Submitted by Kilvya Braga (kilvyabraga@hotmail.com) on 2018-05-16T12:07:58Z No. of bitstreams: 1 YURI FARIAS GOMES - DISSERTAÇÃO (PPGCC) 2016.pdf: 3048867 bytes, checksum: 60a6246decb26c17e7daf60547dab3f6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-16T12:07:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 YURI FARIAS GOMES - DISSERTAÇÃO (PPGCC) 2016.pdf: 3048867 bytes, checksum: 60a6246decb26c17e7daf60547dab3f6 (MD5) Previous issue date: 2016 / Capes / A visão da Internet das Coisas possibilitou o desenvolvimento de uma diversidade de aplicações e serviços que antes não era possível devido a uma série de limitações. Apesar de algumas dificuldades ainda existentes no hardware, como poder de processamento limitado e utilizações de baterias, pesquisas indicam que no ano de 2016 mais de 6,4 bilhões de dispositivos estarão conectados. A alta diversidade destes aparelhos cria a necessidade de infraestruturas capazes de lidar com dispositivos altamente heterogêneos e suas limitações de hardware. Neste trabalho propõe-se uma arquitetura orientada a serviços para integrar dispositivos na Internet das Coisas e resolver grande parte dos problemas que essa integração ocasiona. A partir desta arquitetura, serviços e aplicações poderão acessar sensores e atuadores através da web utilizando modelos de dados definidos a partir de padrões na Internet. O gerenciamento dos nós conectados a esta infraestrutura é realizado a partir de um middleware conectado a dispositivos ou gateways para a tradução de informações na tecnologia de comunicação utilizada (ie. Bluetooth, ZigBee, entre outros). Esta proposta foi avaliada com o desenvolvimento de um middleware baseado na especificação UPnP e uma aplicação Android para simulação dos dados de sensores. Resultados do experimento demonstram a viabilidade de utilização da arquitetura proposta na Integração com aplicações, serviços e outras arquiteturas disponíveis na Internet através da web e modelos de dados padronizados. / The vision of Internet of Things enabled the development of a diverse range of applications and service not possible before due to a number of limitations. Despite some remaining problems still exists on hardware, such as limited processing power and battery usage, researches indicates that in 2016, more than 6.4 billion devices will be connected. The high diversity of the sedevices creates the need of a infrastructure capable of managing high ly heterogeneous devices and their hardware limitations. This work proposes an service-oriented architecture to integrate Io Tdevices and solvemostissues that this integration brings. Using this architecture, services and applications will be able to access sensors and actuators from the web using data models from repositories on the Internet. The management of connected devices is performed by a middleware that can be connected directly to the devices or through gateways that can translate information to the communication technology used (ie. Bluetooth, ZigBee, and others). This proposal was evaluated with the development of a middleware based on the UPnP specification and an Android application to simulate sensor data. Results from this evaluation shows the feasibility of the solution with the integration with applications, services and other architectures available on the Internet through the web using the same data model.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Diversas das possíveis aplicações da robótica de enxame demandam que cada robô seja capaz de estimar a sua posição. A informação de localização dos robôs é necessária, por exemplo, para que cada elemento do enxame possa se posicionar dentro de uma formatura de robôs pré-definida. Da mesma forma, quando os robôs atuam como sensores móveis, a informação de posição é necessária para que seja possível identificar o local dos eventos medidos. Em virtude do tamanho, custo e energia dos dispositivos, bem como limitações impostas pelo ambiente de operação, a solução mais evidente, i.e. utilizar um Sistema de Posicionamento Global (GPS), torna-se muitas vezes inviável. O método proposto neste trabalho permite que as posições absolutas de um conjunto de nós desconhecidos sejam estimadas, com base nas coordenadas de um conjunto de nós de referência e nas medidas de distância tomadas entre os nós da rede. A solução é obtida por meio de uma estratégia de processamento distribuído, onde cada nó desconhecido estima sua própria posição e ajuda os seus vizinhos a calcular as suas respectivas coordenadas. A solução conta com um novo método denominado Multi-hop Collaborative Min-Max Localization (MCMM), ora proposto com o objetivo de melhorar a qualidade da posição inicial dos nós desconhecidos em caso de falhas durante o reconhecimento dos nós de referência. O refinamento das posições é feito com base nos algoritmos de busca por retrocesso (BSA) e de otimização por enxame de partículas (PSO), cujos desempenhos são comparados. Para compor a função objetivo, é introduzido um novo método para o cálculo do fator de confiança dos nós da rede, o Fator de Confiança pela Área Min-Max (MMA-CF), o qual é comparado com o Fator de Confiança por Saltos