Made available in DSpace on 2014-05-03T02:01:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000457558-Texto+Completo-0.pdf: 3774876 bytes, checksum: 2e292891c7a84495b7410724b3e2926e (MD5) Previous issue date: 2014 / The growing demand for wireless equipment for use in industrial automation communication networks has motivated the development of this dissertation. The emergence of new wireless technologies such as Wireless Hart, ISA 100. 11a and Zigbee, all based on the IEEE 802. 15. 4 protocol, as well as the involvement of the author in the development of two wireless products for use in industrial automation, has grounded the area to be searched. This research was restricted in the implementation and evaluation of a wireless network architecture based on tree network topology. This architecture will be exploited for use in industry, in which will be researched and developed based on the IEEE 802. 15. 4 protocol, today considered the most suitable for industrial automation. This dissertation will look at the research conducted in wireless sensor networks for use in industrial automation systems, as well as the development of a hybrid solution that encompasses one of the most widespread protocols of communication networks in industrial automation, the Modbus RTU protocol, and the IEEE 802. 15. 4 protocol. This solution involves gateways devices that interface between protocols and create a wireless network with tree network topology as well as end devices that operate with battery and have temperature and humidity sensors. The work covers everything from research and development of the solution, until the final test to validate the developed solution. / A crescente demanda de equipamentos sem fio para uso em redes de automação industrial motivou o desenvolvimento dessa dissertação. O surgimento de novas tecnologias sem fio, tais como Wireless Hart, ISA 100. 11a e Zigbee, todas baseadas no protocolo IEEE 802. 15. 4, bem como o envolvimento do autor no desenvolvimento de dois produtos sem fio para uso na automação industrial, fundamentou a área a ser pesquisada. Essa pesquisa restringiu-se na implementação e avaliação de uma arquitetura de rede sem fio com topologia baseada em rede do tipo árvore. Essa arquitetura, por consequência de ser explorada para uso na indústria, é pesquisada e desenvolvida tendo como base o protocolo IEEE 802. 15. 4, hoje considerado o mais adequado para automação industrial. Nesta dissertação será abordada a pesquisa realizada em redes de sensores sem fio para uso em automação industrial, bem como o desenvolvimento de uma solução híbrida que engloba o protocolo Modbus RTU (um dos protocolos de comunicação mais difundidos em redes de automação industrial) e o protocolo IEEE 802. 15. 4. Essa solução envolve dispositivos gateways que criam uma interface entre os dois protocolos e criam uma rede sem fio com topologia árvore, bem como dispositivos finais que operam a bateria e possuem sensores de umidade e temperatura. O trabalho aborda desde a pesquisa e desenvolvimento da solução, até a realização de testes finais que validam a solução desenvolvida.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000404328-Texto+Completo-0.pdf: 3041840 bytes, checksum: 71eb19106ae512b0259919d42c2e2389 (MD5) Previous issue date: 2008 / Increasing evolution in the microelectronic field within the last decades has resulted in an expansive growth of integration capacity of systems on a single chip, that has brought about the need for new technologies for analyzing the correct functioning of systems. Recently, new processor architectures have been observed moving from a single CPU (Central Processing Unit) to multiple cores (typically 2, 4 and 8 processors on a single chip). It is a scenario which evolves from mono electronic systems to multiprocessors that this paper lies, aiming at proposing an expansion of CFCSS (Control Flow Checking by Software Signatures) technique, which was developed by Edward J. McCluskey for monoprocessed systems, in a version applicable to systems with multiple processors in a single SoC (Systemon- Chip). This work is made of two parts. The first part presents taxonomy and basic concepts of fault-tolerating systems, followed by a bibliographical review of main techniques for detecting fault in software in monoprocessed systems, besides approaching reprogrammable technology evolution. The second part describes the development methodology for hardware and software platforms, as well the stages carried out and the difficulties found. In addition, it presents the CFCSS technique adapted to several processors, the communication protocol developed to carry out tests and the results obtained. This paper presents an innovative profile and is justified by the tendency of embedded systems to have, in the near future, multiple processors and applications being executed simultaneously. / A crescente evolução da área da microeletrônica nas últimas décadas acarretou um aumento expressivo da capacidade de integração de sistemas em um único chip, o que levou à necessidade de novas tecnologias para a análise do correto funcionamento dos sistemas. Observam-se, recentemente, novas arquiteturas de processadores, migrando de uma única CPU (Unidade Central de Processamento) para múltiplos núcleos (tipicamente, 2, 4 e 8 processadores em uma única pastilha). É neste cenário, que evolui de sistemas eletrônicos mono para multiprocessados, que este trabalho se insere, visando propor uma expansão da técnica CFCSS (Control Flow Checking by Software Signatures), desenvolvida por Edward J. McCluskey para sistemas monoprocessados, a uma versão aplicável a sistemas com vários processadores em um SoC (System-on-Chip). Quanto à sua estrutura, este trabalho constitui-se de duas partes. A primeira apresenta a taxonomia e os conceitos básicos de sistemas tolerantes a falhas e uma revisão bibliográfica das principais técnicas de detecção de falhas em software em sistemas monoprocessados, além de abordar a evolução da tecnologia reprogramável. A segunda parte descreve a metodologia de desenvolvimento das plataformas de hardware e de software, bem como as etapas realizadas e as dificuldades encontradas. Além disso, apresenta a técnica CFCSS adaptada a vários processadores, o protocolo de comunicação desenvolvido para a realização dos testes e os resultados obtidos. Assim, este trabalho demonstra caráter inovador e se justifica pela tendência de os sistemas embarcados possuírem, vários processadores e aplicações sendo executadas simultaneamente.

