CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Devido ao rÃpido crescimento e os agressivos requisitos de vazÃo nas atuais redes sem fio, como os sistemas celulares de 4 a GeraÃÃo, a interferÃncia se tornou um problema que nÃo pode mais ser negligenciado. Neste contexto, o Alinhamento de InterferÃncia (IA) tem surgido como uma tÃcnica promissora que possibilita transmissÃes livres de interferÃncia com elevada eficiÃncia espectral. No entanto, trabalhos recentes tÃm focado principalmente nos ganhos teÃricos que esta tÃcnica pode prover, enquanto esta dissertaÃÃo visa dar um passo na direÃÃo de esclarecer alguns dos problemas prÃticos de implementaÃÃo da tÃcnica em redes celulares, bem como comparÃ-la com outras tÃcnicas bem estabelecidas. Uma rede composta por trÃs cÃlulas foi escolhida como cenÃrio inicial de avaliaÃÃo, para o qual diversos fatores realistas foram considerados de modo a realizar diferentes anÃlises. A primeira anÃlise foi baseada em imperfeiÃÃes de canal, cujos resultados mostraram que o IA à mais robusto aos erros de estimaÃÃo de canal que o BD (do inglÃs, Block Diagonalization), enquanto as duas abordagens sÃo igualmente afetadas pela correlaÃÃo entre as antenas. O impacto de uma interferÃncia externa nÃo-coordenada, que foi modelada por diferentes matrizes de covariÃncia de modo a emular vÃrios cenÃrios, tambÃm foi avaliado. Os resultados mostraram que as modificaÃÃes feitas nos algoritmos de IA podem melhorar bastante seus desempenho, com uma vantagem para o algoritmo que suprime um Ãnico fluxo de dados, quando sÃo comparadas as taxas de erro de bit alcanÃadas por cada um. Para combinar os fatores das anÃlises anteriores, as variaÃÃes temporais de canal foram consideradas. Neste conjunto de simulaÃÃes, alÃm da presenÃa da interferÃncia externa, os prÃ-codificadores sÃo calculados atravÃs de medidas atrasadas de canal, levando a resultados que corroboraram com as anÃlises anteriores. Um fato recorrente percebido em todas as anÃlises anteriores à o dilema entre aplicar os algoritmos baseados em BD, para que se consiga alcanÃar maiores capacidades, ou enviar a informaÃÃo atravÃs de um enlace mais confiÃvel utilizando o IA. Uma maneira de esclarecer este dilema à efetivamente realizar simulaÃÃes a nÃvel sistÃmico, para isto foi aplicado um simulador sistÃmico composto por um grande nÃmero de setores. Como resultado, todas as anÃlises realizadas neste simulador mostraram que a tÃcnica de IA atinge desempenhos intermediÃrios entre a nÃo cooperaÃÃo e os algoritmos baseados na prÃ-codificaÃÃo conjunta. Uma das principais contribuiÃÃes deste trabalho foi mostrar alguns cenÃrios em que a tÃcnica do IA pode ser aplicada. Por exemplo, quando as estimaÃÃes dos canais nÃo sÃo tÃo confiÃveis à melhor aplicar o IA do que os esquemas baseados no processamento conjunto. TambÃm mostrou-se que as modificaÃÃes nos algoritmos de IA, que levam em consideraÃÃo a interferÃncia externa, podem melhorar consideravelmente o desempenho dos algoritmos. Finalmente, o IA se mostrou uma tÃcnica adequada para ser aplicada em cenÃrios em que a interferÃncia à alta e nÃo à possÃvel ter um alto grau de cooperaÃÃo entre os setores vizinhos. / Due to the rapid growth and the aggressive throughput requirements of current wireless networks, such as the 4th Generation (4G) cellular systems, the interference has become an issue that cannot be neglected anymore. In this context, the Interference Alignment (IA) arises as a promising technique that enables transmissions free of interference with high-spectral efficiency. However, while recent works have focused mainly on the theoretical gains that the technique could provide, this dissertation aims to go a step further and clarify some of the practical issues on the implementation of this technique in a cellular network, as well as compare it to other well-established techniques. As an initial evaluation scenario, a 3-cell network was considered, for which several realistic factors were taken into account in order to perform different analyses. The first analysis was based on channel imperfections, for which the results showed that IA is more robust than Block Diagonalization (BD) regarding the Channel State Information (CSI) errors, but both are similarly affected by the correlation among transmit antennas. The impact of uncoordinated interference was also evaluated, by modeling this interference with different covariance matrices in order to mimic several scenarios. The results showed that modifications on the IA algorithms can boost their performance, with an advantage to the approach that suppresses