[pt] A pesquisa em redes móveis e computação pervasiva têm demonstrado que adaptação dinâmica e sensibilidade ao contexto são requisitos básicos para aplicações nestes ambientes. Muitos dos trabalhos sobre adaptação dinâmica sensível ao contexto encontrados na literatura se baseiam nas informações de contexto de dispositivos para selecionar e executar uma determinada adaptação, mas somente no próprio dispositivo. Para aplicações distribuídas cientes do contexto envolvendo um grupo de dispositivos portáteis, executando em uma rede sem fio, por vezes faz-se necessária uma adaptação conjunta e coordenada de todos os dispositivos do grupo, adaptação essa que depende de um contexto global do grupo. Este trabalho apresenta Moratus, um protocolo para obter o contexto global de um grupo de dispositivos e executar uma única adaptação de serviços de comunicação em todos os dispositivos de forma coordenada. Este protocolo também leva em conta e trata desconexões involuntárias de membros do grupo durante o processo. O Moratus é o elemento central de um middleware, o SACS, que permite que tal adaptação coordenada ocorra de forma transparente e sem interrupção para a aplicação distribuída que usa o middleware. / [en] Research in mobile networks and pervasive computing has shown that dynamic adaptation and context-awareness are basic requirements for applications executing in such environments. Many of the works about context-awareness dynamic adaptation found in the literature use the device's context information to execute an adaptation only locally at the device. For distributed, context-aware applications composed of a group of portable devices (executing in a wireless network) sometimes it is necessary to perform a collective and coordinated adaptation at all the devices of the group, and where this adaptation depends on the global context of the group. This thesis presents Moratus, a protocol that processes the global context of a group and executes a unique adaptation of a communication service at all devices in the group in a coordinated way. This protocol also handles unplanned disconnections of group members during the adaptation process. Moratus is the central element of a middleware named SACS, which allows that such coordinated adaptation is performed transparently and without disruption for the distributed application based on this middleware.

[pt] Nos últimos anos, o uso de dispositivos móveis em grades computacionais tem sido alvo de crescente investigação. Entretanto, um problema mais desafiador, referente ao estabelecimento dinâmico de grades móveis, baseadas exclusivamente em redes sem fio ad hoc, ainda tem sido pouco investigado. Uma contribuição desta tese é a proposta de uma arquitetura de software específica para grades móveis, que pode ser igualmente aplicável a redes sem fio infraestruturadas e ad hoc. Em grades fixas, a responsabilidade de prover um serviço computacional é compartilhada entre dispositivos com relativa abundância de recursos, se comparadas a grades móveis. Nestas últimas, é interessante que a descoberta e a seleção de recursos para execução de tarefas sejam tratadas conjuntamente, de modo a promover a seleção automática dos dispositivos com maior disponibilidade de recursos, considerando-se os requisitos da aplicação. Entretanto, tais elementos têm sido tradicionalmente tratados em separado na literatura relacionada a grades móveis e, em grande parte das abordagens existentes, assume-se que a seleção de recursos seja executada de forma manual pelos usuários da grade móvel. Esta tese propõe, como uma outra contribuição, um protocolo que integra as fases de descoberta e seleção automática de recursos em grades móveis, permitindo que a provisão de serviços computacionais seja escalonada entre os dispositivos com maior disponibilidade dos recursos requeridos pelo serviço. Devido à característica dinâmica dos recursos que correspondem às requisições dos usuários em uma grade móvel (por exemplo, tempo de CPU livre e memória disponível), o protocolo baseia-se unicamente no envio, sob demanda, de requisições via broadcast. No entanto, principalmente em redes sem fio ad hoc de saltos múltiplos, essa estratégia pode acarretar uma sobrecarga nos dispositivos envolvidos, tanto na difusão de requisições quanto no encaminhamento de respostas. Uma terceira contribuição desta tese é o desenvolvimento de um mecanismo que permite reduzir a sobrecarga, devido à difusão de mensagens de resposta, por meio da supressão de respostas excedentes ao longo da rede. O mecanismo, embora implementado no contexto do protocolo proposto nesta tese, pode ser aplicado também a outros protocolos de descoberta baseados no envio de requisições via broadcast. Os resultados experimentais, obtidos em redes de testes e em plataformas de simulação, mostram que o protocolo proposto provê um balanceamento de carga eficiente entre os dispositivos, mediante o aumento do número de requisições. Além disso, pode-se observar que o mecanismo de supressão de respostas é escalável no que diz respeito ao crescimento do número de dispositivos, em comparação com protocolos de descoberta baseados puramente no envio de requisições por broadcast em redes sem fio ad hoc. / [en] In the last few years, the use of mobile devices in computational grids has seen a growing interest. Nevertheless, a more challenging issue, the dynamic establishment of mobile grids on wireless ad hoc networks, has been so far only partially addressed. The first contribution of this thesis is the proposal of a software architecture for mobile grids that can be used for both infrastructured and ad hoc wireless networks. In the execution of conventional applications in grids, the responsibility to provide the service is shared among the most resourceful mobile devices. In mobile grids, it is fundamental that resource discovery and selection of resources are jointly handled. This calls for a mechanism that promotes the automatic selection of the best resource providers amongst the discovered nodes, taking into account the requirements of the application. Discovery and selection, however, have been traditionally handled separately and in most approaches the selection of resources and services requires explicit intervention by the user of the mobile grid. As a second contribution of this thesis, we propose a protocol that integrates the phases of resource discovery and automatic selection in mobile grids, allowing that computational resource provisioning is scheduled among the most resourceful nodes. Due to the dynamics of the resources needed in a mobile grid (for example, free CPU time and available memory), the protocol is based solely on demand- driven broadcasts. However, mainly in multihop ad hoc wireless networks, this strategy can incur in overhead at the involved devices, due to the diffusion of requests and replies. A third contribution of this thesis is the development of a mechanism that allows to reduce this overhead by means of the suppression of redundant replies in the network. The mechanism has been implemented in the context of the proposal protocol, but can be applied as well to other query-based discovery protocols based on broadcasts. The experimental results obtained from executions in a testbed and through simulations show that the proposed protocol provides efficient load balancing between devices with an increasing number of requests. Moreover, it can be observed that the mechanism for suppression of replies scales well with respect to an increasing number of devices when compared to other discovery protocols in wireless ad hoc networks that are purely based on requests via broadcast.

