Submitted by Alex Sandro R?go (alex@ifpb.edu.br) on 2016-09-01T13:13:28Z No. of bitstreams: 1 Roteamento_Multicrit?rio_em_Redes_?pticas_El?sticas_Din?micas.pdf: 8307684 bytes, checksum: 3263d912f9c96f9db995812743d57cdc (MD5) / Approved for entry into archive by Alex Sandro R?go (alex@ifpb.edu.br) on 2016-09-01T13:13:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Roteamento_Multicrit?rio_em_Redes_?pticas_El?sticas_Din?micas.pdf: 8307684 bytes, checksum: 3263d912f9c96f9db995812743d57cdc (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-01T13:13:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Roteamento_Multicrit?rio_em_Redes_?pticas_El?sticas_Din?micas.pdf: 8307684 bytes, checksum: 3263d912f9c96f9db995812743d57cdc (MD5) Previous issue date: 2014-07 / As redes ?pticas de n?cleo s?o respons?veis pelo transporte de um tr?fego com taxas de bits vari?veis, gerado por servi?os distintos. Esse tr?fego ir? aumentar consideravelmente ? curto prazo, e as redes ?pticas de n?cleo ter?o de ser capazes de fornecer largura de banda para dar suporte a esse aumento. V?rios estudos em diversas ?reas j? est?o sendo realizados para a implementa??o de uma rede flex?vel que aumentar? a efici?ncia do espectro ?ptico. Entre as ?reas em desenvolvimento, pode-se destacar os algoritmos de roteamento, pela import?ncia destes algoritmos na implementa??o de uma rede ?ptica eficiente. O roteamento em redes ?pticas ? considerado um problema complexo, devido a diversos fatores que podem influenciar a escolha desta rota, diminuindo a efici?ncia das redes. Nesse contexto, h? uma necessidade de evolu??o das t?cnicas de roteamento que definem a m?trica utilizada para a escolha da rota. Uma solu??o vi?vel para diminuir essa complexidade ? o uso de abordagens que utilizam v?rios crit?rios para definir essa m?trica. O objetivo desta Disserta??o ? propor um m?todo para obten??o de uma m?trica para ser utilizado em t?cnicas de roteamento para redes ?pticas el?sticas din?micas. Utilizase para isso duas abordagens multicrit?rio: Teoria da Utilidade Multiatributo e l?gica Fuzzy. Para a defini??o dessa m?trica s?o utilizados os crit?rios, n?mero de enlaces na rota e quantidade de espa?o dispon?vel no espectro. Para comparar o roteamento utilizando a m?trica multicrit?rio, com as t?cnicas de roteamento tradicionais, s?o apresentados resultados de simula??es realizadas em tr?s topologias de redes distintas: NSFNET, Torus e Anel. Estes resultados s?o comparados com o algoritmo de caminho mais curto, Dijkstra, utilizando como m?trica a quantidade de enlaces na rota. Al?m disso, o desempenho da abordagem multicrit?rio Teoria da Utilidade Multiatributo ? analisado tamb?m pela varia??o dos pesos atribu?dos a cada crit?rio. Na abordagem da l?gica Fuzzy, ? utilizado o m?todo de Mamdani para a modelagem matem?tica que define como ? calculado o custo da rota. Os resultados das simula??es foram analisados para avaliar o impacto dos sistemas no desempenho das redes, estas simula??es mostram que uma abordagem multicrit?rio pode ser mais eficiente do que algoritmos que utilizam um ?nico crit?rio. Esta Disserta??o busca mostrar que o desempenho satisfat?rio de um algoritmo de roteamento utilizando como m?trica uma abordagem multicrit?rio, principalmente para redes ?pticas el?sticas, depende de v?rios fatores como o tipo de topologia da rede, o tr?fego e principalmente os crit?rios selecionados para implementa??o da t?cnica para escolha da rota, que satisfa?a a necessidade de um roteamento eficiente em redes ?pticas.

