CAPES / Nesta Tese de Doutorado propõe-se um modelo de consumo de energia para redes acústicas subaquáticas que leva em consideração as especificidades do ambiente subaquático, como a comunicação utilizando ondas acústicas, a dependência da largura de banda do canal com a perda de percurso, que varia tanto com a distância quanto com a frequência, e o ruído. O desvanecimento, resultado do multipercurso, normalmente modelado pelas distribuições Rayleigh e Rice nas transmissões terrestres, é modelado pela distribuição K, que melhor representa a severidade do ambiente subaquático. O modelo considera uma rede subaquática linear de múltiplos saltos e a possibilidade de retransmissões para calcular a energia total consumida para cada bit de informação transmitido com sucesso entre a fonte e o destino. A fim de obter o menor consumo de energia, a SNR e a frequência de operação também são otimizadas, sendo considerado o uso de códigos convolucionais, cuja taxa ótima que leva ao menor consumo é determinada. Uma análise teórica é desenvolvida para cenários com e sem limitação de atraso. No primeiro caso avalia-se o consumo de energia quando retransmissões não são permitidas ou devem ser limitadas e, portanto, uma FER residual deve ser tolerada. No segundo caso infinitas retransmissões são permitidas até que um pacote seja recebido sem erros. Para ambos cenários o número ótimo de saltos que minimiza o consumo de energia é determinado, e na sequência o impacto do número de tentativas de transmissão é considerado. Resultados numéricos são apresentados, mostrando que o esquema de múltiplos saltos é mais eficiente em termos de consumo de energia que a transmissão direta. Além disso, os resultados mostram que um número pequeno de tentativas de transmissão é suficiente para alcançar uma redução considerável no consumo de energia em redes de múltiplos saltos, limitando o atraso médio por pacote transmitido, o que é muito interessante em aplicações reais. / In this Thesis, an energy consumption model for underwater acoustic networks is proposed. The model takes into account the specificities of the underwater environment, such as the use of acoustic waves for communication, dependence of the underwater acoustic channel bandwidth with the path loss, which varies with both the distance and frequency, and noise. The fading, usually modeled by Rayleigh and Rice distributions on terrestrial communications, in this work, is modeled by the K distribution, which best represents the severity of the underwater environment. The model considers a linear multi-hop underwater network and the possibility of retransmissions to calculate the total energy consumed for each bit of information successfully transmitted between the source and the destination. In order to obtain the minimum energy, the SNR and the operating frequency are also optimized. The use of convolutional codes is considered and the optimal code rate, which leads to the minimum energy consumption, is determined. A theoretical analysis was developed for two scenarios: delay constrained and delay unconstrained networks, indicating the optimal number of hops which minimizes energy consumption. Next, the impact of the number of transmission trials was considered. A numerical analysis was also performed for both the scenarios. The numerical results validate the theoretical analysis, showing that the multi-hop scheme is more efficient in terms of energy consumption when compared to direct transmission. Furthermore, the results show that a small number of transmission trials is sufficient to achieve a considerable reduction in energy consumption in multi-hop networks, limiting the average delay per packet transmitted, which is very interesting in real applications.

Redes inteligentes de distribuição de energia fornecem serviços com o potencial de aumentar a eficiência energética e a qualidade de vida da sociedade, mas possuem requisitos severos de tempo de resposta, confiabilidade, escalabilidade e QoS. As chaves ópticas são dispositivos comutadores de caminhos em fibras ópticas popularmente utilizados para trocas físicas de rotas. Neste trabalho sugere-se utilizar estes dispositivos para ativamente reorganizar uma rede com o objetivo de diminuir a latência de comunicação, visando atender aos requisitos de comunicações dos serviços de redes inteligentes. Foram estudadas as características de protocolos de roteamento conhecidos e aplicou-se o algoritmo de Dijkstra na criação de quatro heurísticas de otimização dos caminhos máximos em redes com chaves ópticas. Simulações realizadas mostram que as heurísticas propostas reduzem o número de saltos nos caminhos máximos, levando à redução de latência. É sugerida a continuação deste estudo aperfeiçoando as heurísticas propostas com outros mecanismos de otimização e diferentes métricas, como redução de congestionamento de tráfego e de consumo de energia na rede. / Smart grid networks provide services with the potential to increase energy efficiency and the quality of life of society, but have strict requirements regarding response time, reliability, scalability and QoS. The optical switches are fiber optic switching devices commonly used for physical route changing. In this study, it is suggested to use these devices to actively rearrange a network in order to reduce the communication latency, to meet the communications requirements of smart grid services. The characteristics of known routing protocols have been studied and the Dijkstra algorithm has been applied at the creation of four heuristics that aim to optimize the maximum paths in networks with optical switches. The simulations show that the heuristics reduce the maximum number of hops in the paths, leading to reductions in latency. It is suggested the continuation of this study improving the heuristics with other optimization engines and different metrics, such as reducing traffic congestion and energy.

