RNP - Rede Nacional de Ensino e Pesquisa

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P&D 
 

Aplicações multimídia de tempo real em redes avançadas



Rede Avançada para Pesquisa e Desenvolvimento de Sistemas Distribuídos em Medicina

Coordenador: Marco Antonio Gutierrez
Instituição proponente: Instituto do Coração do Hospital das Clínicas (Incor-USP)
Categoria orçamentária: até R$ 500.000,00

Resumo do subprojeto

O presente Projeto envolve a pesquisa e o desenvolvimento de sistemas distribuídos complexos na área de Telemedicina, tendo como suporte tecnologias de redes avançadas e a formação de recursos humanos nestas áreas. Tais sistemas devem suportar a transmissão, o armazenamento, a busca e a recuperação de informação multimídia, fundamentais em áreas como Medicina, com qualidade de serviço fim-a-fim e segurança. Espera-se, com esta proposta, atingir os seguintes resultados nas respectivas áreas de atuação propostas no projeto:

  1. Garantia de Qualidade de Serviço – implantar e avaliar algoritmos eficientes para garantir a qualidade de serviço da rede utilizada no transporte de informação multimídia. Para atender à demanda exigida por estas aplicações, em termos de banda necessária e atraso permitido, novos mecanismos de roteamento e comutação de pacotes em redes IP deverão ser perseguidos. O protocolo IP versão 4 foi desenvolvido em meados da década de 1970, onde muitas das necessidades atuais não foram previstas, impossibilitando que muitas características necessárias para a realização de rotinas complexas e sistemas distribuídos sejam realizados. O protocolo IP versão 6, em seus 10 anos de desenvolvimento, reuniu 30 anos experiência do protocolo IPv4, permitindo retirar funções desnecessárias e adicionar novas características, estas de acordo com as atuais necessidades, atreladas com a grande necessidade de endereçamento para novas aplicações.
  2. Segurança – desenvolver aplicações baseadas em plataforma World Wide Web (WWW) e suas ramificações que incluam serviços de segurança, tais como confidencialidade, integridade, autenticação, controle de acesso, não-repudiação e auditoria. Em especial, em Medicina, todo acesso ao prontuário eletrônico do paciente (anamneses, resultados de exames, sinais, imagens e laudos), seja para leitura ou modificação, deve ser cuidadosamente controlado e registrado para fins de auditoria. Somente usuários legítimos, devidamente autorizados, podem acessá-lo. A meta é preservar a privacidade do paciente e o seu anonimato e também permitir a identificação dos responsáveis pelas diferentes etapas do seu tratamento, visando identificar violações de segurança e suas possíveis causas.
  3. Bibliotecas Digitais – pesquisar e desenvolver métodos que permitam realizar a busca eficiente de material multimídia em bases de dados contendo grandes volumes, com ênfase em imagens médicas anônimas. Pretende-se, ao final do projeto, contar com um protótipo de sistema nesta área. Neste caso faz-se necessário que a infra-estrutura de rede seja compatível com a necessidade de banda oferecida pelo meio físico, necessitando de mecanismos que permitam o tráfego de grandes volumes de dados em um curto espaço de tempo. Em virtude das características técnicas que o IPv6 trás, permitiria que tal tarefa fosse executada de forma mais eficiente
  4. Sistema Distribuídos Complexos - investigar as aplicações de tecnologias de computação autonômica em sistemas paralelos, que serão servidores da infra-estrutura computacional, permitindo o desenvolvimento de aplicações de missão-crítica, em especial voltadas para Telemedicina.

