Made available in DSpace on 2019-03-29T23:15:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-19 / Wireless Sensor Networks (WSNs) are communication networks composed of geographically distributed devices (sensor nodes) which can be used to monitor a variety of physical phenomena in real time. Due to the nature of these devices, WSNs have computational restrictions in terms of data processing and storage, and they are usually prone to failures. The main critical point of these networks, however, is in the way the levels of energy available in the sensor nodes are consumed; if this is done properly, the operational lifetime of the WSN can be prolonged. This work presents an approach for adapting query processing in WSNs based on notions of quality of query service and novelty detection (ND). While the former concept captures the idea of possibly having different queries serviced in different ways by the same WSN, the latter relates to a machine learning technique embedded in the WSN components that allows them to modify their query processing behaviours in a dynamic fashion. This approach aims at the intelligent consumption of the limited resources available in these networks while still trying to deliver the data quality as expected by their users. In this context, four classes of quality of query service have been specified having in mind distinct levels of requirements in terms of accuracy and temporal behaviour of the sensed data. Moreover, a new ND-based algorithm, named AdaQuali (ADAptive QUALIty control for query processing in wireless sensor networks), is introduced in detail as a way to control the activities of sensor nodes through the adjustment of their rates of data collection and transmission. For validation purposes, experiments with a prototype have been conducted over real data, and the results achieved point to gains in terms of energy consumption reduction that vary from 1.73% to 42.99% for different classes of quality of query service in the experiment that varies the number of sensor nodes of the network. KEY WORDS: Wireless Sensor Networks. Query processing. Novelty detection. Quality of query services. / Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) são redes de comunicação compostas por dispositivos de sensoriamento distribuídos geograficamente, nós-sensores, que podem ser empregadas para monitorar fenômenos físicos em tempo real. Devido à natureza física desses dispositivos, as RSSFs são usualmente propensas a falhas e possuem restrições computacionais para armazenar e processar dados. Apesar disso, o ponto crítico dessas redes está no modo como a energia disponível nos nós-sensores é consumida; se isso for feito apropriadamente, a vida operacional da RSSF poderá ser prolongada. Este trabalho apresenta uma abordagem para adaptar o processamento de consultas em RSSFs baseada em noções de qualidade de serviço das consultas e detecção de novidades. Enquanto o primeiro conceito captura a idéia de se possivelmente ter diferentes consultas servidas de diferentes maneiras em uma mesma RSSF, o segundo refere-se a técnicas de aprendizado de máquina embutidas nos seus componentes para possibilitá-los alterar dinamicamente seus comportamentos durante o processamento de consultas. Essa abordagem foca o consumo inteligente dos limitados recursos dessas redes ao passo que tenta manter a qualidade dos dados esperada pelos seus usuários. Nesse contexto, quatro classes de qualidade de serviço de consultas foram definidas tendo-se em conta níveis distintos de requisitos relativos à acurácia e ao comportamento temporal dos dados coletados. Além disso, um novo algoritmo baseado em detecção de novidades, nomeado AdaQuali (ADAptive QUALIty control for query processing in wireless sensor networks), é introduzido em detalhe como uma forma de controlar as atividades dos nós-sensores, através da adaptação de suas freqüências de coletas e transmissões de dados. Para propósitos de validação, experimentos foram conduzidos com um protótipo sobre dados reais, e os resultados apontam para ganhos de conservação de energia que variam de 1,73% a 42,99% para diferentes classes de qualidade de serviço no experimento que varia o número de nós-sensores da rede. PALAVRAS-CHAVE: Redes de sensores sem fio. Processamento de consulta. Detecção de novidades. Qualidade de serviço da consulta.

