Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-10-17T03:23:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348501.pdf: 2710299 bytes, checksum: 229a09f76c361e59a39c217b37c32e8b (MD5) Previous issue date: 2017 / As Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) estão sujeitas a problemas de confiabilidade de comunicação devido a interferências, atenuação de sinal, obstáculos etc. Nessas redes, a diversidade cooperativa é uma técnica muito utilizada para melhorar o desempenho das comunicações, na qual alguns nodos são escolhidos como cooperantes e são responsáveis por retransmitir mensagens de outros nodos. A escolha de quais nodos cumprirão o papel de nodos cooperantes é uma etapa decisiva na aplicação desta técnica. Alguns trabalhos na literatura fazem a escolha baseada apenas em um ou, no máximo, dois parâmetros, não sendo capazes de fazer uma escolha eficiente, reduzindo consequentemente a confiabilidade obtida em suas propostas. Nesta dissertação é proposta uma nova técnica de seleção de nodos cooperantes, chamada Smart, a qual considera vários critérios que são relevantes para o funcionamento da rede. A seleção é realizada usando técnicas de otimização, visando selecionar o menor número de nodos cooperantes mas, assegurando que todos os nodos da rede possuam um vizinho que seja cooperante, aumentando as chances das mensagens serem entregues ao destino. Para avaliar a técnica Smart foi utilizado o simulador OMNeT++/Castalia, comparando-a com três técnicas do estado do arte. Os resultados mostram que a técnica Smart apresenta um desempenho superior às outras técnicas analisadas.<br> / Abstract : Wireless Sensors Networks (WSNs) are subject to communication problems due to interference, signal attenuation, obstacles, etc. In these networks, cooperative diversity is a widely used technique for improving the communications performance, where some nodes are selected as relay and are responsible to assist neighbors nodes with packets retransmissions. The selection of relays nodes is a decisive step whenever this technique is applied. Some studies in the literature select relays nodes based on only one or two parameters. Consequently, this type of technique is unable to select relay node in an efficient way, reducing the network reliability. This master thesis proposes a new technique, named Smart, for the selection of relay WSN nodes according to criteria considered relevant for an adequate network operation. The selection is performed using optimization techniques, which target the selection of the smallest number of relay nodes and, at same time, ensure that all nodes are linked to at least one corresponding relay node, enabling messages reach their destinations in noisy environments. OMNeT++/Castalia was used to evaluate the Smart technique, which was compared with three state-of-the-art techniques. Simulation results show that the Smart technique clearly outperforms other analyzed state-of-the-art cooperative communication techniques.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:33:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_5953_.pdf: 1630992 bytes, checksum: 8109a638255628096e2d5858d93042b3 (MD5) Previous issue date: 2012-08-31 / Assim como as redes de computadores convencionais, as Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) estão sujeito aos mais diversos ataques, como negação de serviço, falsificação de endereços, comprometimento de nós, e outros ataques específicos para redes de sensores. Num cenário de emprego das RSSF em Cidades Inteligentes, a preocupação com a segurança toma uma dimensão ainda maior, considerando que dados críticos passarão a circular a todo o instante pela infra-estrutura de comunicação provida pelas redes. Neste sentido, a realização de pesquisas em segurança em RSSF se reveste de grande importância, e abre espaço para o desenvolvimento de trabalhos voltados para a criação de novos algoritmos, protocolos, ferramentas e ambientes específicos de Redes de Sensores sem Fio que contribuam para o aumento da segurança da rede. Este trabalho propõe um ambiente de experimentação para RSSF que permite simular redes mistas, interagir com as mesmas e avaliá-las no que diz respeito ao consumo de energia, topologia estabelecida, pacotes enviados/recebidos, etc. O ambiente desenvolvido é capaz de simular redes 6LoWPAN, sendo possível acessar os nós sensores através de seus respectivos endereços IPv6. A abordagem proposta permite que aplicações possam, remotamente, através da