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Plataformas para o Desenvolvimento de Aplicações de Realidade Virtual Imersiva e Distribuída sobre Redes de Altíssima Velocidade

Coordenador: Marcelo Knörich Zuffo
Instituição proponente: Universidade de São Paulo (USP)
Categoria orçamentária: até R$ 500.000,00

Resumo não divulgado

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Engenharia de Serviços e Aplicações com QoS: Produção Cooperativa de Vídeo

Coordenador: Luiz Fernando Gomes Soares
Instituição proponente: Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio)
Categoria orçamentária: até R$ 300.000,00

Resumo do subprojeto

O objetivo principal do projeto Engenharia de Serviços e Aplicações com QoS: Produção Cooperativa de Vídeo é a implementação de uma infra-estrutura para produção distribuída de programas de TV, a chamada Rede de Produção Cooperativa de Vídeo. Através dessa infra-estrutura, os membros de uma equipe de produção de programas de TV (roteiristas, diretores, e-ditores de imagens, etc), localizados em locais diferentes, poderão in-teragir e acessar todo material necessário para a produção do programa (roteiros, vídeos brutos, vídeos editados, etc). Como os vídeos precisam ser intercambiados na forma bruta, isto é, sem compressão, para evitar perda de qualidade nas operações de edição, uma infra-estrutura de redes de alta velocidade é essencial.

Para a realização do objetivo principal do projeto, a transmissão de ví-deo com QoS se faz necessária. Para dar suporte ao desenvolvimento de serviços, protocolos e aplicações com QoS, o projeto se propõe a desen-volver uma linguagem modular para descrição de estilos e configurações, com ênfase na especificação de frameworks para provisão e gerência de QoS, bem como todo o ferramental para sua compilação em classes Java.

Como sub-produto do projeto principal, um objetivo secundário é o desen-volvimento de um serviço de telefonia IP de baixo custo, que servirá para validar algumas das ferramentas desenvolvidas.

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GigaBot - Laboratórios de Acesso Remoto Sobre Redes Avançadas

Coordenador: Eleri Cardozo
Instituição proponente: Universidade Estadual de Campinas (Unicamp)
Categoria orçamentária: até R$ 300.000,00

Resumo do subprojeto

O subprojeto GigaBOT tem como instituições participantes a Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação da Unicamp, o Instituto de Computação da Unicamp, a Coordenação dos Programas de Pós-graduação de Engenharia (COPPE) da Universidade Federal do Rio de Janeiro e o Centro de Pesquisas Renato Archer do Ministério da Ciência e Tecnologia. O Departamento de Engenharia Elétrica da Faculdade de Engenharia da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul e Faculdade de Computação da Universidade Federal de Uberlândia participam na qualidade de instituições fora do eixo Rio-São Paulo. A Ignis Comunicações Ltda participa como empresa interveniente.

O objetivo principal do subprojeto GigaBOT é o desenvolvimento de uma plataforma de suporte a aplicações multimídia de tempo real para redes avançadas e de uma aplicação de laboratório de acesso remoto sobre esta plataforma. Laboratórios de acesso remoto permitem o compartilhamento de recursos escassos e de alto custo tanto na indústria quanto na academia. Para demonstrar a viabilidade da proposta, este projeto irá disponibilizar na rede do projeto GIGA um laboratório de acesso remoto que permitirá explorar o controle de robôs (ou outros dispositivos) à distância.

O aspecto inovador deste subprojeto está na proposta de uma plataforma para desenvolvimento de aplicações com restrições de tempo real para redes óticas. A plataforma oferece soluções abertas no nível de rede (por exemplo, qualidade de serviço, protocolos de transporte e controle de admissão), no nível de aplicação (laboratórios de acesso remoto) e no nível de middleware (por exemplo, suporte a componentes de software, segurança e funções de tempo-real).

O subprojeto possui três linhas mestras de pesquisa: Plataformas de Middleware para Aplicações Multimídia de Tempo Real, Gerência Integrada de Redes Óticas e Desenvolvimento de Aplicações Sobre Redes Avançadas. O resultado esperado da primeira linha de pesquisa é o desenvolvimento de uma plataforma de middleware que proverá todo o suporte para o desenvolvimento de aplicações multimídia de tempo real. A segunda linha de pesquisa se propõe a investigar uma arquitetura para gerência integrada de redes óticas que compreenda os níveis de rede, middleware e aplicação. Parte desta arquitetura será implementadas na plataforma de Middleware. Finalmente, na terceira linha de pesquisa serão desenvolvidas aplicações no domínio de laboratórios de acesso remoto. Para tanto, uma infra-estrutura de robôs móveis será conectada à rede ótica do projeto GIGA.