one stream, when the Bit Error Rate (BER) is compared. To combine both factors, the temporal channel variations were taken into account. At these set of simulations, besides the presence of an external interference, the precoders were calculated using a delayed CSI, leading to results that corroborate with the previous analyses. A recurring fact on the herein considered analyses was the dilemma of weather to apply the Joint Processing (JP)-based algorithms in order to achieve higher sum capacities or to send the information through a more reliable link by using IA. A reasonable step towards solving this dilemma is to actually perform the packet transmissions, which was accomplished by employing a system-level simulator composed by a large number of Transmission Points (TPs). As a result, all analyses conducted with this simulator showed that the IA technique can provide an intermediate performance between the non-cooperation and the full cooperation scheme. Concluding, one of the main contributions of this work has been to show some scenarios/cases where the IA technique can be applied. For instance, when the CSI is not reliable it can be better to use IA than a JP-based scheme. Also, the modifications on the algorithms to take into account the external interference can boost their performance. Finally, the IA technique finds itself in-between the conventional transmissions and Coordinated Multi-Point (CoMP). IA achieves an intermediate performance, while requiring a certain degree of cooperation among the neighboring sectors, but demanding less infrastructure than the JP-based schemes.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-07-31T13:19:37Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_SimulacaoAvaliacaoTecnologias.pdf: 1013915 bytes, checksum: da3b515d7ab4934a83707693639a07ea (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-09-05T12:15:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_SimulacaoAvaliacaoTecnologias.pdf: 1013915 bytes, checksum: da3b515d7ab4934a83707693639a07ea (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-05T12:15:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_SimulacaoAvaliacaoTecnologias.pdf: 1013915 bytes, checksum: da3b515d7ab4934a83707693639a07ea (MD5) Previous issue date: 2013 / A crescente demanda por capacidade vem levando os padrões de comunicação sem-fio a prover suporte para a coexistência de macro e pico células. O backhaul, conexão entre a rede de acesso e o núcleo da rede, é de grande interesse neste contexto devido aos diversos desafios técnicos e financeiros envolvidos ao tentar satisfazer o crescente tráfego dos usuários. Fibra óptica e micro-ondas com linha de visada são as opções mais amplamente adotadas para o backhaul de macro-células. Contudo, em muitas situações de interesse prático, estas não são factíveis devido aos altos custos e logística envolvidos. Este trabalho avalia o backhaul de pico-células, focando primeiramente na utilização de cobre como backhaul. O simulador OPNET foi utilizado para avaliar os requerimentos de backhaul para redes móveis em cenários específicos considerando garantir qualidade de serviço para os diversos tipos de tráfego envolvidos. Assumindo demandas de tráfego para LTE e LTE-Advanced, as tecnologias VDSL2 e G.fast são avaliadas e os resultados mostram que mesmo com uma grande demanda de aplicações de vídeo de alta definição, estas tecnologias podem acomodar o tráfego no backhaul de pico-células. VDSL2 é capaz de prover as taxas requeridas para cenários de pico-células LTE, mas não é capaz de acomodar tráfego LTE-Advanced típico. Por outro lado, considerando as taxas atingidas com a tecnologia G.fast, o tráfego backhaul para pico-células LTE-Advanced pode ainda ser entregue com garantias de qualidade de serviço. Neste trabalho também é proposta uma solução para simulação de cenários contendo redes de acesso heterogêneas considerando backhaul LTE sem linha de visada. São demonstrados também os resultados de simulações no OPNET com o backhaul LTE proposto para validar a solução proposta como capaz de caracterizar o tráfego de ambas as tecnologias WiFi e LTE na rede de acesso de acordo com o tipo de serviço. / The increasing demand for capacity has been driving the wireless communication standards to provide support to the coexistence of macro and small cells. The backhaul, which is the link between the radio access network and the backbone, is of particular interest due to the many involved technical challenges on keeping up with the user demand for bandwidth. Line-of-sight microwave radio and optical fiber are the