uma proposta de arquitetura swim para o cenário brasileiro

Uma Proposta de Arquitetura SWIM para o Cenário Brasileiro

Lucas Monteiro, Iuri Ramos, Li Weigang, José Fregnani, Ítalo Romani e Gláucia Balvedi

XVI SITRAER – Rio de Janeiro/RJ27 de outubro de 2017

Agenda

Introdução

Governança do SWIM

Implementação do SWIM

Proposta de SWIM para o cenário brasileiro

Semântica no contexto ATM

Conclusão

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Introdução

A demanda por tráfego aéreo tem aumentado em escala global, e esta tendência deverá continuar nos próximos anos.

Novas soluções de gerenciamento de tráfego aéreo estão sendo desenvolvidas.

Diferentes programas começaram a aprimorar as soluções de navegação (NextGen e SESAR) para promover a evolução do gerenciamento de tráfego aéreo (ATM), convergindo para um ambiente automatizado, integrado e interoperável.

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Introdução

System Wide Information Management (SWIM): padrões, infraestrutura e governança que possibilitam o gerenciamento de informações relacionadas ao ATM e a troca de informações entre as partes interessadas através de serviços interoperáveis.

Recursos tecnológicos

Pessoas (papéis e responsabilidades)

Informação (classificação dos dados)

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Introdução

ICAO. International Civil Aviation Organization, “Manual on System Wide Information Management (SWIM) Concept, (Doc 10039)”, Montreal, 2015.

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Introdução

SWIM contribui para:

Melhorar a tomada de decisão pelos envolvidos, durante todas as fases estratégicas e táticas do voo

Mais flexibilidade e economia nas comunicações, obtidas com a aplicação de padrões comuns de troca de informações

Soluções menos acopladas, minimizando o impacto das mudanças entre provedores e consumidores de informações

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Introdução

A interoperabilidade global não requer a mesma arquitetura funcional para todas as implementações do SWIM.

Cada implementação do SWIM pode adotar arquitetura própria, limitada por acordos regionais e restrições geográficas, tecnológicas e legais.

Este trabalho apresenta conceitos necessários à compreensão do SWIM e uma proposta para sua implementação considerando o cenário brasileiro.

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Governança do SWIM

Governança do SWIM: pessoas, políticas e processos necessários para liderar, comunicar, orientar e fazer cumprir os comportamentos organizacionais das partes interessadas necessários para a interoperabilidade global (ICAO, 2015).

Estabelece os processos para assegurar que as regras, políticas e padrões apropriados sejam seguidos e define as cadeias de responsabilidade, autoridade e comunicação.

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Implementação do SWIMArquitetura Orientada a Serviços (SOA)

Service-oriented Architecture: é um conceito geral para organizar e utilizar recursos distribuídos que podem estar sob o controle de diferentes proprietários.

Baixo acoplamento: o fornecedor de informações tem impacto reduzido no consumidor de informações.

No SWIM: fornecedores de informações expõem seus serviços para uso pelos consumidores de informações através de registros interconectados que listam os serviços e os detalhes específicos de utilização, com base no SOA.

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Implementação do SWIMFramework do SWIM

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Aplicações compatíveis com o SWIM: aplicativos aptos a utilizar os serviços (interoperabilidade semântica).

Serviços de troca de informações: descrições e características técnicas dos serviços disponíveis.

Modelos de intercâmbio de informações: características dos dados utilizados pelos serviços de troca de informações, incluindo descrição do conteúdo, estrutura e formato da informação.

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Infraestrutura: serviços essenciais, tais como gerenciamento de interface, mensageria, segurança e gerenciamento dos serviços.

Rede de comunicação de dados: provê a comunicação entre fornecedor (serviço) e destinatário (aplicação compatível com o SWIM).

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Camada Funções ou Subcamadas Possíveis padrões / implementações

Aplicações ATS, ATFM, Airline Ops

Serviços de Troca de Informações

Interoperabilidade de serviços, definição de interface

OGC CS-W, WSDL, WADL, WFS, WMS, WCS

Modelos de Troca de Informações

Modelos de dados aeronáuticos, meteorológicos voos, interoperabilidade

semântica

AIXM, WXXM, IWXXM, FIXM, FIXS, AIXS, WXXS

Infraestrutura

Gerenciamento de serviços, políticas, segurança, gerenciamento de interface, representação de dados, mensageria,

registro de serviços

AIRM, RDF/RDFS, OWL, DDS, JMX, SNMP, XML, XSD, SOAP, JMS, DDS,

HTTP, MQ, UDDI

Rede de Comunicação

Segurança de rede, endereçamento, gerenciamento de identidade, detecção

de incidentesIPv4, IPv6, DNS

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SWIM global será alcançado através da interoperabilidade de potencialmente uma variedade de implementações.

Região SWIM: região delimitada por uma área de influência de determinada estrutura de governança.

Dentro da Região SWIM os participantes interoperam usando padrões estabelecidos para essa região particular.

A conexão de provedores e consumidores com o SWIM ocorrerá através de Pontos de Acesso, entidades lógicas que fornecem serviços básicos como mensageria, gerenciamento de interface, segurança, etc.

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Implementação do SWIMPrograma SWIM – FAA

Em 2007, a FAA estabeleceu o Programa SWIM para implementar um conjunto de princípios de TI no Sistema Nacional de Espaço Aéreo (NAS) e fornecer aos usuários informações relevantes e compreensíveis.

No passado, a conexão entre dois sistemas exigia uma rede fixa e interfaces personalizadas, ponto-a-ponto.

