Orientadores: Nelson Luis Saldanha da Fonseca, Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T01:38:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_BrunoVieira_M.pdf: 2617376 bytes, checksum: 8d4a2457ced677e2a62bcba5d5cf7f9d (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: As redes móveis sem inftaestrutura, conhecidas como redes ad hoc, vêm crescendo notoriamente, devido principalmente a simplicidade de implementação, o baixo custo e a diversidade de aplicações que tais redes proporcionam em áreas como a militar, corporativa ou residencial. Entretanto, vários são os fatores que influenciam no desenvolvimento e no desempenho das aplicações para redes ad hoc. Um dos fatores consiste no roteamento dos pacotes na rede. Com isto, protocolos de roteamento para redes ad hoc vêm sendo estudados, visando adaptar-se a restrições da rede como o consumo de energia dos dispositivos móveis e a largura de banda, além de reduzir o número de mensagens, a quantidade de processamento realizado e de dados transmitidos, mesmo quando houver mudanças de topologia na rede. Neste trabalho, descreve-se os protocolos de roteamento para redes ad hoc conhecidos como DSDV (Destination Sequenced Distance Vector), WRP (Wireless Routing Protocol), CSGR (Clusterhead Switch Gateway Routing), AODV (Ad Hoc OnDemand Distance Vetor) e DSR (Dynamic Source Routing), comparando suas principais características / Abstract: The use of ad hoc networks has increased in the past few years due to its low cost. Such networks allows a variety of services in the military, in the corporate as well as in the residential areas. However, the wide spread of ad hoc networks faces several challenges yet to be overcome. One of the factors is the design of efficient routing algorithms. This work describes protocols for ad hoc networks, such as DSDV (Destination Sequenced Distance Vector), WRP (Wireless Routing Protocol), CSGR (Clusterhead Switch Gateway Routing), AODV (Ad Hoc On-Demand Distance Vector) and DSR (Dynamic Source Routing) and compares their main characteristics / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Computação

Orientador: Nelson Luis Saldanha da Fonseca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:10:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freitag_Juliana_M.pdf: 694106 bytes, checksum: 570497d1170a2ee73506f007aee14908 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O padrão IEEE 802.11 para redes locais sem fio (Wireless Local Area Networks - WLANs), tem sido amplamente utilizado para o acesso móvel aos serviços oferecidos pelas redes fixas, como a Internet. Uma extensão a este padrão, chamada 802.11e, vem sendo desenvolvida com o intuito de introduzir suporte a Qualidade de Serviço (QoS), de forma que as WLANs possam atender as necessidades das aplicações multimídia e de tempo real. Entretanto, as funcionalidades introduzidas não são suficientes para atender os requisitos de QoS das diferentes classes de tráfego em situações de alta carga na rede. Esta deficiência motiva o desenvolvimento de novos mecanismos para monitoramento e controle dos níveis de serviço. Este trabalho propõe dois mecanismos de controle para complementar a funcionalidade de QoS: um mecanismo de controle de admissão, adaptado de estudos realizados em redes fixas, e um mecanismo que ajusta dinamicamente os parâmetros de diferenciação de serviços usados no método de acesso com contenção da extensão 802.11e. O mecanismos propostos contribuem na provisão do serviço requisitado pelas diferentes classes, bem como na utilização eficiente dos recursos da rede / Abstract: The IEEE 802.11 standard for Wireless Local Area Networks (WLANs), is widely used to provide mobile access to services offered by fixed networks, such as Internet. An extension to this standard, called 802.11e, has been developed to support applications with Quality of Service (QoS) requirements. However, such provisioning cannot be achieved when network load is high. This deficiency leads to the development of specific traffic control mechanisms for the support of QoS. This work introduces two new control mechanisms: an admission control mechanism and a mechanism which dinamically tunes parameters of the 802.11e contentionbased access method for differentiation services. The proposed mechanisms support different traffic classes and leads to efficent use of network resources / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-04-22T19:06:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Ronald Jared Romero Reyes.pdf: 4508109 bytes, checksum: 854b8c2bd8dc9fd94e127a546c711284 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-22T19:06:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Ronald Jared Romero Reyes.pdf: 4508109 bytes, checksum: 854b8c2bd8dc9fd94e127a546c711284 (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / FACEPE / Devido às limitações das redes de sensores sem fio (RSSFs) em termos de recursos de memória, poder computacional, comunicação e escalabilidade, dois de seus grandes desafios são: o gerenciamento eficiente da