preferred choices and widely adopted for the mobile backhaul (MBH) of macrocells. However, in many situations of practical interest, both options are not feasible due to cost and logistics. This work evaluates the backhaul of small cells, focusing on the adoption of copper pairs. Opnet was also used to evaluate copper MBH requirements in specific scenarios taking into consideration QoS provisioning. Assuming traffic demands for LTE and LTE-Advanced, VDSL2 and G.fast technologies are evaluated and the results show that even with a heavy load of video, these technologies can accommodate the small cell MBH traffic. VDSL2 is capable of delivering the required data rates for LTE small cell scenarios but not if considered LTE-Advanced traffic. Otherwise, if considered G.fast data rates, backhaul traffic for LTE-Advanced small cells can still be delivered by xDSL technology with QoS guaranteed. Also, this work enables the implementation of heterogeneous access networks scenarios considering LTE NLOS out-of-band backhaul. A solution of LTE backhaul implementation in OPNET is proposed and simulations are performed to validate such solution as a QoS-aware LTE Backhaul for WiFi and LTE radio access technologies.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-09-30T18:46:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_EstrategiaPlanejamentoOtimizacao.pdf: 2841544 bytes, checksum: d7959e9b3361d3a8e3c69ecb17996f96 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-10-06T13:13:58Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_EstrategiaPlanejamentoOtimizacao.pdf: 2841544 bytes, checksum: d7959e9b3361d3a8e3c69ecb17996f96 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-06T13:13:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_EstrategiaPlanejamentoOtimizacao.pdf: 2841544 bytes, checksum: d7959e9b3361d3a8e3c69ecb17996f96 (MD5) Previous issue date: 2011 / Apesar do aumento significativo do uso de redes locais sem fio (WLAN) nos últimos anos, aspectos de projeto e planejamento de capacidade da rede são ainda sistematicamente negligenciados durante a implementação da rede. Tipicamente um projeto de rede local sem fio é feito e instalado por profissionais de rede. Esses profissionais são extremamente experientes com redes cabeadas, mas são ainda geralmente pouco experientes com redes sem fio. Deste modo, as instalações de redes locais sem fio são desvantajosas pela falta de um modelo de avaliação de desempenho e para determinar a localização do ponto de acesso (PA), além disso, fatores importantes do ambiente não são considerados no projeto. Esses fatores se tornam mais importante quando muitos pontos de acesso (PAs) são instalados para cobrir um único edifício, algumas vezes sem planejamento de freqüência. Falhas como essa podem causar interferência entre células geradas pelo mesmo PA. Por essa razão, a rede não obterá os padrões de qualidade de serviço (QoS) exigidos por cada serviço. O presente trabalho apresenta uma proposta para planejamento de redes sem fio levando em consideração a influência da interferência com o auxílio de inteligência computacional tais como a utilização de redes Bayesianas. Uma extensiva campanha de medição foi feita para avaliar o desempenho de dois pontos de acesso (PAs) sobre um cenário multiusuário, com e sem interferência. Os dados dessa campanha de medição foram usados como entrada das redes Bayesianas e confirmaram a influência da interferência nos parâmetros de QoS. Uma implementação de algoritmo genético foi utilizado permitindo uma abordagem híbrida para planejamento de redes sem fio. Como efeito de comparação para otimizar os parâmetros de QoS, de modo a encontrar a melhor distância do PA ao receptor garantindo as recomendações do International Telecomunication Union (ITU-T), a técnica de otimização por enxame de partículas foi aplicada. / In spite of the significant increase of the use of Wireless Local Area Network (WLAN) experienced in the last years, design aspects and capacity planning are still systematically neglected during the network implementation. Typically, a wireless local area network is designed and installed by networking professionals. These individuals are familiar with wired networks, but are often unfamiliar with wireless networks. Thus, wireless local area networks installations are prejudiced by the lack of an accurate performance evaluation model and to determine the location of the access point (AP), besides important factors of the environment are not considered in the project. These factors become more important when several APs are installed, sometimes without