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SWIM Concepts and Application in BrazilIuri Ramos, Li Weigang, Lucas Monteiro e Camila Bassetto
II Workshop CYBER/SWIM – São José dos Campos28 de novembro de 2017
Agenda
● Introdução
● Conceito SWIM
● Governança SWIM
● Infraestrutura SWIM
● SWIM Registry
● Implementações SWIM Registry
● Proposta SWIM-BR
● Conclusão
Introdução
Introdução
● A demanda por tráfego aéreo tem aumentado nas últimas décadas, exigindo o desenvolvimento de novas soluções de ATM.
● Programas como Sky ATM Research (SESAR) na Europa, Next Generation Air Transportation System (NextGen) nos EUA, SIRIUS no Brasil tem convergido na evolução do ATM em um ambiente automatizado, integrado e colaborativo.
IntroduçãoDemanda e Oferta - Transporte Doméstico
● Demanda (ago/16 x ago/17): alta de 5,4%● Oferta (ago/16 x ago/17): alta de 3,5%
Introdução
● Global Air Navigation Plan – GANP (Doc 9750): é necessário melhorar a disponibilidade de informações aos usuários, incluindo condições meteorológicas, tráfego aéreo e disponibilidade dos recursos em solo.
● Global ATM Operational Concept (Doc 9854): a aplicação do SWIM deve resolver a necessidade de dados, promovendo a integração ATM.
· Sistema ATM pode ser classificado como CLIOS (Complex, Large-scale, Integrated, Open Systems).
· Existem limitações no sistema ATM nacional, como a infraestrutura limitada para o intercâmbio de informações em tempo real.
· International Civil Aviation Organization (ICAO) propõe o conceito System Wide Information Management (SWIM).
Introdução
SWIM
● “O SWIM e a reunião de padrões, infraestrutura e governança necessárias à gestão e ao intercâmbio de informações relacionadas ao ATM entre as partes interessadas por meio de serviços interoperáveis.” (ICAO)
● A interoperabilidade entre serviços é aperfeiçoada com o uso de modelos e serviços comuns para o intercâmbio de informações, além dos padrões e tecnologias adequadas.
SWIMIntrodução
● Limitações:
● Os sistemas não foram concebidos para serem interoperáveis;
● Interfaces ponto-a-ponto, dificultando a acomodação de novos usuários/recursos;
● Limitações arquiteturais/tecnológicas/comunicação;
● Grande variedade de modelos e mecanismos de intercâmbio de dados;
● Dados gerenciados de maneira isolada por diferentes participantes.
SWIMIntrodução
● Benefícios:
● Melhoria na tomada de decisão pelos envolvidos, em todas as fases do voo (pré-voo, em voo e pós-voo), em função do aumento da disponibilidade de dados;
● Aumento da performance dos sistemas;
● Comunicações mais flexíveis em função da adoção de padrões comuns de troca de informações;
● Diminuição do acoplamento das soluções, minimizando o impacto das mudanças entre provedores e consumidores de informação.
SWIMIntrodução
● Princípios:
● Separação entre provedores e consumidores: a quantidade e a natureza dos usuários podem evoluir com o tempo;
● Baixo acoplamento: melhoria na compatibilidade entre as aplicações e diminuição do impacto por conta de evoluções;
● Adoção de padrões abertos: padrões disponíveis publicamente;
● Serviços interoperáveis: conjuntos de funcionalidades utilizados de forma flexível em múltiplos sistemas.
SWIMIntrodução
ICAO. International Civil Aviation Organization, “Manual on System Wide Information Management (SWIM) Concept, (Doc 10039)”, Montreal, 2015.
SWIMFramework de Interoperabilidade
● Aplicações SWIM: soluções mantidas por consumidores e provedores de informação;
● Serviços de Troca de Informação: domínios específicos de informação ATM, utilizados pelas aplicações SWIM;
● Modelos de Troca de Informações: padrões contendo descrição sintática e semântica dos dados ATM;
● Infraestrutura: funções básicas necessárias ao intercâmbio de informações (mensageria, segurança, etc);
● Conexão de rede: permite a comunicação interna e entre diferentes implementações.
SWIMFramework de Interoperabilidade
SWIMOverview
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
Governança SWIM
● A governança estabelece os processos para assegurar que as regras, as políticas e os padrões apropriados sejam seguidos.
● Ela define a cadeias de responsabilidade, autoridade e comunicação, bem como os mecanismos de medição e controle que permitem aos participantes exercerem seus papéis (funções e responsabilidades).