O aumento da capacidade dos Sistemas sobre Silício (SoCs do inglês, Systemon-Chip) tem levado Redes Intrachip (NoCs do inglês, Network on-Chip) a serem utilizadas como interface de comunicação de Módulos de Processamento de sistemas complexos, e particularmente em Sistemas Dinamicamente Reconguráveis a serem implementados sobre FPGAs com capacidade de reconguração parcial. Algumas estratégias de reconguração geram cenários com NoCs irregulares e indiretas, fato que força o sistema a atualizar o seu algoritmo de roteamento afim de se evitar problemas de comunicação de dados, como deadlock e livelock. O presente trabalho apresenta uma NoC Dinamicamente Recongurável (DRNoC do inglês, Dynamically Recongurable Newtwork on-Chip) utilizando o Algoritmo de Roteamento Ordenado por Dimensão Flexibilizado (FDOR do inglês, Flexible Dimension Order Routing) que se caracteriza principalmente sua simplicidade, baixa complexidade e ser livre de deadlock. No presente trabalho, foi implementada a ferramenta DRSimGen, que gera código VHDL da arquitetura da NoC associada, para ser utilizado com aplicações específicas com reconfiguração parcial dinâmica que requeiram comunicações paralelas entre seus módulos de processamento. Esta ferramenta gera os roteadores, módulos de processamento, além de um Sistema de Controle de Reconguração Parcial Dinâmica que pode ser utilizado junto com o Sistema de Reconguração do algoritmo de roteamento baseado em FDOR, já desenvolvido por outros anteriormente. A ferramenta também gera componentes de testbench para a simulação do sistema, baseados na técnica de Chaveamento Dinâmico de Circuitos; são utilizadas chaves de isolação para emularos processos de reconguração parcial dinâmica. Os resultados destes experimentos ajudaram a determinar o comportamento desejado do sistema. Também foram feitas simulações da implementação do FDOR em descrição de alto nível, com a finalidade de determinar seu desempenho na transferência de dados que ajudarão a definir o posicionamento dos módulos de processamento sobre a estrutura da rede. Os resultados dos experimentos tem demonstrado a viabilidade desta estratégia, levando à conclusão que o algoritmo FDOR é uma solução adequada para DRNoCs. / The increased capacity of Systems on-Chip (SoCs) has led Networks on-Chip (NoC) to be used as communication interface for processing modules of complex systems, and particularly in Dynamically Recongurable Systems to be implemented over partially recongurable FPGAs. Some reconguration strategies work on irregular and indirect NoCs, fact that forces the system to update its routing algorithm in order to avoid data communication problems, such as deadlockandlivelock. ThispaperpresentsaDynamicallyRecongurableNoC(DRNoC)using Flexible Dimension Order Routing Algorithm (FDOR), mainly characterized by its simplicity, low complexity and deadlock freedom In this work, the DyAFNoC tool was implemented, to generate the VHDL code of the associated NoC architecture to be used with specic applications with dynamic partial reconguration that require parallel communications between their processing modules. This tool generates routers, processing modules, and also a Partial Dynamic Reconguration Control System that can be used with the FDOR-based Reconguration System, developed elsewhere. The tool also generates testbench components for the system simulation, based on the Dynamic Circuit Switching technique that uses isolation switches to emulate the dynamic partial reconguration processes. The results of these experiments have helped to determine the desired system behavior. Simulations of the FDOR implementation were also made in high level descriptioninordertodetermineitsdatatransferperformancethatwillhelptodeneplacement of the processing modules over the network structure. The experiments results have demonstrated the feasibility of this strategy, leading to the conclusion that the FDOR algorithm is a suitable solution for DRNoC.

O aumento da capacidade dos Sistemas sobre Silício (SoCs do inglês, Systemon-Chip) tem levado Redes Intrachip (NoCs do inglês, Network on-Chip) a serem utilizadas como interface de comunicação de Módulos de Processamento de sistemas complexos, e particularmente em Sistemas Dinamicamente Reconguráveis a serem implementados sobre FPGAs com capacidade de reconguração parcial. Algumas estratégias de reconguração geram cenários com NoCs irregulares e indiretas, fato que força o sistema a atualizar o seu algoritmo de roteamento afim de se evitar problemas de comunicação de dados, como deadlock e livelock. O presente trabalho apresenta uma NoC Dinamicamente Recongurável (DRNoC do inglês, Dynamically Recongurable Newtwork on-Chip) utilizando o Algoritmo de Roteamento Ordenado por Dimensão Flexibilizado (FDOR do inglês, Flexible Dimension Order Routing) que se caracteriza principalmente sua simplicidade, baixa complexidade e ser livre de deadlock. No presente trabalho, foi implementada a ferramenta DRSimGen, que gera código VHDL da arquitetura da NoC associada, para ser utilizado com aplicações específicas com reconfiguração parcial dinâmica que requeiram comunicações paralelas entre seus módulos de processamento. Esta ferramenta gera os roteadores, módulos de processamento, além de um Sistema de Controle de Reconguração Parcial Dinâmica que pode ser utilizado junto com o Sistema de Reconguração do algoritmo de roteamento baseado em FDOR, já desenvolvido por outros anteriormente. A ferramenta também gera componentes de testbench para a simulação do sistema, baseados na técnica de Chaveamento Dinâmico de Circuitos; são utilizadas chaves de isolação para emularos processos de reconguração parcial dinâmica. Os resultados destes experimentos ajudaram a determinar o comportamento desejado do sistema. Também foram feitas simulações da implementação do FDOR em descrição de alto nível, com a