CAVALCANTE, T. M. Avaliação de desempenho de mecanismos de segurança utilizados para prover os serviços de confidencialidade, integridade e autenticação em redes de sensores sem fio. 2012. 126 f. Dissertação (Mestrado em Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-10-02T18:10:36Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_tmcavalcante.pdf: 1769869 bytes, checksum: c1566e13b648d0558ee48092422499b5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-10-10T14:45:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_tmcavalcante.pdf: 1769869 bytes, checksum: c1566e13b648d0558ee48092422499b5 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-10T14:45:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_tmcavalcante.pdf: 1769869 bytes, checksum: c1566e13b648d0558ee48092422499b5 (MD5) Previous issue date: 2012 / The number and diversity of applications for Wireless Sensor Networks (WSNs) have grown in the last decade what makes more relevant the concern about information security in such networks. For example, since the wireless physical medium makes these networks vulnerable to various types of attacks, there is then a need to use at least basic security services such as confidentiality, integrity, and authentication. However, providing security in WSN faces some challenges because of the severe limitations of processing, communication, power, and memory resources of the devices used in these networks. In this context, the selection of the most appropriate security mechanisms taking into consideration their performance is essential to provide information security in WSNs. On the other hand, the main results found in the literature that aim to assess the performance of security mechanisms in the context of a WSN differ in terms of the chosen platform and evaluated metrics, and present deficiencies in the performance assessment process used. This work then proposes a performance assessment using a systematic process, based on traditional performance analysis approaches, in which security mechanisms are selected, implemented and validated. The security mechanisms considered in this work are for that provide confidentiality, integrity, and authentication services in WSNs. Real experiments are carried out on the MicaZ platform with a digital oscilloscope to measure the performance of the chosen algorithms. With the obtained results a good direction for choosing the most appropriate security mechanisms for WSN applications is aimed as another contribution of this work. / O crescimento e a diversidade de aplicações para Redes de Sensores sem Fio (RSSFs) trouxeram novos desafios e uma maior visibilidade para a necessidade de buscar soluções para a segurança dessas redes. Por exemplo, o meio físico sem fio torna essas redes vulneráveis a diversos tipos de ataques, sendo essencial o uso de pelo menos os serviços básicos de segurança, como a confidencialidade, a integridade e a autenticação. Entretanto, prover esses serviços em RSSF é um grande desafio devido às severas limitações de recursos de comunicação, processamento, memória e energia dos dispositivos utilizados nessas redes. Dessa forma, a seleção dos mecanismos de segurança mais apropriados levando em consideração o desempenho é essencial para prover a segurança da informação em RSSF. Por outro lado, os principais trabalhos encontrados na literatura que objetivam avaliar o desempenho de mecanismos de segurança no contexto de RSSFs apresentam grandes diferenças em termos de plataforma escolhida e métricas avaliadas, além de apresentar deficiências no processo de avaliação de desempenho utilizado. Sendo assim, este trabalho propõe uma avaliação de desempenho utilizando um processo sistemático, baseado em abordagens de avaliação de desempenho tradicionais, no qual os mecanismos de segurança são selecionados, implementados e validados. Os mecanismos de segurança para prover os serviços de confidencialidade, integridade e autenticação em RSSFs são considerados neste trabalho. Experimentos reais são realizados na plataforma MicaZ com o auxílio de um osciloscópio digital para medir o desempenho dos algoritmos utilizados. Com os resultados obtidos, espera-se oferecer um direcionamento quanto à escolha dos mecanismos de segurança mais apropriados para aplicações de RSSF.

