitalterrestre, 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 atributosrepresentativos para toda a América Latina, determinados a partir da análise de aspectos da geografiapopulacional e planos de canais com o objetivo de maximizar a área de cobertura em circunstânciasfavoráveis para populações urbanas e rurais e radiodifusores.

No quinto artigo, Braga e outros colaboradores oferecem uma visão geral das questões de segurança dainformação alusivas à proteção dos dados e à privacidade do usuário, e apresentam algumasvulnerabilidades presentes na cadeia de valor do Sistema Brasileiro de Televisão Digital, destacando asvulnerabilidades 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 noambiente de televisão digital no Brasil.

No sexto artigo, Uliani Neto e outros colaboradores apresentam um algoritmo de análise de voz baseadoem estimação conjunta. A principal vantagem desse algoritmo é a parametrização automática esimultânea 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 InformaçãoHospitalar). A utilização de dados do SIH permite que informações sobre os pacientes sejam acessadaspelo grupo de discussão. Essas informações incluem: histórico, internações, prescrições, exameslaboratoriais 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 dealunos, um treinamento mais eficaz.

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O oitavo artigo, de Lopes, apresenta uma proposta de adaptação na forma de modelagem de processosque 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 seconfunda 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 técnicasatuais.

Por fim, o nono artigo, de Martins e outros colaboradores, é sobre um sistema de informação quepossibilitará a geração automática de relatórios dinâmicos para outros sistemas de informação queutilizam sistemas gerenciadores de bases de dados relacionais. Esse sistema facilita e agiliza odesenvolvimento 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 paraempresas operadoras de telecomunicações.

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

João Marcos Travassos RomanoPresidente do Fórum de P&D do CPqD

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Uma ferramenta computacional de apoio àdecisão para planejamento de redes de acesso

de telecomunicaçõesAnderson Delcio Parreira*, Rivael Strobel Penze, Sandro Danilo Gatti, Guilherme P. Telles**

Com as tecnologias de telecomunicação atuais, diferentes redes podem suportar serviços de voz, dadose vídeo, conhecidos como serviços triple play. O planejamento de redes de acesso é reconhecidamentecustoso 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, astecnologias, os equipamentos e as possíveis topologias para a rede. Este artigo descreve umaferramenta computacional de apoio ao planejamento de redes de acesso. Por apresentar rapidez, essaferramenta 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 umacamada 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.

1 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: [email protected].

**Instituto de Computação – Universidade Estadual de Campinas – Unicamp.

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

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

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.

2 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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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

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, considerando-se 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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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

Dslam 144 portas Tap 2, 4, 8, 10 portas ONU 12 e 32 portas

NT (modem) 1 entrada Headend ONT 1 entrada

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

3 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.

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.



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


Uma ferramenta computacional de apoio à decisão par a planejamento de redes de acesso detelecomunicações

Figura 3 Visualização da solução encontrada pela fe rramenta

O tempo de execução foi de 127,80 ms. Para umoutro problema com duas centrais, 522 pontos dedemanda e 2.983 pontos de acesso, o tempo deprocessamento foi de 653,45 ms.Para avaliar o algoritmo, foi realizado umconjunto de experimentos com dados reais parainfraestrutura e foi escolhida a topologia de redeGPON. Para cada entrada, foram avaliados doislimites para o custo da rede. O primeiro limite édado pelo custo de uma árvore-estrelaconectando o ponto de oferta e os pontos dedemanda. O segundo limite é dado pela somados caminhos ao longo da árvore geradoramínima para o gráfico. Os experimentos têmmostrado que o algoritmo constrói boas árvores,no que diz respeito aos limites e layout visual.Um comparativo entre as topologias não éconclusivo nos experimentos iniciais emdecorrência das diferenças dos custos doselementos da rede e dos meios de transmissão,que podem variar de acordo com práticascomerciais e com a necessidade e/ou objetivo daempresa.

Conclusão

A ferramenta computacional proposta ofereceapoio ao planejador na tomada de decisão sobreo planejamento de rede, por meio da distribuiçãodos meios de transmissão e equipamentos, apartir de um ou mais pontos de demanda deserviço e pontos de oferta. Para isso, foramutilizados algoritmos de otimização em grafos,representando a rede de distribuição dos

equipamentos de acordo com a topologia.Interfaces gráficas amigáveis foramdesenvolvidas para permitir a utilização daferramenta no planejamento das três tecnologiasde rede, a partir de mapas e diagramasgeográficos. A ferramenta apresenta a grande vantagem depoupar esforços do planejador de rede, pois écapaz de gerar diversas configurações em poucotempo, permitindo que ele se concentre nosaspectos relevantes do planejamento. Como alternativa de aplicabilidade, é possívelidentificar se é factível construir uma rede naárea analisada considerando os custos deconstrução.A ferramenta pode ser aplicada a outros tipos derede de utilidade pública, tais como: saneamento,abastecimento e energia elétrica.