vasta quantidade de dados coletados e o compartilhamento dos sensores entre diversas aplicações. Atualmente, existem várias propostas, com suporte da computação em nuvem, para a aplicação de sensores em cidades inteligentes. Contudo, tais soluções não oferecem ferramentas ou plataformas para o desenvolvimento de aplicações baseadas em RSSFs que façam a gestão dos dados, bem como forneçam interfaces padronizadas, para que usuários finais desenvolvam e gerenciem as aplicações e os serviços fornecidos pela mesma infraestrutura. Desta forma, esta dissertação propõe uma nova arquitetura baseada no paradigma de Computação Orientada a Serviços (SOC – Service-Oriented Computing), para o gerenciamento eficiente de dados de RSSFs heterogêneas. Propõe-se um mecanismo de virtualização que fornece representações lógicas: tanto para sensores individuais, quanto para agrupamentos, objetivando padronizar os dados gerados pelas RSSFs, além de prover o suporte à qualidade de serviço (QoS – Quality of Service) nos processos de coleta, armazenamento, processamento e distribuição destes dados. Além disso, a proposta fornece serviços para o desenvolvimento de aplicações consumidoras dos dados. A arquitetura proposta utiliza o framework WSO2©, o qual proporciona toda uma plataforma de middleware para desenvolver soluções baseadas em SOA (Service Oriented Architecture) no ambiente de computação em nuvem. Os serviços oferecidos pela proposta são fornecidos segundo o modelo PaaS (Plataform as a Service) pelo Apache Stratos, que executa sobre uma infraestrutura de nuvem gerenciada com OpenStack. A virtualização dos dados dos sensores é feita através do conceito de filas de um Middleware Orientado a Mensagens (MOM – Message Oriented Middleware) utilizando a API JMS (Java Message Service). O serviço de armazenamento dos dados das RSSFs é composto e executado pelo servidor de orquestração BPS (Business Process Server), que inclui o fluxo de dados entre os serviços de acesso às filas e os serviços de armazenamento no banco de dados. Este serviço é executado automaticamente como uma tarefa programada no ESB (Enterprise Service Bus), sendo invocado com uma periodicidade que dependerá da carga de dados no sistema. A implementação da arquitetura foi avaliada com diversas cargas e periodicidades na coleta de dados das RSSFs. As análises permitiram concluir que os componentes da arquitetura impactam minimamente no desempenho do sistema, ao mesmo tempo em que a proposta permite atingir os objetivos de gerenciamento eficiente dos dados e tratamento da heterogeneidade de sensores e aplicações. / Due to limitations of wireless sensor networks (WSNs) in terms of memory resources, computational power, communication and scalability, two of its biggest challenges are: the efficient management of the vast amount of data collected and sharing the sensors between various applications. Currently, there are several proposals with cloud computing support for the application of sensors in smart cities. However, such solutions do not provide tools or platforms for the development of applications based on WSNs, which make the management of data and provide standardized interfaces for end users to develop and manage applications and services provided by the same infrastructure. Thus, this work proposes a new architecture based on the paradigm of Service Oriented Computing (SOC), for efficient management of heterogeneous WSNs data. It proposes a virtualization engine that provides logical representations: for individual sensors, and for groups, aiming to standardize the data generated by WSNs, and provide support for quality of service (QoS) in the collection processes, storage, processing and distribution of data. Moreover, the proposal provides services for the development of data-intensive applications. The proposed architecture uses the WSO2 © framework, which provides a whole middleware platform to develop solutions based on SOA (Service Oriented Architecture) in the cloud computing environment. The services offered by the proposal are provided according to the PaaS model (Platform as a Service) by Apache Stratos, running on a cloud infrastructure managed with OpenStack. Virtualization of the data from the sensors is made through the concept of queues of a Message Oriented Middleware (MOM) using the JMS API (Java Message Service). The storage service data of WSN is composed and executed by BPS orchestration server (Business Process Server), which includes the flow of data between the access services to queues and storage services in the database. This service runs automatically as a scheduled task on the ESB (Enterprise Service Bus), being invoked at intervals that depend on the system’s workload. The implementation of the architecture was evaluated with various loads and data collection periodicity of WSNs. The analysis showed that the architectural components incur in a minimal impact on system performance at the same time as the proposal achieves the efficient management goals of data and management of heterogeneous sensors and applications.