a frequency planning, to cover a unique building. Faults such as these can cause interference among cells generated by each PA. Therefore, the network will not obtain the QoS patterns required for each service. The present work provides a planning proposal to wireless networks regarding the influence of interference using computational intelligence just as Bayesian Networks. An extensive measurement campaign was done to evaluate the performance of two access points (PAs) under a multi user and interference scenarios. The data collected in the measurement campaign was used as input of the Bayesian networks and confirmed the influence of the interference in the QoS parameters. A genetic algorithm technique was used as a hybrid approach to wireless planning. Another technique, called particle swarm optimization (PSO) was used to compare the optimizations results from the QoS parameters to find the best distance from the AP to the receiver to guarantee the QoS ITU-T recommendations.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-09-30T16:45:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoInterferenciaSistemas.pdf: 1536813 bytes, checksum: e74f58ecc4d3a3178cd03951da93253f (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-10-06T15:17:12Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoInterferenciaSistemas.pdf: 1536813 bytes, checksum: e74f58ecc4d3a3178cd03951da93253f (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-06T15:17:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoInterferenciaSistemas.pdf: 1536813 bytes, checksum: e74f58ecc4d3a3178cd03951da93253f (MD5) Previous issue date: 2014 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / MCT/Moçambique - Ministério da Ciência e Tecnologia / Este trabalho tem como objetivo analisar o impacto da interferência mútua entre os sistemas de Televisão Digital (DTV) e Long Term Evolution (LTE) em canal adjacente na faixa dos 700 MHz. Durante a análise, são determinadas mínimas distâncias de separação e bandas de guarda adequadas para garantir a coexistência dos sistemas nesta faixa de frequências. O impacto da interferência é avaliado em um cenário onde a Televisão digital e o LTE operam nos canais 51 e 52 respetivamente. Para obtenção dos resultados, este trabalho foi feito através de simulações de Monte Carlo. Quatro classes de Televisão Digital foram consideradas durante as simulações: classe Especial, classe A, classe B e classe C. Os resultados mostram que, as classes Especial, A e B causam interferência no LTE e que o impacto desta interferência depende da banda de guarda e também da distância de separação entre os dois sistemas. Além disso, os resultados mostram também que o aumento da largura de banda do sistema LTE só tem maior impacto se o LTE for o sistema interferido. Entretanto, os resultados mostraram que é possível a coexistência dos sistemas LTE e TVD nesta faixa desde que distâncias de isolamento e bandas de guarda adequadas sejam respeitadas. / This work aims to analyze the impact of mutual interference between digital television (DTV) and Long Term Evolution (LTE) systems in adjacent channels in the 700 MHz band. During the analysis, minimum separation distances and adequate guard bands between the systems are determined to ensure their coexistence in this band. The interference impact is evaluated in a scenario where the DTV and LTE operate on channels 51 and 52 respectively. In order to obtain the results, this study was made through Monte Carlo simulations. Four classes of Digital Television were considered during the simulations: Special class, class A, class B and class C. The results show that the classes Special, A and B cause interference with the LTE, and the impact of such interference depends on the guard band and also the separation distance between the systems. Furthermore, the results also show that increasing the LTE bandwidth only has a greater impact if the LTE is the victim system. However, the coexistence of LTE and DTV systems in this band is possible once isolation distances and adequate guard bands respected.