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Ambiente Colaborativo de Engenharia para Visualização e Interação Remota com Grandes Volumes de Dados

Coordenador: Alberto Barbosa Raposo
Instituição proponente: Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio)
Categoria orçamentária: até R$ 300.000,00

Resumo do subprojeto

Um dos objetivos dos departamentos de engenharia de grandes empresas, é a criação de sistemas de informação integrados para controlar os projetos de seus produtos. Buscam-se sistemas computacionais que, além de acessar a base de dados com informações de projeto, possuam recursos para visualização em 3D dos modelos com realismo suficiente para serem utilizados nas atividades de revisão de projeto, manutenção de equipamentos e treinamento de pessoal.

Nesse contexto, o subprojeto proposto tem como principal objetivo a utilização da rede do Projeto GIGA como meio de transmissão para a viabilização dos chamados Ambientes Colaborativos de Engenharia (CEE – Collaborative Engineering Environment), especialmente voltados para a visualização e interação com dados remotos, utilizando técnicas de Realidade Virtual (RV) distribuída.

A idéia é buscar uma solução efetiva para a colaboração entre os participantes de um grupo de trabalho em grandes projetos de engenharia que necessitam da visualização de dados utilizando técnicas de RV. Esses projetos, na maioria dos casos, envolvem grupos de profissionais de locais diferentes.

A meta do subprojeto proposto é desenvolver um protótipo de CEE para a tele-colaboração em um ambiente de RV gerado a partir do modelo CAD. Além da própria visualização do modelo, o ambiente deve prover meios efetivos para a comunicação entre os participantes, através de videoconferência, e para a coordenação das atividades do projeto, permitindo a realização de experimentos – manipulação, visualização, interação, anotação – através da rede de alta velocidade.

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Ambiente Colaborativo com Suporte à Transmissão de Vídeo e Mídias Digitais de Alta Definição

Coordenador: Graça Bressan
Instituição proponente: Universidade de São Paulo (USP)
Categoria orçamentária: até R$ 300.000,00

Resumo do subprojeto

Os principais objetivos deste projeto são o desenvolvimento de ambiente virtual colaborativo que facilite a interação e o trabalho cooperativo entre pessoas situadas remotamente e com capacida-de para videoconferência utilizando vídeo e voz, transmissão e recepção de elevado volume dados e de mídias digitais de alta definição. Além disso, será desenvolvido um sistema para aquisição, visualização e tratamento de dados de testes de satélites que permitirá a interação entre os vários grupos do LIT e de parceiros externos envolvidos em testes de satélites. Alem das aplicações de teste de satélite, o sistema tem por objetivo ser de uso geral, como ferramenta de Groupware, po-dendo ser utilizado em conjunto com outros sistemas não espacial, tais como ensino a distância, medicina ou outras. Para isso será provido de ferramentas adicionais de colaboração tais como WhiteBoard. O sistema utilizará técnicas e metodologias para prover qualidade de serviço em re-des IP em infra-estrutura de rede GIGA, com controle de banda e qualidade de serviço definidos pelo usuário, com suporte a transmissão de voz e vídeo de alta definição (DV e HDTV), através de vídeo sob demanda, transmissões em tempo real e videoconferência, além de elevado volume de dados. Serão utilizados protocolos voltados para estabelecimento de sessões de videoconferência de áudio e vídeo de alta definição, nos modos ponto a ponto e multiponto, através de protocolos H.323 ou SIP. Também serão tratados protocolos e interfaces de comunicação voltadas à transpor-te, distribuição, multiplexão/demultiplexão, compressão de mídias digitais, tais como RTP, RTCP, MPEG2 e MPEG4. A validação do projeto incluirá análise de desempenho considerando aspectos de QoS dentro das necessidades da aplicação e do que oferece a infra-estrutura da rede GIGA.

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Ambientes Virtuais Colaborativos Massivos na rede Giga

Coordenador: Jauvane Cavalcante de Oliveira
Instituição proponente: Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC)
Categoria orçamentária: até R$ 300.000,00

Resumo do subprojeto

O projeto GIGA-AVICOM objetiva explorar Ambientes VIrtuais COlaborativos Massivos na rede GIGA.

