Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-08-01T14:53:33Z No. of bitstreams: 1 Higo Felipe.pdf: 3289455 bytes, checksum: 294f49f96fd41d35ca0024df16006292 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-01T14:53:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Higo Felipe.pdf: 3289455 bytes, checksum: 294f49f96fd41d35ca0024df16006292 (MD5) Previous issue date: 2017-01-26 / CAPES / Lately, there has been a significant advance in several technologies directly or indirectly related to Ubiquitous Computing. Among them, the technology of Wireless Sensor Networks (WSNs) can be mentioned. Having its space in the current scenario, the use of wireless sensors extends into various branches of human activity: industrial monitoring, smart houses, medical and military applications. However, several shortcomings and limitations in wireless sensors can be noted: limited hardware, energy and computational capacity are points that are always treated by those who work with such devices. As for these devices, there is, besides the factors already mentioned, an important concern regarding their safety. As with other devices, for these threats to be at least mitigated, it is necessary to create layers of security. One of these layers may be formed by Intrusion Detection Systems (IDS). However, due to the aforementioned hardware restriction of the sensors, the development of IDSs - as well as any other application - for such devices should assume such characteristics. As for IDSs, there are some aspects that need to be taken into account, especially flexibility, efficiency and adaptability to new situations. A paradigm that facilitates the implementation of such capabilities is the Intelligent Agents. Therefore, this paper describes the proposition of a framework for intrusion detection in WSNs based on intelligent agents. / Ultimamente, houve um avanço significativo em várias tecnologias direta ou indiretamente correlatas à Computação Ubíqua. Entre elas, pode-se citar a tecnologia das Redes de Sensores sem Fio (WSN s). Tendo já o seu espaço no atual cenário, o uso dos sensores sem fio se estende em vários ramos da atividade humana: monitoramento industrial, smart houses, aplicações médicas e militares. Entretanto, várias deficiências e limitações em sensores sem fio podem ser notadas: recursos limitados de hardware, energia e capacidade computacional são pontos a sempre serem tratados por quem trabalha com tais dispositivos. Quanto a esses dispositivos há, além dos fatores já citados, uma preocupação importante referente á sua segurança. Assim como em outros dispositivos, para que essas ameaças sejam, ao menos, mitigadas é necessário criar camadas de segurança. Uma dessas camadas pode ser formada pelos Sistemas de Detecção de Intrusão (IDS). No entanto, devido à já mencionada restrição de hardware dos sensores, o desenvolvimento de IDSs bem como qualquer outra aplicação para esses dispositivos deve supor tais características. No que se refere, ainda, aos IDSs, há alguns aspectos que devem ser levados em conta, sobretudo flexibilidade, a eficiência e a capacidade de adaptação a novas situações. Um paradigma que facilita a implementação de tais capacidades são os Agentes Inteligentes. Sendo assim, este trabalho descreve a proposta de um framework para detecção de intrusões em WSNs baseado em agentes inteligentes.

O objetivo deste trabalho foi implementar um sistema automático com capacidade de identificar um usuário presente em um determinado ambiente e detectar suas interações com este ambiente. A identificação automática de usuários e suas interações com o ambiente torna possível diversas aplicações vislumbradas em sistemas automáticos de controle que dependem da inserção do usuário e do seu contexto com o ambiente no algoritmo de controle. O maior desafio é desenvolver um sistema que seja ubíquo ao usuário, interferindo minimamente na maneira como ele utiliza o ambiente. Para isso, propôs-se e se implementou num ambiente real um sistema baseado numa rede com sensores distribuídos de baixo custo e na tecnologia de RFID (Radio Frequency IDentification). As interações detectadas são do tipo: usuário trabalhando no computador, abrindo a janela, acendendo a luz, deitando na cama, exercitando-se em aparelhos de ginástica, usando controle remoto, consultando livros ou outras interações de interesse que possam ser detectadas por sensores. O sistema implementado demonstrou ser capaz de identificar os usuários e suas interações com o ambiente desde que os usuários portem pequenos tags RFID para identificação durante a utilização do ambiente. / The purpose of this research was the implementation of an automatic system capable to identify a user presence in an environment and to detect his interactions with this environment. Automatic users identifications and their interactions with the environment makes possible several applications planned in automatic control systems that depends on the user context with the environment. The challenge is to develop a system that seems ubiquitous to the user and do not disturb the way he usually uses the environment. A system based in a cheap sensor network and in the RFID (Radio Frequency IDdentification) technology is proposed and implemented in a real environment. Typical examples of interactions detected are: user working on the computer, opening the window, turning on the lamp, laying down in the bed, exercising the body, using the remote control, catching books, using the remote control and other interactions possible to be detected with sensors. The implemented system demonstrated to be capable to identify users and their interactions with the environment since the users carry a small RFID tag for identification during the use of the environment.