Internet, comunicar-se com a rede 6LoPAN, abstraindo-se do fato do ambiente ser completamente simulado. Como prova de conceito, foi simulada uma rede 6LoWPAN e, como método de avaliação de ataques, foi implementado um nó sybil, que foi injetado na topologia da rede, sendo posteriormente avaliada a organização topológica da rede com e sem o nó sybil em execução. Uma característica interessante da arquitetura proposta é que ela possibilita o teste remoto de aplicações; assim, uma máquina com maior capacidade de processamento pode ficar encarregada de gerar e simular a rede de sensores, enquanto as aplicações que coletam e tratam os dados são localizadas em outra máquina com menor capacidade de processamento. Como contribuição adicional o trabalho propõe uma metologia de associação à rede que baseada em chaves pré-compartilhadas. Essa metodologia visa mitigar ataques onde nós maléficos assumem diversas identidades na rede a fim de prejudicar a visão topológica da mesma. Além disto, é apresentado um mecanismo de proteção da chave pré-compartilhada através do processo de armazenamento somente em memória volátil, o que dificulta a descoberta da chave no caso do comprometimento de um nó, ou possibilita a destruição da chave junto com a morte do sensor ao término de sua energia.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-09T03:18:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337434.pdf: 8808660 bytes, checksum: db92fd4d88bdff75cc29659a153dbf4f (MD5) Previous issue date: 2015 / Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) vêm sido amplamente pesquisadas havendo uma grande evolução ao longo dos anos. As RSSFs estão rapidamente se tornando uma ferramenta necessária em diferentes áreas de aplicação, tais como monitoramento ambiental, saúde, segurança e outras. A heterogeneidade de hardware é grande, por isso existe diversos ambientes que suportam programação de RSSF, podendo ser aplicados em diversos tipos de cenários. No entanto, a grande maioria de tais ambientes visa apenas direcionar a programação de sensores, esquecendo-se de sua verdadeira intenção: a aplicação. Modelar uma RSSF para o uso eficaz é uma tarefa árdua, sendo necessários conhecimentos em linguagens de programação com baixo nível de abstração, dependente do sistema operacional, dos domínios aos quais será implementada e das plataformas que se adéquam melhor à aplicação. Neste trabalho, propomos uma abordagem para satisfazer a necessidade de métodos de desenvolvimento de alto nível em aplicações de RSSF, com o objetivo de fornecer uma ligação clara entre as restrições de RSSF modelados e as entidades de programação. Uma parte importante desta proposta é a criação do Perfil e do framework chamados WiSeN. O Perfil WiSeN é perfil de UML dedicado para o projeto de aplicações de RSSF, enquanto o framework apresenta ferramentas que auxiliam a implantação de aplicações para RSSFs desde a geração do código-fonte até o processamento dos dados coletados. No trabalho é discutido o uso do Perfil WiSeN em conjunto com o framework seguindo o paradigma de Desenvolvimento Dirigido por Modelos (DDM) que contribuem com um conjunto significativo de recursos para gerar aplicações de RSSFs em diferentes plataformas durante a implantação de novas aplicações.<br> / Abstract : Wireless Sensor Networks (WSNs) have been widely researched and its evolution is increasing over the years. Wireless Sensor Networks (WSNs) are rapidly becoming a necessary tool in many different application areas, such as environmental monitoring, health, safety, and so on. The heterogeneity of hardware is large, so there exists several different environments that support WSN programming, they may be applied to various types of scenarios. However, the great majority of such environments only target the sensors programming, forgetting about their real intent: the application. Model a WSN for an effective use is an arduous task, it is necessary some knowledge in programming languages with a low level of abstraction, depending on the operating system, the domains in which will be implemented and the platforms that best suits the application. We propose an approach to satisfy the need of high level development methods in WSN applications, aiming to provide a clear link between the modeled WSN constraints and the programming entities. An important part of this proposal is the profile and framework so-called WiSeN. The WiSeN Profile is a UML profile devoted for WSN applications design, while the framework has tools to assist the deploy of applications for WSNs from the generation of source codes to the processing of the data collected. In this work is discussed the use of the WiSeN Profile together with the framework following the Model-Drivel Development (MDD) paradigm providing a significant set of resources to generate WSN applications on different platforms during the implementation of the new applications.