às Referências (HTA-CF), previamente existente. Com base no método de localização proposto, foram desenvolvidos quatro algoritmos, os quais são avaliados por meio de simulações realizadas no MATLABr e experimentos conduzidos em enxames de robôs do tipo Kilobot. O desempenho dos algoritmos é avaliado em problemas com diferentes topologias, quantidades de nós e proporção de nós de referência. O desempenho dos algoritmos é também comparado com o de outros algoritmos de localização, tendo apresentado resultados 40% a 51% melhores. Os resultados das simulações e dos experimentos demonstram a eficácia do método proposto. / Many applications of Swarm Robotic Systems (SRSs) require that a robot is able to discover its position. The location information of the robots is required, for example, to allow them to be correctly positioned within a predefined swarm formation. Similarly, when the robots act as mobile sensors, the position information is needed to allow the identification of the location of the measured events. Due to the size, cost and energy source restrictions of these devices, or even limitations imposed by the operating environment, the straightforward solution, i.e. the use of a Global Positioning System (GPS), is often not feasible. The method proposed in this work allows the estimation of the absolute positions of a set of unknown nodes, based on the coordinates of a set of reference nodes and the distances measured between nodes. The solution is achieved by means of a distributed processing strategy, where each unknown node estimates its own position and helps its neighbors to compute their respective coordinates. The solution makes use of a new method called Multi-hop Collaborative Min-Max Localization (MCMM), herein proposed, aiming to improve the quality of the initial positions estimated by the unknown nodes in case of failure during the recognition of the reference nodes. The positions refinement is achieved based on the Backtracking Search Optimization Algorithm (BSA) and the Particle Swarm Optimization (PSO), whose performances are compared. To compose the objective function, a new method to compute the confidence factor of the network nodes is introduced, the Min-max Area Confidence Factor (MMA-CF), which is compared with the existing Hops to Anchor Confidence Factor (HTA-CF). Based on the proposed localization method, four algorithms were developed and further evaluated through a set of simulations in MATLABr and experiments in swarms of type Kilobot robots. The performance of the algorithms is evaluated on problems with different topologies, quantities of nodes and proportion of reference nodes. The performance of the algorithms is also compared with the performance of other localization algorithms, showing improvements between 40% to 51%. The simulations and experiments outcomes demonstrate the effectiveness of the proposed method.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FelipeDMO.pdf: 2614728 bytes, checksum: fd69e303891800912ab5260562a5545d (MD5) Previous issue date: 2009-02-13 / This dissertation aims to develop a software applied to a communication system for a wireless sensor network (WSN) for tracking analog and digital variables and control valve of the gas flow in artificial oil s elevation units, Plunger Lift type. The reason for this implementation is due to the fact that, in the studied plant configuration, the sensors communicate with the PLC (Programmable and Logic Controller) by the cables and pipelines, making any changes in that system, such as changing the layout of it, as well as inconveniences that arise from the nature of the site, such as the vicinity s animals presence that tend to destroy the cables for interconnection of sensors to the PLC. For software development, was used communication polling method via SMAC protocol (Simple Medium Access ControlIEEE 802.15.4 standard) in the CodeWarrior environment to which generated a firmware, loaded into the WSN s transceivers, present in the kit MC13193-EVK, (all items described above are owners of Freescale Semiconductors Inc.). The network monitoring and parameterization used in its application, was developed in LabVIEW software from National Instruments. The results were obtained through the observation of the network s behavior of sensors proposal, focusing on aspects such as: indoor and outdoor quantity of packages received and lost, general aspects of reliability in data transmission, coexistence with other types of wireless networks and power consumption under different operating conditions. The results were considered satisfactory, which showed the software efficiency in this communication system / Este trabalho tem por finalidade desenvolver um software aplicado a um sistema de comunica??o de uma rede de sensores sem fio (RSSF), para monitoramento de vari?veis anal?gicas, digitais e comando de v?lvulas de passagem do fluxo de g?s em unidades de eleva??o artificial de petr?leo e g?s natural do tipo Plunger Lift. A raz?o desta implementa??o deve-se ao fato que, na configura??o da planta estudada, os sensores comunicam-se com o CLP (Controlador L?gico Program?vel) atrav?s de cabos e