[pt] Nos últimos anos, considerável debate tem ocorrido a respeito do tema gerência de mobilidade, face à necessidade de se fazer uso judicioso dos recursos de sinalização destinados para esse fim no âmbito de sistemas de comunicação móvel celular e de sistemas de comunicação pessoal (PCS). Dentre as estratégias de gerência de mobilidade, destaca-se a utilização do conceito de áreas de registro, amplamente empregadas a partir dos sistemas de 2a. geração, e permitindo reduzir o consumo de recursos devido a atualizações de localização. Outro conceito, o de áreas de paging, tem também se tornado bastante difundido, propiciando a economia de recursos gastos na procura de terminais móveis por ocasião de tentativas de completamento de chamadas para estes terminais. Este trabalho inicia-se com discussão a respeito de modelos de mobilidade empregados no estudo de problemas e técnicas da área de comunicações móveis. Dentre tais modelos, destacam- se no contexto do trabalho o modelo baseado em fluxo de fluídos e o modelo gravitacional. O problema de particionamento em áreas de localização (LAPP) é então tratado como um problema de particionamento de grafos, cuja elevada complexidade enseja a utilização de heurísticas capazes de propiciar a obtenção de soluções próximas da ótima. As heurísticas propostas destinam-se ao caso mais comum, em que áreas de localização são coincidentes com áreas de paging. Com base em metodologia utilizada para o LAPP, são propostas soluções para um outro problema, o ISHMP (Inter-Switch Handover Minimization Problem), cuja importância se prende não só ao elevado consumo de recursos mas também aos atrasos impostos pelo sistema aos usuários quando estes trocam de área de Mobile Switching Center. Assim, reduzir ao máximo a ocorrência de tais eventos é vantajoso tanto do ponto de vista do usuário quanto do sistema. As heurísticas propostas são essencialmente as mesmas para ambos os problemas, e mostram superioridade em termos de qualidade das soluções obtidas quando comparadas com propostas de outros autores, através de casos-padrão publicados na literatura e de testbed construído especialmente para a comparação. Apresenta-se ainda discussão a respeito de modelos de mobilidade empregados no estudo de problemas e técnicas da área de comunicações móveis. Dentre tais modelos, destacam- se o modelo baseado em fluxo de fluidos e o modelo gravitacional. O trabalho apresenta também estudo relativo às cargas de sinalização que ocorrem tnato na rede fixa (incluindo o tráfego de consultas e atualizações sobre as bases de dados) quanto na interface aérea. No apêndice, considerando o grafo que modela a rede celular, apresenta-se comprovação formal da conversão de pesos de nós e de arestas em novos pesos de arestas, permitindo o tratamento dos dois problemas de particionamento aqui abordados como problemas de edgepartitioning puros. / [en] In the past few years there hás been considerable debate over the question of mobility management in móbile cellular communication networks, due to the need of using the signaling system resources in a careful way. Among the strategies of location management, the utilization of registration areas has been difunded since the emergence of the second generation mobile communication systems, allowing to reduce the resource consumption due to location updates. Another concept, named paging areas, has also been extensively employed, allowing to save resources utilized localization of mobile terminals during the call setup for mobile stations. Initially, the Location Area Partitioning Problem (LAPP) is treated as a graph partitioning problem, largely recognized as NP-complete ([GARE 79], [LENG 90]) and leading to the utilization of heuristics, able to produce good sub-optimal solutions. The heuristics are proposed to solve the more usual case, where location areas are coincident with paging areas, and the frequency spectrum (radio resources). With the same methodology, another problem, named Inter- Switch Handover Minimization Problem (ISHMP), is adequately solved, being its relevance due to the elevated system resource consumption and to the severe delays imposed to users when their Mobile Switching Centers are changed. Thus, the diminution of the occurrence of such events id advantageous from both the user`s and the system`s points of view. The heuristics are eddentially the same for the two problems, and it is shown the superiority of the quality of the quality of the obtained solutions, when comparing them with other published results. The work also presents discussion about mobility models employed in the study of problems and techniques in the mobile communications area. Among such models, the fluid flow and the gravitational models are highlighted. A study concerning to the signaling load imposed to the fixed network (including queries and location update traffic over databases) and to the air interface is presented. Finally, starting from the average rate of mobile terminated calls and from a previously defined user impatience threshold, a new proposal for the definition of the optimal number of cells per paging area is presented.