Referências

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Abstract

Considering current telecommunication technologies, different networks can support voice, data, andvideo in the same medium, known as triple play service. Access network planning is admittedly expensiveand using software tools can contribute to reduce costs by supporting planners. The computationalproblem of access network planning is combinatorially complex, when considering types of services,technologies, equipment, and possible network topologies. This work describes a system to supportaccess network planning. This system is able to generate networks of different technologies or/and hybridnetworks 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 ofvarious scenarios during the planning of an access network. Moreover, it produces an output in KeyholeMarkup Language (KML) format, which can be used as an urban map layer in a Geographic InformationSystem (GIS) for visualization and interaction.

Key words: Telecom network design. Passive optical network. Algorithm for DesigningTelecommunications Networks. GIS.


http://www.eurescom.de/~pub-deliverables/P600-series/P614/d8/d8.pdf

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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 dadosestatísticos.A solução composta pela infraestruturaGMPLS-Like e pelo plano de gerência passoupor testes sistêmicos por um período de seismeses na Rede GIGA, de modo a comprovar suacapacidade de configurar e monitorar circuitosdinâmicos com garantia de banda para múltiplosusuários. Centenas de circuitos foramestabelecidos e testados entre as cidades deCampinas, São Paulo, São José dos Campos eRio de Janeiro. Os testes comprovaram acapacidade e a viabilidade da solução proposta,possibilitando o gerenciamento de circuitosdinâmicos de maneira não conflitante com osdemais serviços em operação na rede. Alémdisso, o tempo de estabelecimento de um circuitofoi reduzido drasticamente. Enquanto noprocesso manual desde a chegada da requisiçãoaté sua configuração na rede gastavam-sealguns dias, com a solução implantada o tempopassou para alguns segundos. Após os testes, oserviço de circuitos dinâmicos passou a integraro portfólio de serviços experimentais da RedeGIGA, estando disponível para uso dospesquisadores da rede, que podem gerenciarseus próprios circuitos sem a necessidade decontatar o núcleo de operação da rede, que sepreocupa agora apenas com as regras de uso doserviço.

Conclusão

Utilizando um conjunto de softwares livres e decódigo aberto, mostramos a viabilidade de seutilizar uma arquitetura de plano de controleGMPLS externa e virtualizada, denominadaGMPLS-Like, para controlar uma rede semqualquer suporte nativo a essa tecnologia deplano de controle, possibilitando prover umserviço de circuitos dinâmicos. A arquiteturaproposta baseia-se na utilização de um conjuntode servidores, no qual são executados oscomponentes do plano de controle que,canonicamente, seriam executados de formaembarcada nos comutadores de rede. Alémdisso, complementamos o plano de controle comum plano de gerência, de forma a torná-lo maisamigável e atraente para os administradores eusuários da rede.Com uma arquitetura externa e virtualizada deplano de controle em alguns servidores, perdem-se algumas características de robustez eeficiência próprias da natureza distribuída dasolução GMPLS embarcada. Todavia, essadeficiência pode ser mitigada utilizando técnicasde alta disponibilidade e de recuperaçãoaplicadas à virtualização, bem como a reserva deinfraestrutura de rede, o que possibilita diminuir otempo de comunicação entre o plano de controleexterno e os comutadores de rede. A arquitetura GMPLS-Like mostra-se uma

alternativa viável para se transformar redes depequeno e médio porte sem suporte a umatecnologia de circuitos em redes de circuitosdinâmicos.No contexto da Rede GIGA, estamostrabalhando na evolução da solução implantadaem relação à robustez, que é essencial para umasolução em produção. Para isso, estamosavaliando funcionalidades de alta disponibilidadeno contexto de virtualização. Outra linha depesquisa é o uso de uma infraestrutura de nuvemterceirizada para hospedar as máquinas virtuaisonde executamos o plano de controle, como, porexemplo, a Amazon EC2 (AMAZON). Com essetipo de solução, pretendemos analisar aviabilidade da arquitetura GMPLS-Like emrelação aos aspectos de segurança e latênciapara a comunicação interna no plano de controlee entre o plano de controle e o plano de dados.

