Esta dissertação discute técnicas de disseminação da informação no contexto de um recente conceito de sistemas de ensino à distância no âmbito das redes de comunicações móveis. Tem como fundamentação as limitações de um ambiente móvel bem como os recursos escassos de dispositivos móveis utilizados em redes de computadores sem fio. São apresentados técnicas de gerenciamento de informação visando um melhor aproveitamento dos recursos tecnológicos envolvidos. Foi desenvolvido um modelo conceitual de difusão de dados e informações acadêmicas para ambientes de ensino a distância móvel, visando melhorar sua eficiência, infra-estrutura e disponibilidade e reduzir o desperdício de recursos envolvidos. Tal modelo foi avaliado através de experimentos realizados com protótipos dos modelos de difusão de dados em um ambiente real. Os resultados dessa investigação são apresentados no decorrer desse trabalho e corresponderam com as expectativas iniciais desse projeto.

Dado o cenário atual de explosão dos serviços de telecomunicações, especialmente na ampliação das redes sem fio, estão sendo realizados diversos estudos para criar novas tecnologias com o objetivo de tornar mais eficiente essas comunicações. Partindo dessa temática, esta tese foi elaborada para realizar um estudo sobre alguns códigos corretores de erros para comunicação digital. Os códigos abordados nesta tese são os mais recentes, conhecidos e importantes das telecomunicações, e o método de abordagem será o estudo de seus princípios e fundamentos e simulações entre tais códigos. Além dos códigos corretores de erros já estabelecidos, esta tese irá investigar o comportamento de um código novo cujas características aparentam ser promissoras.

TLS (Transport Layer Security), protocolo de segurança que opera acima do TCP/IP e abaixo das aplicações de alto nível, é um protocolo amplamente utilizado e aceito na World Wide Web para fornecer privacidade, integridade e autenticidade dos dados. Para a realização de aplicações a bordo de aeronaves, tais como, e-commerce e transações financeiras, o uso do TLS é bastante recomendado. No entanto, o desempenho deste protocolo nas redes de dados aeronáuticas poderá ser degradado se o protocolo TCP não for alterado, pois o mesmo não consegue distinguir entre as perdas causadas pelos erros de transmissão no canal daquelas devido a congestionamento. Este trabalho propõe mudanças no TCP que visam melhorar seu desempenho em ambientes sem fio, tipicamente das redes aeronáuticas, e analisa o desempenho do TLS na presença deste TCP modificado.

Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma rede de comunicação sem fio para o monitoramento remoto de alguns dados relevantes ao projeto Hidroaer, que compreende o diagnóstico preciso do uso da água em uma planta aeroportuária, a partir do monitoramento remoto do consumo, além do teste de metodologias de uso eficiente da água, incluindo o reuso. Várias tecnologias de transmissão sem fio foram analisadas, com a conclusão de que o padrão ZigBee, baseado no padrão IEEE 802.15.4 era o ideal para a aplicação em questão. Com isso, um módulo ZigBee foi desenvolvido e fabricado, contendo todos os requisitos para o projeto Hidroaer e a rede piloto foi instalada em um conjunto de sanitários no Aeroporto Internacional de São Paulo. A rede monitora parâmetros como o consumo de água em diversos pontos de interesse, assim como o número de pessoas que acionaram cada lavatório, mictório e válvula de descarga do conjunto de sanitários escolhido. A contagem de pessoas que entraram em cada sanitário também é realizada. De posse de todos estes dados, fica claro que um estudo logístico completo poderá ser feito, onde dados como consumo médio de água por pessoa, perfil de consumo em determinadas épocas, prováveis vazamentos e várias outras observações serão realizadas, podendo servir de base para um controle efetivo do consumo de água, gerando economias consideráveis. Este trabalho então detalha todo o desenvolvimento e fabricação do módulo ZigBee, assim como a implantação da rede no conjunto de sanitários localizados na Asa D do Aeroporto Internacional de São Paulo.

A simulação possibilita a realização de uma análise detalhada de Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) de forma rápida e econômica, tornando-se uma importante opção para estudo destas redes. Apesar do grande número de simuladores de RSSFs disponíveis, cada um deles foi projetado para atender necessidades específicas de seus criadores. Por causa dos aspectos singulares das RSSFs, os modelos existentes nos simuladores podem não ser precisos e completos para todas as áreas de simulação de RSSFs, como por exemplo, análise de escalabilidade, modelo de mobilidade, ambiente físico, consumo de energia e codições de tempo. Adicionalmente, a integração entre esses simuladores geralmente é pequena ou inexistente. Nesse contexto, este trabalho apresenta uma forma de modelagem abstrata de cenários de simulação de RSSFs, permitindo que um modelo de dados de configuração de simulação seja compartilhado por mais de um simulador, viabilizando a integração entre eles. A avaliação do modelo de dados proposto foi feita através do desenvolvimento de uma aplicação real, onde o modelo de dados foi compartilhado por dois simuladores, que utilizaram um modelo de cenários e produziram adequadamente seus respectivos resultados de simulação.