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-02-15T19:14:14Z No. of bitstreams: 1 Ribeiro MPN 2010.pdf: 2892895 bytes, checksum: 552c256bbafbfa93c2b005e1779045a7 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-03-15T18:01:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Ribeiro MPN 2010.pdf: 2892895 bytes, checksum: 552c256bbafbfa93c2b005e1779045a7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-15T18:01:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro MPN 2010.pdf: 2892895 bytes, checksum: 552c256bbafbfa93c2b005e1779045a7 (MD5) / Estudos mostram que a taxa de crescimento da demanda por sensores automotivos já é duas vezes maior que a taxa de crescimento da produção de veículo. Em 2002 o número médio de sensores instalados em um veículo era de 24, em 2007 estimava-se 40 e espera-se que em 2013 este número chegue a 70. De qualquer forma, em 2008, um veiculo de luxo já possuía mais de 100 sensores instalados dando suporte aos diversos sistemas inteligentes. Um destes sistemas, lançado em 2002, é o AFS (Adaptive Front-Lighting System). Os AFSs são sistemas que atuam nas luzes dianteiras de veículos direcionando seu facho de luz. O sistema verifica informações de velocidade e esterçamento das rodas e controla a distribuição e direção da iluminação de acordo com a necessidade do condutor. Assim como ocorre com outros lançamentos, há uma tendência que este produto seja lançado também como acessório, podendo ser montado fora das linhas de montagem. Entretanto, os sensores de esterçamento das rodas hoje disponíveis no mercado são específicos e instalados junto à barra de direção, dificultado tal flexibilidade. Existe uma demanda por sensores de esterçamento adaptável a diferentes veículos. Neste trabalho são aplicados conceitos de sensoriamento de referencial magnético através de micromáquinas ou sistemas microeletrônicos montados em chips (MENS Microelectromechanical Systems) juntamente com tecnologia de comunicação sem-fio no desenvolvimento de um sensor automotivo de esterçamento das rodas, adaptável a qualquer veículo, sem que sejam necessárias alterações nos desenhos do interior deste ou interferir de modo impactante na produtividade ou no custo das linhas de montagem automobilística, possibilitando a instalação de AFSs como acessórios.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-26T09:38:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 302647.pdf: 3317702 bytes, checksum: 0b78bafe8cfda4c10b5581993bff11db (MD5) / Redes de sensores sem fio (RSSF) são compostas por dispositivos chamados nós sensores, os quais são capazes de monitorar alguns fenômenos do meio ambiente que os rodeia, tais como informações escalares (temperatura, aceleração) ou multimídia (áudio, vídeo), transformando-os em sinais digitais e comunicando-se com outros nós da rede. A fim de padronizar o acesso e o comportamento das diversas plataformas existentes, a família de padrões IEEE 1451 foi desenvolvida. Esta padronização introduz conceitos interessantes, como a divisão do sistema em duas partes principais, NCAP (Network Capable Application Processor) e TIM (Transducer Interface Module), e a definição dos TEDS (Transducer Electronic Data Sheet). Porém, o padrão não trata eficientemente os requisitos das RSSF atuais, tal como a necessidade dos sensores executarem de forma eficiente e energeticamente consciente, permitindo economizar sua energia, fator crítico em grande parte destes dispositivos. Assim, este trabalho apresenta um novo modo de execução chamado TIM-IM (TIM Initiated Message), o qual permite que TIMs reportem seus dados sempre que houver novas leituras sensoriadas, ao invés de aguardar por polling originado pelo NCAP, evitando permanecer com o módulo de comunicação ligado grande parte do tempo. Adicionalmente, o padrão IEEE 1451 limita-se às redes de sensores que captam informações escalares. Assim, a presente dissertação visa, também, a integração de sensores multimídia à norma, apresentando algumas modificações tanto nos TEDS quanto nas mensagens trafegadas entre NCAP e TIM. A fim de permitir o acesso aos sensores através da rede do usuário, foi utilizado o protocolo SIP (Session Initiation Protocol). SIP vem sendo bastante utilizado atualmente junto à tecnologia VoIP (Voice over Internet Protocol), sendo responsável por estabelecer, modificar e finalizar uma sessão. Devido ao seu tamanho, torna-se inviável seu uso em muitos sistemas embarcados com restrição de recursos. Logo, este trabalho apresenta uma miniaturização do mesmo, alcançada através da eliminação de algumas requisições e campos de cabeçalho (do inglês header fields). Por fim, é apresentada a integração do protocolo SIP ao IEEE 1451. Para isto, foi utilizado o estabelecimento de sessões, assim como o esquema de notificação de presença presente no SIP e a extensão relativa à transferência de mensagens instantâneas. Assim, com a união de ambas as normas, permite-se que sensores sejam acessados por usuários remotos utilizando SIP phones, através da Internet, independentemente de sua localização física. / Wireless sensor networks (WSN) are formed by devices called sensor nodes capable of monitoring some phenomena around them, such