Redes inteligentes de distribuição de energia fornecem serviços com o potencial de aumentar a eficiência energética e a qualidade de vida da sociedade, mas possuem requisitos severos de tempo de resposta, confiabilidade, escalabilidade e QoS. As chaves ópticas são dispositivos comutadores de caminhos em fibras ópticas popularmente utilizados para trocas físicas de rotas. Neste trabalho sugere-se utilizar estes dispositivos para ativamente reorganizar uma rede com o objetivo de diminuir a latência de comunicação, visando atender aos requisitos de comunicações dos serviços de redes inteligentes. Foram estudadas as características de protocolos de roteamento conhecidos e aplicou-se o algoritmo de Dijkstra na criação de quatro heurísticas de otimização dos caminhos máximos em redes com chaves ópticas. Simulações realizadas mostram que as heurísticas propostas reduzem o número de saltos nos caminhos máximos, levando à redução de latência. É sugerida a continuação deste estudo aperfeiçoando as heurísticas propostas com outros mecanismos de otimização e diferentes métricas, como redução de congestionamento de tráfego e de consumo de energia na rede. / Smart grid networks provide services with the potential to increase energy efficiency and the quality of life of society, but have strict requirements regarding response time, reliability, scalability and QoS. The optical switches are fiber optic switching devices commonly used for physical route changing. In this study, it is suggested to use these devices to actively rearrange a network in order to reduce the communication latency, to meet the communications requirements of smart grid services. The characteristics of known routing protocols have been studied and the Dijkstra algorithm has been applied at the creation of four heuristics that aim to optimize the maximum paths in networks with optical switches. The simulations show that the heuristics reduce the maximum number of hops in the paths, leading to reductions in latency. It is suggested the continuation of this study improving the heuristics with other optimization engines and different metrics, such as reducing traffic congestion and energy.

Submitted by Marta Toyoda (1144061@mackenzie.br) on 2018-03-09T16:59:58Z No. of bitstreams: 2 GUILHERME BOSCOLO DOS SANTOS.pdf: 18400225 bytes, checksum: 47dbfd4bd3d74984f6d4c7bfff9e594d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2018-04-04T11:41:38Z (GMT) No. of bitstreams: 2 GUILHERME BOSCOLO DOS SANTOS.pdf: 18400225 bytes, checksum: 47dbfd4bd3d74984f6d4c7bfff9e594d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-04T11:41:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 GUILHERME BOSCOLO DOS SANTOS.pdf: 18400225 bytes, checksum: 47dbfd4bd3d74984f6d4c7bfff9e594d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-01-30 / With the establishment of digital television technology, improvements have emerged com- pared to analogue, such as bringing users better quality picture and video. This transition of the analogue/digital system is already a reality in Brazil, so that organs linked to the Brazilian government are performing the process of switch-off the analogue signal. This switch-off aims to release the electromagnetic spectrum in the UHF band to allow the expansion of mobile broadband. Due to this operation in adjacent bands, there is a pos- sibility that the LTE signal interferes with digital TV. Studies presented by researchers report that antennas designed with ”smart” characteristics can reduce interference from unwanted signals. When designed with dual polarization, such antennas enable the wireless link to become more robust due to differences polarization existing between the transmitter and the receiver of the current communications systems. This essay presents a new pro- posal of dual-polarized antenna, whose operating is destined to the radio frequency range of the digital television after the switch-off, so that it can be used in the current digital te- levision standard as in the next-generation of digital broadcasting. The proposed antenna was designed with a full wave electromagnetic field simulator. A prototype was simulated and built and experimental results showed that the proposed antenna could cover a band of 384 MHz in the UHF band and 40 MHz in the high VHF band as well as serving as a filter for the LTE band. Tests were performed using software defined radio and showed their reception quality. / Com o estabelecimento da tecnologia da televisão digital, melhorias surgiram comparadas com à analógica, como levar aos usuários uma melhor qualidade de imagem e vídeo. Essa transição do sistema analógico/digital já é uma realidade no Brasil, de modo que órgãos ligados ao governo brasileiro já estão realizando o processo de desligamento do sinal analógico. Esse desligamento que tem por objetivo liberar o espectro eletromagnético na faixa de UHF para permitir a expansão da banda larga móvel. Devido a esta operação em faixas adjacentes, existe a possibilidade do sinal LTE interferir na TV digital. Estudos apresentados por pesquisadores relatam que antenas projetadas com características de “inteligentes” podem reduzir interferências vindas de sinais indesejáveis. Quando projetadas com dupla polarização, tais antenas ainda possibilitam que o enlace sem fio se torne mais robusto frente às diferenças de polarização existentes entre o transmissor e o receptor dos sistemas de comunicações atuais. Esta pesquisa apresenta uma nova proposta de antena com dupla polarização, cuja faixa de operação é destinada a faixa de radiofrequência da televisão digital após o desligamento do sinal analógico, de forma a ser utilizada no atual sistema de televisão como em sua próxima geração. A antena proposta foi projetada com simulador de campo eletromagnético de onda completa. Um protótipo foi simulado e construído e os resultados experimentais demonstraram que a antena proposta pode cobrir uma banda de 384 MHz na faixa do UHF e 40 MHz na de VHF alto além de servir como filtro para a faixa do LTE. Testes foram realizados utilizando rádio definidos por software e mostraram sua qualidade de recepção.