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:22:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-12-28 / Wireless sensor networks (WSNs) are very usefull in a wide range of applications. However, the sensor nodes that composes these WSNs are very limited devices. Their batteries cannot supply energy for a lifetime as long as desired. In a particular scenario, the areas where these devices are deployed are inaccessible so these batteries replacements are unfeasible. In this situation the energy consumption plays a very important role and must be well optimized. Recent literature presented an integer programming model for optimizing this energy consumption. The Generate and Solve is a new hybrid methodology. The integrative collaboration of Genetic Algorithms and Linear Integer Programming merged their strong points and offered excellent results on cutting and packing problem domains. However, its original implementation had some problems which limits the results, one of them is the density explosion. This methodology has been adapted and enhanced to fix these problems and extend the capacity of this model to larger problem instances. Thus, the WSN lifetime can be much longer than before. Comparing the results against literature, the WSN lifetime planned by Generate and Solve is 150% longer and it is capable of handling problem instances with a number of sensor nodes 125% larger. Keywords: Wireless sensor networks, Optimization, Hybridization, Genetic Algorithms, Linear Integer Programming. / Redes de sensores sem fios (RSSF) são muito úteis em uma ampla gama de aplicações. Entretanto, os nós sensores que compõem essas RSSF's são dispositivos muito limitados. Suas baterias não podem suprir a energia de uma vida útil tão longa quanto desejada. Em um cenário particular, as áreas nas quais estes dispositivos são instalados são inacessíveis, logo, as trocas dessas baterias são inviáveis. Nesta situação, o consumo de energia tem um papel muito importante e deve ser bem otimizado. Uma literatura recente apresentou um modelo de programação inteira para otimizar este consumo de energia. A Gerar e Resolver é uma nova metodologia híbrida. A colaboração integrativa entre algoritmos genéticos e programação linera inteira fundiu os seus pontos fortes e ofereceu exelentes resultados em domínios de cortes e empacotamento. Entretanto, sua implementação original teve alguns problemas os quais limitam os resultados, um deles é a explosão da densidade. Esta metodologia foi adaptada e melhorada para corrigir esses problemas e extender a capacidade deste modelo para instancias de problemas maiores. Desta forma, a vida útil da RSSF pode ser bem maior que anteriormente. Comparando os resultados com a literatura, o tempo de vida da RSSF planejada pela Gerar e Resolver é 150% mais longa e ela é capaz de lidar com instâncias de problemas com um número de nós sensores 125% maior. Palavras-chave: Redes de sensores sem fios, Otimização, Hibridização, Algorítmos Genéticos, Programação Linear Inteira.

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:32:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-05-09 / Wireless mesh networks (WMNs) have been used to support multimedia applications on different domains, such as health care and entertainment, that require high levels of security and performance simultaneously. Those networks comprise of a wireless backbone of routers that cooperate to provide data communication among mobile devices, such as notebooks, PDAs and smartphones, through multiple hops. This infrastructure allows a device to communicate with others beyond its wireless coverage range. WMNs are also self-configuring, being capable to detect new devices and automatically connect them to the wireless backbone. Moreover, the wireless backbone can automatically establish alternative routes to data forwarding in face of failures on specific routers. However, wireless medium sharing and cooperative communication allow the action of attacks, such as eavesdropping, selective packet dropping and blackhole, that aim to violate data confidentiality or disrupt the operation of network essential services, such as routing. Even in network environments without attackers, interferences among different data flows on the shared wireless medium decrease the capacity of routes. These interferences reduce the bandwidth on wireless links, increasing collisions and packet loss of applications. Therefore, security and performance aspects must be considered simultaneously in WMNs. This work proposes a route selection scheme, called CRAB (CRoss-layer and Adaptive scheme for Balancing performance and security on WMN data routing). The scheme aims to balance security and performance on routing service in WMNs, even when the network is under attack. CRAB aims also to support Quality of Service (QoS) of applications. Hence, it defines a new routing metric following a cross-layer approach that integrates network and link layers. The value of this routing metric is calculated using a Multiple Criteria Decision Making (MCDM) method that combines multiple security and performance criteria provided by intermediate nodes on routes through a cooperative procedure. Security criteria are provided by mechanisms representing preventive, reactive and tolerant defense lines, and the performance criterion represents interferences on the wireless links of a