As redes de sensores sem fio estão presentes nos mais diversos setores, formando um conjunto de elementos colaborativos que realizam o transporte da informação em cenários urbanos, agricultura de precisão, saúde e automação industrial. Sua utilização enfrenta desafios como necessidade constante de adaptações a alterações de topologia, baixas taxas de comunicação e uso eficiente de energia. Dessa forma, as aplicações dessas redes precisam suportar estas características dinamicamente. Esta tese propõe, então, um novo protocolo de roteamento: o HOFACO (Hybrid Objective Function based on Ant Colony Optimization), com base no funcionamento do padrão RPL (Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks) aplicado à eficiência energética. Este protocolo proposto preserva as interfaces já consolidadas de roteamento e faz uso de uma informação heurística baseada em swarm intelligence (inteligência de enxames), por meio do uso de agentes - colônia de formigas -, para a composição híbrida de métricas utilizadas na avaliação do rank durante a construção de topologias. Esta proposta foi validada por meio de implementações em simulações e dispositivos reais em duas plataformas distintas: o Contiki e o OpenWSN. O processo de validação utilizou parâmetros como número de mensagens de controle, alterações de configurações topológicas, latência da rede e taxa de entrega de pacotes comparando-se a proposta a soluções tradicionais. Os resultados obtidos demonstraram um funcionamento compatível com estes parâmetros e uma melhoria em torno de 7,6% no sentido de redução do tempo de estabilização da rede. Adicionalmente, foi feito um teste comparativo de consumo de energia, evidenciando uma melhoria em termos de eficiência enérgica de até 20,9% da proposta com relação a protocolos tradicionais. / The wireless sensor networks are present in the most diverse sectors, forming a set of collaborative elements that perform the transport of information in urban scenarios, precision agriculture, health and industrial automation. Its use faces challenges as a constant need for adaptations to topology changes, low communication rates and efficient energy use. In this way, the applications of these networks must support these characteristics dynamically. This thesis proposes, therefore, a new routing protocol: the HOFACO (Hybrid Objective Function based on Ant Colony Optimization), based on the RPL (Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks) applied to energy efficiency. This proposed protocol preserves the already consolidated routing interfaces and makes use of heuristic information based on swarm intelligence, using ant colony agents for the hybrid composition of metrics used in rank evaluation during the construction of topologies. This proposal was validated through implementations in simulations and real devices in two different platforms: Contiki and OpenWSN. The validation process used parameters such as number of control messages, changes of topological configurations, network latency and packet delivery rate, comparing the proposal to traditional solutions. The results showed a functioning compatible with these parameters and an improvement around 7.6% in the sense of reducing the time of stabilization of the network. In addition, a comparative test of energy consumption was made, evidencing an improvement in terms of energetic efficiency up to 20.9% of the proposal with respect to traditional protocols.

A presença da tecnologia da informação dentro do agronegócio tem avançado e contribuído para a obtenção de melhores resultados para a gestão e, consequentemente, para o proprietário rural. Uma área de pesquisa que tem avançado dentro do setor rural é o monitoramento e a coleta de dados dos animais, em tempo real, possibilitando ao proprietário rural gerenciar seu rebanho, sem a necessidade de se deslocar ao local monitorado ou ao ponto de coleta de dados. A utilização das redes de sensores sem fio para fins de monitoração ainda possui limitações, como por exemplo a limitação do alcance do sinal de transmissão entre os nós sensores. Atualmente as tecnologias de transmissão de dados sem fio em uma rede de sensores alcançam pequenas distâncias, limitando o processo de detecção e coleta dos dados às áreas de pastagem menores. Assim, esta pesquisa teve como objetivo avaliar, através de simulação computacional, dois tipos de protocolos de comunicação sem fio que têm potencial para serem utilizados no monitoramento de sistemas de produção animal em longas distâncias: o protocolo ZigBee e o IEEE 802.1ah. Para a realização das simulações foram utilizados os softwares OMNet++ 4.5 e uma ferramenta de extensão chamada Mixim. Para tanto, foram criados dois cenários (ambientes) para cada protocolo, onde foram definidos: a área de cobertura, em torno de 1.500 metros, topologia da rede sem fio do tipo estática, dois nós para comunicação (um coordenador e um receptor) e as características do cenário. Por meio dos resultados obtidos através de simulação computacional com