Submitted by Samira Prince (prince@ufpa.br) on 2012-06-01T15:19:19Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_ExpansaoCapacidadeTransmissao.pdf: 3825118 bytes, checksum: cb9c006597bd5d42e4b1bcae1fcac247 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Samira Prince(prince@ufpa.br) on 2012-06-01T15:20:14Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao_ExpansaoCapacidadeTransmissao.pdf: 3825118 bytes, checksum: cb9c006597bd5d42e4b1bcae1fcac247 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-06-01T15:20:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_ExpansaoCapacidadeTransmissao.pdf: 3825118 bytes, checksum: cb9c006597bd5d42e4b1bcae1fcac247 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Previous issue date: 2011 / Esta dissertação de mestrado apresenta dois projetos, sendo um referente ao sistema Tramo Oeste, e o outro ao sistema Pará – Maranhão; relacionado ao trecho Marabá – Santa Maria, com bombeamento remoto e amplificação Raman. A dissertação trata da expansão da capacidade de transmissão do sistema óptico da Eletronorte, no Tramo Oeste. Atualmente, esse sistema opera à taxa STM1 (155 Mb/s). Também é usada uma nova tecnologia para eliminação de estações repetidoras, através do bombeamento remoto. Essa técnica se fundamenta no uso de amplificadores ópticos bombeados remotamente, por meio das fibras ópticas do cabo OPGW (Optical Ground Wire) já instaladas no sistema.Esses amplificadores ópticos são constituídos somente por componentes passivos; e, além disso, podem ser acomodados em caixas de emendas ópticas; as quais são fixadas nas torres das linhas de transmissão do sistema, ao longo do enlace; sendo que as fontes ópticas para a realização do bombeamento remoto são localizadas e alimentadas nas próprias subestações terminais. A simulação dos sistemas é através de um software comercial de simulação Optisystem 4.1™. Esta dissertação propõe mudanças nos sistemas ópticos para aumentar a capacidade de transmissão por WDM; bombeamento remoto para estações sem repetição, e uso de amplificação Raman. Aborda-se ainda, a concepção de um backbone óptico DWDM, que é um convênio de cooperação técnica entre a Eletronorte e o Governo do Estado do Pará; e os resultados das simulações desse backbone óptico. É feita uma análise crítica comparativa deste, com os projetos dos sistemas ópticos do Tramo Oeste e do sistema Pará – Maranhão; referente ao trecho Marabá – Santa Maria. / This MSC Thesis present two projects: being one referring to Tramo Oeste System and the other to Pará – Maranhão System, relative to link Marabá – Santa Maria, remote pumping and Raman amplification. The MSC Thesis treats of the expansion of the transmission capacity of Eletronorte optical system, in the Tramo Oeste. Nowadays, this system operate in STM1 (155 Mbit/s) rate. Also it is used a new technology to elimination the repeaters station across remot pumping. This technique is based in use of remotely pumped optical amplifier across optical fibers of the OPGW (Optical Ground Wire) cable already installed in the system. This optics amplifiers are constituted only passives components part, and there add to that, it is can be accommodated in optics correction boxes that are fixed in transmission lines towers of system to the long link being that the pump optics souces to realization of remote pumping are located and also supplied in property terminus substation. The simulation of the systems it is across of an commercial software of simulation optisystem 4.1TM . This MSC Thesis dissertation propose changes in the optical systems to increase the transmission capacity across WDM, remote pumping to repeaterless systems and utilization of Raman amplification. It is broached still the conception of a DWDM optical backbone that it is a technique cooperation accord between Eletronorte and Government of Pará State, and the simulations results of these optical backbone. It is done an comparative critical analysis of that with the projects of opticals systems of Tramo Oeste and of the Pará – Maranhão System, relative to the link Marabá – Santa Maria.