route. Based on the value of the routing metric, the scheme ranks the available routes between a source node and a destination node of a data flow, and selects the route that provides a balance between security and performance to the data transmission even in face of attacks. CRAB has been evaluated through simulations using two scenarios. These scenarios take into account different data traffic patterns from multimedia applications that require high levels of security and performance on data forwarding. In the first scenario, it has been considered a uncompressed videos traffic generated by applications such as videophone, for example. In the second scenario, it has been examined the traffic of compressed videos following the MPEG-4 specifications used by Internet Protocol TV (IPTV) applications, for example. In each scenario, it has been investigated the security and performance provided by CRAB with the variation on the percentage of malicious nodes launching packet dropping attacks on routing. Results show that CRAB balances security and performance on routing, even in face of those attacks. It improves the packet delivery ratio independently on the percentage of malicious nodes in the network with a low cost of latency. Even when attackers launch the blackhole attack, CRAB increases the packet delivery ratio in 16% to the MPEG-4 traffic, keeping this ratio higher than 90% to the uncompressed video. Such analyses are reinforced by the reduction on the amount of data packets discarded by attackers. CRAB reduces up to 73% the data packet loss from MPEG-4 traffic caused by the blackhole attack. / As redes em malha sem fio, ou Wireless Mesh Networks (WMNs), têm sido cada vez mais usadas para dar suporte às aplicações multimídias de diferentes áreas, como saúde e entretenimento, que demandam altos níveis de segurança e de desempenho simultaneamente. Essas redes são formadas por um backbone sem fio de roteadores que cooperam entre si provendo comunicação entre dispositivos móveis, como notebooks, PDAs e smartphones, através de múltiplos saltos. Essa infraestrutura permite a um dispositivo se comunicar com outros fora do seu alcance de cobertura. As WMNs são ainda autoconfiguráveis, sendo capazes de detectar novos dispositivos e conectá-los automaticamente ao backbone sem fio. Além disso, o backbone da rede pode estabelecer automaticamente rotas alternativas para o encaminhamento dos dados diante de falhas em roteadores específicos. Entretanto, o compartilhamento do meio sem fio e a comunicação cooperativa possibilitam a ação de ataques, como o da bisbilhotagem (eavesdropping), o de descarte seletivo de pacotes (selective packet dropping) e o do buraco negro (blackhole), que buscam violar a confidencialidade dos dados ou prejudicar o funcionamento de serviços essenciais da rede, como o roteamento. Mesmo em ambientes sem atacantes, as interferências entre diferentes fluxos de dados no meio sem fio compartilhado podem reduzir a capacidade das rotas. Essas interferências diminuem a largura de banda dos enlaces sem fio, aumentando assim as colisões e a perda de pacotes das aplicações. Dessa forma, os aspectos de segurança e de desempenho devem ser considerados conjuntamente nas WMNs. Este trabalho propõe um esquema de seleção de rotas, chamado de CRAB (CRoss-layer and Adaptive scheme for Balancing performance and security on WMN data routing). O seu objetivo é balancear a segurança e o desempenho no serviço de roteamento nas WMNs, mesmo quando a rede está sob ataque. O CRAB pretende ainda dar suporte à Qualidade de Serviço (QoS) das aplicações. Para tanto, o esquema define uma nova métrica de roteamento seguindo uma abordagem inter-camadas entre as camadas de rede e de enlace. O valor dessa métrica é calculado usando um método de decisão Multiple Criteria Decision Making (MCDM), que combina múltiplos critérios de segurança e de desempenho fornecidos pelos nós intermediários das rotas através de um procedimento de cooperação. Os critérios de segurança são provenientes de mecanismos que representam as linhas de defesa preventiva, reativa e tolerante, e o critério de desempenho se refere às interferências percebidas nos enlaces sem fio da rota. Com base no valor da métrica de roteamento, o esquema classifica as rotas existentes entre um nó origem e um nó destino de um fluxo de dados, e seleciona a rota que provê o balanceamento entre a segurança e o desempenho para a transmissão de dados mesmo diante de ataques. O CRAB foi avaliado através de simulações usando dois cenários. Esses cenários consideram diferentes padrões de tráfego de dados de aplicações multimídia que requerem altos níveis de segurança e de desempenho no encaminhamento dos dados. No primeiro cenário de avaliação, considerou-se o tráfego de vídeos não comprimidos gerados por aplicações como as de videofone, por exemplo. No segundo cenário, examinou-se o tráfego de vídeos comprimidos seguindo as especificações MPEG-4 usadas em aplicações de Internet Protocol TV (IPTV), por exemplo. Para cada cenário, investigou-se a segurança e o desempenho providos pelo CRAB diante da variação do percentual de nós maliciosos que executam ataques de descarte de pacotes de dados no roteamento. Os resultados obtidos mostram que o CRAB estabelece o balanceamento entre segurança e desempenho no roteamento, mesmo diante dos ataques. O esquema melhora a taxa de entrega de pacotes de dados independentemente do percentual de nós atacantes na rede a um baixo custo de latência. Mesmo quando os atacantes lançam o ataque do buraco negro, o CRAB obtém ganhos de 16% na taxa de entrega de dado

