[pt] Este trabalho apresenta um modelo de tarifação dinâmica cujo objetivo é determinar qual o preço que deve ser cobrado por uma chamada telefônica, originada em uma estação móvel, de forma a maximizar a receita da empresa operadora do serviço móvel celular, garantindo os valores máximos aceitáveis para a probabilidade de bloqueio de uma chamada e para a probabilidade de queda de ligações devido ao handoff. / [en] This work presents a dynamic pricing model whose objective is to determinate the price that should be charged for a telephone call originated in a mobile phone in order to maximize the telephone enterprise revenue as long as it guarantees the maximum acceptable values for the probability of blocking of originating calls and for calls that are requesting a handoff. / [es] Este trabajo presenta un modelo de tarifación dinámica cuyo objetivo es determinar cuál es el precio que deve ser cobrado por una llamada telefónica, originada en una estación móvil, de tal forma que maximize la receta de la empresa operadora del servicio móvil celular, garantizando los valores máximos aceptables para la probabilidad de bloqueo de una llamada y para la probabilidad de caída de conexión debido al handoff.

[pt] O acesso sem fio de banda larga está se tornando uma realidade, não apenas para uso corporativo e doméstico, mas para usuários com mobilidade. Dos estimados 1.8 bilhão de pessoas que já utilizam banda larga desde 2012, cerca de dois terços serão consumidores de banda larga móvel e a maioria será servida por redes HSPA (High Speed Packet Access) e LTE-A (Long Term Evolution-Advanced), uma evolução para as redes 4G,capaz de oferecer velocidades acima de 500 Mbps. O planejamento celular tem como objetivo estabelecer a rede de rádio adequada e eficiente em termos de cobertura, capacidade, qualidade de serviço (QoS), custo, utilização de frequências, a implantação de equipamentos e desempenho. O objetivo deste trabalho é estudar dos métodos de planejamento de cobertura e capacidade de sistemas celulares LTE-Advanced e propor uma metodologia passo-a-passo para o planejamento inicial e dimensionamento do número de estações rádio base necessárias para atender uma determinada área de serviço com a capacidade requerida. Um estudo de caso é apresentado, ilustrando a aplicação da metodologia proposta. É apresentada também uma análise comparativa dos recursos requeridos para atender às especificações do projeto quando são utilizadas as bandas de frequência de 2.6 GHz, atualmente autorizada no Brasil, e a banda de 700 MHz, que está em consideração para uso futuro. Os resultados quantificam claramente as vantagens do uso da banda de 700 MHz em relação à banda de 2.6 GHz. / [en] The wireless broadband is becoming a reality, not only for corporate and domestic use, but for mobile users. Of the estimated 1.8 billion people already using broadband since 2012, about two thirds will be mobile broadband consumers and the majority will be served by HSPA (High Speed Packet Access) and LTE-A (Long Term Evolution-Advanced), an evolution to 4G networks, able to offer speeds up to 500 Mbps. The cell planning establishes a radio network properly and efficiently in terms of coverage, capacity, quality of service (QoS), cost, frequency usage, deployment of equipment and performance. The objective of this work is to study the methods of planning coverage and capacity of LTE-A cellular systems and propose a methodology step-by-step for the initial planning and dimensioning of the number of base stations required to meet a given service area with the required capacity. A study case is presented, illustrating the application of the proposed methodology. It also presented a comparative analysis of the required resources to meet the project specifications when used frequency bands of 2.6 GHz, nowadays licensed in Brazil, and the 700 MHz band, which is under consideration for future use. The results clearly quantify the advantages of the use of the 700 MHz band relative to the 2.6 GHz band.