[pt] O desafio de oferecer serviços de telefonia móvel celular a um número crescente de usuários passa necessariamente pelo aumento das cargas de sinalização e controle. Este trabalho analisa uma serie de estratégias para Paging e a Atualização da Localização e propõe uma alternativa a estes métodos, onde cada usuário é tratado de maneira individualizada. É feita uma avaliação comparativa de carga gerada e do impacto sobre os bancos de dados devido a utilização desta metodologia proposta. / [en] The challenge of offering mobile cellular telephone services to na ever growing number of subscribers, leads necessarily to an increasing amount of control and signaling information exchange. This work analyses a group of Paging and Location Update strategies and proposes an individualized alternative method. A comparative evaluation of the generated signaling load as well as an analysis on the impact on the network data bases due to the usage of the proposed algorithm is performed.

[pt] O conhecimento profundo de como o meio-ambiente influencia na radiopropagação, objetivando o aumento da capacidade e da cobertura de Sistemas de Comunicações Móveis Celulares, tem motivado inúmeros estudos relativos ao tema. Conforme pode ser observado na literatura técnica, estes estudos tem se concentrado na caracterização da influência das edificações na propagação do sinal. Poucos estudos relacionados à influência da vegetação têm sido relatados. Considerando-a como parte integrante dos ambientes urbanos. T. Tamir, na década de 60, utilizando a teoria rigorosa da propagação em camadas múltiplas desenvolvida por L.M. Brekhovskikh, propôs aproximações de ordem prática que permitiram a utilização de seus modelos na implementação de radioenlaces operando em ambientes de florestas. Seus modelos foram desenvolvidos para a faixa de freqüências de 2 a 200 MHz, para radioenlaces fixos e conseqüentemente, não consideram os desvanecimentos lento e rápido que normalmente estão presentes nos sistemas celulares e provocam a deterioração da qualidade do sinal recebido. Apesar disso, alguns autores, sem qualquer comprovação experimental, têm se válido de extensões dos modelos de Tamir para prever a cobertura dos sistemas celulares. Este trabalho enfocou a caracterização da influência da vegetação típica dos ambientes urbanos nos Sistemas de Comunicações Móveis Celulares, concentrando esforços na caracterização e análise dos desvanecimentos rápidos (estatística de pequena escala) provocados pela propagação por multipercurso, à luz de resultados de testes de propagação realizados no Campo de Santana. Os modelos propostos por Tamir foram testados para se verificar o seu grau de aderência às medições realizadas. A dependência do sinal recebido em ambiente de parque com a altura de transmissão, freqüências e polarização foi determinada. Foram feitas, também, algumas considerações sobre os modelos propostos por R. Lang, que se aplicam à propagação de sinais incoerentes em regiões de florestas. / [en] The knowledgment of how the environment affects radio propagation in order to increase the Cellular Móbile Communication Systems capacity and coverage hás lead to a grreat number of related studies. As can be seen in the technical literature, these studies have been concentrated on the characterization of the influence of buildings on signal propagation. For this characterization, the vegetation, as a part of the urban environment, was not considered. T. Tamir has proposed, based on the rigorous propagation theory of multiple layers due to L. M. Brekhovskikh, some practical approximations which has allowed him to develop models for radio links operating on forest environments. His models were developed for the 2 a 200 MHz range fixed links and hence the fast and slow fading conditions, generally present on mobile systems, weren´t considered. Even so, some authors use Tamir´s model extensions to account for the coverage of cellular mobile systems without any experimental proof. This work has addressed the characterization of how the typical vegetation of urban environments affects Cellular Mobile Communication Systems. Great efforts have been made on the fast fading studies through statistical small-scale variations due to the multipath propagation condition. The Tamir models were tested against the experimental data collected in Campo de Santana. The received signal dependence on transmitter height, frequency and polarization were determined. Also the models proposed by R. Lang for incoherent reception inside forests, were investigated.

[pt] Com o advento da tecnologia digital nas comunicações móveis, passa a ser de grande importância a caracterização em faixa larga do ambiente. O canal rádio móvel é descrito como um sistema linear variante no tempo e através de técnicas apropriadas determina-se a sua função de transferência. As duas técnicas de sondagem mais conhecidas são estudadas e implementadas para medir a resposta impulsiva em algumas regioões da cidade do Rio de Janeiro. Esta cidade apresenta uma grande diversidade de características urbanas, sendo, portanto, um excelente ambiente experimental para se realizar este tipo de medidas. Uma série de experimentos são realizados em três diferentes regiões da cidade do Rio de Janeiro. Os resultados destes experimentos inéditos são apresentados e comparados. Desta comparação, importantes informações sobre a caracterização em faixa larga desta região são obtidas e o desempenho das técnicas de sondagem usadas são observados. Finalmente, algumas sugestões para a continuação desta linha de trabalho são apresentadas. / [en] The wide band channel characterization has received, in last years, a great deal of attention since the deployment of mobile cellular radio systems using digital tecnology. The mobile radio channel is described as a time variant linear system and its tranfer function can be estimated using appropriated sounding tecniques. Two well-known sounding tecniques are studied an implemented to determine the impulsive response of some regions of rio de Janeiro city. This city a huge diversity of urban characteristics, so it an excellent environment to carry out this Kind of investigation. An extensive campaing of experiments was carried out in three different regions in the city of Rio de Janeiro. These experimental results are presented and compared. From this comparison, a series of important wide band characterization information are obtained and the performances of each one of the used tecniques are observed. Finaly, some suggestions for the continuation of this line of work are presented.