[pt] A computação ubíqua prevê a integração de sistemas computacionais ao nosso dia-a-dia para prover informações e funcionalidades em qualquer momento e lugar. Sistemas desse tipo englobam diferentes tipos de sensores e dispositivos móveis interconectados através de uma combinação de várias tecnologias de rede sem fio. Uma tendência particular nessa área é explorar o paradigma dos Ambientes Inteligentes (AmI), o qual visa à integração de tecnologias inovativas para criar ambientes mediados por computador que, através de serviços específicos, auxiliam os usuários em suas atividades com mínima intervenção. Em sistemas de AmI, mecanismos de inferência são fundamentais para disparar ações ou adaptações de acordo com situações que podem ser significativas e relevantes para aplicações. Muitos sistemas adotam uma abordagem centralizada para seus mecanismos de inferência. Em AmI, entretanto, essas operações podem ter que avaliar dados de contexto coletados de fontes distribuídas e armazenados em diferentes dispositivos, uma vez que geralmente nem todo dado de contexto está prontamente disponível para os serviços de inferência. O objetivo desta tese é propor uma abordagem descentralizada para executar inferência de contexto baseada em regras. Para isso, definimos um modelo de contexto assumindo que os dados de contexto são distribuídos em dois lados, o lado do usuário, representado pelos usuários e seus dispositivos móveis, e o lado do ambiente, representado pela infrastrutura computacional fixa e os serviços do ambiente. Formalizamos a operação de inferência cooperativa - na qual duas entidades cooperam para executar a inferência descentralizada baseada em regras - e definimos um processo completo para realizar esta operação. Finalmente, para mostrar que essa abordagem é possível, projetamos, implementamos e avaliamos o protótipo de um serviço de middleware que executa inferência baseada no processo de inferência cooperativa. / [en] Ubiquitous computing features the seamless integration of computer systems into the everyday lives of users to provide information and functionalities anytime and anywhere. Such systems encompass different kinds of sensors and mobile devices interconnected through a combination of several wireless network technologies. A particular trend in this area is exploring the Ambient Intelligence (AmI) paradigm, which aims at the integration of innovative technologies to create computer-mediated environments that support user activities through specific services, with minimal user intervention. In AmI systems, reasoning is fundamental for triggering actions or adaptations according to specific situations that may be meaningful and relevant to some applications. Most middleware systems adopt a centralized approach for their reasoning mechanisms. In AmI environments, however, these reasoning operations may need to evaluate context data collected from distributed sources and stored in different devices, as usually not all context data is readily available to the reasoners within a ubiquitous system. The goal of this thesis is to propose a decentralized reasoning approach for performing rule-based reasoning about context data targeting AmI systems. For this sake, we defined a context model assuming that in AmI environments context data is distributed over two sides, the user side, represented by the users and their mobile devices, and the ambient side, represented by the fixed computational infrastructure and ambient services. We formalized the cooperative reasoning operation - in which two entities cooperate to perform decentralized rule-based reasoning - and defined a complete process to perform this operation. Finally, to show the feasibility of this approach, we designed, implemented and evaluated a middleware service supporting decentralized reasoning based cooperative reasoning process.