dutos, dificultando eventuais modifica??es nesse sistema, tais como mudan?a de layout do mesmo, al?m de inconveni?ncias que venham a surgir da pr?pria natureza do local, como a presen?a de animais nas redondezas que tendem a destruir os cabos de interconex?o dos sensores ao CLP. Para o desenvolvimento do software, foi utilizado o m?todo de comunica??o polling, atrav?s do protocolo SMAC (Simple Medium Access Control - padr?o IEEE 802.15.4), no ambiente CodeWarrior, ao qual gerou um firmware, carregado nas placas de monitoramento da RSSF, presentes no kit MC13193-EVK, (todos os itens descritos acima s?o propriet?rios da Freescale Semiconductors Inc.). O monitoramento e parametriza??o da rede utilizou uma aplica??o, desenvolvida no software LabVIEW, da National Instruments. Os resultados foram obtidos atrav?s da observa??o do comportamento da rede de sensores proposta, focando aspectos, tais como: quantidade de pacotes recebidos e perdidos em ambientes externos (Outdoor) e internos (Indoor), aspectos gerais de confiabilidade na transmiss?o dos dados, coexist?ncia entre outros tipos de redes sem fio e consumo de energia sob diferentes condi??es de opera??o. Os resultados obtidos foram considerados satisfat?rios, o que comprovou a efici?ncia do software neste sistema de comunica??o

A internet das coisas é considerada um novo sistema de comunicação que promete otimizar e melhorar diferentes áreas de aplicação com base em módulos sensores e objetos unicamente interligados através da internet. Em aplicações de redes de sensores sem fio em larga escala, as redes possuem características peculiares, como grande quantidade de módulos sensores de baixa potência, consumo limitado e perdas de comunicação intermitentes. Estas redes precisam operar com protocolos escaláveis e eficientes em termos de consumo de energia. Desta forma, esta tese propõe um protocolo multicanal assíncrono iniciado pelo receptor de acesso ao meio para redes de sensores sem fio de baixa potência para aplicações de internet das coisas. Através de uma comparação com soluções já existentes, o protocolo apresentado procura mitigar a colisão de mensagens e as perdas de energia com ociosidade na espera pela comunicação de um transmissor, através de um mecanismo de reconhecimento inicial eficiente. Adicionalmente, é proposto um diagnóstico efetivo de detecção de falha na comunicação ainda no ciclo de comunicação, de forma a auxiliar a economia de energia. Complementarmente, é proposto um mecanismo multicanal baseado no conhecimento do canal da vizinhança, além de serviços de inicialização e manutenção da rede. Para validação da proposta, o protocolo proposto foi comparado tanto com protocolos assíncronos multicanais iniciado pelo receptor quanto com protocolo síncrono relevantes na literatura científica. Os critérios de avaliação utilizados foram medição do consumo, latência e taxa de entrega da rede em diferentes cenários. Os resultados mostraram que o protocolo proposto minimiza o consumo de energia em relação aos protocolos assíncronos, além de melhorar a comunicação quando comparado aos protocolos analisados. Na comparação com o protocolo síncrono, demonstrou desempenho e consumo compatíveis, quando em período de trabalho menor, e consumo reduzido com períodos de trabalho maiores. / The Internet of Things is considered a new communication system that promises to optimize and improve different application areas. It is based on sensor modules and intelligent objects only interconnected through the internet. In large-scale wireless sensor network applications, networks have own specific characteristics such as many low-power, limited-power sensor modules with intermittent communication losses. These networks need to operate with scalable, energy-efficient protocols. Thus, this thesis proposes an asynchronous multichannel receiver-initiated MAC protocol for low power wireless sensor networks and internet of things applications. Through a comparison with already existing solutions, the proposed protocol tries to mitigate message containment and the effect of idle listening through an efficient initial recognition mechanism. It is also proposed an effective diagnosis of communication failure detection in the communication cycle, which also helps to save energy. In addition, a multichannel mechanism is proposed based on the knowledge of the neighborhood channel in addition to services of initialization and maintenance of the network. To validate the proposed protocol, evaluations were made for the consumption of each node sensor, the network traffic for each link, the latency and the network delivery rate in a web application. Tests were performed using asynchronous multichannel receiver-initiated and synchronous protocols based on literature scientific. The results show that the proposed protocol minimizes the energy consumption in relation to the asynchronous protocols, besides improving the communication when compared to the analyzed protocols. In the comparison with the synchronous protocol the proposed protocol showed performance and consumption compatible, when in a smaller duty cycles, and reduced consumption with longer duty cycles.