Neste trabalho descrevemos a arquitetura e um protocolo de transmissão de dados para instrumentação dedicada ao monitoramento de parâmetros climáticos em silos e secadores de grãos. A arquitetura usa processamento distribuído e instrumentação inteligente baseada no microcontrolador 80535. O protocolo é baseado no padrão de comunicação serial multiponto RS 485 e no protocolo ISO.OSI. Atualmente. aproximadamente 20% da produção brasileira de grãos é perdida durante os processos de transporte e armazenamento. O uso de tal sistema permite medições e modelamento de silos e secadores. / In this work we describes an architecture and a digital data transmission protocol for an instrumentation dedicated to the monitoring of climatic parameters of grain bins and dryers. The architecture uses distributed processing and intelligent instrumentation based on the 80535 microcontroller. The protocol is based on both the RS 485 multipoint serial communication standard and the ISO.OSI protocol. Presently, approximately 20% of the Brazilian production of grains is lost during the processes of transportation and storaging. The use of this system allows measurements and modelling for bins and dryers.

Atualmente a utilização do padrão IPS (Internet Protocol Suite) na ATN compreende os conceitos de mobilidade IP, de convergência na comunicação ar-terra e também as sub-redes ATN em terra. A ICAO (International Civil Aviation Organization) cita a ATN/IPS que é baseada em conexões suportadas pelos protocolos TCP e UDP na camada de transporte e IPv6 na camada de rede. A ATN/IPS deve ser capaz de suportar o ATSC (Air Traffic Service Communication), o AAC (Aeronautical Administrative Communications), bem como o AOC (Aeronautical Operational Communications). Tendo em vista tal panorama, este trabalho de pesquisa aborda um estudo sobre o comportamento do protocolo MIPv6 para a mobilidade IP, analisando a capacidade de roteamento das aeronaves com o objetivo de complementar o serviço de navegação de forma mais precisa, introduzindo-se o conceito de mobilidade à capacidade de flexibilidade e escalabilidade para as aeronaves e os sistemas em terra. Como forma de atingir tal objetivo, primeiramente é realizada uma análise no canal VHF a fim de aferir as possíveis interferências que possam ocorrer em comunicações entre a aeronave e o Controle de Tráfego Aéreo. Após, implementa-se o ambiente onde são simulados os testes de comportamento do protocolo MIPv6. / Currently the use of standard IPS (Internet Protocol Suite) in the ATN it comprehends the concepts of IP mobility, convergence in the air-to-ground communication and also ATN sub-nets in land. The ICAO (International Civil Aviation Organization) mentions the ATN/IPS, which is based on connections supported by TCP and UDP protocols in the transport layer and by IPv6 in the net layer. The ATN/IPS must be able to support the ATSC (Air Traffic Service Communication), the AAC (Aeronautical Administrative Communications), as well as the AOC (Aeronautical Operational Communications). In view of such a scenario, a study on the behavior of the MIPv6 protocol for mobility IP is approached, analyzing the capacity of router of the aircraft so as to complement the navigation service more accurately, introducing the concept of mobility to the flexibility capacity and scalability for the aircraft and the systems in land. In order to attain this goal, first an analysis in the VHF channel is carried out in order to gauge the possible interferences that may occur in communications between the aircraft and the Air Traffic Control. After that, the environment is implemented where the behavior tests of the MIPv6 protocol are simulated.

