Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-01-26T12:51:36Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EficienciaEnergeticaRedes.pdf: 2582901 bytes, checksum: 3c2e3a777d7d89dbe7945256b638bdcb (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-01-26T13:06:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EficienciaEnergeticaRedes.pdf: 2582901 bytes, checksum: 3c2e3a777d7d89dbe7945256b638bdcb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-26T13:06:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EficienciaEnergeticaRedes.pdf: 2582901 bytes, checksum: 3c2e3a777d7d89dbe7945256b638bdcb (MD5) Previous issue date: 2015-03-13 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A utilização de small cells em redes móveis heterogêneas (seja 3G, 4G e futuramente 5G) para tráfego indoor tem sido considerada como a melhor solução para suprir o crescimento do tráfego móvel, devido reduzir o consumo de energia da rede e por fornecer alta capacidade. Por outro lado, o aumento da quantidade de small cells implantadas implica na ampliação da rede backhaul, que aumenta o consumo de energia na rede e ameaça os ganhos das small cells nesse tópico. Além disso, dependendo da escolha do tipo backhaul o consumo de energia na rede heterogênea pode elevar consideravelmente. Neste contexto, este trabalho visa fornecer uma metodologia para avaliar e identificar possíveis gargalos de consumo de energia na rede móvel, considerando tanto a parte wireless quanto a estrutura backhaul. A metodologia considera a demanda de tráfego gerado na cidade, cenário para implantação e operação de redes heterogêneas (small cells) e dimensionamento do backhaul por segmento (Cell Site, Hub Site e Central Office). Adotando esta metodologia, o estudo deste trabalho avalia e compara três tipos de arquitetura backhaul para redes internas baseadas em Femtocell convencional ou Femtocell Wireless over Cable (FemtoWoC): Fiber-to-the- Building, Fiber-to-the-Curb e Fiber-to-the-Home. Constatou-se que o principal gargalo energético do backhaul se encontra no segmento responsável por agregar o tráfego das small cells (Cell Site). Contudo, empregando arquiteturas e equipamentos mais eficientes, como FemtoWoC, no segmento Cell Site pode-se reduzir significativamente o consumo total de energia no backhaul, principalmente em arquiteturas baseada em cobre na última milha. / The use of small cells in heterogeneous networks (either 3G, 4G and 5G future) for indoor traffic has been regarded as the best solution to meet the growth of mobile traffic due to reduce network power consumption and to guarantee the high capacities. Moreover, increasing the amount of small cell deployment implies in the expansion of the backhaul network, which causes an increase on the network power consumption, and threatens the small cells gains in terms of energy. Furthermore, the energy consumption in heterogeneous network can increase considerably depending on the choice of the type backhauling. Considering this background, this work aims to provide a methodology to assess and identify possible energy consumption bottlenecks in the mobile network, considering both the wireless part as the backhaul infrastructure. The methodology considers the demand of traffic generated in the city, scenario to implementation and operation of heterogeneous networks (small cells), and dimensioning backhaul by segment (Cell Site, Hub Site e Central Office). Adopting this methodology, the study evaluates and compares three types of backhaul architecture for conventional Femtocell or Femtocell Wireless over Cable (FemtoWoC) network: Fiber-to-the-Building, Fiber-to-the-Curb e Fiber-to-the-Home. It was found that the main bottleneck in the backhaul architecture is the segment that is responsible for aggregating traffic from small cells (Cell Site). However, adopt architectures and equipment with high energy efficiency, as FemtoWoC, in the segment bottleneck reduce significantly the total power consumption in the backhaul, mainly architectures based on copper in the last mile.