Ambientes Virtuais Colaborativos permitem que usuários localizados em posições geográficas distintas colaborem através de uma simulação de um mundo sintético controlado por computadores, utilizando uma infra-estrutura de comunicação tal como a Internet. Ambientes Virtuais Colaborativos tem sido, historicamente, aplicados a diversas áreas do conhecimento, tais como simulação militar de combate para treinamento de tropas, design e engenharia, engenharia de software, medicina, etc. Tais aplicações, se imersivas, podem incluir um nível a mais de realismo em uma simulação, permitindo que o usuário tenha uma experiência similar àquela que o mesmo teria em similar situação no mundo real. Aplicações de grande escala, que dependem da transferência, em tempo real, de uma massa de dados considerável para visualização colaborativa pelos participantes da simulação impõem uma carga considerável no subsistema de comunicação, o que as torna inviáveis para uso com redes convencionais.

Ambientes Virtuais Imersivos são usualmente implementados através de salas de realidade virtual que tem um custo elevado, o que torna tal tecnologia inalcançável para a maioria das instituições/empresas no país. É tecnicamente possível, porém, criar um ambiente de realidade virtual imersiva de baixo custo baseado em um cluster de PCs e componentes comuns, com benefícios diretos para as instituições que se beneficiam da tecnologia e indiretos para a sociedade em geral.

Aplicações que se caracterizam como aquelas dependentes de subsistemas de comunicação de alta velocidade incluem áreas tais como Medicina, Petróleo e Gás Natural, Biotecnologia, entre outras. Resultados deste subprojeto beneficiarão tais áreas que tem dificuldade em uma adequada exploração da tecnologia devido a restrições impostas pela tecnologia de rede hoje disponível.

Metas:

  • Criar Ambientes Virtuais Colaborativos (AVC) que dependam da transmissão de uma grande massa de dados proveniente de uma base de dados multimídia que seriam inviáveis em redes disponíveis atualmente. Os protótipos desenvolvidos serão:
    • Protótipo A1/A2 – AVC não_imersivo/imersivo na área de petróleo e gás natural.
    • Protótipo B1/B2 – AVC não_imersivo/imersivo na área de medicina.
  • Criar um CAVE de baixo custo para visualização da massa de dados de um modo mais interativo.
  • Criar, difundir e consolidar a cultura na área de Ambientes Virtuais Colaborativos nas instituições envolvidas neste projeto.
  • Assegurar a formação de recursos humanos especializados nos temas de pesquisa descritos neste projeto.

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Plataforma de Gerenciamento Baseado em Políticas para rede Giga

Coordenador: Joaquim Celestino Jr
Instituição proponente: Universidade Estadual do Ceará (Uece)
Categoria orçamentária: até R$ 300.000,00

Resumo não divulgado

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Diverge - Distribuição de Vídeo em Larga Escala sobre Redes Giga, com Aplicações a Educação

Coordenador: Edmundo de Souza e Silva
Instituição proponente: Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
Categoria orçamentária: até R$ 300.000,00

Resumo não divulgado

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Gerência de Sessões Multimídia em Redes Avançadas

Coordenador: Marlene Sabino Pontes
Instituição proponente: Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio)
Categoria orçamentária: até R$ 100.000,00

Resumo não divulgado

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Giga Impa - Matemática Aplicada e Meteorologia Computacional

Coordenador: Dan Marchesin
Instituição proponente: Instituto de Matemática Pura e Aplicada (Impa)
Categoria orçamentária: até R$ 100.000,00

Resumo não divulgado

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Aplicações gráficas em redes avançadas

Coordenador: Luiz Velho
Instituição proponente: Instituto de Matemática Pura e Aplicada (Impa)
Categoria orçamentária: até R$ 100.000,00

Resumo do subprojeto

O Laboratório VISGRAF do IMPA usará a estrutura e recursos do Projeto GIGA para, via testes práticos avaliar tecnologias desenvolvidas nas seguintes aplicações:

