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Defesa de Tese de Doutorado 342: " MobCache: Mobilidade de provedor e armazenamento eficiente em redes sem fio orientadas a conteúdo"

O aluno Edson Adriano Maravalho Avelar vai defender seu trabalho no dia 03 de março de 2017, às 08h30, na sala A-010 do CIn-UFPE Início: 03/03/2017 às 08:30 Término: 03/03/2017 às 10:30 Local: Sala A010

Pós-Graduação em Ciência da Computação – UFPE
Defesa de Tese de Doutorado Nº  342

Aluno: Edson Adriano Maravalho Avelar
Orientador: Prof. Kelvin Lopes Dias
Título: MobCache: MOBILIDADE DE PROVEDOR E ARMAZENAMENTO EFICIENTE EM REDES SEM FIO ORIENTADAS A CONTEÚDO
Data: 03/03/2017
Hora/Local: 8:30h – A10
Banca Examinadora:
Prof. Paulo Roberto Freire Cunha(UFPE / Departamento de Ciência da Computação.)
Prof. Jose Augusto Suruagy Monteiro(UFPE / Departamento de Ciência da Computação.)
Prof. Nelson Souto Rosa(UFPE / Departamento de Ciência da Computação. )
Prof. Edmundo Roberto Mauro Madeira(UNICAMP / Instituto de Computação)
Prof. Jó Ueyama(USP / Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação)

RESUMO:

O paradigma ICN (Information Centric Network) propõe que as operações da rede tenham o foco na recuperação do conteúdo ou informação, não importando sua localização física, Esta arquitetura difere substancialmente do projeto original da Internet, em vigor, centrado no host e dependente do endereçamento IP.  O armazenamento de conteúdo nos roteadores da rede e não apenas no provedor/fonte de conteúdo, além do suporte intrínseco à mobilidade do consumidor de conteúdo, são algumas das características que tornam o ICN uma das soluções proeminentes para lidar com a explosão tanto do tráfego de vídeo na Internet quanto do acesso via dispositivos móveis.  Tradicionalmente, os provedores ou fontes de conteúdo, estão localizados em servidores em nuvens computacionais e CDNs (Content Distribution Networks), por exemplo, para serviços como os fornecidos pelo Youtube e Netflix, ou mesmo, podem ser smartphones fornecendo informações sobre sua localização, streaming de vídeo ou mensagens em redes sociais.  Com o advento da Internet das Coisas (IoT - Internet of Things) e Redes Veiculares (VANETs – Vehicular Ad Hoc Networks), os provedores trazem novos  requisitos, como a continuidade no fornecimento de conteúdo enquanto se deslocam entre pontos de acesso sem fio. Sensores em robôs ou drones podem prover informações de temperatura, umidade, estado de objetos, vídeos para fins de monitoramento e segurança; veículos pertencentes a VANETs podem fornecer dados sobre a vias, acidentes, etc. Apesar do suporte à mobilidade de consumidor no ICN, há questões em aberto para que as operadoras invistam na implantação do ICN em suas redes , como o suporte transparente à mobilidade do provedor. Nesse contexto, esta tese investiga e propõe soluções para dois problemas tratados isoladamente pela literatura da área de redes centradas na informação: (a) decisão de armazenamento nos elementos da rede (in-network caching) e (b) mobilidade transparente de provedor de conteúdo. Dessa forma, propõe-se a sinergia entre mobilidade e caching com o objetivo de solucionar o problema de mobilidade de provedor em cenários fim-a-fim. Primeiramente, foi desenvolvida uma solução para cada problema. A solução para (a) consistiu em um modelo binomial e um algoritmo para ranqueamento de cache baseado no número de acertos; a avaliação, utilizando o simulador Omnet++, mostrou ganhos de 10% a 30% em comparação com algumas das estratégias mais citadas na literatura usando métricas de taxa de acerto, número de saltos e atraso médio de pacotes. A solução para (b) foi baseada em um esquema de envio de pacotes especiais para atualização das rotas de forma rápida e direta, após o handover. Um modelo analítico para analisar o custo do handover da proposta foi desenvolvido e validado via simulação. Diversas soluções da literatura foram comparadas em termos de métricas de QoS. Em relação à vazão, os ganhos da proposta variam de 3%, com o provedor movendo-se a 1m/s, e 244%, com o provedor movendo-se a 30m/s. Além disso, foi demonstrado na tese que há relação entre mobilidade e caching em redes ICN e que é possível melhorar ainda mais os serviços se a solução para os problemas (a) e (b) for desenvolvida de forma conjunta. Com isso, foi proposto o MobCache, um arcabouço para tratar a mobilidade de provedor nas CCNs visando melhorar a QoS e QoE para tráfego de vídeo, levando-se em consideração tanto a parte cabeada quanto a sem fio da rede. Os resultados de QoS e QoE mostraram a superioridade da proposta em relação ao estado da arte, com ganhos de até 58% em relação à vazão e de 16% a 80% em relação à avaliação de qualidade de vídeo, em particular o PSNR.
 
Palavras-chave: CCN, ICN, Mobilidade, Caching, NDN, RankCache, MobCache 
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