[pt] Esta tese apresenta novos algoritmos para controle de admissão de usuários em redes móveis celulares. É utilizada a técnica de reserva de recursos, também conhecida por uso de canais de guarda, para atingir os graus de qualidade de serviço desejados para cada tipo de usuário. São propostos algoritmos dinâmicos, capazes de se adaptar ao perfil de tráfego presente na rede e que possuem diferentes filosofias de projeto. Inicialmente, foi considerado o caso de uma classe que resulta em dois tipos de usuários: chamadas novas e chamadas em handoff. Os algoritmos propostos são testados em condições de tráfego representadas por diversas distribuições para o tempo de permanência do usuário na célula. Foi desenvolvido um novo simulador em linguagem C que é capaz de verificar o desempenho dos algoritmos propostos. Resultados analíticos para desempenho dos algoritmos de uma classe e um número fixo de recursos reservados são apresentados empregando uma modelagem por Cadeia de Markov. Foi desenvolvido um método que permite calcular a intensidade de tráfego máxima a qual o sistema pode ser submetido, e a quantidade de recursos a ser reservada assumindo que o objetivo é maximizar a utilização do sistema atendendo os valores de qualidade de serviço estabelecidos, no caso de tempo de retenção do recurso de rádio modelado por uma chamada com distribuição exponencial. Foi proposto um algoritmo simples, dinâmico e distribuído, baseado em medidas em tempo real, cuja meta é acompanhar a curva ótima de número de recursos reservados. Posteriormente, os resultados analíticos empregando Cadeia de Markov são generalizados para M classes. Alguns dos algoritmos definidos para o caso de uma classe são estendidos para o caso de duas classes e seu desempenho é avaliado, utilizando o simulador desenvolvido neste trabalho. O método para calcular a intensidade máxima de recursos que o sistema comporta, sem violar os requisitos de qualidade de serviço, é estendido para o caso de duas classes. Finalmente, são definidos parâmetros que permitem comparar o desempenho dos algoritmos com 2M classes, considerando uma distribuição genérica para o tempo de permanência do usuário na célula. / [en] This thesis presents new algorithms for Channel Admission Control in wireless communications systems. We investigate techniques based in resource reservation, also known as guard channel, to achieve the quality of service desired for each class of users. We propose dynamic schemes based in the cell traffic. Each algorithm has a different goal, some try to minimize the probability of handoff fail, others try to maximize the traffic intensity when the limit imposed by QoS is being approached. First, we considered one class (M = 1) divided in two classes: new users and handoff users. In order to test the new schemes we developed a simulator in C that uses different distributions for the dwell-time. During the simulation, the measures of channel solicitations and the result of their allocation are used to decide whether new calls will be admitted. We also obtained analytic results using a Markov Chain model. We developed a method to calculate the maximum traffic intensity that the system supports without violating the established quality of service constraints, assuming one class of users and the dwell-time modelled by a exponential distribution. This method allows to identify the maximum traffic intensity supported by the system and also the exact number of resources to be reserved for each value of traffic intensity. We proposed a new, dynamic and distributed algorithm based on real time measures which targets to follow the optimum number of reserved curve obtained from our procedure. We generalized the analytic results using M-dimensional Markov Chains to 2M classes of users. Some of the algorithms defined to two classes (M = 1) were extended to the case of four classes (M = 2) and their performances are evaluated using the simulator developed in this work. The method to evaluate the maximum intensity of traffic within the limits of QoS is also extended to the case of four classes. Finally we define new parameters that allow the performance comparison among 2M class algorithms, considering any dwell- time distribution.