[pt] As Redes locais sem fio (WirelessLAN ou WLAN) surgiram como uma alternativa as redes convencionais com fio (LAN), de uma forma mais flexível, de fácil configuração e boa conectividade em áreas fechadas (prediais) ou abertas (campus). Elas combinam a mobilidade do usuário com sua conexão a rede com taxas de comunicação de até 20 Mbps ou mais, empregando técnicas de espalhamento espectral (salto em frequência - FHSS ou sequência direta - DSSS) ou acesso por modulação de frequências ortogonais - OFDM, nas faixas de frequência de 900 MHz, 2.4 Ghz e 5.7 Ghz. Dependendo da tecnologia, faixa de frequência e ambiente de utilização, o alcance das WLAN pode variar de 30 a 250 metros, ou maiores distâncias com as evoluções deste padrão. O seu projeto requer o modelamento do canal de propagação em ambientes internos . Os métodos de previsão de perda de transmissão mais utilizados são de natureza semi-empírica, devido à complexidade do problema em que envolve múltiplos mecanismos de propagação como reflexão em paredes, pisos e tetos, difração em obstáculos e transmissão através de paredes e pisos. Além da perda de propagação deve ser considerado o problema do multipercursos que produz em espalhamento de retardos, o sinal recebido afetando a qualidade do sistema. / [en] The Wireless Local Area Network (WirelessLAN or WLAN) appeared as an alternative the conventio nal Local Area Network (LAN), in a more flexible way, of easy configuration and good conectividade in closed areas (property) or open areas (campus). They combine user s mobility , his/her network connection with communication taxes of up to 20 Mbps or plus, using spread spectrum techniques (Frequency Hopping - FHSS or Direct Sequence - DSSS) or access for Orthogonais Frequency Division Modulation - OFDM, in frequency range of 900 MHz, 2.4 Ghz and 5.7 Ghz. Depending on the technology, frequency range and us e atmosphere, the reach of WLAN can vary from 30 to 250 meters, or larger distances with the evolutions of this pattern. This project requests the model of the propagation channel in internal atmospheres. The methods of forecast of transmission loss more used are of semi-empiric nature, due to the complexity of the problem in that it involves multiple propagation mechanisms as reflection in walls, floors and roofs, diffraction in obstacles and transmission through walls and floors. Besides the propagation loss it should be considered the problem of the multipath that produces in dispersal of retards, the received sign affecting the quality of the system.

Orientador: Alexandre Dal Pai / Banca: Roberto Lyra Villas Bôas / Banca: Francisco Sérgio dos Santos / Resumo: O presente trabalho apresenta o desenvolvimento e implantação de um sistema de aquisição de dados de temperatura, em um silo de armazenamento de grãos, carregado com milho. Os dados foram coletados no silo por um sistema Arduíno ao qual são acoplados os sensores de temperatura. Após a leitura os dados são transmitidos via rádio e exibidos em tempo real em uma tela de computador criada especificamente para que o usuário do sistema consiga identificar os pontos de medição rapidamente. Essa informação é importante para subsidiar o operador do sistema na tomada de decisão sobre intervir ou não no processo de aeração dos grãos para manter a qualidade do produto armazenado. Os dados coletados são armazenados e podem compor uma série histórica do comportamento da temperatura dos grãos durante o armazenamento, bem como serem utilizados em pesquisas acadêmicas. A parte experimental deste trabalho, corroborou para a validação do mesmo. O sistema contou com 12 sensores distribuídos dentro do silo, e as leituras foram realizadas com intervalo de 15 minutos no período entre 16 de julho e 18 de outubro de 2018. Nesse período foram coletados 104640 medidas de temperatura, que permitiram realizar diversas análises. Foi verificado que o sistema pode ser usado para avaliar como foi o comportamento térmico dos grãos e quais foram as reações do milhos depois de atuações para diminuição da temperatura. A partir da variação de temperatura entre o volume do silo sem grãos e com a presença dos mesmo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This paper presents the development and implementation of a temperature data acquisition system in a grain storage silo loaded with corn. Data were collected in the silo by an Arduino system to which the temperature sensors are coupled. After reading the data is transmitted by radio and displayed in real time on a computer screen specifically designed so that the system user can identify the measuring points quickly. This information is important to support the system operator in deciding whether or not to intervene in the grain aeration process to maintain the quality of the stored product. The collected data are stored and can compose a historical series of grain temperature behavior during storage, as well as being used in academic research. The experimental part of this work corroborated its validation. The system had 12 sensors distributed inside the silo, and the readings were taken with a 15-minute interval between July 16 and October 18, 2018. During this period 104640 temperature measurements were collected, which allowed to perform various analyzes. It was verified that the system can be used to evaluate how was the thermal behavior of the grains and what were the reactions of the corn after actions to decrease the temperature. From the temperature variation between the volume of the silo without grains and with their presence it is possible to estimate the volume occupied by the grain in it. / Mestre

