Sistemas de vigilância são geralmente empregados no monitoramento de áreas de grandes dimensões nas quais seus usuários visam detectar ou observar fenômenos de seu interesse. O uso de redes de sensores sem fio nesses sistemas apresenta especial interesse, uma vez que essas redes podem apresentar soluções de baixo custo e robustas para cobrir áreas extensas. Neste contexto, novas aplicações têm surgido propondo o uso de redes de sensores sem fio compostas por nós sensores estáticos e móveis. Uma das motivações para esta tendência é a redução do custo de implantação e operação do sistema, além da possibilidade de proporcionar incremento em suas funcionalidades. O foco desta tese se concentra na proposta de soluções para redes de sensores sem fio com uso cooperativo de sensores estáticos e móveis, com particular atenção a sensibilidade ao contexto na configuração e execução de missões de sensoriamento. O objetivo é manter um baixo custo de comunicação associado às soluções propostas. Esta preocupação se dá pelo fato da comunicação aumentar o consumo de energia em redes de sensores, o que é um problema importante para nós sensores com limitada fonte de energia, i.e. baterias. No caso de nós sensores móveis, esta limitação pode não ser relevante, uma vez que seu movimento deve consumir uma quantidade muito mais expressiva de energia do que a comunicação. Neste caso, o problema se relaciona à estabilidade dos enlaces, bem como ao curto intervalo de tempo disponível para transmitir e receber dados. Logo, o melhor é comunicar o menos possível. Com relação à interação entre nós sensores estáticos, os problemas de disseminação e alocação de missões de sensoriamento são estudados e uma solução que explora o uso de informações locais é proposta e avaliada. Esta solução emprega agentes de software móveis que têm a capacidade de tomar decisões autônomas através do uso de informações de contexto local. Para redes de sensores móveis, o problema estudado se refere a como transferir missões entre os nós sensores de acordo com seu movimento e localização em relação aos locais onde as missões devem ser executadas. Para tratar este problema, uma abordagem baseada em agentes móveis é proposta, na qual os agentes implementam a migração das missões de sensoriamento usando informações de contexto geográfico para decidir a respeito de suas migrações. Para redes de sensores com sensores estáticos e móveis, a cooperação entre eles é abordada através de um mecanismo com inspiração biológica para realizar a realizar a entrega de dados emitidos pelos sensores estáticos aos sensores móveis. Para isto, explora-se uma analogia baseada no comportamento de formigas na construção e seguimento de trilhas. As soluções propostas são flexíveis, sendo aplicáveis a diferentes domínios de aplicação. Resultados experimentais evidenciam sua escalabilidade, avaliando, por exemplo, seu custo em termos de comunicação, além de outras métricas de interesse para cada uma das soluções. Estes resultados são comparados aos atingidos por soluções de referência (solução ótima teórica e baseada em inundação), indicando sua eficiência. Estes resultados são próximos do ótimo teórico e significativamente melhores que aqueles atingidos por soluções baseadas em técnicas de inundação. / Surveillance systems are usually employed to monitor wide areas in which their users are interested in detecting and/or observing events or phenomena of their interest. The use of wireless sensor networks in such systems is of particular interest as these networks can provide a relative low cost and robust solution to cover large areas. Emerging applications in this context are proposing the use of wireless sensor networks composed of both static and mobile sensor nodes. Motivation for this trend is to reduce deployment and operating costs, besides providing enhanced functionalities. This work focuses on the proposal of solutions for wireless sensor networks including static and mobile sensor nodes specifically regarding cooperative and context aware mission setup and performance. The goal is to keep the communication costs as low as possible in the execution of the proposed solutions. This concern comes from the fact that communication increases energy consumption, which is a particular issue for energy constrained sensor nodes often used in wireless sensor networks, especially if battery supplied. In the case of the mobile nodes, this energy constraint may not be valid, since their motion might need much more energy, but links instabilities and short time windows available to receive and transmit data. Therefore, it is better to communicate as little as possible. For the interaction among static sensor nodes, the problems of dissemination and allocation of sensing missions are studied and a solution that explores local information is proposed and evaluated. This solution uses mobile software agents that have capabilities to take autonomous decisions about the mission dissemination and allocation using local context information. For mobile wireless sensor networks, the problem studied is how to perform handover of missions among the nodes according to their movements and locations in relation to the place where the missions have to be performed. To handle this problem, a mobile agent approach is proposed in which the agents implement the sensing missions’ migration from node to node using geographical context information to decide about their migrations. For the networks combining static and mobile sensor nodes, the cooperation among them is approached by a biologically-inspired mechanism to deliver data from the static to the mobile nodes. The data delivery mechanism explores an analogy based on the behaviour of ants building and following trails, inspired by the ant colony algorithm. The proposed solutions are flexible, being able to be applied to different application domains. Obtained experimental results provide evidence of the scalability of these proposed solutions, for example by evaluating their cost in terms of communication, among other metrics of interest for each solution. These results are compared to those achieved by reference solutions (theoretical optimum and floodingbased), providing indications of the proposed solutions’ efficiency. These results are considered close to the theoretical optimum one and significantly better than the ones achieved by flooding-based solutions.