La presente tesis propone un modelo para la prestación de servicios de valor agregado en el ámbito de los Sistemas Inteligentes de Transporte (Intelligent Transportation Systems -ITS) dando solución a los problemas de integración, interoperabilidad, compatibilidad y escalabilidad provocados por la gran cantidad de tecnologías que componen el escenario de los ITS. / Con el fin de integrar todos los elementos que componen los sistemas ITS, el modelo propuesto se basa en las Arquitecturas Orientadas a Servicios (Services Oriented Architecture -SOA) ya que es una solución altamente exitosa en el contexto de las tecnologías de la información y que en otros ámbitos ha contribuido a la prestación de servicios. / Las principales aportaciones del trabajo de investigación son: la creación de un modelo para la prestación de servicios ITS de valor agregado; la creación de un nuevo concepto para la unidad de carretera (Roadside Unit -RSU) la cual integra el paradigma SOA para ofrecer sus funcionalidades en un esquema basado en servicios (Roadside Unit as a Service -RSUAAS); la creación de un catálogo que relaciona las tecnologías y los servicios ITS y que sirve de elemento fundamental para lograr la especialización de los fabricantes; La creación de una arquitectura que aprovecha las ventajas del esquema orientado a servicios para ofrecer servicios de valor agregado al usuario ITS a partir de las tecnologías.

Esta dissertação tem por objetivo propor algoritmos para conservação de energia de uma rede de sensores sem fio (RSSF) aplicada ao monitoramento de um processo suave f(x , y, t), que depende das coordenadas x e y dos nós sensores, e do tempo t, de forma a aumentar a autonomia da rede. Os algoritmos rodam na camada de aplicação de cada nó, e visam a economia de energia dos nós através do gerenciamento da necessidade de transmissões. Após a primeira amostra transmitida, apenas amostras com uma variação percentual maior do que um dado limiar são transmitidas. Além disso, cada nó pode permanecer inativo (economizando energia) entre essas transmissões. Em RSSfs de salto único, são propostos dois algoritmos: um baseado na fonte, onde cada nó é responsável por todo o processamento e tomada de decisões, e outro baseado no sorvedouro, onde todo o processamento e a tomada de decisões são realizadas pelo sorvedouro. Além disso, uma extensão de algoritmo baseado na fonte é proposta, para RSSFs de múltiplos saltos. Através dos resultados obtidos, observa-se que os algoritmos conseguiram uma redução significativa da quantidade de transmissões, o que leva a um aumento do tempo de vida e o erro na reconstrução do processo é apresentada. Desta forma, pode-se conjugar a relação entre tempo de vida máximo e erro de reconstrução mínimo. / This paper aims to propose algorithms for energy conservation in a wireless sensor network (WSN) applied to monitoring a smooth process f (x, y, t), which depends on x and y coordinates of the sensor nodes, and the time t so as to increase the autonomy of the network. The algorithms run in the application layer of each node, and are designed to save energy of the nodes through the management of the need for transmissions. Furthermore, each node can remain idle (saving energy) between these transmissions. In single hop WSNs, we propose two algorithms: one based on the source, where each node is responsible for all processing and decision making, and another based on the sink, where all processing and decision making are performed by the sink. In addition, an algorithm based on the extent of power is proposed for multi-hop WSNs. From the results obtained, it is observed that the algorithms have achieved a significant reduction of the number of transmissions, which leads to an increase in the life time and the error in the reconstruction process is presented. In this way, one can combine the relationship between maximum life span and minimum reconstruction error.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:47:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TaniroCR_DISSERT.pdf: 2000139 bytes, checksum: 735cb695e5e427f975c5c2630eff3731 (MD5) Previous issue date: 2011-02-21 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Research on Wireless Sensor Networks (WSN) has evolved, with potential applications in several domains. However, the building of WSN applications is hampered by the need of programming in low-level abstractions provided by sensor OS and of specific knowledge about each application domain and each sensor platform. We propose a MDA approach do develop WSN applications. This approach allows domain experts to directly contribute in the developing of applications without needing low level knowledge on WSN platforms