Governança SWIM
● Definir os envolvidos na aprovação e na evolução dos padrões
● Definir a infraestrutura do SWIM a ser fornecida pelas entidades (ou seus provedores de rede)
● Estabelecer um conjunto comum de políticas e padrões regulatórios
● Promover a interoperabilidade semântica e estrutural entre as partes interessadas, desenvolvendo um conjunto comum de artefatos semânticos e estruturais (por exemplo, ontologias, vocabulários controlados)
Governança SWIMExemplos
● Governança dos serviços de informação: ciclo de vida dos serviços, a partir da identificação da necessidade de negócio para um possível serviço de informação, dividido em fases: proposta, definição, desenvolvimento, verificação, implantação, declínio e desativação.
Governança SWIM
Infraestrutura SWIM
● A camada de infraestrutura é responsável por prover funções essenciais ao funcionamento do SWIM, como: gerenciamento de interface, mensageria, segurança, dentre outras.
Infraestrutura SWIM
● Service-oriented Architecture (SOA): conceito geral para organizar/utilizar recursos distribuídos/diferentes proprietários.
● Baixo acoplamento: o fornecedor de informações tem impacto reduzido no consumidor de informações.
● SWIM: provedores de informação expõem seus serviços aos consumidores através de registros interconectados que listam os serviços e os detalhes específicos de utilização.
Infraestrutura SWIMSOA
● Possibilita:
● Entrega de serviços de forma mais ágil;
● Reuso/redução de custos;
● Sistemas mais simples;
● Menor custo de manutenção das aplicações;
● Maior flexibilidade arquitetural.
Infraestrutura SWIMSOA
● Os padrões no ambiente SOA estão evoluindo rapidamente.
● SWIM enfatiza o uso de padrões de serviços web por serem promissores e amplamente utilizados para implementar SOA de forma a melhorar a interoperabilidade e a flexibilidade.
● O processo para escolha, bem como a seleção dos padrões a serem adotados no SWIM é uma das tarefas que fazem parte do conceito de governança.
Infraestrutura SWIM
● “One size fits all” – não é a solução desejável global (expectativas e níveis de maturidade diferentes).
● Padrões a nível global devem focar na interoperabilidade entre regiões SWIM.
● Região SWIM – área de influência de determinada estrutura de governança.
● Harmonização – pode ser obtida por meio de gateways/adaptadores.
Infraestrutura SWIM
Infraestrutura SWIMGerenciamento de Interface
Função Básica Descrição
Exposição de Serviço Capacidade de divulgar informações sobre os serviços por meio de um registro.
Descoberta de Serviço
Capacidade dos consumidores de serviços localizarem informações sobre os serviços
procurados, incluindo alertas e organização do conteúdo dos serviços.
Gerenciamento de Metadados
Capacidade de gerenciar informações sobre os serviços, tais como: versão, SLA, etc.
Infraestrutura SWIMMensageria
Função Básica Descrição
Publicação/Subscrição Suporte para o padrão de troca de mensagens de publicação/subscrição
Requisição/Resposta Suporte para o padrão de troca de mensagens de requisição/resposta
Confiabilidade Suporte para tipos de garantia de entrega de mensagens
Roteamento Suporte para o roteamento de informações entre os provedores e os consumidores de serviços.
Mediação Suporte para diferentes tipos de mediação, como formatação de dados.
Transporte Suporte no nível da camada de aplicação.
Infraestrutura SWIMSegurança
Função Básica Descrição
Confidencialidade Garantir que apenas destinatários autorizados tenham acesso ao conteúdo das mensagens
Integridade Garantir que as mensagens não foram intencionalmente alteradas
Proteção na camada de transporte
Garantir confidencialidade e integridade na comunicação entre sistemas (transporte e sessão).