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-02-05T15:44:31Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_ProjetoTelefoniaCelular.pdf: 26630720 bytes, checksum: e0f254d2464c83e0d19dfdf4a148ac5d (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-02-05T17:07:30Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_ProjetoTelefoniaCelular.pdf: 26630720 bytes, checksum: e0f254d2464c83e0d19dfdf4a148ac5d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-05T17:07:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_ProjetoTelefoniaCelular.pdf: 26630720 bytes, checksum: e0f254d2464c83e0d19dfdf4a148ac5d (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho teve como proposta realizar pesquisa das tecnologias existentes para telefonia e integração das mesmas para concepção de um sistema inovador e projetado para a realidade Amazônida. O trabalho incluiu avaliar a implementação de um sistema GSM open source / open hardware de custo zero para a população (telefonia celular gratuita) em comunidades rurais na Amazônia, com enfoque nas comunidades isoladas e carentes onde geralmente não há cobertura celular de operadoras comerciais, devido a falta de estímulo do governo e/ou interesse comercial de prover telefonia para essas populações mais pobres. / This work aimed at conducting research of existing technologies for telephony and integrate them to design an innovative system and designed for the Amazonian reality. The work included evaluating the implementation of a GSM open source / open hardware zero cost to the public (free mobile) in rural communities in the Amazon, with a focus on underserved and isolated communities where there is typically no cell coverage of commercial operators system, due the lack of government stimulus and / or commercial interest of providing telephony to these poorer populations.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-02-05T16:13:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_TransporteEletronicoNanofita.pdf: 4825348 bytes, checksum: 47040cc4454444e85c47a5872c92fccb (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-02-06T14:36:03Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_TransporteEletronicoNanofita.pdf: 4825348 bytes, checksum: 47040cc4454444e85c47a5872c92fccb (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-06T14:36:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_TransporteEletronicoNanofita.pdf: 4825348 bytes, checksum: 47040cc4454444e85c47a5872c92fccb (MD5) Previous issue date: 2014 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, investigamos os efeitos da funcionalização de grupos oxidativos sobre a estrutura de nanofitas de grafeno zigue-zague e também os efeitos de constrições, onde estes efeitos foram analisados por meio de transporte eletrônico via campo externo longitudinal. Nossos cálculos foram parametrizados pelo modelo semi-empírico de Huckel estendido-ETH, adotando-se o método das funções de Green de não equilíbrio- NEGF. As correntes foram calculadas via equação de Landauer que usa a função de transmissão da região espalhadora ao fluxo de elétrons com energia (E) vinda do eletrodo esquerdo. Por meio dessa abordagem, foi possível analisarmos o comportamento dos portadores de carga em cada um os dispositivos propostos, bem como, a natureza de tal comportamento. Verificaram-se nas curvas I(V) dois regimes de transporte: Ôhmico e NDR, verificando máximos de corrente e, também a tensão de limiar (VTh1<VTh2<VTh3<VTh4) em que ocorre a mudança de regime de transporte para a nanofita (sem oxidação, alta oxidação, media oxidação e baixa oxidação, respectivamente) isso sugere estados eletrônicos localizados devido à presença de duas nanoconstrições na nanofita de grafeno como regiões de confinamentos quânticos e proporcionais a funcionalização. Observou-se que o poro ao centro da fita criou duas nanoconstrições nas laterais da fita, permitindo assim o confinamento eletrônico nos dispositivos baseados em nestas fitas, caracterizando-as como um diodo de tunelamento ressonante-DRT verificado pela relação pico/vale 7:1. Podemos concluir que nossa proposta de dispositivo está consoante aos resultados experimentais para nanodispositivos e que suas aplicabilidades não se restringirão diante dos estados de oxidação, sendo um fator positivo e que contribui para os aspectos fenomenológicos de transporte eletrônico em grafeno e para a fabricação de nanodispositivos de baixo custo. / In this work we investigate the effects of oxidative functionalization groups on the structure of graphene nanoribbons and also the effects of constrictions caused by the emergence of a nanopore to the tape, where these effects were analyzed by means of electron transport via longitudinal external field center. Our calculations were parameterized by the semi-empirical model of the theory of extended Huckel-ETH, adopting the method of Green's functions of non equilíbrio- NEGF. The currents were calculated through the Landauer equation that uses the transmission function of the region spreader to the flow of electrons with energy E coming out of the electrode. By means of this