Agradecimentos

Os autores agradecem o apoio dado a estetrabalho, desenvolvido no âmbito do ProjetoGIGA – Rede Experimental de Alta Velocidade –Fase 2, que contou com recursos do Fundo parao Desenvolvimento Tecnológico dasTelecomunicações (FUNTTEL), do Ministério dasComunicações, através do Convêniono 01.09.0108.00 com a Financiadora de Estudose Projetos (FINEP).

Referências

AMAZON. Amazon Elastic Compute Cloud(Amazon EC2) . Disponível em:<http://aws.amazon.com/ec2/>. Acesso em: 31ago. 2011.

DRAGON PROJECT. Dynamic ResourceAllocation via GMPLS Optical Networks(DRAGON). Disponível em:<http://dragon.east.isi.edu/>. Acesso em: 31 ago.2011.

ESNET. OSCARS. ESnet On-Demand SecureCircuits and Advance Reservation System. 2011.Disponível em: <http://www.es.net/OSCARS/>.Acesso em: 31 ago. 2011.

EXTREME NETWORKS. Disponível em:<http://extremenetworks.com/>. Acesso em: 31ago. 2011.

INSTITUTE OF ELECTRICAL ANDELECTRONICS ENGINEERS (IEEE). StandardIEEE802.1Q. IEEE Standard for Local andMetropolitan Area Networks – Virtual BridgedLocal Area Networks. 2005.

INTERNET ENGINEERING TASK FORCE(IETF). NETWORK WORKING GROUP. E.Mannie (ed.). Generalized Multi-protocol Label


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

exposição aos ataques à segurança dosreceptores de TVDi.

Conclusão

Apesar de a TVDi ser pouco exploradacomercialmente e utilizada de maneira incipiente,o crescente aumento do número de seususuários, que é cada vez mais atrativo à indústriada TV interativa, faz com que as informaçõesdesses usuários – que representam um valiosoacervo para as organizações, em geral, etambém para pessoas mal-intencionadas –sejam disponibilizadas e circulem no ambiente deTVDi. No entanto, essas informações devem serprotegidas por todos os atores envolvidos nacadeia de valor do SBTVD, uma vez quecaracterizam, acima de tudo, propriedades dosusuários. Por esse motivo, no ambiente de TVDi,é necessário garantir a segurança dessasinformações, no que tange a confidencialidade,integridade, disponibilidade, autenticidade eprivacidade. Atenção especial deve ser dada aosreceptores do SBTVD, cujas funcionalidadesoferecidas por meio do middleware Ginga e dainterface com a Internet proporcionaminteratividade plena.Uma questão pouco discutida no Brasil, emboraimportante de ser considerada, é a questão daprivacidade dos dados dos usuários nosdiferentes tipos e formas de acesso à Internet esua autenticação. De acordo com o comércioeletrônico varejista nacional (CÂMARA-ENET),tem sido observado que nem todas as empresasapresentam uma política de privacidadefacilmente acessível a seus clientes, e isso podeser replicado no ambiente de TVDi brasileiro.Após uma série de testes realizados emlaboratório, é possível afirmar que, em breve, osreceptores de TVDi se tornarão uma fonteimportante de vazamento de informaçõesprivadas em redes públicas e em ambientes decomputação em nuvem, como já vemacontecendo com os smartphones e como jáocorreu, e ainda ocorre, com os computadoresde uso pessoal. Apesar disso, ainda não háregistros de ataques relacionados à segurançada informação no ambiente de TVDi e não hápraticamente literatura a respeito.Cabe ressaltar, ainda, a urgente necessidade dese prover segurança aos receptores digitais,pelos seguintes procedimentos:

a) entrega segura de aplicações; b) verificação da integridade e da

autenticidade de origem de umaaplicação a ser instalada no aparelho;

c) gerenciamento de privilégios dediferentes usuários que possam operar oreceptor;

d) questões vinculadas a vulnerabilidadesna codificação insegura nas linguagensinseridas no ambiente;

e) isolamento entre aplicações e sistemasoperacionais embarcados;

f) proteção de aplicações e de seuambiente de execução nos receptoresTVDi.

A segurança da informação no ambiente doSBTVD deve ser tratada preventivamente,conforme exposto neste artigo, sendo que jáexistem ações concretas e consistentes paraessa implementação a partir de um doscomponentes desse ambiente: os receptores deTV digital interativa brasileira equipados com omiddleware Ginga.Nesse sentido, este artigo apresentou umaparato – composto por método, sistema eferramentas – com o objetivo de promover aadoção de ações voltadas à segurança dainformação no ambiente de TVDi brasileiro,destacando ainda a necessidade de duas açõesimportantes e imediatas, a saber: a normalizaçãodas políticas de privacidade das organizações(públicas ou privadas) que atuam nesseambiente, coletando, manipulando e/ouarmazenando dados e informações de usuários;e o desenvolvimento de instrumentostecnológicos que suportem e/ou viabilizem aimplementação das normas e políticasestabelecidas.