Gerenciamento de Credenciais
Gerenciar a identidade e as permissões dos consumidores e provedores de serviços
Gerenciamento de Acesso a Dados
Garantir que os dados serão acessados apenas por entidades autorizadas e com as devidas
permissões
Infraestrutura SWIMSegurança
Função Básica Descrição
Gerenciamento de Políticas de Segurança
Gerenciar regras que permitem ou limitam privilégios de acesso aos recursos do SWIM
Aplicação de Políticas de Segurança
Gerenciar mecanismos para aplicação das políticas de segurança
Monitoração Identificar falhas de segurança ou uso indevido de sistemas/serviços do ambiente SWIM
Auditoria Acompanhamento dos controles de segurança para garantir que sejam eficientes
Infraestrutura SWIMGerenciamento de Serviços Corporativos
Função Básica Descrição
Gerenciamento de Ativos Gerenciar recursos de hardware, software e rede do SWIM
Gerenciamento de Configuração
Gerenciamento de baselines de desenvolvimento e de produção
Gerenciamento de Performance
Realizar diagnósticos de performance, disponibilidade, qualidade dos serviços, etc
Suporte ao Usuário Suporte ao uso do SWIM e resolução de problemas
Gerenciamento de Políticas
Armazenamento, categorização, atualização e distribuição de políticas
● Este grupo de funções representa recursos e serviços que não são específicos do SWIM, mas são necessários para suportar os níveis superiores:
● Conexão IP Segura
● Detecção e Resposta a Incidentes
● Resolução de Nomes e Endereçamento
● Gerenciamento de Identidade e Credenciais
Infraestrutura SWIMConectividade
SWIM Registry
· O SWIM fornece um ambiente que possibilita a interoperabilidade entre serviços por meio de um conjunto de padrões que melhoram a comunicação e a troca de informações.
· Os serviços devem ser facilmente encontrados e possuir documentação adequada em um ambiente SWIM. Tais requisitos são atendidos com a ajuda do SWIM Registry.
· O SWIM Registry descreve um repositório de informações sobre os serviços disponíveis.
SWIM RegistryVisão Geral
SWIM RegistryDefinição
· Uma fonte de referência onde todos os serviços disponíveis são listados e descritos seguindo estrutura/taxonomia comuns.
· Um ponto de acesso único com informações consolidadas dos serviços para o usuário final.
· Um ponto de encontro entre os provedores que publicam informações sobre seus serviços e os consumidores que buscam serviços que atendam suas necessidades.
· Um único ponto de controle facilitando a supervisão e a condução de serviços no SWIM.
· Uma plataforma colaborativa onde os serviços evoluem na direção definida pelos stakeholders.
SWIM RegistryBenefícios
· O SWIM Registry tem como objetivo melhorar a visibilidade e a acessibilidade das informações e serviços relacionados ao ATM disponíveis no SWIM, permitindo que as partes interessadas compartilhem uma visão comum do SWIM.
· O SWIM Registry é a fonte de referência para os serviços do SWIM, descrevendo o conjunto completo de serviços fornecidos pelo SWIM (como o serviço que permite obter a previsão do tempo para determinado aeródromo) com informações qualitativas, consolidadas e estruturadas.
· É também fonte de referência para outras informações relacionadas aos serviços, tais como modelos de troca de informações, infraestrutura e políticas.
SWIM RegistryBenefícios
· Permitir que os provedores (principalmente aqueles que compartilham informações sobre o SWIM) aumentem a visibilidade/adoção de seus serviços, estimulando a reutilização de serviços por outros provedores.
· Melhorar a eficiência dos consumidores (principalmente aqueles que recebem informações de outras partes interessadas sobre o SWIM) com a identificação do provedor adequado e a redução do esforço na preparação necessária antes de começar a usar um serviço.
· Facilitar uma evolução colaborativa dos serviços, permitindo que todas as partes interessadas partilhem uma visão comum e participem do ciclo de vida dos serviços.
Eurocontrol, Factsheet SESAR SWIM registry service-redesigned, 2016.
SWIM RegistryArquitetura
SWIM RegistryFuncionalidades
· Busca por Serviços: permite localizar informações sobre os serviços disponíveis.
· Publicação de Serviço: permite o cadastro de serviços.
· Subscrição de Serviço: permite que os interessados sejam comunicados sobre alterações nas informações armazenadas.
· Gerenciamento do Ciclo de Vida do Serviço: permite aos provedores gerenciar o ciclo de vida completo dos serviços.
· Publicação de Políticas: permite que os reguladores disponibilizem a lista de políticas, certificações e normas aplicáveis ao domínio de serviço.
· Busca e Subscrição de Políticas: permite que fornecedores permaneçam informados das regulamentações aplicáveis a eles.
SWIM RegistryConteúdo
· Descrições dos Serviços, informações necessárias para usar, implementar e gerenciar um serviço.
· Modelos de Intercâmbio de Informações, inclui um Modelo de Referência de Informações ATM (AIRM) e modelos técnicos de intercâmbio como AIXM, IWXXM e FIXM.