finalidade de determinar seu desempenho na transferência de dados que ajudarão a definir o posicionamento dos módulos de processamento sobre a estrutura da rede. Os resultados dos experimentos tem demonstrado a viabilidade desta estratégia, levando à conclusão que o algoritmo FDOR é uma solução adequada para DRNoCs. / The increased capacity of Systems on-Chip (SoCs) has led Networks on-Chip (NoC) to be used as communication interface for processing modules of complex systems, and particularly in Dynamically Recongurable Systems to be implemented over partially recongurable FPGAs. Some reconguration strategies work on irregular and indirect NoCs, fact that forces the system to update its routing algorithm in order to avoid data communication problems, such as deadlockandlivelock. ThispaperpresentsaDynamicallyRecongurableNoC(DRNoC)using Flexible Dimension Order Routing Algorithm (FDOR), mainly characterized by its simplicity, low complexity and deadlock freedom In this work, the DyAFNoC tool was implemented, to generate the VHDL code of the associated NoC architecture to be used with specic applications with dynamic partial reconguration that require parallel communications between their processing modules. This tool generates routers, processing modules, and also a Partial Dynamic Reconguration Control System that can be used with the FDOR-based Reconguration System, developed elsewhere. The tool also generates testbench components for the system simulation, based on the Dynamic Circuit Switching technique that uses isolation switches to emulate the dynamic partial reconguration processes. The results of these experiments have helped to determine the desired system behavior. Simulations of the FDOR implementation were also made in high level descriptioninordertodetermineitsdatatransferperformancethatwillhelptodeneplacement of the processing modules over the network structure. The experiments results have demonstrated the feasibility of this strategy, leading to the conclusion that the FDOR algorithm is a suitable solution for DRNoC.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2014-01-13T19:54:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_RoteamentoMulticamadaBaseado.pdf: 3768147 bytes, checksum: 94a2ae401264e821c6a84e2a9779dedc (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2014-01-16T15:01:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_RoteamentoMulticamadaBaseado.pdf: 3768147 bytes, checksum: 94a2ae401264e821c6a84e2a9779dedc (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-16T15:01:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_RoteamentoMulticamadaBaseado.pdf: 3768147 bytes, checksum: 94a2ae401264e821c6a84e2a9779dedc (MD5) Previous issue date: 2012-02 / A pesquisa apresentada nesta dissertação descreve a elaboração de um protocolo de roteamento para aplicações de Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) em cidade inteligentes com forte restrição de energia e alta densidade de nodos. Através do estudo dos principais objetivos da comunicação de dados e do levantamento do estado-da-arte sobre os protocolos de roteamento e tecnologias para RSSF, a proposta contempla requisitos como: vazão de dados, confiabilidade de entrega e eficiência energética. A pesquisa apresenta em detalhes o protocolo AODV (Ad hoc On Demand Distance Vector), bem como sua relevância no contexto de RSSF devido a sua popularidade entre as plataformas de dispositivos comercializados. Além disso, são apresentados protocolos derivados do AODV, e a ausência de uma proposta robusta capaz de contemplar os requisitos levantados. O protocolo REL (Routing by Energy and Link Quality) é o resultado da pesquisa levantada e a proposta de solução para roteamento plano sob demanda baseado em eficiência energética e qualidade de enlace para prover um roteamento escalável, capaz de realizar balanceamento de carga e prolongar o tempo de vida da rede. O protocolo REL foi avaliado através de simulação e tesbed, a fim de garantir validação da proposta em ambiente real de escala reduzida e simulado de alta densidade. Os resultados mostraram que o protocolo REL apresenta considerável melhoria de entrega de dados através da escolha de enlaces confiáveis de transmissão e menos suscetíveis a erro, além de moderado consumo de energia capaz de prolongar o tempo de vida da rede, evitando a saturação prematura de nodos. / Multilayer routing based on energy efficiency and link quality for wireless sensor networks This Thesis describes the development of a new routing protocol for Wireless Sensor Networks (WSN) for energy restriction and scenarios with high density of nodes. Through the study of the main goals of data communication and the state of the art on the routing protocols and technologies for WSN, this proposal has the following requirements throughput, reliability on data delivery and energy-efficiency. The study presents in detail the AODV (Ad hoc On Demand Distance Vector) protocol and its relevance in the context of WSN, due to the fact of its popularity among the devices. Additionally, it is presented the proposed extensions for AODV and their main drawbacks to provide the required goals. The REL (Routing by Link Energy and Quality) protocol is the result of this research and the proposed solution for on-demand routing protocol for plan architecture based on energy-efficiency and link quality, in order to provide scalability, load balancing and prolong the network lifetime. The REL protocol was evaluated by using simulation and tesbed experiments in order to show its impact and benefits in real and simulated scenarios. The results presents that REL increases the data delivery rate due to the use of reliable links with less probability of error. Additionally, it uses energy issues to select routes, which avoid the fast saturation of nodes and increase the network lifetime.

