Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2009. / Submitted by Kelly Marques (pereira.kelly@gmail.com) on 2009-11-13T17:43:06Z No. of bitstreams: 1 2009_GulhermePicoloSalazarCosta.pdf: 3604632 bytes, checksum: e41d945b3a99c4a1038422078db3c9d9 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2009-11-16T11:30:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_GulhermePicoloSalazarCosta.pdf: 3604632 bytes, checksum: e41d945b3a99c4a1038422078db3c9d9 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-11-16T11:30:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_GulhermePicoloSalazarCosta.pdf: 3604632 bytes, checksum: e41d945b3a99c4a1038422078db3c9d9 (MD5) Previous issue date: 2009-07-03 / O uso de redes neurais é cada vez mais amplo em nossa sociedade. Especificamente neste trabalho, a técnica de redes neurais é utilizada na demodulação de um sistema de comunicações via satélite, onde o objetivo a ser atingido é o de a rede neural corrigir dois fenômenos interferentes: o AWGN e a atenuação causada por chuva. Não é intenção determinar qual o melhor tipo de rede neural para cumprir esta finalidade, mas sim, identificar um tipo de rede neural capaz de permitir o desenvolvimento do estudo. Para validação dos parâmetros utilizados no estudo teórico, são utilizados dados coletados do sistema de comunicações via satélite atualmente em uso pelo CINDACTA I (Primeiro Centro Integrado de Defesa Aérea e Controle do Espaço Aéreo). Os resultados são bastante promissores, indicando que pelo menos teoricamente o desempenho da técnica utilizada com redes neurais, supera a atual técnica de demodulação em uso pelo sistema TELESAT. Como o reconhecimento de padrões pela rede neural está limitado a erros de fase menores que 45o, técnicas de correção antecipada de erros (FEC) continuam sendo indispensáveis e complementares. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Neural networks are in widespread use with communication systems. In this work, neural networks techniques are employed to demodulate signals in satellite communication systems, more specifically targeting to compensate two interfering phenomena: AWGN and attenuation caused by rain. It is not herein intended to achieve the best possible type of neural network, but rather identify a type able to accomplish the objective efficiently. In addition, real data is collected from satellite communication systems used by CINDACTA I (First Integrated Center of Air Defense and Air Traffic Control) in order to validate the parameters used in the computer simulations. The results indicate that neural networks can be better than the demodulation technique currently implemented at CINDACTA I, although the use of Forward Error Correction schemes (FEC) is deemed appropriate and complementary.

Nota-se a crescente utilização de sistemas de comunicação via satélite, principalmente sistemas geoestacionários (GEO), para prover serviços de Internet. Muitas aplicações na Internet necessitam de um protocolo de transporte confiável, capaz de garantir que os dados sejam entregues de maneira correta e oredenada ao destinatário. Para isso, utilizam o protocolo TCP (Transmission Control Protocol). Entretanto este apresenta baixo desempenho quando empregado em comunicações via satélite, devido às características desse meio específico, como grande atraso de propagação e elevadas taxas de erro. Neste trabalho, propõe-se o protocolo SSTP (Sliding and Selective Transport Protocol) que implementa mecanismos distintos do TCP com o objetivo de obter melhor desempenho em redes com enlaces de satélite GEO. O SSTP adota um novo mecanismo de retransmissão, em o transmissor não apaga a tabela SACK no momento de timeout, como ocorre no TCP. Com isso, o transmissor não precisa reconstruir essa tabela após o evento de timeout e pode retransmitir as lacunas identificadas na tabela. Esse comportamento também agiliza a recuperação dos segmentos anteriormente descartados e evita que ocorram retransmissões desnecessárias. Além disso, não são adotados algoritmos de controle de congestionamento e são empregados os seguintes mecanismos: ACK, SACK, timeout e window scaling. O comportamento do SSTP foi avaliado através de simulações e seu desempenho foi comparado com aqueles dos protocolos TCP New Reno, TCP SACK e Hybla em diferentes cenários. Em todas as situações consideradas o SSTP obteve desempenho superior aos protocolos citados.