· Políticas, prescrevem as condições e restrições para interagir com um serviço, como segurança, condições comerciais e leis aplicáveis.
· Perfis de Infraestrutura Técnica, inclui um agrupamento de funções/serviços de middleware para um determinado conjunto de restrições/requisitos técnicos que permitem que as partes interessadas realizem o compartilhamento de informações.
Implementações SWIM Registry
Eurocontrol SWIM Registry (https://eur-registry.swim.aero/)
SWIM RegistryEUROCONTROL
FAA SWIM Registry (https://nsrr.faa.gov/)
NAS Service Registry/RepositoryFAA
· Um aumento na coordenação global e no desenvolvimento colaborativo são esperados dada a adoção do SWIM em escala global em programas de modernização ATM.
· NextGen, SESAR, CARATS, CNAS, etc.
· A colaboração recente entre a FAA e o SESAR sobre SWIM aumentou a necessidade de compartilhar uma visão comum de ativos e fornecer informações sobre os serviços de ambas as organizações.
SWIM Common Registry
SWIM Common RegistryDesafios
· Apesar dos registros da FAA e da SESAR serem similares em funcionalidades, as informações armazenadas nos registros são difíceis de serem integradas ou comparadas.
· A falta de interoperabilidade técnica, semântica e organizacional entre os dois registros impede o intercâmbio de metadados de serviços de forma eficiente.
· A falta de interoperabilidade impacta negativamente no potencial reuso de serviços SWIM entre diferentes comunidades.
· Para a troca de informações entre as implementações do SWIM (FAA e SESAR, por exemplo), será necessária a definição de um mecanismo eficiente de busca por serviços nesses diferentes ambientes.
· O SWIM Common Registry é envisionado como um mecanismo dinâmico e sistemático para publicação e busca por serviços ATM catalogados em dois registros distintos: SESAR European SWIM Registry e FAA NAS Service Registry/Repository (NSRR).
· O SWIM Common Registry é uma visão compartilhada de todos os serviços SWIM disponíveis e sendo desenvolvidos no contexto SWIM.
· SWIM Registry Brazil deverá ser desenvolvido para se conectar ao SWIM Registry Comum (Eurocontrol e FAA).
SWIM Common RegistryDefinição
· Permitir o intercâmbio de informações entre comunidades SWIM fazendo com que serviços sejam prontamente descobertos e facilmente identificáveis independente de sua origem.
· Suporte ao reuso e composição no desenvolvimento de serviços SWIM e apoio a desenvolvedores na construção de interfaces para serviços.
· Aumento da interoperabilidade entre serviços através de um método comum para troca de informações entre implementações de registros.
SWIM Common RegistryBenefícios
· Aumentar a visibilidade de assets de interesse comum de comunidades SWIM (serviços compartilhados, stakeholders, etc.).
· Suporte ao gerenciamento colaborativo de assets SWIM adotados por múltiplas comunidades SWIM (padrões, modelos de troca de informações, etc.).
SWIM Common RegistryBenefícios
· O SCR será implementado como uma integração de dois ou mais registros funcionalmente autônomos capaz de realizar a troca entre metadados de serviços.
· Troca de metadados através da replicação do conteúdo dos registros afiliados. Será necessário um modelo de informação que descreve sintaticamente e semanticamente as informações trocadas.
· Cada registro deve ser capaz de receber as informações disponibilizadas por outros registros e apresentá-las de forma única entre stakeholders SWIM. Será necessária a criação de uma interface de troca de informação para definir as operações que os registros conectados ao SCR devem suportar.
SWIM Common RegistryArquitetura
SWIM Common Registry.
SWIM Common RegistryArquitetura
SWIM Common RegistryConteúdo
· Instâncias de Serviço: descrições de serviços disponíveis fornecidos por stakeholders por meio do SWIM. A informação fornecida para o SCR será um subconjunto da informação disponível no SWIM Registry de origem.
· Recursos de Interoperabilidade: lista compartilhada de recursos que permitem a implementação de soluções interoperáveis entre os vários envolvidos no SWIM (ATM Information Reference Model, Data Exchange Models, Service Reference, Infrastructure Reference).
· Stakeholders: organizações ATM e respectivos pontos de contato.
SWIM Common RegistryOperações
· Compartilhar: permite que informações específicas de um afiliado sejam compartilhadas e estejam disponíveis para os participantes do SCR.