Orientadora: Profa. Dra. Aline de Oliveira Neves Panazio / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, Santo André, 2018. / Este trabalho dedica-se ao estudo de algoritmos de filtragem adaptativa autodidata no modo difusão, com aplicações em redes de sensores sem fio (RSSF). No modo difusão, os nós sensores da rede possuem poder de processamento local e trocam informações com seus vizinhos. Neste trabalho, propomos dois algoritmos utilizando como base o algoritmo CMA no modo Difusão (CMAD), com duas abordagens distintas da técnica Set-Membership. O primeiro baseia-se no algoritmo Set-Membership Least Mean Squares (SM-LMS), desenvolvido também no modo difusão. Estendemos o algoritmo para o contexto não supervisionado, denotando por Algoritmo Set-Membership CMA no modo Difusão (SM-CMAD). Mostramos que este algoritmo apresenta desempenho melhor ou similar ao CMAD, em termos de velocidade de convergência, patamar de interferência intersimbólica (IIS) e possuindo a importante vantagem de reduzir as trocas de informações entre os nós, economizando energia e recursos da rede. O segundo algoritmo proposto se baseia no Set-Membership do Módulo Constante (SM-CM), o qual estendemos para o contexto de redes de sensores sem fio no modo difusão. Tal algoritmo é denotado por Algoritmo Set-membership CMA no modo Difusão Square-root Gamma (SM-CMAD-SG). Novamente o algoritmo apresenta um bom desempenho quando comparado com o CMAD e, quando comparado ao SM-CMAD, vemos que sua principal vantagem está na economia em termos de atualizações dos coeficientes do filtro, que chega a valores acima de 70% em diversos cenários de simulação, sem grandes perdas de desempenho economizando energia. / This work is devoted to the study of unsupervised adaptive filtering algorithms in diffusion mode, with applications in wireless sensor networks (WSNs). In diffusion mode, network sensing nodes have local processing power and exchange information with their neighbors. In this work, we propose two algorithms based on the CMA algorithm in Diffusion mode (CMAD), with two different approaches to the Set-Membership technique. The first one is based on the Set-Membership Least Mean Squares (SM-LMS) algorithm, also developed in the diffusion mode. We extend the algorithm to the unsupervised context, denoting by Set-Membership CMA in Diffusion mode (SM-CMAD). We show that this algorithm presents better or similar performance to CMAD, in terms of convergence speed, intersymbol interference threshold (IIS), and has the important advantage of reducing the exchange of information between nodes, saving energy and network resources. The second proposed algorithm is based on the Set-Membership of the Constant Modulus (SM-CM), which we extend to the context of wireless sensor networks in the diffusion mode. This algorithm is denoted by the Set-membership CMA in Diffusion mode Square-root Gamma (SM-CMAD-SG). This algorithm performs well when compared to CMAD and, when compared to SM-CMAD, we see that its main advantage lies in the economy in terms of the update of the filter coefficients, which reaches values above 70% in several scenarios without loss of performance, saving energy.