Submitted by SBI Biblioteca Digital (sbi.bibliotecadigital@puc-campinas.edu.br) on 2018-02-19T18:35:33Z No. of bitstreams: 1 THIAGO DE ALMEIDA CORREIA.pdf: 4124942 bytes, checksum: 5f6dc7a856830e61da5524f9c2986e14 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-19T18:35:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 THIAGO DE ALMEIDA CORREIA.pdf: 4124942 bytes, checksum: 5f6dc7a856830e61da5524f9c2986e14 (MD5) Previous issue date: 2017-12-15 / Pontif?cia Universidade Cat?lica de Campinas ? PUC Campinas / This document presents a planning and communication strategy in wireless sensor networks for the real-time detection of forest fires. Wireless sensor networks, even being a low-cost technology, can be used for risk applications such as in the forest fire prevention and detection, effectively compared to other technologies more expensive. They can also be used in the monitoring of information that could contribute to diagnose the cause of a particular forest fire. The communication strategy was implemented in a wireless sensor network installed in a eucalyptus forest. In addition to the communication strategy, this project carried out a physical planning of the area, to locate the best points of installation of the sensor nodes. In both tests were used radio modules operating at 915 MHz. The geographic localization of each radio module was planned based on the intensity of the signal received by each module and considering its position within a mesh topology. The effectiveness of the communication strategy was measured through the PER and the average delay. The robustness of the strategy in case of radio module failure were also investigated and evaluated. / No presente trabalho ? apresentada uma estrat?gia comunica??o em redes de sensores sem fio para a detec??o em tempo real de inc?ndios florestais. Redes de sensores sem fios mesmo sendo uma tecnologia de baixo custo, podem ser utilizadas para aplica??es de risco como na preven??o e detec??o de inc?ndios florestais, de forma eficaz comparada com outras tecnologias mais caras. Elas tamb?m podem ser utilizadas na coleta de informa??es contribuindo em diagnosticar a causa de um determinado inc?ndio florestal. A estrat?gia de comunica??o foi implementada em uma rede de sensores sem fio instalada dentro de uma floresta de eucalipto. Al?m da estrat?gia de comunica??o este projeto realizou um planejamento f?sico da ?rea, para localizar os melhores pontos de instala??o dos n?s sensores. Para ambos os testes foram utilizados m?dulos de r?dio operando em 915 MHz. O posicionamento geogr?fico de cada m?dulo de r?dio foi planejado baseando-se na intensidade do sinal recebido por cada m?dulo e considerando o seu posicionamento dentro de uma topologia em malha. A efic?cia da estrat?gia de comunica??o foi mensurada atrav?s dos par?metros: taxa de perda de pacotes, atraso m?dio da coleta e processamento dos pacotes. A robustez da estrat?gia perante falhas do m?dulo de r?dio, tamb?m foi investigada e avaliada.