A FAA identificou a necessidade de reduzir o alto grau de interdependência entre os sistemas e afastar-se da proliferação de interfaces de aplicativos ponto-a-ponto.

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Enterprise Messaging Bus: componentes que permitem a interoperabilidade entre os sistemas e serviços do NAS.

Web Hosting: plataformas de hospedagem de aplicativos.

Colaboração: componentes para suportar as funções de colaboração.

Gerenciamento de interface (registro): NAS Service Registry/Repository (NSRR).

Enterprise Service Management: falhas no serviço, monitoramento, implementação de políticas e segurança.

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Proposta SWIM-BRSWIM Registry Brazil

SWIM Registry Brazil (TransLab/UnB, ICEA/DECEA) busca disponibilizar para a comunidade ATM brasileira funções essenciais do SWIM, como:

Busca por informações sobre os serviços disponíveis;

Publicação/registro de serviços pelos provedores;

Subscrição dos serviços (alertas);

Gerenciamento do ciclo de vida do serviço; e

Busca e subscrição de políticas.

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Proposta SWIM-BRArquitetura SWIM-BR

A infraestrutura SWIM pode ter arquiteturas distintas (funcionais, físicas).

Um conceito de arquitetura genérica é desejável para acomodar implementações diferentes – Ponto de Acesso.

Um ponto de acesso SWIM é uma entidade lógica que agrupa uma série de recursos técnicos.

A infraestrutura do SWIM é formada pelo conjunto de pontos de acesso SWIM, que serão implementados pelos membros da comunidade ATM.

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O SWIM distingue entre:

Serviços de aplicativos: estão disponíveis – ou seja, visíveis, detectáveis, utilizáveis – para sistemas autorizados.

Serviços básicos: não são visíveis para outros sistemas, mas são mecanismos fundamentais que permitem o consumo de serviços e o compartilhamento de informações.

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Gerenciamento de interface: gerenciamento de registro.

Mensageria: funções que suportam trocas de mensagens, roteamento e distribuição de conteúdo.

Segurança de serviço: autenticação, autorização, confidencialidade, integridade e controle de acesso.

Gerenciamento de serviços corporativos: gestão dos serviços associados aos provedores e consumidores e gestão dos serviços de suporte do SWIM (controle de falhas, configuração, desempenho e segurança).

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O SWIM deve ser capaz de incluir informações sobre serviços usando diferentes tecnologias e padrões.

Os componentes básicos do SWIM devem ser projetados, na medida do possível, para que uma variedade de tecnologias e padrões sejam suportados

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A implementação do SWIM no Brasil, considerando o SWIM Registry, pode ser planejada para prover funções que:

Sejam complementares ou integradas às do SWIM Registry;

Façam parte do grupo de funções básicas da camada de infraestrutura do SWIM, mas que não integrem o escopo do SWIM Registry; e

Possam ser reunidas em APIs que possibilitem a criação de pontos de acesso SWIM pelos membros ATM.

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Algumas das funções da camada de infraestrutura, tais como gerenciamento de serviços, publicação e descoberta de serviços, dentre outras, já se fazem presentes no SWIM Registry.

É necessária a implementação de funções básicas do framework do SWIM que possibilitem a plena utilização do SWIM Registry e sua integração com os pontos de acesso SWIM que vierem a ser implementados (cenário 1).

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O SWIM-BR deve, também, prover funções básicas do SWIM que não estão previstas para o SWIM Registry, tais como: gerenciamento de desempenho, mensageria, segurança, auditoria, dentre outras (cenário 2).

Por fim, as aplicações devem poder se comunicar diretamente com a infraestrutura do SWIM, implementando um ponto de acesso internamente à aplicação. Neste caso, é necessário disponibilizar um conjunto de bibliotecas, API e outros mecanismos que permitam tal conectividade (cenário 3).

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Proposta SWIM-BRSemântica ATM

O volume de dados da aviação cresce consideravelmente – um número crescente de provedores de dados começaram a publicar seus dados através de vários métodos de distribuição digital.

Tal tendência beneficia atores da indústria que usam dados para melhorar os sistemas de aviação, reduzir custos e aumentar a segurança de voo.

Gerenciar dados de diferenes fontes, de forma consistente e coerente, pode ser um desafio significativo para qualquer organização.

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Modelos de dados são desenvolvidos para gerenciar os dados gerados, usados e armazenados por uma determinada organização.

Um modelo de dado codifica a estrutura, o formato e as restrições sobre valores de dados armazenados, bem como suas relações com entidades do mundo real que dão origem aos dados.

Infelizmente, os provedores de dados da aviação podem empregar modelos de dados distintos, e esses modelos de dados podem variar em diferentes dimensões.

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Ontologia é a tecnologia que fornece a base para a construção da web semântica, contendo um conjunto comum de termos para descrever e representar domínios.

Ferramentas automatizadas podem usar os dados armazenados de forma mais consciente, gerenciando melhor o conhecimento.

Para uma interoperabilidade semântica correta, precisamos de fontes compartilhadas de conceitos precisamente definidos, exatamente onde as ontologias desempenham um papel fundamental.

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Conclusão

O presente trabalho teve como objetivo apresentar uma proposta de arquitetura do SWIM no Brasil.

Para isso, conceitos importantes do SWIM foram revisitados.

Tal iniciativa possibilitará materializar produtos essenciais do SWIM, estimulando a colaboração da comunidade ATM.

O estabelecimento do SWIM possibilitará o surgimento de novas linhas de pesquisa.

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