Made available in DSpace on 2015-04-11T14:02:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andre Ricardo Melo Araujo.pdf: 3722790 bytes, checksum: 1876d821e1e927795304f1c1ee7bbb67 (MD5) Previous issue date: 2013-03-01 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / Wireless Sensor Network (WSN) is a special kind of ad hoc networks composed of devices capable of processing, storing, sensing the environment, and transmitting data via wireless communication interface. The sensor nodes have several limitations, among them the capacity of energy because to the reduced size. For this reason, many searches have been done with a view to improving the energy consumption of sensor nodes. This work aims to address the Problem of Coverage, Clustering and Routing with Mobile Sink (PCAR-SM, in portuguese Problema de Cobertura, Agrupamento e Roteamento com Sorvedouro Móvel) in WSN with mobile sink consisting of: given a set of sensor nodes and a monitoring area, develop algorithms to find the best subset of sensor nodes to cover the monitoring area, group them in a smaller number of clusters and find the shortest route to mobile sink navigate. The PCAR-SM is a strategy used to reduce the energy consumption of sensor nodes, data collisions, interference and redundant data in networks with high concentration of sensor nodes per area. The purpose of this paper is to solve each problem separately and together, in order to evaluate the impact of each problem on the other. The Coverage Problem has been solved with two metaheuristics: an Genetic Algorithm (GA) and a Greedy Randomized Adaptive Search Procedure (GRASP) algorithm. In the latter we used two representations of solution: (a) representation by sensor, where each element of the solution vector represents a sensor node that must be switched on or off; (b) representation by demand, where each element of the solution vector represents a demand point will indicate which sensor node cover it. The AG uses only the representation by demand. The computational results for Coverage Problem used the benchmark of Beasley s OR Library and it was possible seen that the GRASP with representation by demand achieved better results than the GA and the GRASP with representation by sensor when the optimization criterion is to minimize the total cost of each sensor node used in the solution. For Clustering Problem was created approach of virtual grids. In this approach, we divide the area into grids and clusters are formed by a set of adjacent grids (maximum 5 grids in group) forming a cross schematic. The aim of the problem is to minimize the number of clusters in the area. With this approach, we can model the Clustering Problem as a Set Cover Problem (SCP) without overlapping (an element does not belong to more than one set), which was treated by a greedy heuristic called Greedy Clustering Algorithm (GCA). The virtual grids proved to be a good solution because it is simple to identify a node which grid it belongs. Its simplicity also makes it a appropriate method for a distributed version. The Routing Problem of sink was modeled as the Travelling Salesman Problem (TSP), where the mobile sink part of a corner of the monitoring area, runs through the area visiting all clusters and returns to the starting point. For this, we propose two greedy approaches based on nearest neighbor, the Routing Greedy Algorithm - Center (RGA-C) and Routing Greedy Algorithm - Border (RGA-B). The route of the sink was also solved by a heuristic based on algorithm Centralized Spatial Partitioning (CSP). In CSP approach, the route is fixed and reminds the movement of a snake. The results show that fixed route produces a path with smaller size compared to the greedy heuristic for TSP. We analyze also the PCAR-SM, creating heuristic strategies. The union of the Clustering Problem and Routing Problem proved more beneficial in relation to the size of the sink s route. The union of Coverage Problem and Clustering Problem only proved beneficial when the communication radius was about 3,9 times greater than the sensing radius. Our results show that solve problems together allows some changes in the algorithms will