A melhora na eficiência do uso do espectro de radiofrequência é fundamental para permitir um desempenho adequado dos diversos sistemas sem fio cuja complexidade e requerimentos aumentam a cada dia. O panorama atual de atribuição de canais é estático, tolerando assim, que o espectro de radiofrequência seja usado de forma desequilibrada, gerando com isso, problemas de coexistência em algumas faixas e subutilização de recursos em outras. Para contornar esse problema, tem sido proposta a ideia de introduzir algoritmos de cognição nos dispositivos sem fio, a fim de permitir um modelo de alocação dinâmico adicional. Neste, os usuários secundários equipados com rádios cognitivos podem utilizar de forma dinâmica os canais subutilizados de usuários primários. Um usuário primário tem prioridade de uso do canal como consequência da atribuição estática, porém, o uso do canal por um usuário secundário qualquer é oportunista e limitando ao tempo de inatividade do usuário primário em um determinado local. As redes de sensores sem fio trabalham em uma banda concorrida e são sistemas que podem melhorar seu desempenho utilizando um mecanismo de acesso dinâmico aos canais, possibilitando o aproveitamento dos períodos de inatividade de usuários primários ou aumentando sua capacidade de coexistência na banda de operação atual. Segundo a literatura pesquisada são vários os desafios existentes para conseguir um método distribuído de acesso dinâmico aos canais que considere as restrições de trocas de sinalizações, consumo de energia e complexidade dos dispositivos de uma rede de sensores sem fio. Neste contexto, propõe-se uma metodologia de sensoriamento e acesso dinâmico aos canais para uma rede de sensores sem fio considerando a simplicidade dos dispositivos. Como fatores de inovação, optou-se pela definição de uma política de sensoriamento por clusters que permite realizar uma aprendizagem cooperativa por reforço da situação dos canais de operação. Além disso, a definição de um mecanismo de acesso dinâmico aos canais fundamentado no padrão IEEE 802.15.4 permite comunicação e coordenação distribuída de forma assíncrona. O funcionamento da metodologia proposta é avaliado e comparado usando simulações e experimentos mediante um estudo de caso específico. As comparações são realizadas com métodos de seleção de canal: fixa, cega ou baseada em recompensas por acesso. Os resultados mostram a eficiência no acesso dinâmico aos canais com aumentos na taxa de entrega de mensagens e na capacidade de coexistir com as redes primárias. / The efficiency improvement of the use of radiofrequency spectrum is fundamental to allow more complex and more optimal wireless systems. The current channel allocation is static. It tolerates unbalanced use of the radiofrequency spectrum generating coexistence problems in some bands and underutilization of resources in other bands. The introduction of cognitive algorithms into wireless devices has been proposed to overcome that problem, in order to allow an additional dynamic allocation model. In this, the secondary users equipped with cognitive radios will be able to use dynamically the underutilized channels of primary users. A primary user has channel usage priority related to the static allocation, on the other hand, the use of the channel by any secondary user is opportunistic and limited to the inactivity time of the primary user in a specific place. Wireless sensor networks work in a competitive band. These systems can improve their performance using a dynamic access to the channels and consequently to enable the utilization of inactivity periods of primary users or to increase the coexistence capability at their current operation band. According to the researched literature, several challenges exist to find a distributed method for dynamic access to the channels considering the restrictions on control signaling, energy consumption and computational complexity of wireless sensor network devices. In this context, a methodology of sensing and dynamic access to the channels in a wireless sensor network considering the restrictions of the devices is proposed. As innovation, we opted for the definition of a sensing policy by clusters that allows the cooperative reinforcement learning of the situation of channels. In addition, a mechanism for dynamic access to the channels based on the IEEE 802.15.4 standard is defined to allow asynchronous and distributed coordination. The behavior of the proposed methodology is evaluated and compared using simulations and experiments through a specific case study. The comparisons are performed with channel selection methods: fixed, blind and access based. The results show good efficiency in the dynamic allocation of the channels, increasing the message delivery rate and the coexistence capability.