[pt] Com o crescimento gigantesco da Internet e dos sistemas de comunicações móveis celulares, as aplicações de processamento de voz nessas redes têm despertado grande interesse . Um problema particularmente importante nessa área consiste no reconhecimento de voz em um sistema servidor, baseado nos parâmetros acústicos calculados e quantizados no terminal do usuário (Reconhecimento de Voz Distribuído). Como em geral estes parâmetros não são os mais indicados como atributos de voz para o sistema de reconhecimento remoto, é importante que sejam examinadas diferentes transformações dos parâmetros, que permitam um melhor desempenho do reconhecedor. Esta dissertação trata da extração de atributos de reconhecimento eficientes a partir dos parâmetros dos codificadores utilizados em redes móveis celulares e em redes IP. Além disso, como a taxa dos parâmetros fornecidos ao reconhecedor de voz é normalmente superior àquela com a qual os codificadores geram os parâmetros, é importante analisar o efeito da interpolação dos parâmetros sobre o desempenho do sistema de reconhecimento, bem como o melhor domínio sobre o qual esta interpolação deve ser realizada. Estes são outros tópicos apresentados nesta dissertação. / [en] The huge growth of the Internet and cellular mobile communication systems has stimulated a great interest in the applications of speech processing in these networks. An important problem in this field consists in speech recognition in a server system, based on the acoustic parameters calculated and quantized in the user terminal (Distributed Speech Recognition). Since these parameters are not the most indicated ones for the remote recognition system, it is important to examine different transformations of these parameters, in order to allow a better performance of the recogniser. This dissertation is concerned with the extraction of efficient recognition features from the coder parameters used in cellular mobile networks and IP networks. In addition, as the rate that parameters supplied for the speech recogniser must be usually higher than that generated by the codec, it is important to analyze the effect of the interpolation of the parameters over the performance of the recognition system. Moreover, it is paramount to establish the best domain over which this interpolation must be carried out. These are other topics presented in this dissertation.

[pt] Uma rede móvel ad hoc consiste de uma coleção de dispositivos computacionais portáteis, equipados com uma interface de comunicação sem fio, com uma distribuição arbitrária e dinâmica no espaço, e onde cada host também serve de roteador para os demais hosts, descobrindo e mantendo rotas multi-hop entre os hosts. De uma forma geral, os protocolos para redes móveis ad hoc são mais complexos do que os protocolos para as redes fixas, devido à várias características destas redes, como por exemplo, a topologia dinâmica, a interferência mútua, o acesso compartilhado e a largura de banda restrita dos enlaces sem fio, bem como a operação com energia restrita e menor quantidade de recursos disponíveis nos hosts móveis. Um grande foco da pesquisa em redes móveis ad hoc tem sido o desenvolvimento, a análise e a comparação de protocolos de roteamento. Por isto, existe a demanda por ambientes para a prototipação rápida, a simulação e a depuração de protocolos de roteamento (e de outras camadas) para este tipo de redes. Preferencialmente estes ambientes devem ser flexíveis, ser simples de usar, e permitir definir vários níveis de abstrações para descrever as características físicas da rede móvel, tais como o padrão de mobilidade, os enlaces sem fio, consumo de energia, etc. Esta dissertação trata do projeto e implementação de um framework para a simulação de redes móveis ad hoc que visa facilitar a criação de ambientes para prototipação, teste, análise de desempenho e complexidade de protocolos para este tipo de redes. / [en] A mobile ad hoc network consists of a set of portable computational devices, equipped with a wireless communication interface, that are randomly and dynamically distributed in space, and where each host serves as a router for the other hosts by discovering and maintaining multi-hop routes among the hosts. In general, protocols for mobile ad hoc networks are more complex than equivalent protocols for static networks, due to several properties of such networks, such as its dynamic topology, the mutual interference, concurrent access and smaller communication bandwidth of the wireless links, as well as, operation with restricted amount of energy, and scarce resources of the mobile devices. A main focus of research in mobile ad hoc networks has been the development, analysis and comparison of routing protocols for such networks. Therefore, there is some demand for environments that facilitate the rapid prototyping, the simulation and the debugging of protocols at the network and other layers for such networks. These environments should preferably be flexible, easy to use, and allow for the definition of different levels of abstractions for modeling the main characteristics of the mobile network, such as the pattern of mobility, the wireless links, the energy consumption, etc. This thesis describes the design and implementation of a framework for the simulation of mobile ad hoc networks, which aims at supporting the development of concrete simulation environments for prototyping, testing and doing the complexity and performance analysis of protocols for such networks.

