ISEP - CISTER - Research Centre in Real-Time Computing Systems
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CISTER (Research Centre in Real-Time and Embedded Computing Systems) is a top-ranked Research Unit based at the School of Engineering (ISEP) of the Polytechnic Institute of Porto (IPP), Portugal.
The IPP-HURRAY research group, created in mid 1997, is the core and genesis of the CISTER Research Unit.
HURRAY stands for HUgging Real-time and Reliable Architectures for computing sYstems. Therefore, the research unit focuses its activity in the analysis, design and implementation of real-time and embedded computing systems.
CISTER was, in the 2004 evaluation process, the only research unit in Portugal, in the areas of electrical engineering and computer science and engineering, to be awarded the level of Excellent. This excellent rating was confirmed in the last evaluation process (2007) CISTER, in which only one other research unit in these areas received this rating.
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Browsing ISEP - CISTER - Research Centre in Real-Time Computing Systems by advisor "Ferreira, Luís Miguel Moreira Lino"
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- Framework para Sistemas Distribuídos em Tempo-realPublication . Duarte, Roberto Daniel Alves; Ferreira, Luís Miguel Moreira LinoO desenvolvimento de sistemas distribuídos de tempo-real tem sido sempre uma tarefa complexa, altamente especializada para cada plataforma e com custo muito elevados. A introdução do paradigma de computação paralela fork/join em sistemas multicore permite dividir a computação entre vários cores. Este trabalho demostra que é possível a implementação do paradigma de computação fork/join distribuída em sistemas de tempo-real. Este paradigma permite distribuir parte de determinadas operações que não podem ser executadas localmente num nó, dentro da deadline definida para essa operação. Tal deve-se ao facto desses nós não terem capacidade de processamento suficiente. Outra razão para distribuir a computação pode também ser a necessidade de poupar energia num nó sem fios. Assim, a framework desenvolvida permite distribuir parte da computação por outros nós do mesmo sistema que tenham recursos livres. Foi especialmente desenvolvida para ser utilizada em sistemas embebidos com fraca capacidade de processamento, a operar numa rede totalmente fechada ao exterior. A implementação é por isso muito otimizada e de baixo nível de modo a que possa cumprir deadlines acima dos 70 ms. Este trabalho foi baseado numa implementação open-source do protocolo de comunicação Flexible Time Trigger-Switched Ethernet (FTT-SE) em que as operações distribuídas são executas em nós Linux com o patch PREEMPT-RT, que assegura o suporte a aplicações de tempo real.
- Implementação da rede Flexible Time Trigger para Switched Ethernet no Simulador NS-3Publication . Oliveira, Fábio André Gomes; Ferreira, Luís Miguel Moreira Lino; Albano, Michele; Garibay-Martinez, RicardoNos últimos anos tem-se assistido a um crescimento na utilização de sistemas embebido, sendo que muitos destes sistemas se encontram espacialmente separados, realizando comunicações distribuídas de modo a cumprirem os requisitos de tempo-real das suas aplicações. Muitas destas aplicações apresentam exigências temporais muito restritas e requerem um alto nível de determinismo no que diz respeito aos tempos em que as suas tarefas são executadas. O protocolo Flexible Time Triggered – Switched Ethernet (FTT-SE), baseado no paradigma Flexible Time Triggered (FTT), oferece garantias do determinismo temporal exigido por estas aplicações, apresentando igualmente flexibilidade e uma gestão dinâmica do serviço (QdS). Neste trabalho é apresentada a implementação do protocolo FTT-SE no simulador de redes NS-3, a primeira implementação deste protocolo para um simulador. O trabalho compreende o desenvolvimento de aplicações, no NS-3, que simulem o comportamento das aplicações Master, que realiza o escalonamento de tráfego, e Slave, que comunica com outras aplicações Slave, numa rede FTT-SE. A implementação define também dois tipos de comunicação entre aplicações Slave: sequencial (end-to-end) e de acordo com o paradigma Fork-Join Parallel/Distributed. Para estes tipos de comunicação, é descrito neste trabalho a integração da simulação de um mecanismo de escalonamento de tarefas por prioridades, único no NS-3, seguindo a política de escalonamento preemptiva Rate Monotonic. Através da implementação são simulados vários cenários de rede variando as características das aplicações utilizadas, procurando analisar os resultados obtidos e justificar os mesmos. A implementação descrita no relatório torna-se, deste modo, um contributo para a comunidade de investigação, uma vez que oferece a possibilidade de estudar e analisar a rede FTT-SE de uma forma prática, fiável e a um baixo custo.