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:56:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2922_1.pdf: 1641251 bytes, checksum: f4498cccebf68df612df96c4f3acc890 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / As redes de sensores sem fio (RSSF) tiveram um grande crescimento em pesquisa nos últimos anos. São essencialmente redes ad-hoc, capazes de processar, sentir e transmitir informações através de uma comunicação sem fio. Estas características permitem o uso das RSSF em um amplo espectro de aplicações, tais como, aplicações militares e médicas, agricultura, monitoramento animal, segurança residencial, dentre outros. As RSSF possuem particularidades, que devem ser consideradas pelas aplicações, como por exemplo, baixa capacidade de processamento, topologia dinâmica da rede, escalabilidade, heterogeneidade de hardware dos sensores, limitação na largura de banda e consumo de energia, que é a principal restrição desse tipo de rede. Por conta dessas particularidades, os requisitos de hardware e software e os mecanismos de operação variam de acordo com a aplicação. Tentando resolver esses problemas, esse trabalho propõe o SemanticMidd, um middleware semântico para reconfiguração dinâmica de RSSF, com o objetivo de economizar energia nos sensores. O uso de middleware faz-se necessário para dar suporte ao desenvolvimento de aplicações para sensores, oferecendo uma abstração aos mecanismos de comunicação e disponibilizando serviços. Pretende-se que este mecanismo favoreça a integração de diferentes aplicações pelo compartilhamento de dados relativos ao mesmo contexto, sobrepondo assim, as limitações sintáticas relativas à mensagens e padrões de comunicação

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:57:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3179_1.pdf: 1594501 bytes, checksum: bac15a013401eff563f7059420e09612 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / O número de aplicações que utilizam redes de sensores sem fio cresceu rapidamente. Entretanto, essas redes estão sujeitas a falhas e ataques que podem atrapalhar ou impedir a propagação de informações importantes. Em muitos cenários, é inviável simplesmente remover os nós responsáveis por essas anomalias. A alternativa encontrada para solucionar esse problema foi desenvolver um protocolo capaz de isolar a região de anomalia e construir desvios em torno da mesma: o IDEA. Para construir esses desvios, o IDEA define múltiplas trajetória de referência, as quais são as representações gráficas de equações no plano cartesiano. A fim de avaliar essa proposta, foi realizada uma implementação do IDEA no Network Simulator (ns-2). As simulações mostraram, dentre outros resultados, que esse protocolo possui uma boa taxa de sucesso na construção dos desvios e que a utilização de múltiplos caminhos prolonga a energia dos nós envolvidos

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:01:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9569_1.pdf: 1382241 bytes, checksum: 0bcf6b8b82a6ca4d5fb748c335ebe1ea (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / Universidade Federal de Campina Grande / A contínua miniaturização dos componentes de hardware e a evolução das tecnologias de comunicação sem fio tem estimulado o desenvolvimento e o uso de Redes de Sensores Sem Fio (RSSF). Tipicamente, uma RSSF é formada por centenas a milhares de nós sensores, e por dispositivos de baixa capacidade equipados com um ou mais sensores. Estes sensores possuem a capacidade de produzir respostas mensuráveis às mudanças das condições físicas de um ambiente monitorado, como temperatura, umidade e luminosidade, entre outros. Diferente das redes tradicionais e ad-hoc, os nós sensores possuem recursos bastante restritos, tais como limitada capacidade de processamento, memória e energia. Na maioria das aplicações, os nós sensores são colocados em áreas remotas, o que dificulta muito o acesso a esses elementos para manutenção. Neste cenário, o tempo de vida da rede é extremamente dependente da quantidade de energia disponível nos nós sensores e, por isso, esses