[pt] Os sistemas de comunicações móveis atuais vêm enfrentando novos desafios, marcados pelo aumento do uso de novos dispositivos e pela mudança nos padrões de consumo de banda causada pelas aplicações emergentes. É por isso que a indústria de comunicações e a comunidade acadêmica vêm trabalhando tanto nas dificuldades apresentadas nas redes móveis atuais quanto nos desafios técnicos para o desenvolvimento dos esperados sistemas de quinta geração (5G). O grande aumento dos elementos da rede de acesso rádio e a implementação de cenários heterogêneos (macro e pico eNBs, Relay Nodes, etc.) são duas das principais abordagens utilizadas para melhorar a capacidade da rede. No entanto, esse acréscimo de elementos ou, densificação, traz consigo um aumento nos custos e na complexidade nas tarefas de operação e gerenciamento do sistema, já que os novos elementos de rede precisam ser adaptados, configurados e gerenciados continuamente para garantir e aumentar a eficiência da rede, melhorando a qualidade nos serviços oferecidos aos usuários. Este trabalho de pesquisa propõe a inclusão de mecanismos cognitivos, incluindo técnicas de adaptação, nas arquiteturas das redes de acesso móvel. O trabalho propõe igualmente novos mecanismos de auto-organização (Self Organizing Networks, SON) para o balanceamento de carga, empregando modelos dinâmicos capazes de tomar decisões inteligentes e aprender a partir de experiências para atingir os objetivos de desempenho desejados. / [en] Today s mobile communications systems are facing new challenges, triggered by the increased use of new devices and the growth of bandwidth hungry applications. This is why over the last years, the telecommunication industry and academic communities have been focused on research and development of technologies for the upcoming 5th generation mobile systems (5G). Among the potential candidates, network densification has attracted growing attention as a key mechanism to fulfill the objective proposed in 5G, by increasing the number of radio-base stations (on the coverage area) and introducing an additional layer of low-power access nodes (e.g., Femto, picocells, relay nodes). However, this approach has also posed new challenges in network configuration, management, and optimization tasks to ensure and increase the mobile network efficiency. This research proposes the inclusion of cognitive mechanisms and adaptive techniques in the architectures of mobile radio access networks. This work also proposes new self-organizing (SON) functions for load balancing, enhanced with capabilities of learning from previous experiences to achieve future desired performance goals.

[pt] Nas últimas décadas, tem-se observado um crescente interesse nas tecnologias relacionadas a ambientes de comunicação móvel sem fio. Em grande parte, esse interesse vem acompanhando o crescimento do mercado de telecomunicações, mais especificamente dos sistemas de telefonia móvel celular. Os usuários vêm absorvendo rapidamente essas tecnologias, originando novas necessidades, como a utilização de serviços de dados multimídia, que exige garantias de qualidade. Nesse contexto, um dos desafios encontrados é conseguir a utilização eficiente do limitado espectro de freqüências disponível, fornecendo serviços com qualidade para os usuários. Esta dissertação propõe uma arquitetura para provisão de qualidade de serviço -QoS- fim-a-fim em redes móveis sem fio, levando em consideração características inerentes a esses ambientes. Para alcançar esse objetivo, são propostas modificações aos frameworks para provisão de QoS em ambientes genéricos de processamento e comunicação, visando atender às necessidades trazidas pelas redes móveis, gerando uma arquitetura adaptável para fornecer QoS em ambientes que ofereçam suporte à mobilidade. Uma instanciação dos frameworks para provisão de QoS em redes móveis sem fio é descrita através de um cenário de mobilidade, no qual é simulada uma rede infraestruturada de serviços integrados funcionando sobre o IP Móvel, de modo a validar a peoposta. / [en] In the last decades, increasing interest has been observed in technologies related to wireless mobile communication environments. Great part of such interest follows the growth in the telecommunications industry, more specifically of cellular mobile telephony systems. Users are quickly absorbing these technologies and generating new necessities, such as the use of services of multimedia data, which demand quality assurance. In this context, one of the challenges is the efficient use of the limited frequency spectrum available, providing users quality services. This thesis proposes an architecture for the provision of end-to-end QoS in wireless mobile networks, taking into account inherent characteristics of these environments. To reach this purpose, modifications were proposed to the frameworks for QoS provisioning in generic processing and communication environments, aiming to fulfill the necessities brought by mobile networks, generating an adaptable architecture to offer QoS in environments that support mobile connections. In order to validate the proposal, an instantiation of frameworks for QoS provisioning in wireless mobile networks is described by means of a mobility scenario in which an infrastructure network of integrated services is simulated working over Mobile IP.