Made available in DSpace on 2019-04-05T23:04:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-12-15 / In cellular networks, communication among mobile devices is accomplished through base stations (fixed antennas). A base station allocates communication channels whenever a mobile device (a cell phone, for example) in its coverage area requests communication with some other device (mobile or fixed). With the rapidly growing number of mobile devices, the use of communication channels available in cellular networks needs to be optimized. To efficiently optimize the use of communication channels in cellular networks dynamic (on-the-fly) channel allocation may be used, using algorithms for that purpose; however such algorithms demand previous knowledge of the number of mobile devices in the area of coverage of a given base station. In this work, we propose a strategy to support dynamic channel allocation in cellular networks by predicting the number of mobile devices in the area covered by a base station at any given moment. The proposed strategy is based on an indexing mechanism for mobile objects. The results obtained through experiments prove the efficiency of the proposed strategy. / Nas redes celulares, a comunicação entre os dispositivos móveis é realizada através de estações rádio base (antenas fixas). Uma estação rádio base aloca um canal de comunicação cada vez que um dispositivo móvel (um telefone celular, por exemplo) na sua área de cobertura desejar se comunicar com outro dispositivo (móvel ou fixo). Devido ao crescimento contínuo da quantidade de dispositivos móveis, a utilização dos canais de comunicação disponíveis em uma rede celular necessita ser otimizada. Para conseguir esta otimização, pode-se utilizar os algoritmos de alocação dinâmica de canais, porém estes algoritmos necessitam saber antecipadamente a quantidade de dispositivos que estarão na área de cobertura de cada estação rádio base em um instante de tempo futuro. Neste trabalho, propomos uma estratégia para suportar a alocação dinâmica de canais em redes celulares por estimar a quantidade de dispositivos móveis que estarão na área coberta por uma estação rádio em um dado momento. A estratégia proposta é baseada em um mecanismo de indexação para objetos móveis. Os resultados obtidos através dos experimentos realizados comprovam a eficiência da estratégia proposta.

Made available in DSpace on 2019-04-05T23:08:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-12-18 / Mobile computers and wireless communication technologies are already a reality in the modern IT environment, resulting in the paradigm of Mobile Computing. These mobile devices may have BD and their data may be shared. However, the junction operators of the conventional search operators do not take into account the limitations of a mobility-supporting environment, such as a disconnection from the communication network, a narrow communication bandwidth, the battery charge level, etc. Therefore, the junction algorithms need to be adjusted to the limitations of the mobile computing in order to render satisfactory results and execute a search requested by the user within a reasonable period of time. The necessary characteristics for an algorithm to be executed in a mobilitysupporting environment are: (1) incremental production of results as the data become available; (2) continuous processing of the search, even if the delivery of data is blocked; and (3) reaction to limited memory situations during the execution of the search [1]. It was evidenced through studies and tests that the Hash-Merge Join (HMJ) is more efficient to guarantee these 3 characteristics (properties) needed when working with junctions in an efficient fashion within a mobile computing environment. When the memory is at its full storage capacity, the HMJ algorithm releases memory partitions according to the memory status. This adaptation to the memory status determines the best pair of partitions, being each partition from a different source, to be sent to the disk in a way that maximizes the time until the next memory overflow. A memory overflow occurs when the memory reaches its storage capacity. The aim of this work is to propose a new memory data flushing policy MFP. This policy offers an optimization of the Adaptive Flushing Policy (AFP) while keeping the same main goal, i.e. to send pairs of partitions to the disk in the event of a memory overflow. The AFP releases corresponding pairs of partitions to the disk based on a summary table kept in memory and on two parameters: (1) memory balance; and (2) minimum partition size. The summary table in memory contains the size of each partition, the sum of the individual sizes of each pair of partitions of both lists and the total size of partitions of each list. 8 The MFP also releases corresponding pairs of partitions to the disk, based on a constant memory balance and a summary table different from the summary table used by the AFP. The summary table of this new policy has one more column, which states the cardinality difference of each pair of partitions of the input lists. The main goal of this new column is to guarantee that the pair of partitions chosen to