nós devem balancear seus recursos limitados com o objetivo de aumentar o tempo de vida da rede. A necessidade da economia de energia deve estar em todas as camadas da pilha de protocolo da rede. Na camada de rede, o principal desafio é encontrar uma maneira de estabelecer rotas de forma eficiente em termos de energia e garantir a transmissão dos dados dos nós sensores para a estação base (sorvedouro), maximizando assim o tempo de vida da rede. O roteamento em uma RSSF é bastante desafiador devido às suas características inerentes que distinguem essas redes das outras redes sem fio como redes ad-hoc ou redes celulares. Devido a tais diferenças, novos algoritmos têm sido propostos para tratar o problema de roteamento em RSSFs. Estes algoritmos de roteamento devem levar em consideração as características específicas as RSSFs, e também da aplicação a ser utilizada na rede para realizar corretamente as suas funções. A tarefa de encontrar e manter rotas em RSSFs não é trivial, uma vez que as restrições de energia e as mudanças repentinas no status dos nós (por exemplo, devido a falha) causam freqüentes e imprevisíveis mudanças topológicas. Para minimizar o consumo de energia, as técnicas de roteamento para RSSF propostas na literatura empregam alguma tática deroteamento bem conhecida como, agregação de dados, processamento na rede, clusterização, atribuição de papéis diferentes a alguns nós sensores. Este trabalho explora as técnicas de roteamento que têm sido desenvolvidas nos últimos anos e classifica de acordo com sua estrutura de rede ou critério de roteamento. A seguir, discute-se cada um desses protocolos sobre esta classificação. Além disso, apresenta-se um novo protocolo de roteamento, denominado OPER (On-Demand Power-Efficient Routing Protocol). Esta família de protocolos prevê a utilização de mecanismos para controle de energia local e de seleção de rotas ótimas com relação à quantidade de energia

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:03:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10343_Ata de Defesa.pdf: 619087 bytes, checksum: 66e2b3cf964913b79a60204a111ffade (MD5) Previous issue date: 2016-09-29 / Desenvolvedores de aplicações IoT estão criando seus projetos em um ecosistema que possui diversidade de dispositivos e sensores, diferentes implementações de software (por exemplo, em Android, iOS, Linux, Desktop, Web), diferenes modos de interação (publisher/subscriber, request/response, comandos), diferentes unidades métricas (por exemplo, Celsius e Fahrenheit) e diversos desafios no desenvolvimento de aplicações. Um fator desejável nesta área é que o especialista de domínio seja aproximado do ambiente de desenvolvimento e cada vez menos o analista de software fique encarregado de aplicar as alterações pensadas pelo especialista de domínio. Percebe-se que existe um grande gap nessa área até que seja possível o fácil desenvolvimento de aplicações avançadas de IoT por pessoas que desconhecem o domínio de programação de computadores. Uma Linguagem Específica de Domínio (DSL) poderia ser definida para simplificar o desenvolvimento de aplicações IoT, oferecendo ainda primitivas funcionais para descrição do problema e solução. A proposta da ISBM é justamente definir uma linguagem orientada a datasets para programação de aplicações voltadas para IoT. Dessa forma, a iteração entre diferentes bases de dados acontece de forma transparente, e o desenvolvedor não precisa se preocupar com a transferência de dados. Além disso, incluso na proposta, está uma máquina virtual capaz de interpretar o código ISBM em diferentes plataformas, incluindo Desktop (Windows, Linux, OSX), WEB e Dispositivos Móveis (Android, iOS). Para facilitar o uso da linguagem e permitir que pessoas sem grandes conhecimentos no domínio de programação (por exemplo, analistas de domínio) possam descrever regras complexas a fim de criar uma aplicação IoT baseada na ISBM, está incluso também na proposta um Editor Visual da linguagem ISBM, com suporte a edição e conexão à serviços IoT, recomendação de serviços, associação entre diferentes fontes de dados e edição de regras complexas de forma visual. O objetivo é que usuários não especialistas em programação ou mesmo pessoas leigas consigam relacionar diferentes bases de dados de forma visual e criar regras a partir de uma idéia para gerar conclusões. As conclusões podem executar tarefas ou comandos na arquitetura em que a aplicação IoT estiver sendo executada, por exemplo, o envio de e-mail ou de SMS.