Submitted by Nathalya Silva (nathyjf033@gmail.com) on 2017-06-28T18:50:54Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_QualidadeVideoBaseada.pdf: 5424847 bytes, checksum: d1e53f54bb4188d31d8d98a7322b0d6e (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-10T12:24:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_QualidadeVideoBaseada.pdf: 5424847 bytes, checksum: d1e53f54bb4188d31d8d98a7322b0d6e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T12:24:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_QualidadeVideoBaseada.pdf: 5424847 bytes, checksum: d1e53f54bb4188d31d8d98a7322b0d6e (MD5) Previous issue date: 2017-03-10 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O fluxo de informação multimídia digital em redes sem fio tem crescido de forma exponencial, devido à popularização dos padrões IEEE 802.11 como tecnologia de acesso, bem como ao aumento de dispositivos (clientes) que operam neste padrão. O streaming de vídeo em altas resoluções também está se tornando comum nessas redes, impulsionando o desenvolvimento de CODECs mais eficientes. Neste contexto, algumas métricas de QoE e QoS devem ser atendidas para entregar um conteúdo com qualidade ao usuário final. Esta dissertação estuda o comportamento do streaming de vídeo em rede sem fio utilizando o padrão IEEE 802.11ac operando na faixa de 5,2 GHz, o CODEC avaliado é o H.264/AVC para as resoluções 720p, 1080p e 2160p. A partir das simulações das perdas de pacotes durante a transmissão de vídeo foi desenvolvido uma estimativa da média da perda de PSNR para cada resolução, encontrando a relação da perda de qualidade de vídeo variando a resolução em função da perda de pacotes. O modelo proposto apresentou bons resultados quando comparado com os dados reais, obtendo RMSE de aproximadamente de 2,32 dB e desvio padrão de 2,2 dB. Esta modelagem pode auxiliar no planejamento da rede de comunicação bem como no aprimoramento de novos codificadores de fonte, resultando em uma melhor qualidade de experiencia. / The flow of digital multimedia information in wireless networks has grown exponentially due to the popularization of the IEEE 802.11 Standards as access technology, as well as the increase of devices (clients) that operate in this standard. High-resolution video streaming is also becoming commonplace in these networks, driving the development of more efficient CODECs. In this context, some QoE and QoS metrics must be met to deliver quality content to the end user. This dissertation studies the behavior of wireless video streaming using the IEEE 802.11ac standard operating in the 5.2 GHz range, the CODEC rated is the H.264 / AVC for the 720p, 1080p and 2160p resolutions. From the packet loss simulations during video transmission an estimate of the average loss of PSNR for each resolution was developed, finding the relation of the loss of video quality varying the resolution in function of the loss of packets. The proposed model presented good results when compared to the real data, obtaining RMSE of 2.32 dB and standard deviation of 2.2 dB. This modeling can aid in communication network planning as well as enhancement of new source encoders, resulting in a better quality of experience.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T08:49:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294828.pdf: 1282371 bytes, checksum: 618274463f7362a0d8b62aa943a692f9 (MD5) / Esta dissertação aborda a aplicação de inferência e decisão probabilística ao campo de pesquisa das redes sem fio cognitivas. Na busca pela autoconfiguração e reconfiguração dos equipamentos de rede sem fio, a aplicação de redes bayesianas e teoria da decisão mostraram-se promissoras no sentido de extrapolar os limites das redes cognitivas, permitindo a tomada de decisão a fim de possibilitar não apenas o compartilhamento do espectro com usuários primários, como também compartilhar os próprios recursos computacionais (equipamentos e conexão com a internet) com usuários circunvizinhos. Neste sentido, a presente dissertação apresenta dois modelos bayesianos, o primeiro dedicado ao sensoriamento do espectro e o segundo dedicado à caracterização e decisão no espectro, com o objetivo de, respectivamente, aumentar a acurácia na detecção de usuários primários e gerenciar a conectividade da rede entre usuários primários, secundários proprietários dos equipamentos e secundários não proprietários. Por fim, o objetivo último deste trabalho é fornecer bases tecnológicas para o compartilhamento altruísta da conectividade à internet, esperando sua aplicação para fins sociais.