approach, it was possible to analyze the behavior of charge carriers in each of the proposed devices, as well as the nature of such behavior. Were found to curves I(V) two transport regimes: Ohmic and NDR, checking maximum current and also the threshold voltage (VTh1 <VTh2 <VTh3 <VTh4) in which occurs the regime change of transport for the nanoribbon (without oxidizing, high oxidation and low average oxidation, respectively) located suggests that due to the presence of two nanoconstrições in the graphene nanoribbon as regions of quantum confinement and electronic proportional states at the functionalization. It was observed that the center pore of the tape has created two nanoconstrições in the sides of the ribbon, thus allowing the electronic confinement devices based on these ribbons, characterizing it as a resonant tunneling diode DRT verified by the peak / valley ratio. We can conclude that our proposed device is according to experimental results for nanodevices and their applicability not be restricted on the oxidation states, being a positive factor that contributes to the phenomenological aspects of electronic transport in graphene and fabrication of nanodevices low cost.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-05-25T21:54:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_PoliticasAlocacaoEspectro.pdf: 736033 bytes, checksum: b4f4c132259c1a3c5da5673eb456ad31 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2015-06-17T13:25:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_PoliticasAlocacaoEspectro.pdf: 736033 bytes, checksum: b4f4c132259c1a3c5da5673eb456ad31 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-17T13:25:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_PoliticasAlocacaoEspectro.pdf: 736033 bytes, checksum: b4f4c132259c1a3c5da5673eb456ad31 (MD5) Previous issue date: 2015 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A natureza rígida de redes de multiplexação por divisão de comprimentos de onda (WDM) provoca exploração ineficiente de capacidade espectral. Dessa forma, redes flexíveis são um possível avanço para a tecnologia óptica por viabilizarem melhor aproveitamento dos recursos espectrais disponíveis. Com o intuito de aferir a possível aplicabilidade de redes flexíveis, este trabalho propõe uma estratégia de avaliação de desempenho baseada em simulações e comparações entre resultados obtidos. Para tanto, várias simulações a tempo discreto foram implementadas em dois simuladores desenvolvidos em Matlab a fim de analisar diferentes políticas de alocação de espectro (First-Fit, Smallest-Fit, Exact-Fit e Random-Fit) em três algoritmos de roteamento por caminhos ópticos não híbridos: o roteamento por fragmentação externa (FA), por caminhos mais curtos com máxima eficiência de reuso espectral (SPSR) e por balanceamento de cargas (BLSA). Duas topologias de rede foram utilizadas: um pequeno subconjunto de 6 nós da Cost239 e uma topologia aleatória de 7 nós. Admitindo-se que efeitos de camada física não foram configurados como restrições, foram realizadas comparações entre as diversas técnicas estudadas, objetivando-se apontar, baseado nas especificidades dos cenários propostos, qual o método mais adequado de alocação espectral em termos de frequência de bloqueio entre as quatro políticas de alocação de espectro consideradas. / The rigid nature of wavelength division multiplexing (WDM) routed networks leads to inefficient capacity utilization. Thus, flexible networks are a possible breakthrough for optical technology, as long as they provide higher spectrum efficiency use. In order to assess the possible applicability of flexible networks, this work proposes a performance evaluation strategy based on simulations and comparisons between obtained results. Several discrete-time simulations were carried out in two simulators developed in Matlab in order to analyze different spectrum allocation policies (First-Fit, Smallest-Fit, Exact-Fit and Random-Fit) in some algorithms for single path routing: The External Fragmentation Aware Assignment (FA), the Shortest Path with Maximum Spectrum Reuse (SPSR) and the Balanced Load Score Spectrum Assignment (BLSA). Two network topologies were used: a small 6-node subset of Cost239 and a 7-node random topology. With no physical layer effects as restrictions, comparisons were made between the different techniques studied, aiming to point out, based on the specific features of the proposed scenarios, the most appropriate method of spectral allocation in terms of blocking frequency between the four considered spectrum allocation policies.