En una planta química ocurren situaciones anormales cuando el proceso se desvía del régimen normal de manera significativa durante su operación. La Detección (D) temprana y el diagnóstico de fallas, mientras la planta se encuentra todavía operando en una región controlable, ayuda a evitar que la situación anormal progrese y reduce el impacto de la posible ocurrencia de accidentes industriales mayores y menores. Todos los enfoques propuestos para resolver el problema de D y Aislamiento de Fallas (AFs), de alguna manera, comparan el comportamiento observado del proceso con un modelo de referencia. Dicho comportamiento se infiere en función de las mediciones proporcionadas por los sensores instalados en el proceso. Si bien, el desempeño de la estrategia de monitoreo depende fuertemente de la selección de las variables observadas, se ha puesto mucho énfasis en el desarrollo de metodologías de diagnóstico dado un conjunto predefinido de sensores, y se ha prestado escasa atención al Diseño de Redes de Sensores (DRS) que permitan una eficiente D y AFs. Por tal motivo, el objetivo de esta tesis es abordar el desarrollo e implementación de nuevas metodologías para DRS con propósitos de Diagnóstico de Fallas. En primer término se presenta una estrategia de diseño, formulada como un problema de optimización, que permite obtener una Red de Sensores (RS) que satisface la Observabilidad (O) y la Resolución (R) de todas las fallas del proceso, con el menor costo, si todos los sensores funcionan correctamente, y además verifica la O y R de un conjunto de fallas claves, si algunos instrumentos, afectados por la ocurrencia de dichas fallas, no están disponibles. Para ello se define el Grado de Resolución de una falla clave y se lo incorpora utilizando desigualdades lineales. El diseño se resuelve empleando códigos de Programación Mezcla Entera Lineal. A continuación se aborda el problema de DRS utilizadas para monitorear procesos con la técnica Análisis de Componentes Principales (PCA), uno de los métodos de Control Estadístico Multivariable más usados en la industria. En relación con la capacidad de la RS para detectar todas las fallas, se propone un nuevo enfoque para evaluar las restricciones de D, basado en el cálculo de los estadísticos de Hotelling y el Error Cuadrático de Predicción, y se formulan diseños robustos. A fin que el sistema de control sea capaz de diagnosticar la causa de una falla detectada usando PCA, primero es necesario que todas las mediciones afectadas por su ocurrencia sean identificadas como variables sospechosas. Esta condición se verifica examinando las restricciones de Identificación de Variables Sospechosas (IVS), que se formulan en términos de las contribuciones de las variables a los estadísticos empleados por el método PCA. Las restricciones de AFs se definen en función de los vectores de identificación de las fallas, los cuales deben ser diferentes para que éstas sean distinguibles. Se proponen nuevas formulaciones para el DRS que satisfacen restricciones de O y R (lineales), y condiciones de D, IVS y AFs (no lineales). Dado que la R es una condición necesaria para el AFs, inicialmente se obtiene la RS de mínimo costo que verifica las restricciones lineales de O y R. La cantidad de sensores que forman parte de la solución de este problema da el nivel inicial a partir del cual se inicia la búsqueda transversal, utilizada para resolver el diseño que cumple con todas las restricciones. Durante la ejecución de la búsqueda transversal, para cada nodo se evalúan primero las restricciones lineales, ya que consumen un tiempo de cómputo significativamente menor que las no lineales. Se han obtenidos muy buenos resultados al aplicar las nuevas estrategias para el DRS del conocido proceso Tennesse Eastman.