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:36:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2529_1.pdf: 5942799 bytes, checksum: 7fec93a7eb63a4c46adc5d5195e570a4 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / O presente trabalho relata algumas contribuições para o desenvolvimento de um sistema completo de monitoração em tempo real do estado de poluição de cadeias de isoladores de linhas de transmissão de alta tensão. Essa condição é inferida indiretamente pelo sistema com base na contagem de descargas parciais ocorrendo na superfície dos isoladores, bem como no nível de umidade e temperatura ambiente. O sistema é composto por um sensor óptico conectado a uma fibra óptica, um módulo de processamento microcontrolado, um sistema de alimentação fotovoltaico e um sistema de comunicação via satélite. É verificado se a corrente de fuga excedeu um dos quatro limiares estabelecidos que são de 5 ,10, 20 e 40 mA e a taxa com que isso ocorre, além dos valores de temperatura e umidade relativa. As informações obtidas são processadas e armazenadas pelo microcontrolador PIC 16F877A e transmitidas pelo sistema de comunicação via satélite. É realizado o download das informações transmitidas para um banco de dados relacional e essas informações disponibilizadas em uma página web, e representadas graficamente ou em formato tabular. Seis sistemas foram instalados em torres de alta tensão da CHESF para a realização de estudos de correlação entre os parâmetros registrados e o grau de poluição, este obtido a partir de inspeções nos pontos de monitoramento por parte dos técnicos de manutenção da empresa. As contribuições específicas do presente trabalho incluem estudos dos efeitos degradantes da poluição no desempenho de isoladores de alta tensão, o projeto e implementação do módulo de processamento e do protocolo de comunicação por satélite do sistema, bem como a análise do desempenho do sistema e dos parâmetros medidos nos seis sistemas instalados em pontos da rede de transmissão da CHESF

Neste trabalho são analisadas as figuras de mérito de antenas helicoidais, de microfita e redes de dipolos, operando na faixa de freqüências de comunicação e navegação via satélite na banda L, na presença de aeronaves. É utilizada primordialmente a técnica híbrida UTD/MoM do simulador SuperNEC, onde as antenas são modeladas pelo MoM e a aeronave é modelada pela técnica UTD. Além disso, é analisado o comportamento das antenas helicoidal e monopolo na presença da aeronave feita de material composto de fibra de carbono, cujos modelos são simplificados para viabilizar a análise do ponto de vista computacional. Inicialmente é feita uma breve descrição dos simuladores eletromagnéticos, ressaltando a idéia básica da técnica híbrida UTD/MoM. Em seguida são apresentados os projetos das antenas supracitadas realizados com auxílio dos simuladores, onde também são analisadas situações envolvendo os efeitos de reflexão, difração e obstrução em estruturas UTD mais simples. É feito uma análise comparativa de antenas na presença de placas feitas de composto de fibra de carbono e alumínio, onde os resultados teóricos e experimentais mostraram-se semelhantes para ambos os materiais. Finalmente, é realizada a análise dos efeitos causados nas figuras de mérito das antenas devido às várias partes que compõem a estrutura da aeronave. Utilizando este procedimento é possível identificar mais claramente cada efeito produzido pela estrutura da aeronave, possibilitando que sejam realizadas ações preventivas para obter uma melhor abordagem em testes de desenvolvimento, bem como um melhor desempenho operacional dos sistemas. Os procedimentos e resultados apresentados neste trabalho são considerados satisfatórios do ponto de vista de posicionamento preliminar de antenas sobre aeronaves, ressaltando-se a vantagem computacional da técnica híbrida. Contudo, a busca em modelar toda a estrutura da aeronave usando técnicas de onda completa ainda deve ser perseguida a fim de aumentar a acurácia dos resultados.