Este trabalho, visa realizar uma análise comparativa do desempenho de protocolos de autenticação desenvolvidos na camada de aplicação, quando estão sendo usados em canais sem fio e utilizando como protocolo de transporte o UDP (User Datagram Protocol). São avaliados três protocolos que se diferenciam quanto ao número e comprimento das mensagens, algoritmos de criptografia utilizados e quantidade de elementos envolvidos no processo de autenticação (presença ou não de servidores de distribuição de chaves). Como parâmetro de desempenho utiliza-se o tempo necessário para completar a autenticação, quando na presença de ruído e interferências ocasionadas pelo canal sem fio. Este parâmetro de desempenho foi obtido simulando o padrão IEEE 802.11 do simulador de redes OPNET. Os resultados mostram que o protocolo usando função hash é o mais conveniente entre os três protocolos estudados, quando se considera não somente o tempo de autenticação mas também a imunidade a determinadas vulnerabilidades.

Este trabalho tem por objetivo analisar o desempenho da solução de segurança definida pela ICAO (International Civil Aviation Organization) para a ATN (Aeronautical Telecommunication Network) que é uma rede global para prover serviço de comunicação de dados para aviação civil. Depois de uma apresentação de arquitetura e serviços ATN e uma revisão sobre questões de criptografia e segurança de rede, é proposto um cenário desenvolvido no software de simulação de redes Opnet Modeler para caracterizar o desempenho obtido com e sem segurança. Neste cenário, aeronaves executam simultaneamente a função Logon da aplicação CM (Context Management), responsável pelo início, autenticação e manutenção de sessões (conexões data link) entre aeronave e estação terrestre. Atendendo a restrição de atraso fim a fim, imposta ao padrão ATN, a sub-rede do cenário proposto mostrou suportar até 50 aeronaves simultaneamente executando CM-Logon em um canal VDL modo 2 com a solução de segurança proposta pela ICAO para a ATN.

Devido ao grande avanço no desenvolvimento de hardware e em tecnologias de redes de alta velocidade, além da necessidade de aplicações que demandam cada vez mais poder de processamento em contextos de uso colaborativos, surge a necessidade de aplicações que aproveitem ao máximo o que as novas tecnologias de hardware e rede têm a oferecer. É neste contexto o Grid Computacional emerge como uma tecnologia inovadora no sentido de permitir a criação de aplicações distribuídas envolvendo uma ampla gama de recursos. A demanda de pesquisa nesta área ainda é grande, principalmente em algumas áreas da computação distribuída como a disseminação e recuperação de dado e informações. Esse trabalho é focado nessa necessidade e propões a utilização de alguns protocolos do padrão da indústria Universal Plug and Play de conectividade entre dispositivos inteligentes para a implementação de Grid Computacional através de alguns cenários típicos de aplicações em Grid. Esses protocolos podem ser muito úteis na construção de serviços do middleware do grid computacional relativos à disseminação e recuperação de dados e informações.

