Made available in DSpace on 2019-03-29T23:28:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-03-18 / This paper presents a fault-tolerant routing protocol for wireless sensor networks (WSN) called LARP (Location Aware Routing Protocol). For the LARP, during the fault recovery process, the WSN are configured to restrict the region containing the area of incidence of events with the aim of reducing the energy consumption. A geocast approach was used to reduce the number of control messages sent and received. This reduction was achieved by constructing a routing tree limited and targeted to the region of incidence of events. In addition, the LARP uses a route selection mechanism that allows to the nodes decide locally for which route the data must be forwarded without incurring into high costs based on the knowledge of the entire network topology. Two geocast routing methods were evaluated: the cone geocast routing method (MRGC) and the rectangular geocast routing method (MRGR). Location information is used to reduce the energy consumption. The LARP also uses a route selection mechanism for choosing the path that has the highest residual energy with a smaller number of hops. Our solution differs from the solutions presented in the literature because we use a geocast approach to minimize the energy consumption in the occurrence of faults into a WSN, as well as by using a different mechanism for route selection. Simulations have showed that our proposal is more efficient from the energy standpoint, showing the rectangular Geocast routing method (MRGR) as the most efficient. / Este trabalho apresenta um protocolo de roteamento tolerante a falhas para redes de sensores sem fio (RSSF) chamado LARP (Location Aware Routing Protocol). No LARP, durante o processo de recuperação de falhas, as RSSF são configuradas para restringir a região que contém a área de incidência do evento com a finalidade de reduzir o consumo de energia. Uma abordagem geocast foi utilizada para reduzir o número de mensagens de controle enviadas e recebidas. Essa redução foi alcançada através da construção de uma árvore de roteamento limitada e direcionada à região de incidência do evento. Além disso, o LARP utiliza um mecanismo de seleção de rotas que permite aos nós decidirem localmente por qual rota encaminhar os dados sem incorrer em altos custos baseado no conhecimento de toda a topologia da rede. Dois métodos de roteamento geocast foram avaliados; o método de roteamento geocast cone (MRGC) e o método de roteamento geocast retangular (MRGR). São utilizadas informações de localização para redução do consumo de energia. O LARP usa ainda um mecanismo de seleção de rotas que permite escolher o caminho que possui maior energia residual com menor número de saltos. Nossa solução diferencia-se das soluções apresentadas na literatura pelo fato de usar uma abordagem geocast para minimizar o consumo de energia mediante a ocorrência de falhas em uma RSSF, como também por utilizar um mecanismo diferenciado de seleção de rotas. As simulações realizadas demonstraram que nossa proposta é mais eficiente sob o ponto de vista da energia, evidenciando o método de roteamento geocast retangular (MRGR) como o mais eficiente. Palavras-chave: Redes de Sensores sem Fio; Protocolo Tolerante a Falhas; Redução do Consumo de Energia, Roteamento Geocast.

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:28:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-06 / This work proposes a new collaborative and decentralized approach for intrusion detection systems on Wireless Sensor Networks. Special nodes, named monitors, will be responsible for monitoring the behavior of neighbor nodes and the malicious activities evidences discovered will be shared and correlated with the purpose of increasing the accuracy in intruders detection. In addition, through a cross-layer approach, the proposed IDS increases the survivability of the network since the detected malicious nodes are isolated in a way that they can not cause more damage. Experiments conducted by simulation have shown that our approach is efficient in terms of security as well as have proved to be feasible from the energy consumption viewpoint. Keywords: Sensor Networks, ah-hoc, security, IDS / Esta dissertação propõe uma nova abordagem colaborativa e descentralizada para sistemas de detecção de intrusão (IDS) em Redes de Sensores Sem Fio (RSSF). As evidências de atividades maliciosas, descobertas pelos nós monitores, serão compartilhadas e correlacionadas com o propósito de aumentar a precisão na detecção de intrusos. Além disso, através de uma abordagem cross-layer, o IDS proposto irá influenciar o protocolo de roteamento de forma que os nós maliciosos detectados sejam isolados e não possam mais causar prejuízos à rede. Experimentos realizados através de simulação demonstraram que a abordagem, além de eficiente do ponto de vista da segurança, apresentou-se viável sob a ótica do consumo de energia. Palavras-chave: Redes de Sensores, ad-hoc, segurança, IDS