Agradecimentos

Os autores agradecem o apoio dado a estetrabalho, desenvolvido no âmbito do ProjetoSMTVi, que contou com recursos do Fundo deDesenvolvimento Tecnológico dasTelecomunicações (FUNTTEL), do Ministério dasComunicações, por meio do convêniono 001/2007.

Referências

AGÊNCIA NACIONAL DETELECOMUNICAÇÕES (ANATEL). TV porAssinatura alcança mais de 10 milhões dedomicílios em fevereiro. 28 mar. 2011.Disponível em: <http://www.anatel.gov.br/Portal/exibirPortalPaginaEspecialPesquisa.do?acao=&tipoConteudoHtml=1&codNoticia=22357>.Acesso em: jun. 2011.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMASTÉCNICAS (ABNT). NBR 15605-2 (empreparação). Televisão digital terrestre – Tópicosde Segurança. Parte 2: Mecanismos desegurança 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 daotimização dos parâmetros do modelo de fonte efiltro utilizando a estratégia evolutiva. Pode-seobservar que a estratégia evolutiva também foicapaz de ajustar de forma satisfatória osparâmetros do modelo. É possível observar queforam necessárias 300 gerações para o fitnessse tornar estável em ambas as figuras, sendoesta a quantidade de gerações necessárias paraa correta otimização.A Tabela 7 apresenta uma comparação dosvalores de fitness obtidos por ambos osalgoritmos para as vogais (quadros) /AA/ e /II/para uma média de 20 simulações. Observa-seque o valor médio do fitness é muito parecidopara os dois algoritmos evolutivos. A estratégiaevolutiva apresenta, para as 300 gerações, umdesvio-padrão e um tempo total de simulaçãoinferiores aos do algoritmo genético.

Tabela 7 Análise do fitness

Quadro Algoritmo Mínimo Média Máximo Desvio-Padrão Tempo

/II/AG 0,5041 0,6383 0,6715 0,0586 1633,4

2

EE 0,6555 0,6699 0,6714 0,0036 1069,40

/AA/AG 0,4955 0,5584 0,5875 0,0284 1630,0

9

EE 0,5303 0,5744 0,5876 0,0207 1059,50

Conclusão

Neste trabalho foi apresentada uma técnica deotimização conjunta dos parâmetros da fontesonora e do filtro de trato vocal para a produçãode trechos vozeados de sinais de fala.Foi utilizado o modelo LF para representação dafonte e uma estratégia para modelagem dascomponentes de ruído. O filtro foi obtido atravésdo cascateamento de sete formantes,representados por uma frequência central e umalargura de banda. A otimização foi realizada pormeio de dois algoritmos evolutivos: um algoritmogenético e uma estratégia evolutiva.A computação evolutiva apresenta a vantagemde permitir a otimização conjunta dos parâmetrosde fonte e filtro, mesmo que a função de fitnessrepresente um problema multimodal. Em todasas simulações realizadas, os algoritmosencontraram uma solução factível e satisfatóriapara a otimização. A desvantagem estárelacionada ao custo computacional, sendonecessário um tempo significativo para aconvergência dos algoritmos.A abordagem apresentada neste trabalho para amodelagem da fonte e do filtro permite que sefaça uma interpretação física dos parâmetrosobtidos na otimização, uma vez que o modelo LFexpressa a derivada do pulso glotal e o filtro comformantes em cascata representa a envoltóriaespectral dos quadros de fala. Essa técnica

mostra-se viável para aplicações tais como:compressão de sinais de fala; transformação devoz, dado que os parâmetros obtidos naotimização podem ser alterados; e suavizaçãodos parâmetros de quadros adjacentes quenecessitem ser concatenados, permitindo aevolução dos algoritmos de síntese de falabaseados em concatenação de trechos de fala.Os trabalhos futuros preveem o uso de um filtrocomplementar ao filtro de formantes para reduziro erro na filtragem inversa e um modelo pararepresentar os sons vozeados com fricação,como é o caso das fricativas sonoras, que nãoobtiveram bons resultados com o modeloproposto. Além disso, prevê-se o estudo e aanálise de viabilidade da aplicação da técnicaproposta em sistemas de transformação de voz.