Este trabalho provê um arcabouço de implementação e implantação da Rede de Telecomunicações Aeronáuticas (Aeronautical Telecommunications Network - ATN) no Brasil. Esta futura geração das telecomunicações aeronáuticas é responsável pela integração de uma variedade de sistemas para a troca de dados aeronáuticos, seja ela em enlaces ar-terra ou terra-ar. Diversos aspectos são tratados, principalmente o enlace terra-terra através do Sistema de Tratamento de Mensagens (Message Handling System - MHS) que compõe a ATN. São tratados também a concepção e as necessidades dessa nova rede pela ICAO (International Civil Aviation Organization), passando pelas fases de sua implantação com os gateways entre a atual rede aeronáutica existente e as novas tecnologias de transmissão de dados. Na última parte, o detalhamento de um pequeno grupo de funcionalidades e as operações necessárias a um cenário de troca de mensagens interpessoais no ambiente MHS são cuidadosamente analisados. O trabalho também descreve a tendência de implementação do MHS sobre a pilha de protocolos TCP/IP, em vez da utilização dos protocolos ISO/OSI, exigidos a princípio pela ICAO. Procurou-se oferecer à comunidade aeronáutica as linhas guias para a implantação da rede ATN, explicando e descrevendo a evolução dos Serviços de Tráfego Aéreo (Air Traffic Services - ATS), incluindo o background e os padrões e restrições com os quais a ICAO vem trabalhando. Esta tese de mestrado oferece ainda uma análise prospectiva do futuro das telecomunicações aeronáuticas. Ela pode ser utilizada como base para a investigação das novas tecnologias de transferência de dados aeronáuticos através de ATN, diminuindo o esforço requerido por especialistas da comunidade aeronáutica para compreender os diversos protocolos especificados para esta nova rede que será implantada em escala global.

Nestes últimos anos a Força Aérea Brasileira vem adquirindo várias aeronaves que utilizam em seus sistemas o protocolo MIL-STD-1553B. Conseqüentemente, torna-se importante para a FAB empregar esforços no domínio desta tecnologia para acompanhar os constantes avanços da aviação militar, área em que os países dominantes têm como meta criar sua própria tecnologia e nunca comprá-la.Este trabalho tem como objetivo enveredar esforços na pesquisa e desenvolvimento na área de aviônica digital e do barramento de comunicações MIL-STD-1553B. Para isso é proposta a implementação do protocolo de comunicação MIL-STD-1553B em um kit de desenvolvimento baseado no processador de sinais Blackfin ADSP-BF533. São apresentadas inicialmente as características do protocolo, tipos de palavras e a codificação exigida para a transmissão. Segue-se então a modelagem do sistema desde a formação dos dados pela placa ADSP-BF533 incluindo a codificação e a transmissão por um codificador/decodificador Manchester (HD3-6408) até a passagem dos respectivos dados através de uma linha de transmissão para outro dispositivo também baseado na integração ADSP-BF533/HD3-6408. Por fim são relatados os resultados obtidos em testes de comunicação, inicialmente entre dois dispositivos montados em laboratório e finalmente entre um dispositivo ADSP-BF533/HD3-6408 e a placa PASS-PCMCIA2 da SBS Technologies.

A proposta deste trabalho é o desenvolvimento da aplicação em Instrumentação de Ensaio em Vôo utilizando o protocolo ZigBee, no qual, inicialmente, são apresentados os conceitos básicos ligados à rede de computadores como o padrão Ethernet e protocolos de comunicação sem fio, tais como Wi-Fi, Bluetooth, Wi-Max e outros. Em seguida, são apresentadas as características do padrão IEEE 802.15.4 (ZigBee) tais como: topologia, camadas físicas e relações com o modelamento RM/OSI incluindo a comparação do ZigBee com outras tecnologias sem fio. Na etapa seguinte, são apresentadas as características do ambiente de Ensaio em Vôo, onde o protocolo ZigBee será implementado justificando a escolha de tal padrão para aplicação neste projeto. Finalmente, são apresentados os resultados quanto à aplicação do protocolo ZigBee em Instrumentação de Ensaio em Vôo, comprovando a capacidade técnica, eficiência e ganhos da utilização desse protocolo nesse tipo de aplicação.