aplicação das métricas: distância, latência e taxa de perda de pacotes de dados nas simulações, observou-se que o protocolo ZigBee obteve o melhor desempenho em relação à distância de cobertura do sinal e da confiabilidade dos dados transmitidos. / The presence of information technology within the agribusiness has advanced and contributed to better results for the management and, consequently, to the landowner. One area of research that has advanced into the rural sector is the monitoring and collection of animal data in real time, allowing the landowner to manage his herd, without the need to move to the monitored site or the data collection point. However the technology of wireless sensor networks used for this purpose, has limitations and one of them is the signals range factor because, in order to make the data collection is necessary to install sensors and antennas in the pasture to reach the signals. Currently, wireless data transmission technologies in a network of sensors reach short distances, limiting the detection process and data collect to smaller pasture areas. This study aimed to find a long-distance transmission solution to reach areas of larger proportions pastures, and offer the landowner new monitoring resources. The methodology used to find such a solution was through simulations, using two transmission technologies: ZigBee and IEEE 802.11ah. To perform the simulations it was used the OMNet++ software, version 4.5 and an extension tool, called the Mixim. It was created two scenarios (environments) for each protocol, where has been defined: the coverage area of about 1,500 meters, network topology wireless static type, two nodes for communication (a coordinator and a receiver) and the characteristics of the environment. Through the results obtained by computer simulation with application of the metrics: distance, latency and data packets loss rate in the simulations, it was observed that the ZigBee protocol had the best performance in relation to the signal coverage distance and the transmitted data reliability.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 457597.pdf: 3990726 bytes, checksum: 94b05b4e17141dcac3ac568f5c299a53 (MD5) Previous issue date: 2014-01-15 / Wireless technology is present nowadays in several applications from simple systems as residential automations to complex implementations such as nuclear plants. Networks intended to work with wireless sensors are denominated wireless network sensors as in the case of this work, which uses analog and meteorological data. With the proposal of efficiency with low energy consumption, this work presents the development of a system which accomplishes the acquisition and storage of data collected from a meteorological station using a wireless sensors network open platform. The main objective of this monitoring system is the pursuit of energy efficiency (ie, the best possible performance with low power consumption) and the reduced cost of acquisition, installation and maintenance of the system in the field. With this purposed,, the module nRF24L is conceptually presented, focusing on the communication protocol among modules, where the same device performs the function of receiver and transmitter. This system was developed for application on the Cryosphere, because this is an environment that offers unique features such as low temperature, unobstructed views and difficult to access for maintainability / collection of monitored data. Practical results measured in laboratory are compared to a standard commercial weather station, which serves as a benchmark to validate the proposed system. / A tecnologia de redes de sensores sem fio (RSSFs) est? presente atualmente em diversas aplica??es, desde simples sistemas como automatiza??es residenciais at? complexas implementa??es como, por exemplo, usinas nucleares. As redes destinadas a trabalharem com sensores s?o denominadas de redes de sensores sem fio como o caso do trabalho em quest?o que utiliza dados anal?gicos e meteorol?gicos. O trabalho proposto teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema que realiza a aquisi??o e o armazenamento de dados de grandezas meteorol?gico-clim?ticos utilizando uma rede de sensores sem fio de plataforma aberta. O objetivo principal deste sistema de monitoramento ? a busca da efici?ncia energ?tica (isto ?, o melhor desempenho poss?vel com baixo consumo de energia) e o reduzido custo de aquisi??o, montagem e manuten??o do sistema em campo. Para tanto, o m?dulo nRF24 ? apresentado conceitualmente, focando na forma de comunica??o entre os m?dulos, onde um ?nico dispositivo nRF24 assume a fun??o de receptor e transmissor. Este sistema foi desenvolvido para aplica??o na Criosfera, por ser este um ambiente que apresenta caracter?sticas peculiares como baixa temperatura, vistas sem obst?culos e de dif?cil acesso para manute??o/coleta dos dados monitorados. Os resultados pr?ticos medidos em laborat?rio s?o comparados aos de uma esta??o meteorol?gica comercial padr?o, a qual serve como refer?ncia para validar o sistema proposto.