[pt] Ao mesmo tempo em que sistemas de processamento de fluxo de dados devem prover serviços de análise e manipulação de dados ininterruptamente (disponibilidade 24x7), eles comumente também precisam lidar com mudanças em seus ambientes de execução (e.g., alterar a topologia da rede) e nos requisitos que eles devem cumprir (e.g., adição de novas funções de processamento dos fluxos de dados). Por um lado, reconfiguração dinâmica de software (i.e., a capacidade de substituir parte do software em tempo de execução) é uma característica desejável. Por outro lado, sistemas de fluxo de dados podem sofrer com a interrupção e sobrecarga causada pela reconfiguração. Por conta da necessidade de reconfigurar (i.e., evoluir) o sistema ao mesmo tempo em que o sistema não pode ser interrompido (i.e., bloqueado), reconfiguração consistente e não bloqueante é ainda considerada um problema em aberto na literatura. Esta tese apresenta e valida uma abordagem não quiescente para reconfiguração dinâmica de software que preserva a consistência de sistemas de fluxo de dados distribuídos. A abordagem proposta permite que o sistema seja reconfigurado gradual e suavemente, sem precisar interromper o processamento do fluxo de dados ou atingir a quiescência. A avaliação indica que a abordagem proposta realiza reconfiguração distribuída consistentemente e tem um impacto desprezível sobre a diminuição na disponibilidade e no desempenho do sistema. Além disto, a implementação da abordagem proposta teve um desempenho melhor em todos os testes comparativos. / [en] While many data stream systems have to provide continuous (24x7) services with no acceptable downtime, they also have to cope with changes in their execution environments and in the requirements that they must comply (e.g., moving from on-premises architecture to a cloud system, changing the network technology, adding new functionality or modifying existing parts). On one hand, dynamic software reconfiguration (i.e., the capability of evolving on the fly) is a desirable feature. On the other hand, stream systems may suffer from the disruption and overhead caused by the reconfiguration. Due to the necessity of reconfiguring (i.e., evolving) the system whilst the system must not be disrupted (i.e., blocked), consistent and non-disruptive reconfiguration is still considered an open problem. This thesis presents and validates a non-quiescent approach for dynamic software reconfiguration that preserves the consistency of distributed data stream processing systems. Unlike many works that require the system to reach a safe state (e.g., quiescence) before performing a reconfiguration, the proposed approach enables the system to smoothly evolve (i.e., be reconfigured) in a non-disruptive way without reaching quiescence. The evaluation indicates that the proposed approach supports consistent distributed reconfiguration and has negligible impact on availability and performance. Furthermore, the implementation of the proposed approach showed better performance results in all experiments than the quiescent approach and Upstart.

[pt] ContextNet é um middleware de comunicação baseado no padrão OMG DDS, que suporta monitoramento em tempo real, unicast, groupcast e transmissão para milhares de nós móveis. Este trabalho substituiu a infraestrutura DDS (Data Distribution Service), utilizada na comunicação dos nós Core da ContextNet, pela plataforma Kafka; simplificou a construção de aplicativos que utilizam o middleware ContextNet; e adicionou novos recursos. Kafka é uma plataforma de streaming capaz de subscrever, publicar, armazenar e processar em fluxos em tempo real. A utilização do Kafka permitiu que as aplicações construídas sobre o ContextNet sejam paralelizáveis. / [en] ContextNet is a communication middleware based on the OMG DDS standard that supports real-time monitoring, unicast, groupcast, and broadcast to thousands of mobile nodes. This work replaced the DDS (Data Distribution Service) infrastructure used to communicate the ContextNet Core nodes with the Kafka platform; simplified the construction of applications that use the ContextNet middleware; and added new features. Kafka is a streaming platform capable of subscribing, publishing, storing, and processing in realtime streams. Using Kafka has enabled applications built on top of ContextNet to be parallelizable.