A crescente demanda de tráfego em redes de acesso pressiona a melhor utilização das redes backbone, que são utilizadas para transporte de grandes taxas de dados em diversos domínios (Sistemas Autônomos, SAs). Com o aumento destas redes, aumenta-se a complexidade de topologia das interligações entre domínios. Desta maneira, roteamento de tráfego e pontos de interconexão de SAs (nós de borda) são questões importantes para o desempenho destas redes, que são operadas por diversos provedores que podem utilizar protocolos de comunicação distintos. Neste sentido, o roteamento interdomínio apresenta desafios como a publicação ou não de informações de parâmetros de rede de SAs e como tratar esta questão de maneira globalizada, com novos protocolos e suas especificações. Em termos de pontos de interconexão de SAs, a especificação dos locais onde enlaces inter-redes são conectados aos domínios são importantes para seu desempenho, já que são responsáveis por toda troca de tráfego entre redes distintas. O trabalho considera redes ópticas opacas e translúcidas em cenário multidomínio com bandas multigranulares. Neste cenário é estudado um algoritmo de roteamento multidomínio. No trabalho também é feito um planejamento, especificando em quais nós serão conectados enlaces interdomínio. A principal contribuição deste trabalho é o estudo de planejamento de enlaces interdomínio, com a proposta de um método para escolha de nós de borda (sistematização), com objetivo de diminuir a probabilidade de bloqueio interdomínio. A sistematização é baseada em estudos de resultados de algoritmo genético desenvolvido para o mesmo propósito e sua utilização diminui em até 42% o bloqueio interdomínio. Um algoritmo de alocação de banda também foi desenvolvido para redes multidomínio, que considera parâmetros da camada de rede e óptica para o cálculo de peso de enlaces para encontrar caminhos ópticos entre nós fonte e destino. Os resultados mostram diminuição de até 35% no bloqueio interdomínio com a modificação feita em algoritmo proposto na literatura. / The huge demand for traffic in last mile networks push the better utilization of backbone networks, which are used to transport large data rates in several domains (Autonomous Systems, ASs). With this growth, the topology complexity of interdomain links increases. Then, traffic routing and interconnection points of ASs (border nodes) are relevant questions for the performance of these networks, which are managed by several providers that can use distinct communications protocols. Thus, the interdomain routing presents challenges such as the decision on publishing or not the network´s parameters from ASs and how to deal with this issue in a global way, with new protocols and its specifications. For interconnection points between ASs, the points where interdomain links are connected are important for their performances, since they are responsible for all traffic exchange between distinct networks. This work considers opaque and translucent optical networks in a multidomain scenario with multigranular data rates. In this scenario a multidomain routing algorithm is studied and a network planning is developed, specifying the nodes where interdomain links are connected. The main contribution of this work is the planning of interdomain links, with the proposal of a method for border nodes selection (systematization), with the objective of decreasing the interdomain blocking probability. The systematization is based on the results from a genetic algorithm developed for the same purpose and its utilization decrease up to 42% of the interdomain blocking. A bandwidth allocation algorithm was also created for multidomain scenarios, that considers parameters from network and optical layer for the link weight calculation in order to find optimal paths. The results show a decreasing of up to 35% for interdomain blocking with a contribution based on literature\'s work.

A busca de sistemas de comunicação eficientes e econômicos é cada vez maior, principalmente com o aumento da demanda por tráfego e banda de transmissão. Conhecidas pela utilização eficiente de largura de banda, as redes ópticas de segmentação espectral flexível têm sido intensamente estudadas e são consideradas boas candidatas para a próxima geração de redes. Tais redes flexíveis utilizam formatos de modulação multinível e multiplexação multiportadora. Sistemas com alta capacidade de transmissão devem ser extremamente confiáveis, pois a falha em um dispositivo ou enlace da rede acarreta enorme perda de dados. Por isso, as técnicas de proteção e restauração do tráfego devem ser eficientes, de modo a garantir a sobrevivência da rede. Neste trabalho, foi desenvolvido um algoritmo capaz de lidar com cada requisição de conexão, encontrar um caminho óptico para transmissão e reservar outro caminho para recuperação do tráfego em caso de falha na rede. A seleção dos caminhos primário e de proteção utiliza a técnica smart-fit, que escolhe a solução com menor custo final, definido pela distância da rota percorrida somada ao custo do índice inicial da faixa espectral alocada, buscando equilibrar a escolha entre a posição no espectro e rota escolhida. Além disso, são definidos custos diferentes para slots de frequência livres e compartilhados, a fim de incentivar o compartilhamento espectral em caminhos de proteção. Dentre as técnicas de alocação espectral, a varredura com janela espectral varre o espectro em todos os enlaces da rota, slot por slot, em busca de uma faixa livre com tamanho suficiente para atender uma demanda. Neste trabalho, foi desenvolvida uma técnica chamada busca lógica, que lida simultaneamente com todos os enlaces da rota ao realizar operações