be sent to the disk will always leave a balanced memory, while it guarantees that there will always be at least one pair of partitions to be sent to the disk. / Em uma MDBC as técnicas de processamento de consultas devem ser adaptadas para lidarem com a instabilidade do ambiente, assim como limitação de recursos, por exemplo memórias limitadas dos computadores móveis. Vejamos um exemplo: as fontes de dados podem ter as taxas de entregas de tuplas previstas pelo otimizador de consultas, no entanto devido a uma desconexão de uma das fontes de dados da rede sem fio, tal fonte de dados ficará desconectada da rede e por conseqüência, não poderá entregar suas tuplas temporariamente, logo o operador de junção ficará parado(bloqueado). Para processar consultas em uma MDBC, os algoritmos de junção precisam ter as características seguintes: (1) produção incremental de resultados à medida que os dados são disponibilizados, (2) continuidade no processamento da consulta mesmo que a entrega dos dados esteja bloqueada, e (3) reação a situações de limitação de memória durante a execução da consulta[Erro! A origem da referência não foi encontrada.]. Esse trabalho é propõe uma nova política de liberação de dados da memória, chamada Mobile Flushing Policy(MFP). A política MFP propõe uma otimização da política Adaptive Flushing Policy(AFP), usada pelo algoritmo de junção Hash-Merge Join, mantendo o mesmo objetivo principal, enviar pares de partições para o disco, em caso de ocorrência de overflow de memória. A política AFP libera pares correspondentes de partições para o disco com base em uma tabela resumo mantida em memória e dois parâmetros: (1) balanceamento de memória e (2) tamanho mínimo de partições. Esta política mantém uma tabela resumo em memória contendo o tamanho de cada partição, o somatório dos tamanhos de cada par de partições de ambas as relações e o tamanho total de partições de cada relação. A política MFP também libera pares correspondentes de partições para o disco com base em uma constante de balanceamento de memória e uma tabela resumo diferenciada da tabela resumo utilizada pela política AFP. A tabela resumo da nova política tem uma coluna a mais discriminando a diferença da cardinalidade de cada par de partições das relações de entrada. O objetivo principal da nova coluna é garantir que o par de partições escolhido para ser enviado ao disco deixará a memória balanceada, além de garantir que sempre haverá no mínimo um par de partições a ser enviado ao disco.

Orientador: Orlando José Tobias. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:16:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 261987.pdf: 3045931 bytes, checksum: 94c481ef1cd01387bff69a0a1ab3918e (MD5) / A Nova Geração de Redes de Sensores Sem Fios irá integrar sistemas de comunicação além terceira geração. Como resultado desta integração, estes novos sistemas de comunicação serão alimentados pelas Redes de Sensores com informação colhida do ambiente, tornando-se cientes do contexto. Para alcançar a necessária conectividade entre redes IP e Redes de Sensores, o grupo de trabalho 6LoWPAN da Internet Engineering Task Force projetou uma camada de adaptação IPv6 para dispositivos de capacidades restritas. Esta pilha protocolar provê aos nós sensores interoperabilidade IPv6, evitando sobrecarga protocolar tanto quanto possível. Nesta dissertação, foram analisados e avaliados os possíveis cenários de comunicação IPv6 em Redes de Sensores sem Fios. Estas analises levaram a conclusão que, mesmo o 6LoWPAN sendo uma solução IPv6 leve o suficiente para ser executado em nós sensores, em cenários de comunicação global, isto é, quando há necessidade de utilização de endereçamento IPv6 globais e únicos, a sobrecarga protocolar é significativa e novas abordagens devem ser propostas. A fim de evitar sobrecarga de comunicação em Redes de Sensores Sem Fios quando há necessidade de comunicação com diferentes redes, foi proposta uma arquitetura que explora as técnicas do 6LoWPAN para supressão de cabeçalhos através de mecanismos de tradução transparente de endereços, alcançando maior eficiência energética. The next generation of wireless sensor networks will integrate communication systems beyond third generation paradigm. As a result of this integration, the new communication systems will be feed by the sensor networks with information gathered from the environment, achieving context awareness. To reach the necessary end-to-end connectivity between all-IP networks and sensor networks, the IETF 6LoWPAN working group designed an IPv6 adaptation layer for low power, low cost, low bit rate and short range devices. This protocol stack provides to the sensor networks IPv6 interoperability, avoiding overhead as much as possible. This document analyses and evaluates the associated IP overhead in different 6LoWPAN scenarios, from intra to inter network communication. We conclude that, even the 6LoWPAN being a light weight IP solution for link local sensor network communication, when data flows between different networks the overhead is too high and new approaches must be proposed. In order to avoid communication overhead when global IPv6 addressing is necessary in resource constrained networks, we propose an architecture to exploit 6LoWPAN crosslayering techniques to relief constrained networks from IP unnecessary headers through transparent address translation mechanisms.