Submitted by Nathalya Silva (nathyjf033@gmail.com) on 2017-06-28T19:06:53Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseHeuristicasImplantacao.pdf: 1418703 bytes, checksum: ab42b13a44b8993e7b01035740d7becd (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-17T13:35:58Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseHeuristicasImplantacao.pdf: 1418703 bytes, checksum: ab42b13a44b8993e7b01035740d7becd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-17T13:35:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AnaliseHeuristicasImplantacao.pdf: 1418703 bytes, checksum: ab42b13a44b8993e7b01035740d7becd (MD5) Previous issue date: 2017-02-24 / O crescimento de tráfego em redes móveis demanda a busca por novas tecnologias que consigam trazer evoluções para o setor em questão. Tecnologias como redes heterogêneas (HetNets) e C-RAN (Centralized Radio Access Networks) aparecem como soluções proeminentes para esta demanda. Contudo, sem o devido planejamento na implantação dessas redes, problemas como custo de implantação, interferência, eficiência energética e posterior gerenciamento da rede podem ocasionar a inviabilização do projeto. Nesse sentido, esse trabalho investiga como planejar uma rede heterogênea, através de diversas heurísticas de implantação de HetNets, que serão explanadas posteriormente. Tais algoritmos são avaliados, em cenários com parâmetros que ilustram ambientes reais, além de analisar diversas métricas para a realização da apropriada avaliação de desempenho de cada abordagem. O planejamento da utilização de redes centralizadas também é abordado, havendo uma comparação com o modelo D-RAN (Distributed Radio Acess Network) com o objetivo de mostrar em quais situações um é menos oneroso que o outro. Com a posse dos resultados, é possível perceber que a mudança do tamanho da rede (números de usuários conectados) influencia diretamente nos resultados, além de se ter um bom indício de qual tecnologia utilizar em determinada situação. / The growth of traffic in mobile networks demands a search for new technologies that can bring evolutions to the sector in question. Technologies such as heterogeneous networks (HetNets) and C-RAN (Centralized Radio Access Networks) appear as prominent solutions to this demand. However, without proper planning in the deployment of these networks, problems such as deployment cost, interference, energy efficiency and subsequent network management can lead to project unfeasibility. In this sense, this work investigates how to plan a heterogeneous network, through several heuristics in the implementation of HetNets, which will be explained later. These algorithms are evaluated in scenarios that illustrate real environments, in addition to analyzing several metrics to perform the appropriate performance evaluation of each approach. The planning of the use of centralized networks is also addressed, with a comparison with the Distributed Radio Access Network (D-RAN) model in order to show in which situations one is less costly than other. With the results, it is possible to perceive that the change in the size of the network (numbers of connected users) directly influences the results, as well as having a good indication of which technology to use in a given situation.

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-07-06T15:54:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_FPGABasedTestbed.pdf: 3904128 bytes, checksum: 2ef471e85263c54c068b8c792f35c257 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-18T13:44:42Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_FPGABasedTestbed.pdf: 3904128 bytes, checksum: 2ef471e85263c54c068b8c792f35c257 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-18T13:44:42Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_FPGABasedTestbed.pdf: 3904128 bytes, checksum: 2ef471e85263c54c068b8c792f35c257 (MD5) Previous issue date: 2017-03-24 / FADESP - Fundação de Amparo e Desenvolvimento da Pesquisa / Nos últimos anos o mundo tem visto uma demanda crescente por serviços móveis de alta capacidade e baixo custo, isto tem forçado as tecnologias da rede de acesso móvel a serem repensadas. Entre as diferentes arquiteturas propostas na literatura, uma que ganhou bastante atenção é a centralização dos recursos da rede. Essa estratégia propõe compartilhar os recursos da rede através da centralização do processamento em banda-base, e como resultado reduzir o custo da rede. Apesar da centralização trazer vários benefícios, ela também aumenta a distancia entre o ponto onde os sinais são capturadas e o ponto onde são processados, o link que conecta esses dois pontos é chamado de fronthaul. Nesse cenário, as tecnologias de fronthaul existentes não são apropriadas para os requisitos de flexibilidade e custo esperados para a próxima geração de redes fronthaul, devido principalmente ao uso de links óticos dedicados. Uma solução para esses problemas é a utilização de Ethernet para transportar o trafego fronthaul, devido a sua onipresença, flexibilidade e baixo custo. Neste trabalho um testbed para fronthaul baseado em Ethernet ´e apresentado, juntamente com os detalhes de implementação e resultados de validação. Além disso, motivado pela limitação em banda existente no Ethernet, este trabalho apresenta a implementação em VHDL de um algoritmo de compressão de sinais LTE, avaliado em uma rede Ethernet real através do testbed. Os resultados obtidos indicam que é possível utilizar a infra-estruturar provida pela rede Ethernet no transporte de fronthaul. Por outro lado é necessário reduzir os requisitos exigidos pelo tráfego fronthaul. Através, por exemplo, da aplicação da