Modelagem computacional para Avaliação da Age of Information (AoI) em sistemas ciberfísicos

Abstract

A Age of Information (AoI) é um conceito que define métricas relacionadas ao grau de atualização que um monitor possui em relação a uma ou mais fontes de informação, as quais enviam pacotes sequenciais de atualização. O presente estudo propõe a utilização da AoI para a avaliação e otimização de um Sistema Ciberfísico (SCF) caracterizado como um sistema de monitoramento e decisão no contexto da atividade de comando e controle (C2) militar. Nesse tipo de sistema, agentes enviam periodicamente suas posições georreferenciadas para um centro de operações e os cenários de uso podem ter diferentes graus de criticidade. Para atingir esse objetivo, este trabalho desenvolveu um modelo computacional para cálculo da Age of Information (AoI), o qual foi usado como base para a implementação de uma ferramenta de simulação. Além da referida ferramenta, este trabalho contribuiu para a melhoria das atuais técnicas de gerenciamento de pacotes para a otimização da AoI, ao propor duas novas técnicas: a Last Generated - First Served - Conditional (LGFS-C), para modelos de uma fonte e um servidor e a Max Age First - Last Generated - First Served - Multiple preemption in Waiting (MAF-LGFS-MW), para modelos de múltiplas fontes e múltiplos servidores. Ambas as técnicas, quando avaliadas, mostraram resultados iguais ou melhores do que as atuais técnicas no estado da arte, a depender dos parâmetros do modelo. Como última contribuição, o trabalho aplica uma metodologia de avaliação com o uso da ferramenta desenvolvida em três tipos de cenários de uso, em que é demonstrado o uso das simulações para melhorar o dimensionamento da infraestrutura em função dos requisitos de desempenho.