as scalar information (temperature, acceleration) or multimedia (audio, video), transforming them into digital signals and communicating with other nodes. In order to standardize the access and behavior of the various platforms available, the IEEE 1451 standards family was developed. This standardization introduces interesting concepts, such as splitting the system into two major parts, NCAP (Network Capable Application Processor) and TIM (Transducer Interface Module), and the definition of TEDS (Transducer Electronic Data Sheet). However, the standard does not address efficiently the requirements of current WSN, such as the need for sensors perform efficiently and energyconscious, saving its energy, which is critical for most of these devices. This work presents a new execution mode called TIM-IM (TIM Initiated Message), which allows TIMs to report its data whenever there are new sensed readings, rather than wait for polling originated by NCAP, avoiding remain with the communication module connected all the time. Additionally, IEEE 1451 is limited to sensor networks that collect scalar information. Thus, this thesis also aims at the integration of multimedia sensors to the standard, presenting some modifications in TEDS and in the messages sent between NCAP and TIM. In order to allow the access to sensors via user#s network, it was used the SIP (Session Initiation Protocol) protocol. SIP has been widely used today by the VoIP (Voice over Internet Protocol) technology and it is responsible to establish, modify and terminate a session. Due to its size, its use is not feasible in many resource-constrained embedded systems. Thus, this work presented a miniaturization of the protocol, achieved through the elimination of some requests and header fields. Finally, it was presented the integration of SIP to IEEE 1451. For this, it was used the session establishment, as well as the presence notification scheme of the SIP protocol and the extension for the transfer of instant messages. Thus, with the union of both standards, sensors can be accessed by remote users using SIP phones through the Internet, regardless of their physical location.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas / Made available in DSpace on 2013-06-25T18:35:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 310277.pdf: 2584549 bytes, checksum: 72556c6a6fda9b394ba7d7e84bef3628 (MD5) / Neste trabalho é proposta uma abordagem de comunicação para controlar a probabilidade de envio dos nodos IEEE 802.15.4 visando a fusão de dados paralela em uma rede de sensores sem fio. O objetivo é ajustar o número de mensagens enviadas pelos sensores estabelecendo uma solução de compromisso entre reduzir o tráfego de mensagens e garantir que, em média, um número suficiente de mensagens alcance o centro de fusão de dados. Este número de mensagens deve garantir que o centro de fusão execute seu algoritmo com um determinado grau de confiabilidade. Técnicas convencionais como Dempster-Shafer ou Filtro de Kalman são exemplos de técnicas de fusão de dados que podem ser utilizadas em conjunto com esta abordagem. Para validar a proposta, uma solução de hardware e software foi desenvolvida, a fim de se obter um melhor desempenho energético, e permitir alcançar os objetivos. Os experimentos revelaram que o algoritmo proposto consegue elevar o tempo de vida da rede com a economia de energia alcançada. Os resultados obtidos mostraram a efetividade da proposta, principalmente para monitoramento em ambientes com informações redundantes, uma vez que mais nodos conseguem economizar energia. / In this research work is proposed a novel communication approach to control the sending probability of the IEEE 802.15.4 nodes to achieve parallel data fusion inWireless Sensor Networks. This approach aims at adjusting the number of sent messages by the sensor nodes, establishing a tradeoff between the number of sent messages and the quality of data fusion. The number of messages received by the fusion center must guarantee a determined degree of reliability. Conventional data fusion techniques, such as Demspter-Shafer or Kalmann Filter, can be employed using the proposed approach. A prototype was implemented and experimental results show the effectiveness of this proposal.