lead to better results. / As Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) são um tipo especial de redes ad hoc constituídas por dispositivos capazes de processar, armazenar, sensoriar o ambiente e transmitir dados via interface de comunicação sem fio, denominados nós sensores. Os nós sensores possuem várias limitações, dentre elas, a capacidade de energia devido ao tamanho reduzido. Por isto, muitas pesquisas foram feitas tendo em vista a melhoria no consumo de energia dos nós sensores. Este trabalho tem como objetivo tratar o Problema de Cobertura, Agrupamento e Roteamento com Sorvedouro Móvel (PCAR-SM) em RSSF com nó sorvedouro móvel, que consiste em: dado um conjunto de nós sensores e uma área de monitoramento, desenvolver algoritmos para encontrar o melhor subconjunto de nós sensores que cubra a área de monitoramento, juntá-los no menor número de grupos possíveis e encontrar a menor rota para um nó sorvedouro móvel percorrer. O PCAR-SM é uma estratégia utilizada para diminuir o consumo de energia dos nós sensores, a colisão de dados, as interferências e os dados redundantes em redes com alta concentração de nós sensores por área. A proposta deste trabalho é resolver cada problema separadamente e em conjunto, de modo a avaliar o impacto de cada problema na solução do outro. O Problema de Cobertura foi resolvido com duas metaheurísticas: um Algoritmo Genético (AG) e um algoritmo Greedy Randomized Adaptive Search Procedure (GRASP). Neste último foram utilizadas duas representações de solução: (a) representação por sensor, onde cada elemento do vetor de solução representa um nó sensor que estará ligado ou desligado; (b) representação por demanda, onde cada elemento do vetor de solução representa um ponto de demanda no qual indicará qual o nó sensor o cobre. O AG utiliza apenas a representação por demanda. Os resultados computacionais para o Problema de Cobertura utilizaram o benchmark da Beasley s OR Library e foi possível constatar que o GRASP com representação por demanda obteve melhores resultados que o AG e o GRASP com representação por sensor quando o critério de otimização é minimizar a soma total dos custos de cada nó sensor utilizado na solução. Para o Problema de Agrupamento foi criada uma abordagem de grades virtuais. Nesta abordagem dividimos a área em grades e os grupos são formados por um conjunto de grades adjacentes (no máximo 5 grades) formando um esquema de cruz. O objetivo do problema é minimizar o número de grupos na área. A partir desta abordagem, pode-se modelar o Problema de Agrupamento como um Problema de Cobertura de Conjuntos (PCC) sem sobreposição (um elemento não pertence a mais de um conjunto), que foi tratada por uma heurística gulosa denominada Greedy Clustering Algorithm (GCA). Os grades virtuais provou ser uma boa solução por ser simples para um nó identificar a qual grade ele pertence. Sua simplicidade ainda o torna uma método adequado para uma versão distribuída. O Problema de Roteamento do nó sorvedouro foi modelado como o Problema do Caixeiro Viajante (PCV), onde o nó sorvedouro móvel parte de um canto da área de monitoramento, percorre a área visitando todos os grupos e retorna ao ponto inicial. Para isto, propomos duas abordagens gulosas baseadas no vizinho mais próximo, o Routing Greedy Algorithm - Center (RGA-C) e o Routing Greedy Algorithm - Border (RGA-B). A rota do nó sorvedouro também foi resolvida por uma heurística baseada no algoritmo Centralized Spatial Partitioning (CSP). Na abordagem CSP, a rota é fixa e lembra o movimento de uma cobra. Os resultados mostram que a rota fixa gera um percurso com tamanho menor em comparação com as heurísticas gulosas para o PCV. Analisamos, ainda, o PCAR-SM, criando estratégias heurísticas. Aunião dos Problema de Agrupamento e Roteamento, provou ser mais benéfica em relação ao tamanho da rota do nó sorvedouro, já a união do Problema de Cobertura com o Problema de Agrupamento só mostrou ser benéfica quando o raio de comunicação era aproximadamente 3, 9 vezes maior que o raio de sensoriamento. Nossos resultados, mostram que resolver os problemas em conjunto permite que algumas mudanças nos algoritmos levem a melhores resultados.