CALDAS, F. M. C. Transceptores MIMO em sistemas de comunicações móveis sem fio com multipontos coordenados. 2012. 90 f. Dissertação (Mestrado em Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-10-31T17:02:41Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_fmccaldas.pdf: 919215 bytes, checksum: 1875f2038e0cc2c49dabe0671382e4d1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-11-01T17:05:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_fmccaldas.pdf: 919215 bytes, checksum: 1875f2038e0cc2c49dabe0671382e4d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-01T17:05:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_fmccaldas.pdf: 919215 bytes, checksum: 1875f2038e0cc2c49dabe0671382e4d1 (MD5) Previous issue date: 2012-06-29 / In this work, we evaluated the performance of MIMO (Multiple-Input-Multiple-Output) transceivers on a new architecture proposed to mobile wireless communications systems of next generation XG (Next Generation), denoted by CoMP (Coordinate Mult-Point), which is compared with a co-located architecture, whose user equipments utilize the resources uniquely of the radio base station, which is located. In order to obtain spatial multiplexing gains, diversity and intermediate gains (between the two possible gains), adopts MIMO transceivers, which are submitted to different scenarios: Scenario 1, is composed of a co-located cell, whose coverage area is equivalent to three cooperative cells and Scenario 2, where the co-located cell has the same cooperative cell sizes. In both cases, CoMP architectures and co-located are addressed and evaluates the comparative performance between these scenarios, related to the two architecture. The current analysis is divided into two parts: a systemic character, where observes the SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) behavior with the use of VBLAST (Vertical-Bell Labs Space-Time) and STBC (Space-Time Block Codes) transceivers, the another one, of link character, which uses a hybridMIMO transceiver G2+1, in oder to provide an analysis of the bit error rate. The results show that by means of cooperation, a performance similar to the scenario co-located can be obtained with a smaller number of antennas at base stations, representing a saving in terms of capital expenditure CAPEX (Capital Expenditure) and operational OPEX (Operational Expenditure) network, as well as, a reduction in the error rate. / Neste trabalho, avaliou-se o desempenho de transceptores MIMO (do inglês, Multiple-Input-Multiple-Output) em uma nova arquitetura proposta para os sistemas de comunicações móveis sem fio de próxima geração XG (do inglês, Next Generation) denotada como CoMP (do inglês, Coordinated Multi-Point), em comparação com uma arquitetura co-localizada, em que, os equipamentos de usuários utilizam os recursos unicamente da estação rádio base a qual está localizado. Com o objetivo de se obter ganhos de multiplexação espacial, diversidade e ganhos intermediários (entre os dois possíveis ganhos), adota-se transceptores MIMO, os quais são submetidos a dois cenários distintos: Cenário 1, composto por uma célula co-localizada que tem uma cobertura equivalente a das três células cooperativas e um cenário 2, em que a célula co-localizada tem o mesmo tamanho das células cooperativas. Em ambos os casos, as arquiteturas CoMP e co-localizada são abordadas e avalia-se o desempenho comparativo entre os cenários relacionado com as duas arquiteturas. A análise realizada neste trabalho é dividida em duas partes, sendo uma de caráter sistêmico, em que se observa o comportamento da SINR (do inglês, Signal to Interference plus Noise Ratio) utilizando os transceptores VBLAST (do inglês, Vertical Bell-Labs Space-Time) e STBC (do inglês, Space-Time Block Codes), e a outra de caráter de enlace, na qual se utiliza um transceptor MIMO híbrido, de modo a fornecer uma análise da taxa de erro de bit. Os resultados mostram que por meio da cooperação, um desempenho semelhante ao cenário Co-localizado pode ser obtido com um menor número de antenas nas estações rádio base, representando uma economia do ponto de vista de dispêndio de capital CAPEX (do inglês, Capital Expenditure) e operacional OPEX (do inglês, Operational Expenditure) da rede, bem como redução na taxa de erro.