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 458791.pdf: 3669979 bytes, checksum: ae987aef3866993412581decd95a00df (MD5) Previous issue date: 2014-01-16 / The development of a measurement system for the measurement of ground reaction forces can provide important information about human physical performance and the health of the locomotor system, as well as the magnitude and form of application of these forces on different surfaces. However, the majority of commercially available force plates have major limitations in respect of their lack of portability and ability to send data for interpretation and analysis using wireless technology. The purpose of this work is to develop a Measurement System with Reaction Forces Ground (SMFRS) portable that uses wireless communication allowing data transmission in real time. The methodology of work includes a development phase and a test phase components. The developed platform combined structure rigidity and low weight, being composed of the following systems: signal conditioner, for amplification and filtering of signals; data acquisition device USB6009, for analog-to-digital conversion of the signals collected by the data acquisition card; communication module operated through Bluetooth connection. Preliminary testing demonstrated adequate connectivity of the force plate. Further testing is required to assess its sensitivity and accuracy. It is believed that this system is capable of the remote measurement of ground reaction forces, whilst still retaining portability. This system has potential for application in the areas of aerospace, clinical and sports biomechanics, allowing, for example, the evaluation of ground reaction forces during human gait studies in simulated hypogravity. / O desenvolvimento de um sistema de medi??o das for?as verticais de rea??o com o solo pode trazer informa??es importantes sobre o desempenho f?sico humano, a sa?de do aparelho locomotor, bem como a magnitude e a forma de aplica??o dessas for?as em diferentes superf?cies. H?, por?m, uma grande limita??o da maioria das plataformas de for?a comercialmente dispon?veis no que diz respeito ? sua portabilidade e ao envio de dados por tecnologia sem fio para interpreta??o e an?lise. A proposta deste trabalho ? desenvolver um Sistema de Medi??o das For?as de Rea??o com o Solo (SMFRS) port?til que utilize comunica??o sem fio permitindo o envio dos dados em tempo real. A metodologia do trabalho compreende uma fase de desenvolvimento e uma fase de teste dos componentes. A plataforma desenvolvida combina rigidez da estrutura e baixo peso, sendo composta pelos seguintes sistemas: condicionador de sinais, para amplifica??o e filtragem dos sinais; dispositivo de aquisi??o de dados USB6009, para convers?o anal?gico-digital dos sinais coletados pela placa de aquisi??o; e m?dulo de comunica??o por meio de conex?o Bluetooth. Os testes preliminares mostraram que a Plataforma apresenta conectividade adequada, sendo que testes posteriores avaliar?o sua sensibilidade e precis?o. Acredita-se que esse sistema ? capaz de medir as for?as de rea??o com o solo de forma remota, permitindo ainda sua portabilidade. As aplica??es desse sistema envolvem as ?reas da biomec?nica esportiva, cl?nica e aeroespacial, possibilitando, por exemplo, a avalia??o das for?as de rea??o com o solo durante estudos da marcha humana em simula??es de hipogravidade.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 392289.pdf: 3017753 bytes, checksum: 0ca27d271856789bdc545e8b325b7d56 (MD5) Previous issue date: 2007-04-27 / Receptores para sistemas wireless OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) usualmente realizam a estima??o e compensa??o do canal atrav?s de s?mbolos piloto inseridos em portadoras cujas posi??es ao longo do espectro do canal s?o conhecidas. As fun??es de transfer?ncia calculadas a partir dos sinais piloto s?o interpoladas para determinar as fun??es de transfer?ncia em todas as portadoras que compreendem o espectro do canal. Varia??es do canal ao longo do tempo s?o compensadas atrav?s de interpola??o entre as sucessivas estima??es do canal numa mesma portadora. No entanto, n?o raramente, a ocorr?ncia de varia??es bruscas limita a capacidade de atua??o dos interpoladores temporais este ? o caso dos receptores m?veis. Nesta disserta??o apresentaremos uma nova t?cnica de compensa??o de canal utilizando a opera??o concorrente entre dois algoritmos baseados no gradiente estoc?stico: um que minimiza a fun??o de custo atrav?s da dispers?o de energia do sinal recebido e outro que minimiza a dist?ncia euclidiana entre os s?mbolos da modula??o digital recebidos e aqueles na constela??o de refer?ncia atribu?da a cada subcanal OFDM. Os resultados mostram uma significativa melhora na performance da etapa de estima??o e compensa??o do canal quando esta ? submetida a r?pidas varia??es, permitindo uma consider?vel redu??o na taxa de erro do demodulador mesmo quando este opera em um cen?rio sujeito a intenso multipercurso din?mico.