lógicas com seus espectros. Em seguida, é realizada uma convolução entre a janela espectral, com tamanho da demanda, e o espectro resultante. A partir desse resultado, é possível saber as posições no espectro onde a demanda poderá ser alocada. Tal técnica, como será demonstrado, é mais veloz que a varredura com janela espectral. Para garantir a eficácia e confiabilidade do algoritmo, utilizando o software MATLAB, avaliou-se a probabilidade de bloqueio e probabilidade de bloqueio de banda, a fragmentação espectral média na rede, o grau de compartilhamento, a taxa de utilização espectral e a taxa de capacidade reservada. O algoritmo desenvolvido foi capaz de organizar o tráfego na rede de modo ordenado e pouco fragmentado, além de utilizar de maneira eficiente os recursos destinados à proteção. / The search for efficient and economical communication systems is increasing, especially with the increased demand for traffic and bandwidth transmission. The elastic optical networks, well known for their efficient using of bandwidth, have been thoroughly studied and are considered good candidates for the next generation networks. Such flexible networks use multilevel modulation formats and multicarrier multiplexing. Systems with high transmission capacity should be extremely reliable, as a failure in a device or link brings huge data loss. Therefore, traffic protection and restoration techniques should be efficient, to ensure network survivability. In this work, we propose an algorithm capable of managing each connection request, finding an optical path for transmission and a protection path to recover traffic in case of network failure. The selection of the primary and protection path uses the smart-fit technique, which chooses the solution with the lower final cost, defined by the route\'s distance plus the index\'s cost of the first slot of the allocated spectrum, in order to balance the choice between the position in the spectrum and the chosen route. In addition, different costs for free or shared frequency slots are defined, so as to encourage spectral sharing in protection paths. Among the spectrum allocation techniques, scanning with spectrum window scans the spectrum in all links of the route, slot by slot, searching for a free band large enough to meet the demand. In this work, we developed a new technique, called logical search, that simultaneously deals with all the links in the route, by performing logical operations with them. Then, a convolution is performed between a spectrum window, with the same size of the demand, and the resulting spectrum. From this result, it is possible to know all the positions in the spectrum where the demand may fit. This technique, as will be shown, is faster than the scan with spectrum window. To guarantee the efficiency and reliability of the algorithm, using the MATLAB software, we evaluated the blocking probability and bandwidth blocking probability, the average spectral fragmentation in the network, the shareability ratio, the spectral utilization ratio and the spare capacity ratio. The developed algorithm was able to organize the traffic in an orderly and less fragmented way, and use the protection resources efficiently.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4225.pdf: 931319 bytes, checksum: 2be2e5e88eb314cf8769dabd2749e671 (MD5) Previous issue date: 2011-06-27 / Financiadora de Estudos e Projetos / The usage of wireless sensor network is increasingly being applied to people s everyday lives everywhere: from energy consumption in households and buildings in general, to vital signs in assistive medicine, infrastructure monitoring, chemical or biological product leaking detection in industries, better surveillance, environmental monitoring, among many others. WSN can be deployed in different densities next to several thousands of nodes. However, the development of WSN solutions are limited mainly by energy resource restriction. The great challenge to WSN solutions is to increase the network longevity while guaranteeing data delivery, reliability and accuracy in an environment prone to different types of failures. The largest source of energy consumption is data transmission. Thus, solutions to WSN needs to avoid intense communication keeping energy consumption balance and so the network longevity. In applications in which high density of nodes is necessary, sensing process can produce a large amount of data which are similar or redundant, due to the special proximity among the nodes. This spatial proximity can be explored in routing solutions to reduce the amount of messages transmitted throughout the network. This work presents the Spatial Correlation Aware Routing Protocol - SCARP , which makes use of spatial correlation to reduce the number of network transmissions. With SCARP, the WSN is configured in cells and nodes of each cell are selected, in an alternated way, to transmit similar or redundant data, and so reducing the number of transmitted messages. This traffic reduction results in less energy consumption and longer network longevity. Evaluation results show that SCARP outperforms similar solutions described in the literature, such as DAARP, which uses clustering and aggregation. SCARP has a positive performance even for large node density scenarios. / Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) estão sendo cada vez mais utilizadas na vida diária das pessoas em aplicações que incluem desde monitoramento de gasto de energia em residências e prédios em geral, até monitoramento de sinais vitais para medicina assistida, monitoramento de infraestruturas físicas, vazamentos de produtos químicos ou biológicos em indústrias, vigilância para melhoria de