O uso de equipamentos sem fio em sistemas de monitoramento e controle de processos industriais vem aumentando gradativamente. Os elevados custos de cabeamento incentivam os gerentes de fábricas para que considerem o uso de sistemas industriais sem fio, uma vez que estes promovem grandes reduções nos custos de instalação finais. Entretanto, a robustez do enlace de rádio frequência e os requerimentos de comunicação em tempo real são frequentemente citados como obstáculos reais para o uso de tecnologias sem fio na indústria. À frente das demais organizações, a HART Foundation lançou em 2007 o WirelessHART, sendo este o primeiro padrão aberto de comunicação sem fio especificamente desenvolvido para ambientes industriais. Apesar de ser um protocolo seguro e de propiciar comunicação em tempo real, o estudo aprofundado do WirelessHART revela diversas possibilidades de melhorias. Nesse protocolo, o gerenciamento da rede é feito de forma centralizada, o que garante maior simplicidade e controle sobre o escalonamento, roteamento e a segurança das mensagens. Por outro lado, grandes latências, especialmente nos processos de conexão e desconexão de nós, impossibilitam o uso de dispositivos móveis ou intermitentes. A concentração do gerenciamento em um só elemento também leva à fragilidade do sistema: na falha do gerenciador central, toda rede fica inoperante. Neste trabalho, é apresentada uma arquitetura de rede WirelessHART inovadora, que utiliza coprocessadores gerenciadores distribuídos para possibilitar a descentralização do gerenciamento e consequentemente as suas vantagens. O sistema desenvolvido permite diferentes configurações descentralizadas, parciais ou totais, e com mínimas modificações no protocolo original. A arquitetura de rede proposta mantém os dispositivos de campo com suas características originais, de baixo custo e consumo, além de permitir a coexistência com equipamentos certificados. A metodologia para a descentralização é apresentada e o estudo de caso realizado permite a avaliação da proposta. A originalidade deste trabalho é verificada através do estudo do estado da arte. Os resultados obtidos de um estudo de caso demonstram o grande potencial da proposta, com reduções significativas nos tempos de agregação e manutenção da rede. A proposta de descentralização possibilita configurações e modos operacionais antes impossíveis no WirelessHART, tais como o uso de dispositivos móveis ou intermitentes e o emprego de técnicas de handover. / The use of wireless devices in industrial systems for process monitoring and control has been gradually increasing. The high costs of cabling encourage plant managers to consider the use of such industrial wireless systems, since they promote large reductions in final costs. However, the link robustness and the real-time communication requirements are frequently cited as real obstacles to the use of wireless technologies in the industry. Ahead of other organizations, the HART Foundation launched the in 2007WirelessHART, which is the first open standard for wireless communications developed specifically for industrial environments. WirelessHART is a reliable and secure protocol and provide real-time communications but the thorough study of this protocol reveals several possibile improvements. In this protocol, network management is done centrally, ensuring simplicity and control over the scheduling, routing and messaging security. Moreover, large latency, especially in the connection and disconnection processes of field devices, preclude the use of mobile or intermittent devices. The concentration of one element in management also leads to the system fragility: if the central manager fails the entire network fail. In this work, a innovative WirelessHART network achitecture is presented and implemented by means of hardware-based distributed network manager coprocessors to enable decentralization and its blessings. The developed system allows different decentralized, partial or total architectures with minimal changes to the original protocol. A hardware-based solution maintains field devices with its low cost and consumption features and allow coexistence with certified equipment. The decentralization methodology along with its originality is presented and case study allows the evaluation of the proposal. The results demonstrate the architecture has great potential with significant reductions in join and maintenance times. The proposed decentralization enables configurations and operating modes previously impossible in WirelessHART such as the use of mobile or intermittent devices and handover techniques.