Orientadores: Hugo Enrique Hernández Figueroa, Arismar Cerqueira Sodré Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-20T11:51:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lona_DanielGrandin_M.pdf: 5547359 bytes, checksum: 1dfde15018aecd3aee7c7be413e9c669 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O objetivo deste trabalho é avaliar a aplicabilidade da tecnologia Radio sobre Fibra (Radio over Fiber - RoF) em redes de sensores sem-fio (Wireless Sensor Networks - WSNs) e Wi-Fi. Inicialmente, realizou-se uma detalhada análise analítica de desempenho dos sistemas em função dos parâmetros típicos de equipamentos RoF, tais como: freqüência de operação, figura de ruído, ruído de intensidade relativa do laser, ruído shot do fotodetector, ruído térmico e modulação óptica. Os sistemas analisados foram então implementados em laboratório nas faixas de freqüência de 915 MHz e 2,4 GHz para WSN e Wi-Fi, respectivamente. Os parâmetros de desempenho medidos foram a indicação de intensidade de sinal recebida (Received Signal Strength Indication - RSSI), taxa de perda de pacotes (Packet Error Rate - PER) e vazão (Throughput) / Abstract: This works aims to evaluate the applicability of Radio over Fiber (RoF) technology in Wireless Sensor Networks (WSNs) and Wi-Fi networks. Initially, the system performance has been analytically evaluated as a function of diverse parameters from RoF pieces of equipment, such as: operation frequency, noise figure, relative intensity noise, shot noise of photodetector, thermal noise and optical modulation. Furthermore, the proposed RoF systems were experimentally implemented in laboratory at 915 MHz and 2.4 GHz bands for WSN and Wi-Fi, respectively. The performance metrics were Received Signal Strength Indication (RSSI), Packet Error Rate (PER) and throughput / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

[pt] Este trabalho avalia a coleta esporádica de dados em uma rede sem fio Bluetooth Mesh, usando o simulador OMNET (mais mais) INET. O coletor de dados é um nó sink em movimento, que poderia ser um smartphone ou outro dispositivo portátil, carregado por um pedestre, ciclista, animal, ou um drone. O nó sink poderia se conectar a uma rede mesh em áreas de difícil acesso onde não há acesso a internet, e coletar dados de sensores. Após implementar extensões ao Bluetooth Mesh, funcionalidades de nós Low Power e Friends no OMNET (mais mais), conseguimos propor e avaliar algoritmos para roteamento adaptativo, e com foco em mobilidade, de dados de sensores em direção ao nó sink. Uma variação de um dos algoritmos de roteamento propostos alcançou um aumento de 173,54 por cento na quantidade de dados únicos entregues ao nó sink em comparação ao algoritmo de roteamento padrão do Bluetooth Mesh. Neste caso, houve um aumento de apenas 4,63 por cento no consumo de energia para o mesmo cenário. Além disso, a taxa de entrega aumentou em 111.82 por cento. / [en] This work evaluates sporadic data collection on a Bluetooth Mesh network, using the OMNET (plus plus) INET simulator. The data collector is a roaming sink node, which could be a smartphone or other portable device, carried by a pedestrian, a biker, an animal, or a drone. The sink node could connect to a mesh network in hard-to-reach areas that do not have internet access and collect sensor data. After implementing Bluetooth Mesh relay extensions, Low Power, and Friend features in OMNET (plus plus), we were able to propose and evaluate algorithms for mobility-aware, adaptive, routing of sensor data towards the sink node. One variation of a proposed routing algorithm achieved a 173.54 percent increase in unique data delivered to the sink node compared to Bluetooth Mesh s default routing algorithm. In that case, there was only a 4.63 percent increase in energy consumption for the same scenario. Also, the delivery rate increased by 111.82 percent.