segurança, monitoramento ambiental, dentre inúmeras outras. RSSFs podem ser implantadas em diferentes densidades podendo chegar a milhares de nós. No entanto, o desenvolvimento de soluções baseadas em RSSFs é limitado, principalmente, por recursos restritos dos nós sensores, em especial recursos energéticos. O grande desafio de soluções para RSSFs é aumentar a longevidade da rede e, ao mesmo tempo, garantir a entrega, confiabilidade e precisão dos dados coletados diante de um ambiente propício a falhas de diferentes tipos. A maior fonte de consumo de energia é a transmissão de mensagens. Assim, soluções de RSSF têm que evitar comunicação intensa, mantendo o balanceamento do consumo de energia e, assim, a longevidade da rede. Em aplicações onde é necessária alta densidade de nós sensores, o processo de sensoriamento pode produzir grande quantidade de dados similares ou redundantes devido à proximidade espacial entre esses nós. Esta proximidade espacial pode ser explorada em soluções de roteamento para reduzir a quantidade de mensagens transmitidas pela rede. Este trabalho apresenta o algoritmo de roteamento SCARP (Spatial Correlation Aware Routing Protocol), que faz uso da correlação espacial para reduzir o número de transmissões pela rede. Com o SCARP, a RSSF é configurada em células e nós de cada célula são escolhidos, de maneira alternada, para transmitir dados similares ou redundantes, reduzindo assim o número de mensagens transmitidas. Essa redução de tráfego resulta em menor consumo de energia e maior longevidade da rede. Resultados de avaliação de desempenho mostram que SCARP supera soluções semelhantes descritas na literatura como o DAARP, que utiliza clusterização e agregação de dados, e mantém o desempenho positivo mesmo em situações de grande densidade de nós.

A crescente demanda de tráfego em redes de acesso pressiona a melhor utilização das redes backbone, que são utilizadas para transporte de grandes taxas de dados em diversos domínios (Sistemas Autônomos, SAs). Com o aumento destas redes, aumenta-se a complexidade de topologia das interligações entre domínios. Desta maneira, roteamento de tráfego e pontos de interconexão de SAs (nós de borda) são questões importantes para o desempenho destas redes, que são operadas por diversos provedores que podem utilizar protocolos de comunicação distintos. Neste sentido, o roteamento interdomínio apresenta desafios como a publicação ou não de informações de parâmetros de rede de SAs e como tratar esta questão de maneira globalizada, com novos protocolos e suas especificações. Em termos de pontos de interconexão de SAs, a especificação dos locais onde enlaces inter-redes são conectados aos domínios são importantes para seu desempenho, já que são responsáveis por toda troca de tráfego entre redes distintas. O trabalho considera redes ópticas opacas e translúcidas em cenário multidomínio com bandas multigranulares. Neste cenário é estudado um algoritmo de roteamento multidomínio. No trabalho também é feito um planejamento, especificando em quais nós serão conectados enlaces interdomínio. A principal contribuição deste trabalho é o estudo de planejamento de enlaces interdomínio, com a proposta de um método para escolha de nós de borda (sistematização), com objetivo de diminuir a probabilidade de bloqueio interdomínio. A sistematização é baseada em estudos de resultados de algoritmo genético desenvolvido para o mesmo propósito e sua utilização diminui em até 42% o bloqueio interdomínio. Um algoritmo de alocação de banda também foi desenvolvido para redes multidomínio, que considera parâmetros da camada de rede e óptica para o cálculo de peso de enlaces para encontrar caminhos ópticos entre nós fonte e destino. Os resultados mostram diminuição de até 35% no bloqueio interdomínio com a modificação feita em algoritmo proposto na literatura. / The huge demand for traffic in last mile networks push the better utilization of backbone networks, which are used to transport large data rates in several domains (Autonomous Systems, ASs). With this growth, the topology complexity of interdomain links increases. Then, traffic routing and interconnection points of ASs (border nodes) are relevant questions for the performance of these networks, which are managed by several providers that can use distinct communications protocols. Thus, the interdomain routing presents challenges such as the decision on publishing or not the network´s parameters from ASs and how to deal with this issue in a global way, with new protocols and its specifications. For interconnection points between ASs, the points where interdomain links are connected are important for their performances, since they are responsible for all traffic exchange between distinct networks. This work considers opaque and translucent optical networks in a multidomain scenario with multigranular data rates. In this scenario a multidomain routing algorithm is studied and a network planning is developed, specifying the nodes where interdomain links are connected. The main contribution of this work is the planning of interdomain links, with the proposal of a method for border nodes selection (systematization), with the objective of decreasing the interdomain blocking probability. The systematization is based on the results from a genetic algorithm developed for the same purpose and its utilization decrease up to 42% of the interdomain blocking. A bandwidth allocation algorithm was also created for multidomain scenarios, that considers parameters from network and optical layer for the link weight calculation in order to find optimal paths. The results show a decreasing of up to 35% for interdomain blocking with a contribution based on literature\'s work.