LIMA, F. R. M. Maximizing spectral efficiency under minimum satisfaction constraints on multiservice wireless networks. 2012. 124 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-06-17T13:18:17Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_frmlima.pdf: 2443426 bytes, checksum: 15428eca4947de06979660cd40fdc53d (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-06-17T16:25:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_frmlima.pdf: 2443426 bytes, checksum: 15428eca4947de06979660cd40fdc53d (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-17T16:25:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_frmlima.pdf: 2443426 bytes, checksum: 15428eca4947de06979660cd40fdc53d (MD5) Previous issue date: 2012 / Cellular networks are now a new player in the competitive market of data service provision mainly due to the technological advances of 3rd Generation (3G) and the upcoming 4th Generation (4G). Long Term Evolution (LTE) and LTE-Advanced are examples of systems that are capable of providing high data rates to the end user. The need of being connected anytime and anywhere and the appealing mobile devices/applications are strong indications that the mobile broadband market has potential for further worldwide increasing. This new scenario with sophisticated mobile terminals enables the quick popularization of new appealing data mobile applications. As a consequence, it is expected that the traffic on mobile networks will have a considerable increase in the next years. Therefore, the sustainable Quality of Service (QoS) provision of heterogeneous services appears as a challenging scenario for mobile network operators and industry in the near future. In order to deal with this challenging scenario, improvements in the core network have been done by means of an Internet Protocol (IP)-based packet-switched architecture. In the radio access network, the use of Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) and Single Carrier - Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA) as the multiple access schemes of downlink and uplink of LTE system, respectively, and the addition of multiple antennas techniques have boosted the achieved data rates in the radio part of the networks. Another relevant functionality that is useful to deal with the challenges of next generation cellular networks is efficient Radio Resource Allocation (RRA). RRA algorithms interact with multiple access schemes and multiple antenna schemes and are responsible for the management of the scarce radio resources such as power, time slots, spatial channels and frequency chunks. In this context, we study in this thesis the use of RRA in cellular networks in order to improve the resource usage efficiency and guarantee the sustainable provision of multiple services. More specifically, we model this RRA problem as the optimization problem of maximizing the overall data rate subject to minimum satisfaction constraints per service. Along this thesis, we study this problem in different scenarios with different multiple access strategies and multiple antennas schemes. As main contributions we provide the characterization of optimal solutions, proposal of low-complexity heuristic solutions, performance evaluation by means of computational simulations and computational complexity analysis of the involved algorithms. / Redes celulares entraram recentemente no competitivo mercado de provimento de serviços de dados devido principalmente aos avanços tecnológicos da terceira geração (3G) e da iminente quarta geração (4G). Os sistemas Long Term Evolution (LTE) e LTE-Advanced são exemplos de redes celulares que proporcionam altas taxas de dados a seus usuários. A necessidade de estar conectado de forma permanente e os novos e poderosos dispositivos móveis são fortes indicadores que o mercado de banda larga móvel ainda possui potencial de crescimento em nível global. Este novo cenário com sofisticados dispositivos móveis permite a rápida popularização de novas aplicações de dados móveis. Como consequência, esperamos que o tráfego nas redes móveis tenham um aumento considerável nos próximos anos. Portanto, o provimento de Qualidade de Serviço (do inglês, Quality of Service (QoS)) para serviços heterogêneos consiste em um cenário desafiador para os operadores dos sistemas e indústria em um futuro próximo. De forma a enfrentar esses desafios, algumas melhorias foram realizadas no núcleo da rede por meio do advento da arquitetura por chaveamento por pacotes baseado em protocolo da internet (do inglês, Internet Protocol (IP)). Na rede de acesso de rádio, tivemos como avanços o uso de múltiplas antenas nos nós da rede e a adoção dos esquemas de múltiplo acesso por divisão de frequências ortogonais (do