compressão de sinais e de técnicas de sincronismo. / In recent years the world has seen an increasing demand for mobile services with high capacity and low cost. Such requirements forced the radio access technologies to be rethought. Among the different architectures proposed in literature, one that has got a lot of attention was the Centralized Radio Access Network (C-RAN). This strategy proposes to share the network resources through the centralization of the base-band processing and, as a result, reduce the network cost. Even though the centralization can bring several benefits, it also increases the distance between the point where the signal is captured and the point where it is processed. The link connecting both points is called fronthaul. In this scenario, the existing fronthaul technologies do not fit in the flexibility and cost requisites expected for the next generation mobile network, mainly due to the usage of dedicated optical links. One solution to these problems is the usage of Ethernet to transport fronthaul data, due to its ubiquitous presence, flexibility and low cost. In this work, a testbed for fronthaul based on Ethernet is presented, along with the implementation details and validation results. Also motivated by the Ethernet’s bandwidth limitation, this work presents the VHDL implementation of a compression technique for LTE signals, evaluated in real transport conditions with the testbed. The obtained results indicate that it is possible to utilize the Ethernet network infrastructure for fronthaul transport. Although, it is necessary to reduce the requirements of Fronthaul stream through, for example, the application of signal compression techniques and synchronization methods.

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.

[pt] A computação ubíqua prevê a integração de sistemas computacionais ao nosso dia-a-dia para prover informações e funcionalidades em qualquer momento e lugar. Sistemas desse tipo englobam diferentes tipos de sensores e dispositivos móveis interconectados através de uma combinação de várias tecnologias de rede sem fio. Uma tendência particular nessa área é explorar o paradigma dos Ambientes Inteligentes (AmI), o qual visa à integração de tecnologias inovativas para criar ambientes mediados por computador que, através de serviços específicos, auxiliam os usuários em suas atividades com mínima intervenção. Em sistemas de AmI, mecanismos de inferência são fundamentais para disparar ações ou adaptações de acordo com situações que podem ser significativas e relevantes para aplicações. Muitos sistemas adotam uma abordagem centralizada para seus mecanismos de inferência. Em AmI, entretanto, essas operações podem ter que avaliar dados de contexto coletados de fontes distribuídas e armazenados em diferentes dispositivos, uma vez que geralmente nem todo dado de contexto está prontamente disponível para os serviços de inferência. O objetivo desta tese é propor uma abordagem descentralizada para executar inferência de contexto baseada em regras. Para isso, definimos um modelo de contexto assumindo que os dados de contexto são distribuídos em dois lados, o lado do usuário, representado pelos usuários e seus dispositivos móveis, e o lado do ambiente, representado pela infrastrutura computacional fixa e os serviços do ambiente. Formalizamos a operação de inferência cooperativa - na qual duas entidades cooperam para executar a inferência descentralizada baseada em regras - e definimos um processo completo para realizar esta operação. Finalmente, para mostrar que essa abordagem é possível, projetamos, implementamos e avaliamos o protótipo de um serviço de middleware que executa inferência baseada no processo de inferência cooperativa. / [en] Ubiquitous computing features the seamless integration of computer systems into the everyday lives of users to provide information and functionalities anytime and anywhere. Such systems encompass different kinds of sensors and mobile devices interconnected through a combination of several wireless network technologies. A particular trend in this area is exploring the Ambient Intelligence (AmI) paradigm, which aims at the integration of innovative technologies to create computer-mediated environments that support user activities through specific services, with minimal user intervention. In AmI systems, reasoning is fundamental for triggering actions or adaptations according to specific situations that may be meaningful and relevant to some applications. Most middleware systems adopt a centralized approach for their reasoning mechanisms. In AmI environments, however, these reasoning operations may need to evaluate context data collected from distributed sources and stored in different devices, as usually not all context data is readily available to the reasoners within a ubiquitous system. The goal of this thesis is to propose a decentralized reasoning approach for performing rule-based reasoning about context data targeting AmI systems. For this sake, we defined a context model assuming that in AmI environments context data is distributed over two sides, the user side, represented by the users and their mobile devices, and the ambient side, represented by the fixed computational infrastructure and ambient services. We formalized the cooperative reasoning operation - in which two entities cooperate to perform decentralized rule-based reasoning - and defined a complete process to perform this operation. Finally, to show the feasibility of this approach, we designed, implemented and evaluated a middleware service supporting decentralized reasoning based cooperative reasoning process.