and, at the same time, it allows network experts to program WSN nodes to met application requirements without specific knowledge on the application domain. Our approach also promotes the reuse of the developed software artifacts, allowing an application model to be reused across different sensor platforms and a platform model to be reused for different applications / A pesquisa sobre Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) evoluiu bastante ao longo dos ?ltimos anos com aplica??es potenciais em diversos dom?nios. No entanto, o desenvolvimento de aplica??es de RSSF ? uma tarefa complexa, dentre outros fatores, pela necessidade da programa??o no (baixo) n?vel de abstra??o provido pelo sistema operacional dos sensores e de conhecimentos espec?ficos, tanto dos diferentes dom?nios de aplica??es quanto das diferentes plataformas de sensores existentes. Neste trabalho, ? proposta uma abordagem MDA para o desenvolvimento de aplica??es de RSSF, que visa facilitar a tarefa dos desenvolvedores. Esta abordagem permite a contribui??o direta dos especialistas em dom?nio no desenvolvimento de aplica??es de RSSF sem precisar de conhecimento espec?fico de programa??o em plataformas de RSSF e, ao mesmo tempo permite que especialistas em rede programem sensores aderentes aos requisitos da aplica??o sem a necessidade de conhecimento espec?fico do dom?nio da aplica??o. A abordagem proposta tamb?m promove a reutiliza??o de artefatos de software desenvolvidos, permitindo um modelo de aplica??o ser reutilizado em diferentes plataformas de sensores e que o modelo possa ser reutilizado em diferentes aplica??es

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-06-12T13:26:16Z No. of bitstreams: 1 GUSTAVO NÓBREGA MARTINS - DISSERTAÇÃO PPGCC 2016..pdf: 8931631 bytes, checksum: c124b37676d2bb06f4200b3eb548a6dd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-12T13:26:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GUSTAVO NÓBREGA MARTINS - DISSERTAÇÃO PPGCC 2016..pdf: 8931631 bytes, checksum: c124b37676d2bb06f4200b3eb548a6dd (MD5) Previous issue date: 2016-08-26 / Capes / As Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) têm ganhado notoriedade em vários contextos de aplicações (e.g. aplicações militares, médicas e ambientais) em razão dos avanços obtidos no âmbito das tecnologias de sistemas eletromecânicos em escala micrométrica (Microscale Electro-Mechanical Systems - MEMS) e nanométrica (Nanoscale Electro-Mechanical Systems - NEMS). Esses progressos implicaram no desenvolvimento de nós sensores com menor custo, tamanho reduzido e com maior eficiência no consumo de energia. Mesmo diante dos avanços tecnológicos obtidos, os sensores sem fio ainda apresentam algumas restrições de processamento e memória, além do fornecimento de energia limitado devido ao uso de baterias como fonte de energia. Parte das pesquisas realizadas no âmbito das RSSF tem utilizado ferramentas de simulação para validar os achados de pesquisa devido ao menor custo e tempo exigidos por essa abordagem. Entretanto, algumas investigações apontaram que ferramentas de simulação em RSSF não contemplam fatores importantes que podem influenciar o desempenho das redes, como também questiona a confiabilidade dos resultados dessas ferramentas. Este trabalho de dissertação visou avaliar a confiabilidade do simulador de RSSF, Castália, com base em testbed no tocante a dois protocolos de comunicação: LEACH e Protocolo de Comunicação Direta. Resultados apontaram que o Castália, referente ao protocolo LEACH, superestimou o tempo de vida da rede com carga de tráfego estatisticamente equivalente. Em relação ao protocolo de Comunicação Direta, não houve equivalência de dados trafegados, bem como o tempo de vida também foi superestimado, além de não apresentar diferença nos resultados do tempo de vida entre os nós da rede, indicando um comportamento de descarga determinístico. Os achados deste trabalho demonstram que ferramentas de simulação trouxe significativos avanços no âmbito das RSSF, entretanto as saídas obtidas por meio dessas ferramentas ainda não podem representar com exatidão alguns cenários modelados em RSSF. / The Sensors Wireless Networks (WSN) have gained notoriety in various application contexts (e.g. military applications, medicai and environmental) due to the advances achieved in Microscale Electro Mechanical Systems - MEMS and Nanoscale Electro Mechanical Systems - NEMS. These growth resulted in sensors development with lower cost, reduced size and higher efficiency in energy consumption. Even with these technological advances, wireless sensors still have some constrains on processing and memory, in addition, the limited power source from batteries also is a challenge.