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-02-21T18:59:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_StatisticalAnalysisMarkov.pdf: 2927895 bytes, checksum: e42c9c41994072a2730f00dce594bce1 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-22T16:12:58Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_StatisticalAnalysisMarkov.pdf: 2927895 bytes, checksum: e42c9c41994072a2730f00dce594bce1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-22T16:12:58Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_StatisticalAnalysisMarkov.pdf: 2927895 bytes, checksum: e42c9c41994072a2730f00dce594bce1 (MD5) Previous issue date: 2015-06-26 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The current trends in optical fiber communications are rapidly approaching the physical capacity limit of standard optical fiber. It is becoming increasingly important to efficiently utilize spectral resources wisely to accommodate the ever-increasing Internet traffic demand. However, the rigid and coarse ITU-T grid specifications regarding the spectrum usage restrict the granularity of bandwidth segmentation and allocation, which frequently causes a mismatch between the allocated and the actual requested link bandwidth. This often leads to over provisioning, where usually more resources are provided than necessary. Recently, the concept of elastic optical networks (EONs) has been proposed in order to reduce the waste of spectra resources. In networks with such feature enabled, modulation parameters and central frequencies are not fixed as in the traditional WDM networks: the resources can be allocated with fine granularity, which can adapt to the granularity of the requested bandwidth without over provisioning. This results in more efficient usage of spectral resources. However, elastic optical networks must satisfy dynamic connection add and drop over spectral resources that inevitable results in fragmentation of the spectrum. In EONs, spectrum fragmentation is an important and inevitable problem, because it reduces the spectral efficiency. As consequence, the blocking probability (BP) is increased due to scattered gaps in the optical grid. Currently, several metrics have been proposed in order to quantify a level of spectrum fragmentation. Approximation methods might be used for estimating average blocking probability and some fragmentation measures, but are so far unable to accurately evaluate the influence of different requested connection bandwidths and do not allow in-depth investigation of blocking events and their relation to fragmentation. This thesis presents the analytical study of the effect of fragmentation on requests’ blocking probability.In this study, new definitions for blocking that differentiate between the reasons for the blocking events were introduced. An analytical framework based on Markov modeling was proposed in order to calculate steady-state probabilities for the different blocking events and to analyze fragmentation related problems in elastic optical links under dynamic traffic conditions. Statistical investigations were derived in order to investigate how different allocation request sizes contribute to fragmentation and blocking probability. This work is complemented with the introduction of a new accommodated fragmentation metric that allows better differentiating between very small variations of spectrum occupancy. Moreover, we show to which extend blocking events, due to insufficient amount of available resources, become inevitable and, comparing to the amount of blocking events due to fragmented spectrum, we draw conclusions on the possible gains one can achieve by system defragmentation. We also show how efficient spectrum allocation policies really are in reducing the part of fragmentation that in particular leads to actual blocking events. Simulation experiments are carried out showing good match with our analytical results for blocking probability in a small scale scenario. Simulated blocking probabilities for the different blocking events are provided for a larger scale node- and network-wise operation scenario in elastic optical networks.