Este trabalho consiste na especificação e desenvolvimento da arquitetura de um Comutador Digital para TDM Determinístico E1, visando sua posterior implementação em microeletrônica. Inicialmente são apresentados os conceitos gerais sobre os Sistemas de Comutação, bem como das principais modalidades de comutação, seguidos de um estudo aprofundado da Comutação de Circuitos e suas técnicas mais utilizadas, devido a sua Intima relação com a multiplexação TDM e a hierarquia E1. Do mesmo modo, são descritas as características das Redes Corporativas E1 e dos multiplexadores E1, junto com as funções principais do Comutador dentro do ambiente de uma rede ponto-a-ponto. Com base no estudo prévio, e proposta a arquitetura de um Comutador Digital baseado em técnicas TSI capaz de fornecer funções de comutação local e remota entre os dispositivos conectados aos multiplexadores El, que formam os nos de uma Rede Corporativa com controle centralizado. 0 projeto logico e a simulação do Comutador Digital foram realizados dentro do framework SOLO/Cadence, usando a biblioteca de Standard Cells da tecnologia CMOS de 1.2µ. O simulador lógica SILOS, disponível no SOLO/Cadence, foi utilizado para validar a arquitetura proposta. Detalhes de implementação e resultados de simulação são apresentados. O módulo de controle do Comutador Digital e apenas especificado. / This work consists in the specification and development of a Digital Circuit Switch architecture for E1l Deterministic TDM, looking toward a future microelectronics implementation. First, general concepts about Switching Systems and its basic elements, as well as the main kinds of switching are presented. Also, a meticulous study about Circuit Switching and its more used techniques is realized, because of the intrinsec relation with TDM and E1 hierarchy. In the same way, the characteristics of E1 Corporate Networks and E1 multiplexers are described, along with the main functions of the Digital Switch into an end-to-end network. Taking into account the previous study, the architecture of a Digital Switch based on TSI techniques, is proposed. This architecture is able to perform local and remote switching between the devices connected to E1 multiplexers, which form the network nodes of an end-to-end Corporate Network. The logic design and the circuit simulation of the Digital Switch were performed within SOLO/Cadence Standard Cells desing framework, using CMOS 1.2µ technology. The logic simulator SILOS was used to validate the proposed architecture. Implementation details and simulation results are presented. The Control module of the Digital Switch is only specified.

A computação em nuvem é um paradigma que tem atraído uma grande quantidade de clientes por meio do oferecimento de recursos computacionais através de um modelo de pagamento pelo uso. Entretanto, o compartilhamento da rede interna da nuvem por todos os locatários possibilita que usuários utilizem de forma egoísta ou maliciosa os recursos da rede, ocasionando ataques contra a privacidade e a integridade dos dados e a disponibilidade dos recursos. Os algoritmos de alocação atuais não impedem que a disponibilidade dos recursos de rede seja afetada por ataques ou resultam em subutilização de recursos. Nessa dissertação, é proposta uma estratégia para a alocação de recursos que aumenta a segurança no compartilhamento da rede da nuvem entre as aplicações de locatários. Esse objetivo é alcançado por meio do agrupamento de aplicações provenientes de usuários mutuamente confiáveis em domínios logicamente isolados, compostos por um conjunto de máquinas virtuais interconectadas por uma rede virtual (infraestruturas virtuais – VIs), além de considerar-se a quantidade de tráfego gerada pela comunicação entre VMs da mesma aplicação. Devido à complexidade do problema de alocação de recursos em nuvens computacionais, a estratégia é decomposta em duas etapas. Na primeira, dado um conjunto pre-estabelecido de VIs, alocam-se as mesmas no substrato físico, enquanto a segunda distribui e mapeia as aplicações no conjunto de infraestruturas virtuais. O uso de VIs provê um maior nível de isolamento entre locatários e, consequentemente, maior segurança. Contudo, o agrupamento pode resultar em fragmentação e afetar negativamente o grau de utilização dos recursos. Dessa forma, estuda-se esse compromisso e a factibilidade da abordagem proposta. Os resultados mostram os benefícios da estratégia de alocação proposta, que oferece maior proteção aos recursos de rede com baixo custo extra. Em particular, a segurança aumenta logaritmicamente de acordo com o número de VIs, enquanto a fragmentação de recursos cresce linearmente de acordo com o aumento do número de VIs oferecidas pelo provedor. / Cloud computing can offer virtually unlimited resources without any upfront capital investment through a pay-per-use pricing model. However, the shared nature of multi-tenant cloud datacenter networks enables unfair or malicious use of the intra-cloud network by tenants, allowing attacks against the privacy and integrity of data and the availability of resources. Recent research has proposed resource allocation algorithms that cannot protect tenants against attacks in the network or result in underutilization of resources. In this thesis, we introduce a resource allocation strategy that increases the security of network resource sharing among tenant applications. This is achieved by grouping applications from mutually trusting users into logically isolated domains composed of a set of virtual machines as well as the virtual network interconnecting them (virtual infrastructures - VIs), while considering the amount of traffic generated by the communication between VMs from the same application. Due to the hardness of the cloud resource allocation problem, we decompose the strategy in two steps. The first one allocates a given set of VIs onto the physical substrate, while the second distributes and maps applications into the set of virtual infrastructures. The use of VIs provides some level of isolation and higher security. However, groups may lead to fragmentation and negatively affect resource utilization. Therefore, we study the associated trade-off and feasibility of the proposed approach. Evaluation results show the benefits of our strategy, which is able to offer better network resource protection against attacks with low additional cost. In particular, the security can be logarithmically increased according to the number of VIs, while internal resource fragmentation linearly grows as the number of VIs offered by the provider increases.