Nos últimos anos, as redes locais cabeadas têm sido estendidas através de redes sem fio. A vantagem desse tipo de rede é que as empresas economizam custo em infra-estrutura e conseguem prover mobilidade e flexibilidade para os usuários. Entretanto as redes sem fio estão sujeitas a ataques devido ao uso de ondas de rádio como meio de transmissão. Apesar do IEEE ter definido o WEP como mecanismo de segurança ele não é suficientemente seguro. Algumas soluções como sistemas de detecção de intrusão são desenvolvidas para mitigar as fraquezas do WEP. Um sistema de detecção de intrusão sem fio é uma ferramenta que captura todas as comunicações locais sem fio e gera alertas baseados em assinaturas pré-definidas ou anomalias no tráfego. Os sistemas existentes de código aberto atualmente são pré-definidos em termos de assinatura ou têm restrições nos tipos de ataques que podem detectar. Neste trabalho é proposto um sistema de detecção de intrusão em tempo real que detecta a presença de elementos não autorizados tais como usuários, pontos de acesso, ferramentas de Wardriving e ataques de negação de serviço.

Esta dissertação discute técnicas de disseminação da informação no contexto de um recente conceito de sistemas de ensino à distância no âmbito das redes de comunicações móveis. Tem como fundamentação as limitações de um ambiente móvel bem como os recursos escassos de dispositivos móveis utilizados em redes de computadores sem fio. São apresentados técnicas de gerenciamento de informação visando um melhor aproveitamento dos recursos tecnológicos envolvidos. Foi desenvolvido um modelo conceitual de difusão de dados e informações acadêmicas para ambientes de ensino a distância móvel, visando melhorar sua eficiência, infra-estrutura e disponibilidade e reduzir o desperdício de recursos envolvidos. Tal modelo foi avaliado através de experimentos realizados com protótipos dos modelos de difusão de dados em um ambiente real. Os resultados dessa investigação são apresentados no decorrer desse trabalho e corresponderam com as expectativas iniciais desse projeto.

Dado o cenário atual de explosão dos serviços de telecomunicações, especialmente na ampliação das redes sem fio, estão sendo realizados diversos estudos para criar novas tecnologias com o objetivo de tornar mais eficiente essas comunicações. Partindo dessa temática, esta tese foi elaborada para realizar um estudo sobre alguns códigos corretores de erros para comunicação digital. Os códigos abordados nesta tese são os mais recentes, conhecidos e importantes das telecomunicações, e o método de abordagem será o estudo de seus princípios e fundamentos e simulações entre tais códigos. Além dos códigos corretores de erros já estabelecidos, esta tese irá investigar o comportamento de um código novo cujas características aparentam ser promissoras.

TLS (Transport Layer Security), protocolo de segurança que opera acima do TCP/IP e abaixo das aplicações de alto nível, é um protocolo amplamente utilizado e aceito na World Wide Web para fornecer privacidade, integridade e autenticidade dos dados. Para a realização de aplicações a bordo de aeronaves, tais como, e-commerce e transações financeiras, o uso do TLS é bastante recomendado. No entanto, o desempenho deste protocolo nas redes de dados aeronáuticas poderá ser degradado se o protocolo TCP não for alterado, pois o mesmo não consegue distinguir entre as perdas causadas pelos erros de transmissão no canal daquelas devido a congestionamento. Este trabalho propõe mudanças no TCP que visam melhorar seu desempenho em ambientes sem fio, tipicamente das redes aeronáuticas, e analisa o desempenho do TLS na presença deste TCP modificado.

Este trabalho consiste no desenvolvimento de uma rede de comunicação sem fio para o monitoramento remoto de alguns dados relevantes ao projeto Hidroaer, que compreende o diagnóstico preciso do uso da água em uma planta aeroportuária, a partir do monitoramento remoto do consumo, além do teste de metodologias de uso eficiente da água, incluindo o reuso. Várias tecnologias de transmissão sem fio foram analisadas, com a conclusão de que o padrão ZigBee, baseado no padrão IEEE 802.15.4 era o ideal para a aplicação em questão. Com isso, um módulo ZigBee foi desenvolvido e fabricado, contendo todos os requisitos para o projeto Hidroaer e a rede piloto foi instalada em um conjunto de sanitários no Aeroporto Internacional de São Paulo. A rede monitora parâmetros como o consumo de água em diversos pontos de interesse, assim como o número de pessoas que acionaram cada lavatório, mictório e válvula de descarga do conjunto de sanitários escolhido. A contagem de pessoas que entraram em cada sanitário também é realizada. De posse de todos estes dados, fica claro que um estudo logístico completo poderá ser feito, onde dados como consumo médio de água por pessoa, perfil de consumo em determinadas épocas, prováveis vazamentos e várias outras observações serão realizadas, podendo servir de base para um controle efetivo do consumo de água, gerando economias consideráveis. Este trabalho então detalha todo o desenvolvimento e fabricação do módulo ZigBee, assim como a implantação da rede no conjunto de sanitários localizados na Asa D do Aeroporto Internacional de São Paulo.