A busca de sistemas de comunicação eficientes e econômicos é cada vez maior, principalmente com o aumento da demanda por tráfego e banda de transmissão. Conhecidas pela utilização eficiente de largura de banda, as redes ópticas de segmentação espectral flexível têm sido intensamente estudadas e são consideradas boas candidatas para a próxima geração de redes. Tais redes flexíveis utilizam formatos de modulação multinível e multiplexação multiportadora. Sistemas com alta capacidade de transmissão devem ser extremamente confiáveis, pois a falha em um dispositivo ou enlace da rede acarreta enorme perda de dados. Por isso, as técnicas de proteção e restauração do tráfego devem ser eficientes, de modo a garantir a sobrevivência da rede. Neste trabalho, foi desenvolvido um algoritmo capaz de lidar com cada requisição de conexão, encontrar um caminho óptico para transmissão e reservar outro caminho para recuperação do tráfego em caso de falha na rede. A seleção dos caminhos primário e de proteção utiliza a técnica smart-fit, que escolhe a solução com menor custo final, definido pela distância da rota percorrida somada ao custo do índice inicial da faixa espectral alocada, buscando equilibrar a escolha entre a posição no espectro e rota escolhida. Além disso, são definidos custos diferentes para slots de frequência livres e compartilhados, a fim de incentivar o compartilhamento espectral em caminhos de proteção. Dentre as técnicas de alocação espectral, a varredura com janela espectral varre o espectro em todos os enlaces da rota, slot por slot, em busca de uma faixa livre com tamanho suficiente para atender uma demanda. Neste trabalho, foi desenvolvida uma técnica chamada busca lógica, que lida simultaneamente com todos os enlaces da rota ao realizar operações lógicas com seus espectros. Em seguida, é realizada uma convolução entre a janela espectral, com tamanho da demanda, e o espectro resultante. A partir desse resultado, é possível saber as posições no espectro onde a demanda poderá ser alocada. Tal técnica, como será demonstrado, é mais veloz que a varredura com janela espectral. Para garantir a eficácia e confiabilidade do algoritmo, utilizando o software MATLAB, avaliou-se a probabilidade de bloqueio e probabilidade de bloqueio de banda, a fragmentação espectral média na rede, o grau de compartilhamento, a taxa de utilização espectral e a taxa de capacidade reservada. O algoritmo desenvolvido foi capaz de organizar o tráfego na rede de modo ordenado e pouco fragmentado, além de utilizar de maneira eficiente os recursos destinados à proteção. / The search for efficient and economical communication systems is increasing, especially with the increased demand for traffic and bandwidth transmission. The elastic optical networks, well known for their efficient using of bandwidth, have been thoroughly studied and are considered good candidates for the next generation networks. Such flexible networks use multilevel modulation formats and multicarrier multiplexing. Systems with high transmission capacity should be extremely reliable, as a failure in a device or link brings huge data loss. Therefore, traffic protection and restoration techniques should be efficient, to ensure network survivability. In this work, we propose an algorithm capable of managing each connection request, finding an optical path for transmission and a protection path to recover traffic in case of network failure. The selection of the primary and protection path uses the smart-fit technique, which chooses the solution with the lower final cost, defined by the route\'s distance plus the index\'s cost of the first slot of the allocated spectrum, in order to balance the choice between the position in the spectrum and the chosen route. In addition, different costs for free or shared frequency slots are defined, so as to encourage spectral sharing in protection paths. Among the spectrum allocation techniques, scanning with spectrum window scans the spectrum in all links of the route, slot by slot, searching for a free band large enough to meet the demand. In this work, we developed a new technique, called logical search, that simultaneously deals with all the links in the route, by performing logical operations with them. Then, a convolution is performed between a spectrum window, with the same size of the demand, and the resulting spectrum. From this result, it is possible to know all the positions in the spectrum where the demand may fit. This technique, as will be shown, is faster than the scan with spectrum window. To guarantee the efficiency and reliability of the algorithm, using the MATLAB software, we evaluated the blocking probability and bandwidth blocking probability, the average spectral fragmentation in the network, the shareability ratio, the spectral utilization ratio and the spare capacity ratio. The developed algorithm was able to organize the traffic in an orderly and less fragmented way, and use the protection resources efficiently.