In this dissertation, the performance of cooperative cognitive systems with spectrum sharing is investigated. A low-complexity and high performance node selection strategy is proposed for two different of cooperative cognitive systems models. In the first model, the secondary network is composed by one source node that communicates with one among L destinations through a direct link and also assisted by one among N AF or DF relays nodes. The selected secondary destination employs a selection combining technique for choosing the best link (direct or dual-hop link) from the secondary source. Considering an underlay spectrum sharing approach, the secondary communication is performed taking into account an interference constraint, where the overall transmit power is limited by the interference at the primary receiver as well as by the maximum transmission power available at the respective nodes. An asymptotic analysis is carried out, revealing that the diversity order of the considered system is not affected by the interference, and equals to L + N. In the second model, by its turn, the secondary network is composed by one source, N AF or DF relays, and one destination. However, it is assumed the presence of M primary receivers. A relay selection strategy is proposed with the aim of maximing the end-to-end signal-to-noise ratio and, at the same time, to satisfy the interference constraints imposed by these primary receivers. After the relay selection procedure is performed, the secondary destination chooses the best path (direct link or relaying link) by employing a selection combining scheme. An asymptotic analysis is carried out, revealing that the system diversity order equals to N + 1, and showing that it is not affected neither by the number of primary receivers nor by the interference threshold. A close-form expression and an approximation for the outage probability is derived for the DF and AF protocols, respectively. / Nesta dissertaÃÃo, o desempenho de sistemas cooperativos cognitivos com compartilhamento espectral à investigado. Uma estratÃgia de seleÃÃo de nÃs de baixa complexidade e alto desempenho à proposta para dois modelos distintos de redes cooperativas cognitivas. No primeiro modelo, a rede secundÃria à composta por um nà fonte que comunica-se com um dentre L nÃs destinos atravÃs de um link direto e atravÃs de um dentre N nÃs relays decodifica-e-encaminha (DF) ou amplifica-e-encaminha (AF). O nà destino secundÃrio selecionado emprega uma tÃcnica de combinaÃÃo por seleÃÃo para selecionar o melhor link (direto ou auxiliar) a partir da fonte secundÃria. Considerando um ambiente com compartilhamento espectral, tem-se que a comunicaÃÃo secundÃria à realizada levando em consideraÃÃo uma restriÃÃo de interferÃncia, na qual a potÃncia de transmissÃo à governada pela interferÃncia no receptor primÃrio bem como pela mÃxima potÃncia de transmissÃo dos respectivos nÃs secundÃrios. Uma anÃlise assintÃtica à realizada, revelando que a ordem de diversidade do sistema nÃo à afetada pela interferÃncia, sendo igual a L + N. Jà no segundo modelo, a rede secundÃria à composta por uma fonte, N relays DF ou AF e um nà destino, no entanto assume-se a presenÃa de M receptores primÃrios. A seleÃÃo do relay deve satisfazer as restriÃÃes de interferÃncia impostas por estes Ãltimos. ApÃs a seleÃÃo de relay ser realizada, o nà destino seleciona o melhor caminho (link direto ou link via relay) proveniente da fonte utilizando um combinador por seleÃÃo. Uma anÃlise assintÃtica à realizada, revelando que a ordem de diversidade do esquema proposto iguala a N + 1, o que mostra que a mesma nÃo à afetada nem pelo nÃmero de receptores primÃrios nem pelo limiar de interferÃncia. Uma expressÃo em forma fechada para a probabilidade de outage à obtida para ambos protocolos cooperativos. SimulaÃÃes Monte Carlo sÃo apresentadas com o intuito de validar as anÃlises propostas.

[pt] Este trabalho analisa o desempenho de sistemas de micro-ondas em visibilidade em função do comportamento dos equipamentos (taxa de falha e tempo de reposição) e das características de propagação (desvanecimento). Os modelos estudados correspondem às configurações dos sistemas usuais e diversos resultados numéricos são apresentados para ilustrar a formulação teórica. A confiabilidade dos equipamentos é estimada a partir de dados relativos aos sistemas da EMBRATEL ( Empresa Brasileira de Telecomunicações) e na parte de propagação são discutidas algumas expressões semi-empíricas para avaliar o efeito desvanecimento rápido. / [en] This work deals with the performance os line-of-sight microwave links as a function of equipment behavior (failure rate and reposition time) and the propagation caracteristics (fading). The studied models correspond to usual system configurations and several numerical results are presented to ilustrate the theoretical formulation. The equipment reliability is estimated from EMBRATEL ( Brasilian Telecommunications Enterprise) systems data and some semi-empirical expressions are discurred to take into account the fast fading effect.