Submitted by RAUL KATAYAMA MANSANO null (rkmansano@yahoo.com.br) on 2016-11-04T01:12:57Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Raul Katayama Mansano.pdf: 4167710 bytes, checksum: 35cc706c4a721f9334825773f9f2ff77 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-11-10T13:57:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mansano_rk_me_bauru.pdf: 4167710 bytes, checksum: 35cc706c4a721f9334825773f9f2ff77 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-10T13:57:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mansano_rk_me_bauru.pdf: 4167710 bytes, checksum: 35cc706c4a721f9334825773f9f2ff77 (MD5) Previous issue date: 2016-09-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Com os recentes avanços das tecnologias sem fio e a proliferação de sensores sem fio, há um crescente interesse na implementação de Sistemas Controle via Redes Sem Fio (WNCSs), que fornecem vantagens em relação às arquiteturas tradicionais ponto-a-ponto e às arquiteturas de redes cabeadas. Apesar das vantagens, a inserção de redes industriais na malha de controle impõe não-linearidades e restrições que afetam o desempenho e a estabilidade do WNCS. Além disto, uma questão fundamental para aplicações de WNCS é a vida útil da bateria de alimentação dos sensores sem fio, uma vez que é uma fonte limitada de energia. Como a transmissão da informação na rede sem fio requer um alto gasto energético pelo dispositivo, deve-se restringir a quantidade de comunicações para poupar bateria. Esta restrição inviabiliza o uso de sensores sem fio em diversas aplicações de WNCS. Neste contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um controlador adaptativo multi-rate para eficiência energética em aplicações industriais de WNCSs, através da diminuição da frequência de transmissão de dados na rede e, portanto, redução do consumo energético dos dispositivos sem fio. Um controlador adaptativo auto-ajustável foi implementado para identificar o modelo do WNCS, simular tal modelo e sintonizar os parâmetros do controlador a cada passo de controle, fornecendo robustez contra distúrbios e não-linearidades inerentes ao WNCS. O diferencial do controlador adaptativo é a incorporação das técnicas de identificação por pacote e de controle multi-rate. A técnica de identificação por pacote consiste em transmitir mensagens com vários dados (não somente o mais atual) coletados durante o período de amostragem do sensor sem fio, melhorando a identificação do modelo do WNCS e, consequentemente, o desempenho do controlador adaptativo. A técnica de controle multi-rate consiste em usar dados virtuais de realimentação, provenientes do modelo simulado do WNCS, para possibilitar uma atuação sobre o processo a uma frequência mais rápida que a amostragem dos sensores sem fio, permitindo a redução das transmissões sem fio do WNCS. Resultados experimentais mostram que o controlador adaptativo multi-rate é robusto e efetivo para aplicações de WNCS, permitindo poupar energia das baterias dos sensores sem fio sem prejudicar significativamente o desempenho de controle do WNCS. As análises do impacto do período de amostragem e do parâmetro Γ do controlador permitiram a obtenção de valores ótimos para a melhoria da eficiência energética do WNCS. / Recent advances in wireless technologies and the proliferation of wireless sensors led to an increasing interest in the implementation of Wireless Networked Control Systems (WNCS), which provide advantages over traditional peer-to-peer and cabled networks architectures. Despite these advantages, inserting a communication network in the control loop impose nonlinearities and constraints which affect stability and performance of the system. Furthermore, a major issue in wireless applications is the lifetime of the sensors batteries, which are a limited source of power. As transmitting data over the network requires high-energy expenditure, it is imperative to reduce the number of communications, in order to save battery. This constraint makes it unfeasible to use wireless sensors in most WNCS applications. In this context, this work aims to develop a multi-rate adaptive controller to enhance energy efficiency in industrial WNCS applications, by reducing frequency of data transmission over the network, thus reducing power expenditure of the wireless devices. A self-tuning adaptive controller is implemented, which can identify the WNCS model, simulate such model and tune the controller parameters at each control step, then providing robustness to disturbance and inherent nonlinearities of the WNCS. The adaptive controller is augmented with a multi-rate control technique and packet-based identification. The packet-based identification consists in transmitting messages with a pack of data (instead of only transmitting the most recent one) sampled during the inter-samples period, thus improving identification of the WNCS model and, consequently, improving control performance. The multi-rate control technique consists in using virtual feedback data, provided by the simulated model of the WNCS, then enabling actuation faster than wireless sampling, allowing the reduction of wireless transmissions in the WNCS. Experimental results show that the implemented multi-rate adaptive controller is robust and effective to WNCS and improve battery lifetime without decreasing control performance of the WNCS significantly. By investigating the impacts of sampling period and of controller parameter Γ determined optimized values to improve energy efficiency of the WNCS.