Orientador: Nobuo Oki / Resumo: A utilização de redes de comunicação sem fio deixou de ser uma ferramenta opcional para tornar-se uma necessidade no monitoramento de residências, automóveis, controles de processos automatizados e comunicação entre as pessoas. Tratando-se de redes de transdutores cabeadas, as redes CAN (Controller Area Network) são utilizadas em automóveis modernos, instrumentação médica, em veículos táticos, na automação de processos, no transporte metropolitano e em sistemas de controle de fábricas. A maioria das estruturas críticas de sistemas de controle fazem uso do CAN em algum ponto na rede, para conectar sensores que se encontram distantes e controlar atuadores de um sistema, ou para conectar vários controladores que utilizam uma interface em comum. O padrão sem fio, IEEE 802.15.4, comercialmente conhecido como “ZigBee”, foi projetado para operar em baixas taxas de dados, com segurança e facilidade de configurações de rede. Esta tese tem como objetivo desenvolver um sistema heterogêneo utilizando microcontroladores ATMEGA em que, o modelo do protocolo CAN e o padrão IEEE 802.15.4 estejam acoplados. Este módulo será capaz de gerenciar e monitorar sensores e atuadores utilizando CAN e, através do padrão sem fio 802.15.4, comunicar-se com os outros módulos da rede. O interfaceamento entre os pacotes da rede de controle de área (CAN) com a rede ZigBee é realizado através da implementação de tabelas de dispersão (Hash Tables) para o gerenciamento e otimização da memória utilizada. As anál... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

[pt] Programar redes de sensores sem fio (RSSF) é uma tarefa difícil. O programador tem que lidar com várias atividades simultâneas em um ambiente com recursos extremamente limitados. Neste trabalho propomos um modelo de programação para facilitar essa tarefa. O modelo que propomos combina o uso de máquinas virtuais configuráveis baseadas em componentes com uma linguagem de script reativa que pode ser analisada estaticamente para evitar conitos de memória e execução de laços infinitos. Essa abordagem permite a exibilidade de carregamento remoto de código nos nós da rede combinado com um conjunto de garantias para o programador. A escolha de um conjunto específico de componentes numa configuração de máquina virtual define o nível de abstração visto pelo script da aplicação. Para avaliar esse modelo, construímos Terra, um sistema que combina a linguagem de script Céu-T com uma máquina virtual e uma biblioteca de componentes. Nós projetamos esta biblioteca considerando as funcionalidades comumente necessárias em aplicações de RSSF - tipicamente para sensoreamento e controle. Implementamos diferentes aplicações utilizando Terra e uma linguagem orientada a eventos baseados em C. Além disso discutimos as vantagens e desvantagens dessas implementações alternativas. Finalmente, também avaliamos Terra medindo o custo adicional em uma aplicação básica e discutimos sua utilização e custo em diferentes cenários de aplicações WSNs. / [en] Programming wireless sensors networks (WSN) is a difficult task. The programmer must deal with several concurrent activities in an environment with severely limited resources. In this work we propose a programming model to facilitate this task. The model we propose combines the use of configurable component-based virtual machines with a reactive scripting language which can be statically analyzed to avoid unbounded execution and memory conicts. This approach allows the exibility of remotely uploading code on motes to be combined with a set of guarantees for the programmer. The choice of the specific set of components in a virtual machine configuration defines the abstraction level seen by the application script. To evaluate this model, we built Terra, a system combining the scripting language Céu-T with the Terra virtual machine and a library of components. We designed this library taking into account the functionalities commonly needed in WSN applications - typically for sense and control. We implemented different applications using Terra and using an event-driven language based on C and we discuss the advantages and disadvantages of the alternative implementations. Finally, we also evaluate Terra by measuring its overhead in a basic application and discussing its use and cost in different WSN scenarios.