É apresentado um procedimento para a definição de sistemas de iluminação de emergência aeronáuticos que utilizam tecnologias inovadoras e não convencionais. O procedimento é aplicado à escolha do sistema de iluminação de emergência que utiliza tecnologia sem-fio. São considerados aspectos técnicos e econômicos, processo de certificação, maturidade do sistema, manutenção e instalação. O objeto de estudo faz parte de uma aeronave regional hipotética de 70 a 80 passageiros denominada MRJ-07, também serão analisadas mais três aeronaves denominadas NRJ-07, CRJ-07 e BRJ-07. O procedimento é aplicado para identificar e determinar as vantagens e desvantagens do sistema inovador em relação ao sistema convencional, atualmente utilizado na indústria aeronáutica.

Delay and Disruption Tolerant Networks (DTNs) are networks that experience frequent and long-lived connectivity disruptions. Unlike traditional networks, such as TCP/IP Internet, DTNs are often subject to high latency caused by very long propagation delays (e.g. interplanetary communication) and/or intermittent connectivity. In DTNs there is no guarantee of end-to-end connectivity between source and destination. Such distinct features pose a number of technical challenges in designing core network functions such as routing and congestion control mechanisms. Detecting and dealing with congestion in DTNs is an important and challenging problem. Existing DTN congestion control mechanisms typically try to use some network global information or they are designed to operate in a particular scenario and they depend on forwarding strategy, for example, replication forwarding. As a result, existing DTN congestion control mechanisms do not have good performance when they are applied in different scenarios with different routing protocols. In this thesis, we first review important challenges of DTNs and survey the existing congestion control mechanisms of this domain. Furthermore, we provide a taxonomy of existing DTN congestion control mechanisms and discusses their strengths and weaknesses in the context of their assumptions and applicability in DTN applications. We also present a quantitative analysis of some DTN congestion control mechanisms to evaluate how they behave in deep space communication scenario since they were designed to operate at terrestrial DTN. We extensively evaluated these mechanisms using two different applications and three different routing protocols and mobility patterns. The evaluation results show that the selected mechanisms poorly perform in deep space scenario. Therefore, in view of DTN characteristics, to study new congestion controls and better undersand the impact of congestion in DTN we modeled DTN congestion problem using percolation theory. We formulate the DTN congestion problem as a percolation process resulting in a percolation model that is simple and easy to derive. Another important feature of the proposed percolation model is the fact that instead of requiring global information about the whole network, it relies exclusively on local information, i.e., information related to a node and its neighboring nodes. The principal advantage of our mathematical model is to provide a fast way of having an idea of the system's performance being modeled and allow us to validate either simulation or realistic experiments. Consequently the proposed model can be used to predict and control congestion in DTNs. Being aware that far from the traditional network, DTN is a new kind of network derived by deep space communication and as congestion control is an important factor that directly affects network performance. The development of DTN must rely on the perfect congestion control mechanism to ensure reliability, stability and extensiveness of the network. In order to enhance the reliability of data delivery in such challenging network, this thesis proposes DTN-Learning, an adaptive and autonomous congestion aware framework that mitigates the congestion by using Reinforcement Learning. This allows the network nodes to adapt their behavior on-line in a real environment. It is general and can easily be combined with existing schemes for local control. Preliminary results show that using our adaptive approach, the network node exhibits a more accurate behavior, increasing the delivery ratio and decreasing drop ratio, as compared to approaches that do not use learning. This mitigates congestion phenomena observed in non-adaptive local congestion control mechanisms and helps the network to reach high performance faster.

O surgimento das modernas tecnologias de comunicação e informação multimídia vem impactando e transformando a vida da sociedade atual, alterando hábitos e costumes de seus usuários. A visualização destes efeitos não tem sido diferente no universo da TV Digital. A sua inovadora proposta de interatividade entre usuário e emissora, promete revolucionar hábitos e costumes dos telespectadores. A implementação do Canal de Interatividade da TV Digital através da Internet é uma proposta particular do sistema brasileiro de TV Digital e pretende melhorar a qualidade de vida da população provendo interatividade no sistema, além de conduzir à melhoria da qualidade da programação oferecida aos seus telespectadores. Outro tipo de tecnologia de comunicação que atualmente vem ganhando cada vez mais espaço no cotidiano é a tecnologia de comunicação sem fio, especialmente aquelas que oferecem altas taxas de transferência de dados e aquelas que oferecem grande mobilidade, tornando as comunicações cada vez mais personalizadas e pessoais. Como grande inovação, este trabalho propõe a implementação do Canal de Interatividade da TV Digital através da Internet, utilizando redes de comunicação sem fio, com mais de uma tecnologia de comunicação sem fio presente no mesmo Terminal de Acesso à TV digital, tirando proveito da inovativa metodologia de reconfiguração de Rádio Definido por Programa de Computador. Desta forma, permiti-se que, quando uma determinada rede de comunicação sem fio estiver indisponível em dado momento e/ou região, o sistema se reorganize e utilize outra rede de comunicação sem fio que esteja à disposição. / The sprouting of the modern communication technologies and multimedia information comes impacting and transforming the life of the current society, modifying habits and customs of its users. The visualization of these effects has not been different in the universe of the Digital TV. Its innovative proposal of interactivity between the user and the broadcaster, promises to revolutionize habits and customs of the viewers. The implementation of the Interactivity Channel of the Digital TV through the Internet is a particular proposal of the Brazilian DTV system and intends to improve the quality of life of the population providing interactivity of the system, beyond leading to the improvement of the quality of the offered programming to its viewers. Another type of communication technology that currently comes ga ining each time more space in the daily life is the wireless technology, especially those which offer high data rates and those which offer great mobility, becoming each time more personalized and personal. As great innovation, this dissertation considers the implementation of the Interactivity Channel of the Digital TV through the Internet, using wireless communication, with more than one wireless technology in the same Set-Top-Box, taking off advantage of the innovative Software Defined Radio reconfiguration methodology. In such a way, it is allowed when one determined wireless network will be unavailable at any given time and/or region, the system if reorganizes itself and uses another available wireless network.