Submitted by Felipe Fakir null (zafakir@yahoo.com.br) on 2017-06-27T07:01:28Z No. of bitstreams: 1 FFAKIR Dissertação vFinalFichaCataAta.pdf: 2064786 bytes, checksum: 158a935a636b9dbf9e59618a35b4c8ef (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-06-28T19:39:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fakir_f_me_bauru.pdf: 2064786 bytes, checksum: 158a935a636b9dbf9e59618a35b4c8ef (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-28T19:39:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fakir_f_me_bauru.pdf: 2064786 bytes, checksum: 158a935a636b9dbf9e59618a35b4c8ef (MD5) Previous issue date: 2017-06-01 / A tecnologia de comunicação wireless vem se tornando parte fundamental do cotidiano das indústrias de processos, onde o uso de transmissores wireless aplicados à monitoração e controle já é uma realidade. A arquitetura de Sistema de Controle via Rede Sem Fio (WNCS) possui vantagens em relação às arquiteturas tradicionais ponto-a-ponto e às arquiteturas de redes cabeadas devido à facilidade de instalação, configuração e manutenção. No entanto, a evolução desta tecnologia introduziu novos desafios para a implementação da malha de controle fechada por um instrumento wireless como as não linearidades, perda de pacote de dados e restrições da comunicação de dados nas redes sem fio. Outro fator crítico relacionado à implementação de WNCSs é a fonte de energia limitada destes transmissores, que possuem vida útil dependente da quantidade de acessos e dados transmitidos. Este trabalho apresenta o estudo e o desenvolvimento de um controlador preditivo multi-rate como alternativa para melhorar a eficiência energética em aplicações industriais de WNCSs. A estratégia proposta não necessita receber constantemente os valores reais das variáveis do processo transmitidos pelos transmissores wireless, pois o controlador preditivo baseado em modelo (MPC) se utiliza do submodelo interno das variáveis de processo para estimar os valores das variáveis quando estas não são transmitidas. Dessa forma, uma diminuição da frequência de transmissão de dados na rede sem fio pode ser obtida e, consequentemente uma redução do consumo energético dos dispositivos sem fio. Resultados de simulações em diferentes condições de operação de um WNCS multivariável de controle de tanques acoplados demonstram que o MPC multi-rate possui características de robustez e é efetivo para aplicações de WNCS, garantindo requisitos de controle e estabilidade mesmo com a diminuição da frequência de transmissão de dados de realimentação na rede sem fio. Adicionalmente, resultados do consumo energético dos dispositivos do WNCS mostraram que o MPC multi-rate proporciona uma economia de energia de até 20% das baterias dos transmissores wireless. Uma análise da eficiência energética do WNCS é apresentada através do estudo dos limites operacionais do controlador MPC multi-rate considerando a relação de compromisso entre o período de amostragem dos dispositivos sem fio e o desempenho de controle do WNCS. / Wireless communication technology has become a fundamental part of the everyday life of process industries, where the use of wireless transmitters for monitoring and control is already a reality. The architecture of Wireless Networked Control Systems (WNCSs) has advantages over point-to-point and wired networks architectures due to the ease of installation, configuration and maintenance. However, the evolution of this technology has introduced new challenges to the implementation of the closed loop control with a wireless instrument as nonlinearities, packet losses and data communication constraints in the wireless networks. Another critical factor related to implementation of WNCSs is the energy source of these transmitters, which have limited lifetime dependent on the amount of access and data transmitted. This