A crescente demanda por largura de faixa e o aumento exponencial do número de usuários têm exercido enorme pressão sobre as redes de telecomunicações, exigindo constante melhoria de desempenho. A tecnologia fotônica tem sido capaz de atender a boa parte desta demanda, sendo a principal alternativa para transportar quantidades elevadas de tráfego. Por outro lado, tem havido um impressionante avanço tecnológico no setor de comunicação móvel celular, com destaque para os sistemas que utilizam o esquema de reuso de freqüências como principal tecnologia. Diante da demanda elevada, a alternativa usual de expandir os recursos proporcionalmente tem se mostrado inviável por causa do custo elevado. Assim, soluções eficientes para o problema de alocação de recursos e roteamento de tráfego (PARRT) tornaram-se uma necessidade imperiosa no projeto, expansão e gerenciamento de redes de telecomunicações. O PARRT pode ser modelado como um problema de otimização, geralmente não-polinomial, e as abordagens baseadas em algoritmo genético (AG) têm sido empregadas para solucionar esta classe de problemas para os quais as soluções heurísticas não são possíveis ou freqüentemente conduzem a resultados insatisfatórios. Nesta pesquisa, a abordagem escolhida para resolver o PARRT em redes ópticas e de comunicação móvel celular é baseada em AG. Estratégias adicionais foram incorporadas aos algoritmos propostos para aumentar a eficiência do correspondente AG canônico e proporcionar adaptação às mudanças ocorridas no ambiente investigado. A meta principal é a redução da probabilidade de bloqueio de solicitação de conexão. Em redes ópticas, o modelo proposto resolve o roteamento e a alocação de comprimentos de onda, determina a localização esparsa de conversores de comprimento de onda, limita o número de amplificadores em cascata, proporciona agregação dinâmica de tráfego e imparcialidade de capacidade de largura de faixa por meio de controle de admissão de conexão. Restrições de camada física como emissão espontânea amplificada e dispersão por modo de polarização são incluídas nos algoritmos. Em redes de comunicação móvel celular, os modelos propostos resolvem o problema de alocação de canais proporcionando baixos valores de probabilidade de bloqueio de novas chamadas e de handoff. Os algoritmos incluem o efeito simultâneo de três restrições eletromagnéticas: co-canal, canal-adjacente e co-site. Uma rede híbrida óptica e via satélite é também simulada para constatar a versatilidade dos algoritmos em gerenciar de forma integrada redes de naturezas distintas. Resultados numéricos apresentados demonstram a potencialidade dos algoritmos propostos para gerenciar recursos e rotear tráfego em redes de telecomunicações. / The growing demand for bandwidth together with the exponential increase in the numbers of users have exerted huge pressure on the telecommunication networks, requiring constant performance improvement. Photonic technology has been capable of attending a large amount of this demand, which makes it the main alternative in high traffic transport networks. On the other hand, a remarkable technological progress has occurred in the mobile cellular communications field, which employs frequency reuse as its key technology. The usual alternative of expanding the resources proportionally to the traffic demand has proved to be impractical due to the high cost involved. Thus, efficient solutions to traffic routing and resource allocation problem (TRRAP) became an imperative requirement in design, expansion and management of telecommunication networks. The TRRAP is an optimization problem, generally non-polynomial (NP), that can be successfully modeled with genetic algorithm (GA) as opposed to heuristic solutions, since the later is either not applied or frequently lead to unsatisfactory results. In this research, the elected approach to solve the TRRAP in both optical and cellular mobile communication network is based on GA. Complementary strategies were incorporated to the algorithms to increase the efficiency of the corresponding canonical GA. Additionally, the strategies adopted provide robustness to the GA adaptation against the changes in the investigated environment. The main goal of the proposed GA is the reduction of request-connection blocking probability. The proposed approach is capable of handling the following tasks in WDM optical networks: routing and wavelength assignment (RWA) optimization, sparse wavelength converters arrangement, limitation of the number of cascade amplifiers, dynamic traffic grooming, and bandwidth capacity fairness through connection admission control (CAC) procedure. Physical layer constraints such as amplified spontaneous emission (ASE) and polarization mode dispersion (PMD) are also taken into account. Two algorithms are proposed to solve the channel assignment problem (CAP) in cellular mobile communication networks, providing low values of blocking probability for new calls and handoff. The algorithms include the simultaneous effect of three electromagnetic constraints: cochannel, adjacent channel and cosite. A hybrid optical and wireless network is also simulated to evidence the versatility of the proposed algorithm in managing integrated networks from distinct natures. The numerical results presented throughout this work demonstrate the potentiality of the proposed algorithms in managing resources and providing traffic routing in telecommunication networks.