Estágio realizado no Royal Institute of Technology (KTH), Stockholm, Sweden e orientado pelo Prof. Doutor Karl Henrik Johansson / Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Major Automação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:33:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-09-06 / Cloud computing is a computing paradigm that facilitates the development of applications that require the processing and storage of large volumes of data. Wireless Sensor Network (WSN) applications normally have to handle data obtained from thousands (or even millions) of sensors that are spread geographically. Due to these factors, recently, some works have pointed out that clouds are an ideal environment for WSN applications. However, even though there are some works that already deal with the integration of clouds and WSNs there is not yet an approach that simplifies the task of developing applications that utilize cloud services and interact with WSN. This work presents the NaturalCloud approach which provides a framework that hides the details of integration of WSN with Clouds and thus facilitates the developer's tasks. A case study based on a real scenario faced by a company that develops and manages networks of radar speed was deployed in Amazon's Cloud in order to demonstrate the ability of the framework to support large volumes of data. Keywords: Cloud Computing, Sensor Network, Framework / A computação em nuvem é um paradigma computacional que facilita o desenvolvimento de aplicações com grandes necessidades de processamento e armazenamento de dados. Aplicações de redes de sensores normalmente precisam ser capazes de tratar dados obtidos de milhares (ou até mesmo milhões) de sensores espalhados geograficamente. Devido a esses fatores, recentemente, alguns trabalhos vêm apontando que nuvens computacionais são um ambiente ideal para aplicações que manipulam dados sensoriais. No entanto, apesar de já existirem alguns trabalhos que lidam com a integração de sensor/nuvens, ainda não existe uma abordagem que simplifique a tarefa de desenvolver aplicações que utilizam serviços de nuvens e interagem com dados de redes de sensores. Este trabalho apresenta a abordagem NaturalCloud que fornece um framework que esconde os detalhes de integração de sensor/nuvem e facilita a tarefa dos desenvolvedores. Uma aplicação de estudo de caso baseada em um cenário real enfrentado por uma empresa que desenvolve e administra redes de radares eletrônicos foi implantada na nuvem da Amazon com o objetivo de demonstrar a capacidade que o framework tem para atender grandes volumes de dados. Palavras-chave: Computação em nuvem, Rede de sensores, Framework

Estágio realizado na KTH e orientado pelo Eng.º Karl H. Johansson / Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores-Major Automação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:33:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9863_Ata de Defesa.pdf: 679522 bytes, checksum: 60d22cc57a654b58f434e5acbf791aa1 (MD5) Previous issue date: 2016-04-29 / Com o novo paradigma da Internet das Coisas (IoT) os objetos físicos do mundo real estão cada vez mais dotados de capacidades para se integrar ao mundo digital, aumentando sua importância em diversos domínios de interesse, p. ex., na indústria, em residências, cidades inteligentes, etc. Neste contexto, as Redes de Sensores sem Fio (RSSF) se apresentam como uma das abordagens capazes de observar os fenômenos que ocorrem nestes ambientes. O desenvolvimento de aplicações reais de RSSF/IoT envolve várias questões tecnológicas que se apresentam como desafios ao preencher a lacuna entre as camadas da arquitetura conceitual e a arquitetura de implementação. Num cenário real, os desafios se iniciam desde a concepção do protótipo da RSSF, passando pelos módulos computacionais que representam os elementos até chegar à aplicação. Este trabalho propõe uma arquitetura conceitual para redes de sensores sem fio com suporte à qualidade da informação e gerenciamento de situações, além de refletir os conceitos da ontologia de sensores e seus serviços. A arquitetura tem foco na avaliação da qualidade da informação produzida pelos sensores e nos estados das entidades monitoradas. Uma instância da arquitetura utiliza uma rede de sensores para capturar os dados das temperaturas em câmaras de resfriamento e congelamento, permitindo armazenar, avaliar e informar dados dos sensores, das câmaras monitoradas assim como suas situações.