[pt] Apesar da pesquisa contínua para facilitar a programação de redes de sensores sem fio, a análise de perigos de concorrência ainda é de responsabilidade do programador, que deve tratar manualmente de questões como sincronização e memória compartilhada. Nós apresentamos uma linguagem de sistema que garante concorrência segura tratando ameaças em tempo de compilação. A fundamentação estática e síncrona da nossa abordagem permite um raciocínio mais simples sobre questões de concorrência, permitindo uma análise em tempo de compilação que garante programas determinísticos. Como contra-partida, nosso modelo impõe em termos da expressividade da linguagem, tais como para efetuar cálculos demorados, ou atender prazos estritos em tempo real. Nós implementamos diversos protocolos de rede conhecidos e o driver para rádio CC2420 para mostrar que a expressividade e responsividade obtida com a linguagem é suficiente para uma gama considerável de aplicações para redes de sensores. As implementações mostram uma redução de tamanho de código, com um aumento de memória abaixo de 10 porcento em comparação com nesC. O uso da linguagem proposta implica em diversas propriedades de segurança que se baseiam em abstrações de controle de alto nível, também resultando em código mais conciso e legível. / [en] Despite the continous research to facilitate Wireless Sensor Networks development, most safety analysis and mitigation efforts in concurrency are still left to developers, who must manage synchronization and shared memory explicitly. We propose a system language that ensures safe concurrency by handling threats at compile time, rather than at runtime. The synchronous and static foundation of our design allows for a simple reasoning about concurrency that enables compile-time analysis resulting in deterministic and memory-safe programs. As a trade-off, our design imposes limitations on the language expressiveness, such as doing computationally-intensive operations and meeting hard real-time responsiveness. To show that the achieved expressiveness and responsiveness is sufficient for a wide rage of WSN applications, we implement widespread network protocols and the CC2420 radio driver. The implemetations show a reduction in source code size, with a penalty of memory increase below 10 percent in comparison to nesC. Overall, we ensure safety properties for programs relying on high-level control abstractions that also lead to concise and readable code.

Esta dissertação tem por objetivo propor algoritmos para conservação de energia de uma rede de sensores sem fio (RSSF) aplicada ao monitoramento de um processo suave f(x , y, t), que depende das coordenadas x e y dos nós sensores, e do tempo t, de forma a aumentar a autonomia da rede. Os algoritmos rodam na camada de aplicação de cada nó, e visam a economia de energia dos nós através do gerenciamento da necessidade de transmissões. Após a primeira amostra transmitida, apenas amostras com uma variação percentual maior do que um dado limiar são transmitidas. Além disso, cada nó pode permanecer inativo (economizando energia) entre essas transmissões. Em RSSfs de salto único, são propostos dois algoritmos: um baseado na fonte, onde cada nó é responsável por todo o processamento e tomada de decisões, e outro baseado no sorvedouro, onde todo o processamento e a tomada de decisões são realizadas pelo sorvedouro. Além disso, uma extensão de algoritmo baseado na fonte é proposta, para RSSFs de múltiplos saltos. Através dos resultados obtidos, observa-se que os algoritmos conseguiram uma redução significativa da quantidade de transmissões, o que leva a um aumento do tempo de vida e o erro na reconstrução do processo é apresentada. Desta forma, pode-se conjugar a relação entre tempo de vida máximo e erro de reconstrução mínimo. / This paper aims to propose algorithms for energy conservation in a wireless sensor network (WSN) applied to monitoring a smooth process f (x, y, t), which depends on x and y coordinates of the sensor nodes, and the time t so as to increase the autonomy of the network. The algorithms run in the application layer of each node, and are designed to save energy of the nodes through the management of the need for transmissions. Furthermore, each node can remain idle (saving energy) between these transmissions. In single hop WSNs, we propose two algorithms: one based on the source, where each node is responsible for all processing and decision making, and another based on the sink, where all processing and decision making are performed by the sink. In addition, an algorithm based on the extent of power is proposed for multi-hop WSNs. From the results obtained, it is observed that the algorithms have achieved a significant reduction of the number of transmissions, which leads to an increase in the life time and the error in the reconstruction process is presented. In this way, one can combine the relationship between maximum life span and minimum reconstruction error.