· Propor: permite que as informações específicas de um afiliado se tornem colaborativamente gerenciadas. É considerada candidata até que a informação se torne comumente aceita.
· Aprovar: permite que a decisão de aprovação de um usuário afiliado seja conhecida no SCR.
Proposta SWIM-BR
Proposta SWIM-BRArquitetura SWIM-BR
● 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
Proposta SWIM-BRArquitetura SWIM-BR
● 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.
Proposta SWIM-BRArquitetura SWIM-BR
● 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).
Proposta SWIM-BRArquitetura SWIM-BR
● 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).
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.
Proposta SWIM-BRSWIM Registry Brazil
· Órgão público deve assumir o papel de Autoridade SWIM, sendo responsável pela administração do SWIM Registry e pela definição das políticas e padrões a serem utilizados.
· Autoridades (DECEA, SAC, ANAC), operadores (CGNA, CINDACTA, GRU Airport, INFRAERO, etc.), companhias aéreas, fornecedores (Atech, Boeing, Saipher, etc.), instituições de ensino e pesquisa (UnB, USP, ITA, etc.) , entre outros parceiros, farão parte da comunidade do SWIM Registry Brasil como consumidores e provedores de serviços.
· O objetivo do site é difundir notícias sobre os estágios de desenvolvimento do SWIM Registry e atrair usuários para a nova plataforma.
Página inicial do SWIM Registry Brasil.
SWIM Registry BrasilWebsite
Serviços do SWIM Registry Brasil.
SWIM Registry BrasilWebsite
· Preencher formulário com informações pessoais, organização à qual trabalha, papel que desempenha dentro da organização, nota descrevendo como o usuário pretende utilizar o SWIM Registry, etc.
· Uma requisição de registro será criada após envio do formulário.
· A requisição de registro será analisada e será decidido sobre sua aprovação ou não.
· Se a requisição de registro for aprovada, o usuário terá acesso a uma conta no SWIM Registry.
SWIM Registry BrasilRegistro
· O menu fornece informações sobre a comunidade e sobre os serviços cadastrados na plataforma:
· Descrição do SWIM Registry
· Lista das organizações cadastradas
· Busca por serviços SWIM
· Busca por aplicações SWIM
· Material de referência
· Suporte
· Perfil do usuário e da organização
SWIM Registry BrasilMenu
· O SWIM Registry Brasil oferece a possibilidade de visualizar as organizações devidamente cadastradas na plataforma e as informações associadas a elas, como:
· Categoria da organização
· Descrição da organização
· Serviços implementados
· Documentação associada à organização
· Pontos de contato, caso usuários queiram se comunicar com a organização
SWIM Registry BrasilOrganizações
Busca por serviços SWIM Registry Brasil.
SWIM Registry BrasilOrganizações
● Serviços de intercâmbio de informações mais relevantes:
● Informações aeronáuticas
● Trajetórias de voos
● Operações dos aeródromos
● Informações meteorológicas
● Fluxo de tráfego aéreo
● Capacidade/demanda
SWIM Registry BrasilServiços
· Usuários podem procurar por serviços através de:
· Palavras-chaves do título do serviço
· Palavras-chaves da descrição do serviço
· Atividades do gerenciamento de tráfego aéreo
· Tipos de dados do gerenciamento de tráfego aéreo
· Fases de voo do gerenciamento de tráfego aéreo
· Partes interessadas
· Regiões
· Outros
SWIM Registry BrasilBusca
Busca por serviços SWIM Registry Brasil.
SWIM Registry BrasilBusca
· O sistema administrativo será responsável pela implantação das atribuições exclusivas da Autoridade SWIM:
· Aprovação/reprovação de cadastro de novos usuários
· Aprovação/reprovação de novas organizações
· Aprovação/reprovação de novos serviços
· Adição/edição/remoção das categorias relacionadas ao Registry (atividades ATM, dados ATM, fases de voo, regiões, stakeholders, etc.)
SWIM Registry BrasilAdministração
Interface administrativa SWIM Registry Brazil.
SWIM Registry BrasilAdministração
Conclusão
Conclusão
● A implementação do SWIM representa um grande desafio; por outro lado, trará benefícios maiores ainda para a aviação brasileira.
● Trata-se de uma missão multidisciplinar que demanda a participação de diferentes especialistas (transporte aéreo, planejamento e gestão, regulação, tecnologia da informação, dentre outros).
● A participação de toda a comunidade ATM é fundamental para que os objetivos esperados com a implantação do SWIM sejam alcançados.