work presents the study and the development of a multi-rate predictive controller as an alternative to improve energy efficiency in industrial applications of WNCSs. The proposed strategy does not need to frequently receive updated process variables transmitted by wireless transmitters, because the model predictive controller (MPC) uses the internal submodel of the process variables to estimate the variables values when they are not transmitted. Thus, a decrease in the frequency of data transmission on the wireless network can be obtained and consequently a reduction of energy consumption of wireless devices. Simulation results for different operating conditions of a multivariable WNCS of coupled tanks shows that the multi-rate MPC provides robustness and it is effective for WNCS applications, ensuring control and stability requirements even with the reduction of the transmission frequency of the feedback data in the wireless network. In addition, energy consumption results from the WNCS devices showed that MPC multi-rate provides 20% of energy economy as it is effective in saving the energy expenditure of the wireless transmitter’s battery. An energy efficiency analysis of the WNCS is presented by studying the operating limits of the multi-rate MPC controller considering the compromise relationship between the sampling period of the wireless devices and the control performance of the WNCS.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO RODRIGO SOARES SEMENTE.pdf: 1203856 bytes, checksum: 4eaca6c76cb5befb0c8681343579bc26 (MD5) Previous issue date: 2011-07-22 / Wireless sensors and actuators Networks specified by IEEE 802.15.4, are becoming increasingly being applied to instrumentation, as in instrumentation of oil wells with completion Plunger Lift type. Due to specific characteristics of the environment being installed, it s find the risk of compromising network security, and presenting several attack scenarios and the potential damage from them. It`s found the need for a more detailed security study of these networks, which calls for use of encryption algorithms, like AES-128 bits and RC6. So then it was implement the algorithms RC6 and AES-128, in an 8 bits microcontroller, and study its performance characteristics, critical for embedded applications. From these results it was developed a Hybrid Algorithm Cryptographic, ACH, which showed intermediate characteristics between the AES and RC6, more appropriate for use in applications with limitations of power consumption and memory. Also was present a comparative study of quality of security among the three algorithms, proving ACH cryptographic capability. / As redes de sensores e atuadores sem-fio especificadas pelo padr?o IEEE 802.15.4, est?o cada vez mais sendo aplicadas ? instrumenta??o, como na instrumenta??o de po?os de petr?leo com completa??o do tipo Plunger Lift. Devido ?s caracter?sticas espec?ficas do ambiente que est?o sendo instaladas, foram observados riscos de comprometimento de seguran?a da rede, e estudados v?rios cen?rios de ataques e os danos potenciais dos mesmos. Verificou-se assim a necessidade de um estudo mais detalhado de seguran?a dessas redes, que preconiza o uso de algoritmos de criptografia, como o AES-128 bits e RC6. Assim foram implementados os algoritmos AES-128 e RC6, em um microcontrolador de apenas 8 bits, e realizados estudos detalhados de suas caracter?sticas de desempenho, crucial para aplica??es embarcadas. A partir desses resultados foi criado um Algoritmo Criptogr?fico H?brido, ACH, que apresentou caracter?sticas intermedi?rias entre o AES e o RC6, mais apropriadas para uso em aplica??es com limita??es de consumo de energia e mem?ria. Tamb?m foi realizado um estudo comparativo da qualidade de seguran?a entre os tr?s algoritmos, provando a capacidade criptogr?fica do ACH.