A crescente demanda por largura de faixa e o aumento exponencial do número de usuários têm exercido enorme pressão sobre as redes de telecomunicações, exigindo constante melhoria de desempenho. A tecnologia fotônica tem sido capaz de atender a boa parte desta demanda, sendo a principal alternativa para transportar quantidades elevadas de tráfego. Por outro lado, tem havido um impressionante avanço tecnológico no setor de comunicação móvel celular, com destaque para os sistemas que utilizam o esquema de reuso de freqüências como principal tecnologia. Diante da demanda elevada, a alternativa usual de expandir os recursos proporcionalmente tem se mostrado inviável por causa do custo elevado. Assim, soluções eficientes para o problema de alocação de recursos e roteamento de tráfego (PARRT) tornaram-se uma necessidade imperiosa no projeto, expansão e gerenciamento de redes de telecomunicações. O PARRT pode ser modelado como um problema de otimização, geralmente não-polinomial, e as abordagens baseadas em algoritmo genético (AG) têm sido empregadas para solucionar esta classe de problemas para os quais as soluções heurísticas não são possíveis ou freqüentemente conduzem a resultados insatisfatórios. Nesta pesquisa, a abordagem escolhida para resolver o PARRT em redes ópticas e de comunicação móvel celular é baseada em AG. Estratégias adicionais foram incorporadas aos algoritmos propostos para aumentar a eficiência do correspondente AG canônico e proporcionar adaptação às mudanças ocorridas no ambiente investigado. A meta principal é a redução da probabilidade de bloqueio de solicitação de conexão. Em redes ópticas, o modelo proposto resolve o roteamento e a alocação de comprimentos de onda, determina a localização esparsa de conversores de comprimento de onda, limita o número de amplificadores em cascata, proporciona agregação dinâmica de tráfego e imparcialidade de capacidade de largura de faixa por meio de controle de admissão de conexão. Restrições de camada física como emissão espontânea amplificada e dispersão por modo de polarização são incluídas nos algoritmos. Em redes de comunicação móvel celular, os modelos propostos resolvem o problema de alocação de canais proporcionando baixos valores de probabilidade de bloqueio de novas chamadas e de handoff. Os algoritmos incluem o efeito simultâneo de três restrições eletromagnéticas: co-canal, canal-adjacente e co-site. Uma rede híbrida óptica e via satélite é também simulada para constatar a versatilidade dos algoritmos em gerenciar de forma integrada redes de naturezas distintas. Resultados numéricos apresentados demonstram a potencialidade dos algoritmos propostos para gerenciar recursos e rotear tráfego em redes de telecomunicações. / The growing demand for bandwidth together with the exponential increase in the numbers of users have exerted huge pressure on the telecommunication networks, requiring constant performance improvement. Photonic technology has been capable of attending a large amount of this demand, which makes it the main alternative in high traffic transport networks. On the other hand, a remarkable technological progress has occurred in the mobile cellular communications field, which employs frequency reuse as its key technology. The usual alternative of expanding the resources proportionally to the traffic demand has proved to be impractical due to the high cost involved. Thus, efficient solutions to traffic routing and resource allocation problem (TRRAP) became an imperative requirement in design, expansion and management of telecommunication networks. The TRRAP is an optimization problem, generally non-polynomial (NP), that can be successfully modeled with genetic algorithm (GA) as opposed to heuristic solutions, since the later is either not applied or frequently lead to unsatisfactory results. In this research, the elected approach to solve the TRRAP in both optical and cellular mobile communication network is based on GA. Complementary strategies were incorporated to the algorithms to increase the efficiency of the corresponding canonical GA. Additionally, the strategies adopted provide robustness to the GA adaptation against the changes in the investigated environment. The main goal of the proposed GA is the reduction of request-connection blocking probability. The proposed approach is capable of handling the following tasks in WDM optical networks: routing and wavelength assignment (RWA) optimization, sparse wavelength converters arrangement, limitation of the number of cascade amplifiers, dynamic traffic grooming, and bandwidth capacity fairness through connection admission control (CAC) procedure. Physical layer constraints such as amplified spontaneous emission (ASE) and polarization mode dispersion (PMD) are also taken into account. Two algorithms are proposed to solve the channel assignment problem (CAP) in cellular mobile communication networks, providing low values of blocking probability for new calls and handoff. The algorithms include the simultaneous effect of three electromagnetic constraints: cochannel, adjacent channel and cosite. A hybrid optical and wireless network is also simulated to evidence the versatility of the proposed algorithm in managing integrated networks from distinct natures. The numerical results presented throughout this work demonstrate the potentiality of the proposed algorithms in managing resources and providing traffic routing in telecommunication networks.