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:59:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 310925.pdf: 9180851 bytes, checksum: 71679dea18a65221a72a0e22c37b119a (MD5) / Este trabalho propõe a otimização do posicionamento de antenas em sistemas de comunicação sem fio para ambientes interiores (indoor) por meio de meta-heurísticas populacionais associadas à Técnica de Traçado de Raios. Algoritmos Genéticos (GA) e Otimizadores por Enxames de Partículas (PSO) foram as duas modalidades de meta-heurísticas utilizadas como ferramentas de otimização. Em todas as aplicações, a Técnica de Traçado de Raios foi utilizada para o cálculo da função objetivo, utilizada para predição da cobertura indoor. As variáveis do problema são compostas pelas posições das antenas das estações base, que servem como dados de entrada para o algoritmo de Traçado de Raios. Por sua vez, tal algoritmo retorna a aptidão de cada indivíduo que compõe a população em uma dada iteração do processo de otimização. Para aplicações multiobjetivo, o PSO foi estendido usando o conceito de dominância de Pareto, por meio de um otimizador por enxame de partículas multiobjetivo (MOPSO). Uma ferramenta de predição mais precisa foi implementada, utilizando-se um algoritmo de Traçado de Raios "quase-3D" aplicável a ambientes interiores (RTQ3D-indoor). No método proposto, os raios transmitidos através de obstáculos são considerados de forma precisa, e os efeitos da terceira dimensão são contemplados por meio da conversão de cada raio 2D em cinco raios 3D. O algoritmo RTQ3D-indoor foi avaliado por meio de uma série de comparações com medições obtendo-se resultados tão bons quanto os obtidos por meio de algoritmos plenamente tridimensionais. Por fim, diversos estudos de caso são apresentados como aplicações de associações das meta-heurísticas com os algoritmos de Traçado de Raios. / This work proposes the optimization of antennas placement in wireless communication systems for indoor environments by means of population-based meta-heuristics associated with the Ray Tracing Technique. Genetic Algorithms (GA) and Particle Swarm Optimizers (PSO) were the two types of meta-heuristics used as optimization tools. In all applications, the ray-tracing technique was used to evaluate the objective function to predict indoor coverage. The variables of the problem correspond to the positions of the antennas of the base stations, which are used as input to the Ray-Tracing algorithm. Such algorithm returns the fitness of each individual that makes up the population at a given iteration of the optimization process. For multi-objective applications, the PSO is extended using the concept of Pareto dominance through the multi-objective particle swarm optimizer (MOPSO). A more accurate prediction tool was implemented using a ray tracing algorithm "quasi 3D" applicable to indoor environments (RTQ3D-indoor). In the proposed method, the transmitted rays through obstacles are considered accurately and the effects of the third dimension are considered by converting each 2D path in five 3D rays. The algorithm RTQ3D-indoor was evaluated by comparison with measurements. The results were as good as those obtained by algorithms full 3D ray-tracing algorithms. Finally, several study cases are presented as applications of the meta-heuristics and ray-tracing algorithms associations.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:18:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 220971.pdf: 1996250 bytes, checksum: 9819d5552f13c2fd937e1dec9b160ad7 (MD5) / O cenário que surge com a maior utilização dos sistemas computacionais de alto desempenho e mais recentemente com o advento das redes locais wireless tem requerido uma demanda cada vez maior por ferramentas e mecanismos para o controle e monitoração destes ambientes. Esse fato decorre, uma vez que a utilização destes sistemas computacionais em ambientes reais tem a cada dia nos indicado a necessidade do seu contínuo funcionamento. Desta forma, muitos serviços têm que estar disponíveis de forma ininterrupta. Possíveis falhas podem causar erros, fazendo com que o sistema apresente um defeito. Por esta razão, uma forma de redundância se faz necessária para evitar que tais defeitos acarretem prejuízos ao ambiente de alto desempenho.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:10:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325160.pdf: 7622979 bytes, checksum: a6b5e68dd302fa3e4a0c476431266adc (MD5) Previous issue date: 2013 / O conceito de Internet das Coisas vem ganhando força, promovendo a integração dos mais simples dispositivos à rede mundial de computadores. O padrão 6LoWPAN permite que tais dispositivos, mesmo com poucos recursos de energia, processamento e memória, conversem com dispositivos comuns compatíveis com o padrão IPv6 através do uso de técnicas de compressão e fragmentação. O presente trabalho contempla o projeto e implementação de nós que utilizam o padrão 6LoWPAN, assim como um Gateway para integração dos nós com uma rede Ethernet. O desempenho de tais dispositivos é avaliado e suas funcionalidades validadas. O padrão 6LoWPAN é analisado e comparado ao uso do IPv6 sem compressão em testes práticos.