[pt] As Redes de comunicação sem fio estão cada vez mais presentes no dia-a- dia das pessoas. Falar com amigos, ouvir música, ver televisão, fazer compras, são exemplos de atividades que podem ser realizadas hoje em dia por uma grande variedade de tipos de redes sem fio. Os dispositivos móveis de hoje possuem diversas interfaces de rede, possibilitando ao usuário escolher qual delas irá utilizar. Devido à mobilidade oferecida por dispositivos móveis, a cada nova localidade, diferentes tipos de rede e cenários para utilização de um serviço se configuram. Algumas soluções e propostas estão sendo estudadas para permitir que o usuário escolha a melhor conexão de rede para a utilização de um serviço, dependendo da situação em que este se encontre. Porém, poucas análises são apresentadas para que as provedoras de redes e serviços possam oferecer esta melhor conexão. Mobilidade, liberdade de escolha do usuário, variedade de conexões de rede e tipos de serviço são desafios que as provedoras começam a encontrar. Por outro lado, a possibilidade de captar novos clientes, aumentar seu volume de vendas de serviços e sua conseqüente participação no mercado, são oportunidades que surgem neste novo cenário. Um framework em sistemas multi-agentes é proposto com o objetivo de se analisar este novo cenário e exercitar soluções que sejam úteis tanto para clientes, quanto para provedoras de redes sem fio. Estratégias para definição do preço de um serviço pelo lado da provedora e estratégias para escolha do melhor serviço oferecido por uma provedora do lado do cliente, com a utilização de informação de contexto, são objetos de analise. Na solução, a informação de contexto é representada pelo modelo de ontologias proposto pelo DynaCIP e um algoritmo de tomada de decisão utilizado pelo agente é proposto, embora o framework flexibilize a utilização de outros algoritmos. A instanciação do framework para um cenário de redes sem fio de nova geração é implementado e discutido na proposta. / [en] The Wireless communication networks are increasingly present in people`s lives. Talking to friends, listening music, watching television, buying things, are examples of activities that nowadays can be accomplished by a great variety of wireless networks. Modern mobile devices have a diversity of network interfaces, for users to choose from. Due to mobility offered by mobile devices, different types and scenarios of networks appear at every new location. Some proposals and solutions are been studied to allow users to choose the best network connection for a specific service utilization, depending on the current user`s task. But, few proposals are presented to allow network and service providers to provide these best connection. Mobility, user`s freedom of choice, variety of network connections and types of service are challenges that the providers are beginning to find. Moreover, the ability to attract new customers, increase your services sales volume and its consequent market share, are opportunities that arise in this new scenario. A multi- agent systems framework is proposed with the aim to examine this new scenario and exercise solutions that are useful both for customers, and for wireless network providers. Contextaware strategies for provider`s service pricing and for customer`s best choice of service provided are subject to review. In the solution, context information is represented in the ontology model proposed by DynaCIP and an algorithm for decision-making used by the agent is proposed, although the framework flexible the use of other algorithms. A framework instantiation for a next generation wireless networks scenario is implemented and discussed in the proposal.

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-03-11T14:34:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DissertacaoIvanFranca.pdf: 1367108 bytes, checksum: 8ceed302b395b606d9ac49b5a05987db (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-11T14:34:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DissertacaoIvanFranca.pdf: 1367108 bytes, checksum: 8ceed302b395b606d9ac49b5a05987db (MD5) Previous issue date: 2015-08-14 / Os quadros de controle IEEE 802.11 desempenham funções importantes na rede sem fio. Dentre elas estão o controle de acesso ao meio de comunicação, a recuperação de quadros armazenados no Ponto de Acesso e a confirmação do recebimento de blocos de quadros ou de certos tipos de quadros. Apesar da importância dos quadros de controle, eles são vulneráveis a ataques de forjação, manipulação e reinjeção devido a inexistência de mecanismos de proteção. Este trabalho propõe um esquema de segurança para quadros de controle em redes IEEE 802.11 a fim de evitar esses ataques. A proposta se diferencia dos trabalhos relacionados por prover um alto grau de segurança em todos os seus módulos com baixo impacto na vazão da rede. Além disso, a proposta não incorre nas fraquezas que eles possuem na contenção dos ataques de reinjeção e no processo de geração e distribuição de chaves. / IEEE 802.11 control frames play important role in the wireless network. Among them are the medium access control, the retrieving of buffered frames in the Access Point, and the acknowledgment of block of frames or certain types of frames. Despite their importance, control frames remain vulnerable to forging, tampering, and replay attacks due to lack of protection mechanisms. This work proposes a security scheme for IEEE 802.11 control frames to prevent such attacks. Our proposal differs from related work by providing a high level of security in all modules along with low impact on network throughput. Furthermore, the proposal avoid the weaknesses that they have in the restraint the replay attacks and in the key generation and distribution process.