- Quality of Service for High Performance IoT SystemsPublication . Sousa, Renato Ayres de; Barbosa, Paulo Miguel Santos; Ferreira, Luís Miguel Moreira Lino; Sousa, Paulo Baltarejo deThe fourth industrial generation brought both solutions as challenges. It allowed greater efficiency and effectiveness in manufacturing, reducing both costs and wastes. However, it consists in the deployment of innumerable devices for data collection and control processes. This brings challenges such as interoperability between all these heterogeneous systems. Thus, a group of partners, supported by the European Union, proposed a solution, the Arrowhead Framework. Its aim is to create a framework with a service-oriented architecture (SOA) enabling an abstract collaboration between all these different devices. While in development, the framework does not provide Quality of Service (QoS), which prevents its use in more demanding networks. This limitation was the central problem solved in this project. This project focus on developing an architecture that provides QoS support in Arrowhead compliant systems. Here the main challenges addressed are the following: developing an architecture capable of working with different communication protocols and technologies; develop an architecture capable of working with an unlimited number of QoS requirements. During the entire project, its development process consisted in two main iterations: the first was regarding the development of an architecture; the second consisted in the development of a pilot project based on the FTT-SE protocol that could test the architecture developed in the first iteration. At last, the final product consists in two systems, one for QoS configuration and other for monitoring. These two systems are independent of each other. Regarding QoS requirements, only delay and bandwidth were implemented.
- Reengineering and development of IoT Systems for Home AutomationPublication . Rocha, Rafael; Ferreira, Luís Miguel Moreira Lino; Albano, Michele; Silva, José BrunoWith the increasing adoption of technology in today’s houses, electricity is at an all-time high demand. In fact, given the plethora of vital electricity-powered appliances used every day, such as refrigerators, washing machines, and so forth, it has been proven difficult to even handle all devices’ electric consumption. To reduce consumption costs and turn it into a more manageable process, the concept of flex-offers was created. A flex-offer is built around scheduling energy usage in conjunction with the prices of electricity, as provided by an energy market. More specifically, a flex-offer is an energy consumption offer containing the user’s energy consumption flexibility, which is sent to an entity called the Aggregator, who aggregates together flex-offers from multiple parties, bargains with the energy market, and responds to each flex-offer with a schedule that meets the lowest prices for consumption, while still satisfying the users’ needs. By using flex-offers on a house’s equipment, the idea of FlexHousing was born. The aspired goal of the CISTER Research Center’s FlexHousing project is to deliver a platform where users can register their smart appliances, regardless of its brand and distributor, set up preferences for the devices’ usage, and let the system manage the energy consumption and device activation schedules based on the energy market prices. A previous project had already built a prototype of the FlexHousing system. Nevertheless, the original platform had many limitations and lacked maturity from a software engineering point of view, and the goal of this internship is to apply a reengineering process on the FlexHousing project, while also adding new features to it. Thus, the project’s domain model, its database, and class structures were altered to satisfy the new requirements. Furthermore, its web platform was rebuilt from the ground up. Also, a new interface was developed to facilitate support for devices of different brands. As a proof of concept for the benefits provided by this new interface, a connection with a new device (Sonoff Pow) was also established. Moreover, a new functionality was developed to identify a device’s type of appliance based on its energy consumption, in other words, to specify if a device is, for instance, a refrigerator or not. Finally, another new feature was added in which, based on a device’s type and its energy consumption pattern, the flex-offer creation is automated, minimizing user input. As planned, the FlexHousing platform now supports multiple types of devices, and has a software interface to support more types in the future with minimal effort. The flex-offer creation process has been simplified and is now partially automated. Finally, the web platform’s UI has been updated, becoming more intuitive and appealing to the user.
- Simulação de comunicação inter-veicular sobre LTE e 802.11pPublication . Cerqueira, Tiago Miguel Araújo Fernandes; Ferreira, Luís Miguel Moreira LinoNos últimos anos temos assistido ao aparecimento do conceito de redes veiculares, cujas aplicações tem o potencial de permitir um aumento da segurança rodoviária, redução de emissões e gestão de frotas eficiente, entre outras. Neste contexto, destacam-se duas tecnologias de comunicação para este tipo de redes, o Long Term Evolution (LTE) e o 802.11p/Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE). Devido às características próprias deste tipo de redes, atualmente, a grande maioria dos estudos é realizada com recurso a simuladores de redes e, de forma a simular o impacto da mobilidade dos nós na rede, é necessária a utilização de modelos de mobilidade. Neste trabalho é apresentada a implementação de dois algoritmos distintos de disseminação de dados, recorrendo a LTE e 802.11p, bem como a implementação de um novo modelo de mobilidade para o simulador de redes ns-3. O trabalho compreende o desenvolvimento de aplicações, no ns-3, que simulem a disseminação de dados recebidos, por parte de veículos com capacidades de comunicação com a infraestrutura, com a restante rede veicular. A implementação define dois algoritmos distintos, segundo o paradigma publish/subscribe, para a disseminação dos dados. Adicionalmente, foi ainda desenvolvido um módulo de mobilidade para o ns-3 que, recorrendo a APIs externas de planeamento de viagens, tais como as do Google Maps, é capaz de gerar mobilidade realística para os nós do simulador. As aplicações descritas neste relatório permitem a análise da disseminação de dados numa rede veicular, recorrendo a dois algoritmos distintos, bem como o estudo do impacto das diferentes densidades de nós na rede. A implementação do modelo de mobilidade descrito neste relatório, por sua vez, torna-se um contributo para os investigadores da área de redes veiculares ou metropolitanas, uma vez que permite a simulação de mobilidade realística com facilidade, sem recurso a simuladores veiculares externos que, devido à sua complexidade e propósito, podem revelar-se de difícil configuração e compreensão. O módulo de mobilidade descrito encontra-se atualmente em fase de revisão de código, com vista à inclusão no simulador ns-3.