  • Ambiente de Realidade Virtual com Vídeo Tridimensional;
  • Visualização Interativa de Grandes Bases de Dados Gráficos

A pesquisa em Realidade Virtual com Vídeo Tridimensional tem como objetivo explorar o potencial de tecnologias avançadas em computação gráfica para aplicações de realidade virtual à distância. Dentre estas aplicações incluem-se: TV 3D, atuações aumentadas, e tele-presença imersiva. Esse projeto tem como meta principal avaliar a efetividade dessas tecnologias através de experimentos práticos com colaboradores na Universidade de Campinas e no Instituto de Matemática e Estatística da USP.

A pesquisa em Visualização Interativa de Grandes Bases de Dados Gráficos tem como objetivo investigar aplicações remotas para o acesso e manipulação de grandes bases de dados gráficos distribuídas. Sistemas de informação com essas características são utilizados em diversas áreas como Geoprocessamento, Geologia, Medicina, Entretenimento e Simulação Numérica. Esse projeto tem como meta identificar os requisitos para uma plataforma cliente-servidor através de testes com dados reais do Centro de Sensoriamento Remoto do INPE.

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Ensino Interativo à Distância

Coordenador: Paulo Cesar P. Carvalho
Instituição proponente: Instituto de Matemática Pura e Aplicada (Impa)
Categoria orçamentária: até R$ 100.000,00

Resumo do subprojeto

O subprojeto Ensino Interativo à Distância visa oferecer treinamento gratuito para professores de Matemática do Ensino Médio em todo o Brasil. É realizado desde 1990, abordando assuntos relativos às três séries do Ensino Médio. Todos os anos são realizados, em janeiro e julho, cursos dos quais participam cerca de 120 professores em cada realização. Desde 2001, o alcance do programa foi consideravelmente ampliado. Com o apoio do Instituto do Milênio Avanço Global e Integrado da Matemática e da RNP, o curso passou a ser transmitido, via Internet, para um número crescente de instituições participantes. Atualmente, recebem as transmissões 16 universidades federais ou estaduais em 16 estados diferentes.

Em sua forma atual, o programa possibilita apenas um grau limitado de interatividade. O sinal de imagem e som é transmitido unidirecionalmente, do Rio de Janeiro para os demais centros. Os professores participantes nos outros estados podem fazer perguntas através de um “chat” textual. No entanto, para assegurar uma recepção contínua da transmissão, há um atraso de dois minutos entre a geração e a recepção do sinal de vídeo, o que faz com que uma pergunta só seja recebida no Rio de Janeiro com alguns minutos de atraso. Muitas vezes, isto faz com que ela não seja respondida. Além disso, uma parte importante do curso, que é a sessão de discussão dos problemas, é feita localmente, em cada estado.

A utilização dos recursos do projeto GIGA permitirá ampliar, gradualmente, o nível de interatividade do curso, fazendo com que os professores em localidades atendidas pelo projeto possam interagir em tempo real com os instrutores. Além disso, as sessões de discussão de exercícios serão realizadas de modo conjunto, permitindo que os professores de regiões diferentes possam travar conhecimento com as abordagens de seus colegas.

Além das iniciativas de utilização do projeto como um veículo para videoconferência interativa, o projeto pretende também, em suas fases finais, explorar outros recursos de colaboração, utilizando software de Geometria Dinâmica. Estes programas fornecem um ambiente para construções euclidianas em que é possível movimentar pontos e observar os efeitos destes movimentos. É nossa intenção investigar modos naturais de utilização destes recursos de modo colaborativo, incluindo o uso de dispositivos de entrada especiais (“white-board”) ou de recursos de visão computacional.

Os principais resultados esperados do subprojeto são:

  • Realização de um experimento relevante para o estudo do uso de video-conferência para programas de treinamento de grande porte.
  • Avaliação do impacto do grau de interatividade no efeito do ensino.
  • Estudo de mecanismos efetivos de interação e colaboração em aplicações de ensino à distância
  • Melhoria do nível de preparação do professor, conduzindo à melhoria do ensino ministrado na escola básica.

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