Agradecimentos

Os autores agradecem o apoio dado a estetrabalho, desenvolvido no âmbito do projeto“Framework utilizando síntese de voz paradeficientes visuais em dispositivos móveis”, quecontou com recursos do Fundo para oDesenvolvimento Tecnológico dasTelecomunicações (FUNTTEL), do Ministério dasComunicações, através do convêniono 01.10.0272.00 com a Financiadora de Estudose Projetos (FINEP).

Referências

AIRAS, M.; ALKU, P. Comparison of multiplevoice source parameters in different phonationtypes. In: INTERSPEECH, 2007, Antwerp.Proceedings... Antwerp, Belgium: 2007.p. 1.410-1.413.

ALKU, P. Glottal wave analysis with pitchsynchronous iterative adaptive inverse filtering.Speech Communication, v. 11, p. 109-118,Genova, Itália, 1992.

ATAL, B. S.; HANAUER, S. L. Speech analysisand synthesis by linear predictive coding of thespeech wave. Journal of the AcousticalSociety of America, v. 50, n. 2, p. 637-655,1971.

DE CASTRO, L. N. Fundamentals of NaturalComputing: Basic Concepts, Algorithms andApplications. Flórida, Estados Unidos: Chapman& Hall/CRC, 2006.

CHILDERS, D. G.; AHN, C. Modeling the glottalvolume-velocity waveform for three voice types.Journal of the Acoustical Society of America,v. 97, n. 1, p. 505-519, 1995.

CHILDERS, D. G.; LEE, C. K. Vocal qualityfactors: analysis, synthesis and perception.


MedCast: sistema colaborativo para discussão de cas os clínicos

Figura 8 Resultado da aplicação do algoritmo de re moção automática de texto

Conclusão

Os avanços nas tecnologias da informação ecomunicação (TICs) permitem a construção deferramentas sofisticadas que tornam a discussãode casos clínicos mais versátil e abrangente.A utilização de dados de sistemas deinformações hospitalares permite queinformações mais detalhadas sobre os pacientessejam acessadas pelo grupo de discussão, taiscomo: 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 precisopelos profissionais de saúde e, no caso dealunos, um treinamento mais eficaz.Dessa forma, o protótipo desenvolvidodemonstra a viabilidade da proposta, emdecorrência de seu bom desempenho no que dizrespeito à velocidade proporcionada àsdiscussões, ainda que seja transmitido umgrande volume de dados. No entanto, para autilização em produção de tal sistema restamainda questões importantes a serem abordadas,como, por exemplo, o processo de tornaranônimos os textos livres e as imagens comdados embutidos de pacientes.

Agradecimentos

Os autores agradecem o apoio dado a estetrabalho, desenvolvido no âmbito do Projeto

GIGA, que contou com recursos do Fundo para oDesenvolvimento Tecnológico dasTelecomunicações (FUNTTEL), do Ministério dasComunicações, por meio do convêniono 01.09.0631.00 com a Financiadora de Estudose Projetos (FINEP).

Referências

ACR-NEMA. DICOM 3.0. Digital Imaging andCommunication in Medicine. 2004. Disponívelem: <http://medical.nema.org/>. Acesso em: 15nov. 2011.

ADOBE. Flash Player® . Disponível em:<http://www.adobe.com/br/products/flashplayer>.Acesso em: 05 nov. 2011.

______. Flash . Disponível em:<http://www.adobe.com/br/flashplatform>.Acesso em: 27 out. 2011.

______. Flex® . Disponível em:<http://www.adobe.com/br/products/flex>. Acessoem: 03 nov. 2011.

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APPLE. Keynote© . Disponível em:<http://www.apple.com/iwork/keynote/>. Acesso


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Vol. 8 • n. 1 • janeiro/junho 2012

Cadernos CPqD

Tecnologia

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

Cabos ópticos internos compactos para redes FTTx: metodologia para avaliação do coeficiente de atrito dinâmicoAna 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 GIGARafael A. Scaraficci, Milton B. Faber, Marcos R. Salvador, Douglas S. Viroel

TV digital na América Latina: um estudo de caso representativoMarcus Aurélio Ribeiro Manhães, Dagberto de Proença Magalhães

Segurança da informação para o ambiente do Sistema Brasileiro de Televisão DigitalAlexandre 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 evolutivaMário 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 clínicosVinicius Lima, Ramon A. Moreno, Isidro Lopes, Marco Antonio Gutierrez, Fernando Shogo Ito

Método ágil de modelagem de processos orientada a serviçosYara Rodrigues Lopes

Gerador automático de relatórios dinâmicos para sistemas de informação com bases de dados relacionaisCelly de Siqueira Martins, Cláudio Copello Machado, André Lara Temple de Antonio

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Cadernos CPqD Tecnologia - V8 Nº1

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