En lo últimos años se han producido numerosos avances en la industria química en áreas tales como: monitoreo de procesos, control basado en modelos, control estadístico multivariable, optimización en tiempo real, diagnóstico de fallas, etc. Sin embargo, existen aún varios tópicos claves que deben resolverse, entre ellos, el diseño de la red de instrumentación de una planta química. Ésta proporciona un conocimiento integral del estado actual de proceso que resulta indispensable para la toma de decisiones. En este contexto aparece la necesidad de desarrollar estrategias sistemáticas que permitan determinar para cada variable de proceso si será medida, y en tal caso, indicar cuántos sensores la medirán y cuáles serán sus características, a la vez que se optimiza un criterio de desempeño preestablecido. Este problema se conoce como Problema de Diseño de Redes de Sensores, PDRS. Frecuentemente es necesario satisfacer restricciones en la calidad de las estimaciones sólo para un conjunto de variables claves. En este caso, se diseña una red de sensores llamada General, sin conocer a priori la cardinalidad del conjunto óptimo de instrumentos. Si bien se han utilizado diferentes modelos de selección óptima de sensores, siempre resulta un problema de optimización combinatorial sujeto a restricciones. En esta tesis se han desarrollado e implementado metodologías de resolución del PDRS para plantas de proceso cuya operación se representa mediante sistemas linealizados de ecuaciones algebraicas. Las estrategias propuestas emplean motores de optimización híbridos con el fin de explotar las ventajas de los algoritmos estocásticos de búsqueda global y local. Dichas metodologías, si bien no garantizan optimalidad, ofrecen buenas soluciones en tiempos que no crecen exponencialmente con el tamaño de la entrada. Además son lo suficientemente flexibles como para ser adaptadas a otras formulaciones del PDRS. Inicialmente se investiga la resolución del diseño empleando nuevos algoritmos de búsqueda local inspirados en la heurística Búsqueda Tabú (BT). Los resultados alcanzados indican que éstos son menos robustos cuando la complejidad de las restricciones aumenta. También se estudia el comportamiento de un algoritmo ad-hoc híbrido basado en Búsqueda Dispersa, que combina una búsqueda global con técnicas de inspección por entornos diferentes a las empleadas en la BT, obteniéndose una mejor reproducibilidad de los resultados. Además se analiza la aplicabilidad de los Algoritmos de Estimación de Distribuciones (AEDs), de orden creciente, para la resolución del PDRS. Si bien todos son capaces de hallar buenas soluciones, la complejidad adicional que implica considerar un modelo gráfico probabilístico de mayor orden no produce una mejora importante en la calidad y repetitividad de las mejores soluciones. Por último se desarrolla una nueva metodología, denominada pPBIL-OS (Parallel Population Based Incremental Learning – Strategic Oscillations). Ésta consiste en un esquema de resolución híbrido que combina las ventajas del algoritmo poblacional PBIL, de orden uno, con la técnica de búsqueda local Oscilaciones Estratégicas, que trabaja en el marco de la BT. El procedimiento emplea un cierto número de subpoblaciones que evolucionan de manera independiente, pudiendo intercambiar información entre ellas con cierta probabilidad. Su desempeño, medido en función de: la calidad y reproducibilidad de las soluciones, la capacidad de resolver problemas de tamaño incremental y los requerimientos de cómputo, resulta muy satisfactorio. / In recent years many improvements have occurred in chemical industries in areas such as: process monitoring, model predictive control, statistical process control, real time optimization, etc. However there exist many key topics which should be solved, e.g., the design of the instrumentation network of a chemical plant. It provides a comprehensive knowledge about the current process state that is very important for the decision making process. In this context, the development of systematic strategies which determine if a process variable will be measured, and indicating this case the quantity of sensors and their features, and also satisfying a performance criterion, is essential. This problem is known as the Sensor Network Design Problem, PDRS. Frequently it is necessary to fulfill some restrictions on the estimation quality of a set of key variables. In this case, a General Sensor Network is designed without knowing in advance the cardinality of the optimum set. Even though different models are used for the optimal selection of instruments, a combinatorial optimization problem subject to constraints always arises. In this thesis, resolution methodologies of the PDRS are developed