inglês, Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA)) e múltiplo acesso por divisão de frequências com portadora única (do inglês, Single Carrier - Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA)) nos enlaces direto e reverso do sistema LTE, respectivamente. Outra funcionalidade que destacamos como relevante para enfrentar os desafios das próximas gerações de redes celulares consiste no uso de alocação de recursos de rádio (do inglês, Radio Resource Allocation (RRA)). Algoritmos de RRA são responsáveis pelo gerenciamento dos recursos de rádio tais como intervalos de tempo (do inglês, time slots), canais espaciais e grupos de frequências que em geral são escassos. Neste contexto, nós estudamos nesta tese o uso de RRA em redes celulares de forma a melhorar a eficiência no uso dos recursos e garantir um provimento sustentável de múltiplos serviços. Especificamente, modelamos RRA como o problema de otimização de maximização da taxa total de transmissão sujeito a restrições de satisfação mínimas por serviço. Este problema é estudado ao longo da tese em diferentes cenários resultantes da combinação de diferentes esquemas de múltiplo acesso e múltiplas antenas. Como principais contribuições temos a caracterização de soluções ótimas, propostas de heurísticas de baixa complexidade, avaliação de desempenho por meio de simulações computacionais e por fim a análise da complexidade dos algoritmos envolvidos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:07:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327790.pdf: 2450469 bytes, checksum: cecb6e5aa5a2f7d42da1904e1906c6b9 (MD5) Previous issue date: 2014 / O sensoriamento de condições ambientais é frequentemente empregado nas áreas de Agricultura de Precisão e Engenharia Ambiental, como para o monitoramento climático, na detecção de pragas, na irrigação e análise do solo, nos mapas de produtividade e no monitoramento de áreas florestais e de rios urbanos. As Redes de Sensores sem Fio (RSSF) vêm sendo propostas como infraestruturas para essas aplicações. As referidas redes produzem um grande volume de dados. Contudo, como são comumente compostas por sensores de baixo custo e com baixa confiabilidade, eventualmente dados anômalos (outliers) são gerados, afetando a qualidade final do monitoramento. Essas condições implicam na necessidade da utilização de métodos de fusão de informações que viabilizem o funcionamento da rede e aumentem a confiança nos dados monitorados. Tendo em vista tais características, o presente trabalho propõe uma arquitetura para a fusão de informação voltada a sensores de baixo custo. A arquitetura foi validada através de um estudo de caso envolvendo sensores de pressão atmosférica, compatíveis com a plataforma Arduino, cujos dados produzidos foram tratados por técnicas de fusão de informação. Na avaliação dos resultados obtidos, dois sensores de alto custo foram utilizados para fornecerem valores de referência. Os resultados obtidos mostram que alguns dos métodos de fusão de baixo nível e técnicas para a detecção de outliers estudados neste trabalho, quando combinados e organizados segundo a arquitetura proposta, conseguem substituir um único sensor centralizado e de alto custo, mantendo a confiabilidade obtida nos dados monitorados.<br> / Abstract : Detection of environmental conditions is frequently employed in the fields of precision agriculture and environmental engineering, being also used in irrigation and soil testing, productivity maps, and the moni-toring of forest areas and urban rivers. Wireless Sensor Networks (WSN) have been proposed as an infrastructure for these applications. These networks produce a large volume of data. However, as they are often comprised of sensors of low cost and reliability, anomalous data (outliers) is occasionally produced, affecting the final quality of the monitoring. These conditions require using information fusion methods that make it possible for the network to function while increasing the reliability of monitored data. Considering these characteristics, this work proposes an architecture for information fusion aimed at low-cost sensors. The architecture was validated through a case study involving atmospheric pressure sensors compatible with the Arduino platform. The data they produced was processed with information fusion techniques. In the evaluation of the obtained results, two high-cost sensors were used to provide reference values. The obtained results show that, when combined and organized according to the proposed architecture, some of the low-level fusion methods and the outlier detection techniques studied in this work are able to replace a single centralized, high-cost sensor while maintaining reliability of the monitored data.