[pt] Redes de sensores sem fio (WSN) são uma importante alternativa na coleta de dados em diversas situações, tais como no monitoramento de grandes áreas ou áreas que apresentem perigo. A recuperação de dados de WSNs é uma importante atividade que pode obter melhores resultados com o uso de veículos aéreos não tripulados (UAV) como, por exemplo, em relação ao aumento da quantidade de dados coletados e diminuição do tempo entre a coleta dos dados e seu uso. Em particular, áreas tomadas por desastres podem ficar sem recursos de comunicação e com grande risco residual para humanos, momento no qual uma WSN pode ser rapidamente lançada por via aérea e atuar na coleta de dados relevantes até que medidas pertinentes e dedicadas possam ser colocadas em ação. Estudos apresentam abordagens no uso de UAVs para coleta dos dados de WSN, focando principalmente na otimização do caminho a ser percorrido por um único UAV e se baseando em uma comunicação de longo alcance sempre disponível, não explorando a possibilidade da utilização de diversos UAVs ou à limitação do alcance da comunicação. Neste trabalho apresentamos o DADCA, uma abordagem distribuída escalável capaz de coordenadar grupos de UAVs na coleta de dados de WSN sob restrições de alcance de comunicação, sem fazer uso de técnicas de otimização. Resultados indicam que a quantidade de dados coletados pelo DADCA é semelhante ou superior, em até 1 porcento, a abordagens de otimização de caminhos percorridos por UAVs. O atraso no recebimento de mensagens de sensores é até 46 porcento menor do que outras abordagens e o processamento necessário a bordo de UAVs é no mínimo menor do que 75 porcento do que aqueles que utilizam algoritmos baseados em otimização. Os resultados apresentados indicam que o DADCA é capaz de igualar e até superar outras abordagens apresentadas, agregando vantagens de uma abordagem distribuída. / [en] Wireless sensor networks (WSNs) are an important means of collecting data in a variety of situations, such as monitoring large or hazardous areas. The retrieval of WSN data can yield better results with the use of unmanned aerial vehicles (UAVs), for example, concerning the increase in the amount of collected data and decrease in the time between the collection and use of the data. In particular, disaster areas may be left without communication resources and with great residual risk to humans, at which point a WSN can be quickly launched by air to collect relevant data until other measures can be put in place. Some studies present approaches to the use of UAVs for the collection of WSN data, focusing mainly on optimizing the path to be covered by a single UAV and relying on long-range communication that is always available; these studies do not explore the possibility of using several UAVs or the limitations on the range of communication. This work describes DADCA, a distributed scalable approach capable of coordinating groups of UAVs in WSN data collection with restricted communication range and without the use of optimization techniques. The results show that the amount of data collected by DADCA is similar or superior, by up to 1 percent, to path optimization approaches. In the proposed approach, the delay in receiving sensor messages is up to 46 percent shorter than in other approaches, and the required processing onboard UAVs can reach less than 75 percent of those using optimization-based algorithms. The results indicate that the DADCA can match and even surpass other approaches presented, while also adding the advantages of a distributed approach.

Made available in DSpace on 2016-04-04T18:31:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diego Cesar Valente e Silva.pdf: 2949032 bytes, checksum: 9f8f72c0ab49b16ab87dbd229e5acc93 (MD5) Previous issue date: 2009-02-09 / This work presents an experimental investigation on the implementation of wireless sensor networks (IEEE 802.15.4) over fiber optics. Such investigation was performed with the utilization of IEEE 802.15.4 transceivers, an optical fiber infrastructure inside a field-trial network, called KyaTera Network, and directly modulated lasers and photodiodes designed for usual lab applications. The analysis comprised optical and electrical signal-to-noise ratio meausermentes and packet error rate evaluation under different conditions of transmission (e.g., payload length and time between consecutive frames). Results indicate that the RF signals of the sensor network may be properly propagated through unamplified optical links of up to 100 km or for longer distances with the use of optical amplifiers. / Esse trabalho apresenta uma investiga??o experimental da implementa??o de redes de sensores (IEEE 802.15.4) sobre fibras ?pticas. Tal investiga??o foi realizada com a utiliza??o de transceptores IEEE 802.15.4, de uma infra-estrutura de fibras ?pticas localizada dentro uma rede experimental, chamada Rede KyaTera, e de lasers com modula??o direta e foto-diodos projetados para opera??es usuais em laborat?rios. A an?lise compreendeu medidas a raz?o sinal-ru?do ?ptica e el?trica e a avalia??o da taxa de erro de quadros sob diferentes condi??es de transmiss?o (p. ex., tamanho de payload e intervalo de tempo entre quadros sucessivos). Os resultados indicam que os sinais de RF da rede de sensores podem ser propagados adequadamente, sem amplifica??o ?pticapor, em enlaces de at? 100 km ou por dist?ncias ainda maiores, com a utiliza??o de amplificadores ?pticos.