[pt] As Redes de comunicação sem fio estão cada vez mais presentes no dia-a- dia das pessoas. Falar com amigos, ouvir música, ver televisão, fazer compras, são exemplos de atividades que podem ser realizadas hoje em dia por uma grande variedade de tipos de redes sem fio. Os dispositivos móveis de hoje possuem diversas interfaces de rede, possibilitando ao usuário escolher qual delas irá utilizar. Devido à mobilidade oferecida por dispositivos móveis, a cada nova localidade, diferentes tipos de rede e cenários para utilização de um serviço se configuram. Algumas soluções e propostas estão sendo estudadas para permitir que o usuário escolha a melhor conexão de rede para a utilização de um serviço, dependendo da situação em que este se encontre. Porém, poucas análises são apresentadas para que as provedoras de redes e serviços possam oferecer esta melhor conexão. Mobilidade, liberdade de escolha do usuário, variedade de conexões de rede e tipos de serviço são desafios que as provedoras começam a encontrar. Por outro lado, a possibilidade de captar novos clientes, aumentar seu volume de vendas de serviços e sua conseqüente participação no mercado, são oportunidades que surgem neste novo cenário. Um framework em sistemas multi-agentes é proposto com o objetivo de se analisar este novo cenário e exercitar soluções que sejam úteis tanto para clientes, quanto para provedoras de redes sem fio. Estratégias para definição do preço de um serviço pelo lado da provedora e estratégias para escolha do melhor serviço oferecido por uma provedora do lado do cliente, com a utilização de informação de contexto, são objetos de analise. Na solução, a informação de contexto é representada pelo modelo de ontologias proposto pelo DynaCIP e um algoritmo de tomada de decisão utilizado pelo agente é proposto, embora o framework flexibilize a utilização de outros algoritmos. A instanciação do framework para um cenário de redes sem fio de nova geração é implementado e discutido na proposta. / [en] The Wireless communication networks are increasingly present in people`s lives. Talking to friends, listening music, watching television, buying things, are examples of activities that nowadays can be accomplished by a great variety of wireless networks. Modern mobile devices have a diversity of network interfaces, for users to choose from. Due to mobility offered by mobile devices, different types and scenarios of networks appear at every new location. Some proposals and solutions are been studied to allow users to choose the best network connection for a specific service utilization, depending on the current user`s task. But, few proposals are presented to allow network and service providers to provide these best connection. Mobility, user`s freedom of choice, variety of network connections and types of service are challenges that the providers are beginning to find. Moreover, the ability to attract new customers, increase your services sales volume and its consequent market share, are opportunities that arise in this new scenario. A multi- agent systems framework is proposed with the aim to examine this new scenario and exercise solutions that are useful both for customers, and for wireless network providers. Contextaware strategies for provider`s service pricing and for customer`s best choice of service provided are subject to review. In the solution, context information is represented in the ontology model proposed by DynaCIP and an algorithm for decision-making used by the agent is proposed, although the framework flexible the use of other algorithms. A framework instantiation for a next generation wireless networks scenario is implemented and discussed in the proposal.

[pt] A combinação de computação móvel sem fio e tecnologias para a localização de dispositivos possibilitou o surgimento de um novo paradigma de computação conhecido como Serviços Baseados em Localização, cujo objetivo é estudar como prover ao usuário serviços personalizados que dependem da localidade onde este se encontra. Dentre esses serviços, destacam-se aqueles cuja principal função é dar apoio a diferentes formas de comunicação entre usuários de dispositivos móveis. Apesar de vários serviços terem sido desenvolvidos com esse intuito, são poucos os trabalhos que fizeram um levantamento de suas características comuns com o objetivo de projetar uma infra- estrutura genérica que sirva de base para o desenvolvimento de novos serviços. Isso serviu de motivação para esta dissertação, que trata do desenvolvimento de um framework que facilite a construção de serviços para comunicação baseada na localização de usuários móveis. Como estudos de caso, foram instanciados um aplicativo chamado Nita (Notes In The Air), que provê comunicação síncrona e assíncrona entre usuários presentes numa mesma localidade, e um aplicativo para comunicação instantânea similar ao BuddySpace. / [en] The combination of mobile wireless computing and location technology enabled the emergence of a new computing paradigm known as Location-Based Services, whose goal is to study how to provide personalized services to users depending on the their location. Among these services, very useful are the ones which support different kinds of communication between mobile users. Although several services have been developed with this goal, only few work aimed at identifying the common characteristics of these systems, with the goal of designing a generic infrastructure that serves as the basis for the development of new services. This was the main motivation for this thesis work, in which we designed an object framework facilitating the construction of applications for location-based communication among mobile users. As main case studies, we instantiated an application called Nita (Notes In The Air), which provides both synchronous and asynchronous communication between co- located users, and a location-enhanced instant messaging application similar to BuddySpace.

[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.