Made available in DSpace on 2019-03-30T00:01:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2018-06-26 / Virtual sensors provisioning is a central issue for sensors cloud middleware since it is responsible for selecting physical nodes, usually from Wireless Sensor Networks (WSN) of different owners, to handle user's queries or applications. Recent works perform provisioning by clustering sensor nodes based on the correlation measurements and then selecting fewer nodes as possible to preserve WSN energy. However, such works consider only homogeneous nodes (all nodes using the same set of sensors). Therefore, those works are not entirely appropriate for sensor clouds, which in most cases comprises heterogeneous sensor nodes. In this thesis, we propose ACxSIM, an approach to enhance the provisioning task by considering heterogeneous environments. Two main algorithms form ACxSIM. The first one, ACASIM, creates multi-dimensional clusters of sensor nodes, taking into account the measurements correlations instead of the physical distance between nodes like most works on literature. Then, the second algorithm, ACOSIM, based on an Ant Colony Optimization system, selects an optimal set of sensors nodes from to respond user¿s queries while attending all parameters and preserving the overall energy consumption. Simulations have shown that ACxSIM has better performance than the LEACH protocol regarding energy consumption (7.0x) and Mean Squared Error (2.0x), indicating the feasibility of the proposed approach. Keywords: Ant Colony Optimization. Clustering. Virtualization. Wireless Sensor Networks. / No contexto de nuvens de sensores, o procedimento de provisionamento é essencial, uma vez que é responsável por selecionar os sensores físicos, geralmente de redes de sensores sem fio (RSSF) de diferentes proprietários, que serão alocados (provisionados) para compor os sensores virtuais. Trabalhos recentes na literatura realizam o provisionamento agrupando nós de sensores com base nas medidas de correlação e, em seguida, selecionando o menor conjunto possível de nós para preservar a energia da RSSF, ao mesmo tempo que garante os requisitos das aplicações. No entanto, tais trabalhos consideram apenas nós homogêneos, i.e., nós que monitoram o mesmo conjunto de variáveis. Desta forma, tais trabalhos não são inteiramente apropriados para o ambiente de nuvens de sensores, que na maioria dos casos incluem nós sensores heterogêneos. Nesta tese, propomos ACxSIM, uma abordagem para aprimorar o provisionamento de sensores virtuais, considerando ambientes heterogêneos. Dois algoritmos principais formam ACxSIM. O primeiro, ACASIM, cria clusters multidimensionais de nós de sensores, levando em consideração as correlações de medições em vez da distância física entre nós, que é a abordagem padrão da maioria dos trabalhos encontrados na literatura. Em seguida, ACOSIM, um algoritmo baseado em um sistema de otimização por colônia de formigas, seleciona um conjunto ótimo de nós de sensores para responder as consultas do usuário que atende aos parâmetros das consultas e preserva o consumo geral de energia. Simulações realizadas mostraram que ACxSIM possui melhor desempenho do que o protocolo LEACH com relação ao consumo de energia (aproximadamente 7.0x) e Erro Quadrático Médio (2.0x), indicando a viabilidade da abordagem proposta. Palavras-chaves: Otimização por colônia de formigas. Agrupamento. Virtualização. Redes de Sensores Sem Fio.

Made available in DSpace on 2019-03-30T00:23:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2018-08-10 / Wireless Sensor Networks (WSNs) have grown due to the development of mobile computing in sensor devices. WSNs are applied in the health, military, environmental and automation fields, among others. Due to the importance of the data in these networks, extreme precautions need to be taken in terms of the readability of this information, since incorrect readings or false interpretations can affect decision-making or even the malfunction of equipment. The main causes of low quality readability are due to a lack of resources for the sensors and attacks on the network. Such data that fall below the standard quality of data are called anomalies. Therefore techniques are required to detect and identify these anomalies. This work here presents a new way to detect anomalies based on an optimum path forest (OPF), and was applied to two real databases. The results were compared with a one-class support vector machine (SVM) and a multivariate Gaussian distribution. The results showed that the OPF was superior. Keywords: wireless sensor networks, anomaly detection, clustering, optimum path forest / O avanço da computação móvel em dispositivos de sensores permitiu o crescimento das Redes de Sensores Sem Fio (RSSF), as quais são usadas em diversas áreas, tais como: saúde, militar, ambiental, automação entre outros. Considerando a importância dos dados que trafegam nessas redes é de extrema necessidade prezar pela qualidade da leitura dessas informações, haja visto que falsas informações ou leituras incorretas podem comprometer na tomada de decisões ou no mau funcionamento de algum equipamento. Diversos problemas podem gerar tais leituras, principalmente motivados pela restrição de recursos de um sensor ou por ataques a rede. Esses dados que se distanciam do padrão de informações, são chamados de anomalias. Para que esse problema possa ser identificado, faz-se necessária a utilização de alguma técnica para detectar anomalias. Diante disso, o presente trabalho apresenta um novo estudo de detecção de anomalias baseado em floresta de caminhos ótimos em não supervisionado (Optimum Path Forest - OPF), o qual foi aplicado em duas base de dados reais e comparado a outras duas técnicas: máquina de suporte de vetores de uma classe e distribuição gaussiana multivariada. Os resultados obtidos mostraram que o OPF foi superior as demais técnicas. Palavras-chave: redes de sensores sem fio, detecção de anomalias, agrupamento, floresta de caminhos ótimos.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Automação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major de Telecomunicações). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009