and implemented for process plants whose operation is represented by a linearized system of algebraic equations. The proposed strategies use hybrid optimization engines that take advantage of the combined use of global and local search stochastic algorithms. Even though these methodologies do not guarantee optimality, they provide good solutions using computation times that do not exponentially depend on the problem size. Furthermore they are flexible enough to be adopted for other formulations of the PDRS. At first the research addresses the design problem using new local search algorithms which are inspired on the Tabu Search (BT). Results indicate that their robustness decreases when the restrictions complexity increases. Furthermore the behaviour of an ad-hoc hybrid algorithm based on Scatter Search is studied. It combines a global search with local search techniques which are different from the ones used by BT. A better solution reproducibility is achieved. Also the applicability of Estimation of Distribution Algorithms (AEDs) of incremental order for the resolution of the PDRS is analyzed. Although they are capable to obtain good solutions, the additional complexity involved in considering a graphical probabilistic model of high order does not improve the solutions quality and reproducibility. At last, a new methodology, called pPBIL-OS (Parallel Population Based Incremental Learning – Strategic Oscillations), is developed. It is a hybrid solving scheme than combines the advantages of the global search algorithm PBIL, of order one, with the local search technique Strategic Oscillations. It works in the framework of the BT. The procedure employs a certain number of subpopulations, which evolve independiently and exchange information among them with a given probability. The strategy performance, which is evaluated in terms of the solutions quality and reproducibility, the capability to solve problems of incremental size and the computation time requirements, is very satisfactory.

As redes de sensores sem fio (RSSF) são compostas por pequenos dispositivos distribuídos em uma região geográfica com a finalidade de monitorar ou interagir com o ambiente. Esse tipo de rede tem sido alvo de grande atenção da comunidade acadêmica e empresarial, dados os avanços das produções científicas e aplicações comerciais. Além disso, há grande potencial para esse modelo de rede, pois há diversos benefícios em se ter muitos dispositivos de baixo custo trabalhando em cooperação e que ainda podem interagir com o mundo real. As RSSFs apresentam novos desafios, até então inexistentes na maioria das redes modernas. A baixa capacidade de processamento dos dispositivos, a limitação do tamanho de um pacote, a baixa taxa de transferência de pacotes, a baixa capacidade da bateria de um dispositivo e o alcance limitado do rádio dificultam ou até inviabilizam muitas implementações de segurança. Neste sentido, há uma grande variedade de protocolos de segurança, os quais tentam fornecer o máximo de propriedades desejadas, como por exemplo autenticidade e confidencialidade de mensagens. Nesta dissertação, analisamos e comparamos dois pares de protocolos de segurança que possuem grande atenção da comunidade. Os protocolos foram analisados com base em seus mecanismos criptográficos e propriedades oferecidas. Além disso, com o uso de um simulador de RSSFs, realizamos experimentos que ajudam a entender o comportamento de dois protocolos, principalmente no que se relaciona com o consumo de energia dos dispositivos sensores. / Wireless Sensor Networks (WSNs) are formed by many tiny devices deployed for monitoring or interacting with the environment in a geografic area. This kind of network has received great attention in the academic and corporate community, given the advances of comercial applications and scientific developments. The benefits of having many low cost devices cooperating and interacting with the real world explain the great potential of such networks. The WSNs come with new challenges, so far not faced in modern networks. The low-power, low-processing devices, limited bandwidth and radio range make many security implementations difficult or even unfeasible. Within this context, there is a diversity of security protocols, intended to provide as many security properties as possible, like confidentiality and authentication of messages. In this master thesis, we compare and evaluate two pairs of security protocols that enjoy significant attention in the community. These protocols are evaluated based on their given properties and cryptographic primitives. Using a WSNs simulator, we performed experiments that help to understand the behavior of these two protocols, mainly for energy consumption purposes.