Nesse trabalho é apresentada uma estratégia de controle para manter a potência entregue a carga do link indutivo de um sistema de transferência de potência sem fios maximizada continuamente. Inicialmente, foi desenvolvido o modelo do link indutivo do sistema, de forma a encontrar uma expressão para a potência na carga. Em seguida, essa expressão foi analisada, buscando os pontos de potência máxima correspondentes às frequências ressonantes quando o fator de acoplamento magnético do link indutivo era variado. Assim, foi estabelecido um método para estimar esse fator de acoplamento k e consequentemente da indutância mútua M a partir do monitoramento direto da fase e do módulo da corrente de entrada do link e indireto da impedância de entrada. Portanto, a estratégia de controle proposta consiste em monitorar a corrente da fonte de entrada do link para estimar o fator de acoplamento magnético k e finalmente, sintonizar a fonte na frequência de ressonância associada ao coeficiente de acoplamento magnético pela função obtida fres(k). Os resultados experimentais mostraram que a estratégia proposta aumenta significativamente a potência entregue a carga em comparação a uma fonte de alimentação sintonizada em uma frequência fixa. / A control strategy is presented in this work to maintain the power delivered to a load continuously maximized at the output of a wireless power transfer system. Initially, the inductive link model of the system was developed in order to find an expression for the power delivered to the load. Thus, the maximum power delivered to the load points were obtained experimentally while the magnetic coupling factor of the inductive link was varied and associated with the frequency of the source. The frequency and magnetic coupling variables were related to the maximum power on the load by a simple analytic function. Thus, a method has been established to estimate the coupling factor k and consequently the mutual inductance M by direct monitoring of the phase and the module of the input current of the link and indirect monitoring of the input impedance. Therefore, the proposed control strategy is to monitor the current of the input source of the link to estimate the magnetic coupling factor k and finally to tune the source at the resonance frequencies associated to the magnetic coupling coefficient by the obtained function fres(k). The experimental results showed that the proposed strategy increases significantly the power delivered to the load compared to a power source tuned at a fixed frequency.

Redes de sensores sem fio tem ganhado grande destaque em diferentes aplicações, tais como, domésticas, comercial e industrial, trazendo mais flexibilidade e mais conveniência em nossas vidas. Entretanto, seu desempenho é influenciado por diversos fatores como, por exemplo, características do ambiente de propagação das ondas de rádio e outras tecnologias de comunicação sem fio que podem coexistir em uma mesma área de cobertura. Os recursos utilizados nas comunicações sem fio são limitados e muitas vezes não exclusivos possibilitando interferências provenientes de diferentes tipos de fontes. O presente trabalho busca soluções para o uso mais eficiente dos recursos da rede de comunicação sem fio, são investigados e propostos métodos adaptativos para uma rede sem fio industrial, o protocolo WirelessHART, utilizando mecanismos dinâmicos de sensoriamento de espectro e seleção de canal entre os dispositivos da rede. É apresentado uma arquitetura de gerenciamento do espectro em conformidade com o protocolo, baseado em sensoriamento do espectro distribuído e no monitoramento do desempenho das comunicações. A arquitetura utilizada permite a classificação de um conjunto de canais específicos entre os pares de dispositivos durante a operação da rede de comunicação. O trabalho demonstra o desempenho dos mecanismos desenvolvidos para a detecção de interferências com redes do tipo IEEE 802.11. / Wireless sensor networks have been expanding rapidly in many applications for different areas such as residential, office and industrial. Wireless connections bring many advantages as installation feasibility, scalability, mobility and reduce infrastructure costs. However, wireless network performance is affected by many factors as, for example, environment characteristics and other wireless communication technologies at the same coverage area. The wireless communication resources are limited and many times shared, allowing interferences from different kind of electromagnetic sources. This work presents a solution for an efficient use of the wireless communication network resources, investigate and propose adaptive methods for an industrial wireless network, the WirelessHART protocol, using dynamic mechanisms of spectrum sensing and channel selection between the devices. A protocol spectrum management architecture based on distributed sensing and monitoring of communications performance is presented, in compliance with WirelessHART protocol, allowing the classification of a set of specific channels between peer devices during the communication network’s operation. Also, it is presented the channel selection performance for IEEE 802.11 interference.