[pt] Há alguns anos a Internet vem continuamente tomando uma importância cade vez maior na vida das pessoas, seja para trabalho, diversão, informação ou negócios. Essa disseminação está fazendo com que a necessidade de acesso vá além do escritório ou do lar e alcance o ar livre, ou seja as pessoas gostariam de acessar a Internet de seu notebook enquanto estão no caminho para o trabalho, casa ou escola. Para possibilitar isso o IETF fez estudos e definiu o padrão do IP Móvel. Porém o IP Móvel não resolve totalmente o problema de mobilidade na Internet, e para complementá-lo surgiram os protocolos de micromobilidade. Neste trabalho analisamos detalhadamente os dois principais protocolos de micromobilidade mais completos e sugerimos uma extensão para a melhoria do desempenho do acesso sem fio à Internet. / [en] Since some years ago the Internet is continually grwoing in importance in the peoples life, even for work, amusement, information or businesses. That spread is making the need for access goes outside the office or the home and reach the free air, the people would like to access Internet of his/her notebook while they are in their path for the work, home or school. To make it possible the IETF made studies and it defined a standard, The Mobile IP. However the Mobile IP doesn t totally solve the mobility problem in Internet, and to complement it, the micromobility protocols had appeared. In this work was analyzed the two main protocols of micromobility in detail and was suggested an extension for the improvement of the performance of the wireless access to the Internet.

[pt] Esta dissertação apresenta uma abordagem para a coordenação de enxames de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT), baseada na comunicação via Internet provida pelas redes de telefonia móvel. Um grande número de atividades pode ser coberto com uma missão conjunta de VANTs voando em formação, como a vigilância e monitoramento de grandes eventos, tarefas de busca e salvamento, controle de pestes agrárias, fiscalização e conservação florestal, inspeção de oleodutos e redes de distribuição elétrica ou mesmo em missões militares de ataque e reconhecimento. A coordenação de enxame de VANTs pode ser fatorada na comunicação entre os membros do enxame e o algoritmo de controle e interrelacionamento entre os membros. A solução proposta consiste no uso de smartphones acoplados a VANTs capazes de prover o nível necessário de comunicação confiável sobre a Internet móvel, e processar o algoritmo proposto para a coordenação dos enxames de VANTs. Experimentos foram feitos através da emulação de VANTs e redes de dados de telefonia que demostraram a eficácia do algoritmo proposto e analisam o impacto da latência de rede e da velocidade dos VANTs sobre a precisão da coordenação de movimento de enxames. / [en] This work presents an approach to coordinate swarms of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) based on Internet communication provided by mobile phone networks. Several activities can be done by several UAVs flying in formation, such as surveillance and monitoring of mass events, search and rescue tasks, control of agricultural pests, monitoring and forest conservation, inspection of pipelines and electricity distribution networks or even military attack and recognition missions. Coordination of UAVs swarm can be branch in two sub-problems: communication between members of the swarm and the algorithm that controls members behaviors regarding their movements. The proposed solution assumes the use of a smartphone coupled with each UAV of the swarm, in order to provide the required level of reliable communication on the mobile Internet and run the proposed algorithm for the coordination of swarms of UAVs. Experiments were performed with emulated UAVs and WAN mobile networks. The results have demonstrated the effectiveness of the proposed algorithm, and have shown the influence of the network latency and the UAV speeds on the accuracy of the movement coordination in the swarms.