A melhora na eficiência do uso do espectro de radiofrequência é fundamental para permitir um desempenho adequado dos diversos sistemas sem fio cuja complexidade e requerimentos aumentam a cada dia. O panorama atual de atribuição de canais é estático, tolerando assim, que o espectro de radiofrequência seja usado de forma desequilibrada, gerando com isso, problemas de coexistência em algumas faixas e subutilização de recursos em outras. Para contornar esse problema, tem sido proposta a ideia de introduzir algoritmos de cognição nos dispositivos sem fio, a fim de permitir um modelo de alocação dinâmico adicional. Neste, os usuários secundários equipados com rádios cognitivos podem utilizar de forma dinâmica os canais subutilizados de usuários primários. Um usuário primário tem prioridade de uso do canal como consequência da atribuição estática, porém, o uso do canal por um usuário secundário qualquer é oportunista e limitando ao tempo de inatividade do usuário primário em um determinado local. As redes de sensores sem fio trabalham em uma banda concorrida e são sistemas que podem melhorar seu desempenho utilizando um mecanismo de acesso dinâmico aos canais, possibilitando o aproveitamento dos períodos de inatividade de usuários primários ou aumentando sua capacidade de coexistência na banda de operação atual. Segundo a literatura pesquisada são vários os desafios existentes para conseguir um método distribuído de acesso dinâmico aos canais que considere as restrições de trocas de sinalizações, consumo de energia e complexidade dos dispositivos de uma rede de sensores sem fio. Neste contexto, propõe-se uma metodologia de sensoriamento e acesso dinâmico aos canais para uma rede de sensores sem fio considerando a simplicidade dos dispositivos. Como fatores de inovação, optou-se pela definição de uma política de sensoriamento por clusters que permite realizar uma aprendizagem cooperativa por reforço da situação dos canais de operação. Além disso, a definição de um mecanismo de acesso dinâmico aos canais fundamentado no padrão IEEE 802.15.4 permite comunicação e coordenação distribuída de forma assíncrona. O funcionamento da metodologia proposta é avaliado e comparado usando simulações e experimentos mediante um estudo de caso específico. As comparações são realizadas com métodos de seleção de canal: fixa, cega ou baseada em recompensas por acesso. Os resultados mostram a eficiência no acesso dinâmico aos canais com aumentos na taxa de entrega de mensagens e na capacidade de coexistir com as redes primárias. / The efficiency improvement of the use of radiofrequency spectrum is fundamental to allow more complex and more optimal wireless systems. The current channel allocation is static. It tolerates unbalanced use of the radiofrequency spectrum generating coexistence problems in some bands and underutilization of resources in other bands. The introduction of cognitive algorithms into wireless devices has been proposed to overcome that problem, in order to allow an additional dynamic allocation model. In this, the secondary users equipped with cognitive radios will be able to use dynamically the underutilized channels of primary users. A primary user has channel usage priority related to the static allocation, on the other hand, the use of the channel by any secondary user is opportunistic and limited to the inactivity time of the primary user in a specific place. Wireless sensor networks work in a competitive band. These systems can improve their performance using a dynamic access to the channels and consequently to enable the utilization of inactivity periods of primary users or to increase the coexistence capability at their current operation band. According to the researched literature, several challenges exist to find a distributed method for dynamic access to the channels considering the restrictions on control signaling, energy consumption and computational complexity of wireless sensor network devices. In this context, a methodology of sensing and dynamic access to the channels in a wireless sensor network considering the restrictions of the devices is proposed. As innovation, we opted for the definition of a sensing policy by clusters that allows the cooperative reinforcement learning of the situation of channels. In addition, a mechanism for dynamic access to the channels based on the IEEE 802.15.4 standard is defined to allow asynchronous and distributed coordination. The behavior of the proposed methodology is evaluated and compared using simulations and experiments through a specific case study. The comparisons are performed with channel selection methods: fixed, blind and access based. The results show good efficiency in the dynamic allocation of the channels, increasing the message delivery rate and the coexistence capability.