<br> / Abstract : The Internet of Things concept is getting stronger by connecting the simplest devices to the Internet. 6LoWPAN allows these devices, despite their limitations of power availability, processing speed and memory, to communicate with IPv6 regular devices by the use of compression and fragmentation techniques. This work contemplates the project and implementation of 6LoWPAN nodes and a gateway for their integration to an Ethernet network. The performance of the devices is evaluated and their functionality validated. The 6LoWPAN specification is analysed and compared to the use of IPv6 without compression in practical tests.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:14:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325457.pdf: 3904087 bytes, checksum: 473a82aa803f07b7fcf9023d1a5c3151 (MD5) Previous issue date: 2013 / O conhecimento das reais condições de operação de dutos destinados ao transporte de óleo e gás é de fundamental importância econômica e social. O vazamento desses produtos acarreta, além dos prejuízos financeiros associados ao reparo do duto e ao desperdício de produtos, graves consequências para o local atingido.O monitoramento de deformações sofridas pelos dutos é um dos métodos mais utilizados na prevenção dessas falhas. Além disso, o monitoramento da sua inclinação também pode indicar que o duto sofreu, ou está sofrendo, esforços mecânicos que podem prejudicar sua integridade. Por esse motivo, é de interesse das empresas responsáveis a medição dessas grandezas, tanto pelo lado interno quanto pelo lado externo dos dutos. Grande parte dos dutos utilizados para transporte está enterrada ou submersa. Tal fato dificulta o acesso contínuo a diversos pontos do seu lado externo, considerados críticos do ponto de vista da sua integridade. No entanto, existem equipamentos, conhecidos como PIGs (do inglês, Pipeline Inspection Gauges), capazes de percorrer o lado interno, realizando limpeza, separação de produtos ou medições. Nesse contexto, o presente trabalho propõe uma abordagem inédita de comunicação sem fio, em movimento, através de paredes metálicas, entre transdutores instalados do lado de fora do duto e os PIGs. Para tanto, foram pesquisadas as principais tecnologias utilizadas em comunicação sem fio, considerando-se as dificuldades inerentes ao efeito de gaiola de Faraday, provocado pelas paredes de aço dos dutos. Estudos foram realizados para demonstrar as vantagens e limitações do emprego da radiofrequência e do ultrassom para a comunicação através de paredes metálicas. Para a comunicação por ultrassom, uma bancada foi desenvolvida e transdutores específicos, denominados EMATs (do inglês, Electromagnetic Acoustic Transducer), foram desenvolvidos e avaliados.Os resultados obtidos com esse trabalho servem não apenas para aplicação em dutos de óleo e gás, mas também para outras aplicações onde exista a necessidade de comunicação através de paredes metálicas.<br> / Abstract : The knowledge of real operation conditions of pipelines for transporting oil and gas is of fundamental economic and social importance. The leakage of these products, in addition to the financial losses associated with pipe repair and product waste, represents serious consequences for the affected area. The monitoring of pipelines strains is one of the most used methods for preventing these faults. Moreover, the monitoring of its tilting can also indicate that the pipeline has suffered, or is suffering, mechanical stresses that can damage its integrity. For this reason, it is of great interest the measurement of these quantities, inside and outside the duct. A large part of the pipeline used for transportation is buried or submerged. This fact complicates the continuous access of several points on the outside of the pipe, considered critical in terms of its integrity. However, there are devices, known as PIGs, (Pipeline Inspection Gauges) able to scroll through the inside of the pipes, performing cleaning, product separation or measurements. In this context, this work proposes a novel approach of wireless communication, in movement, through metal walls, between the transducers installed on the outside of the pipeline and the PIG. For this purpose, it was studied the main technologies used in wireless communications, considering the difficulties inherent of the Faraday cage effect, caused by the steel walls of the pipe. Studies were performed to demonstrate the advantages and limitations of the use of radiofrequency and ultrasound for communication through metal walls. For communication with ultrasound, a test bench was developed and specific transducers, called EMATs (Electromagnetic Acoustic Transducers) were developed and evaluated. The results obtained with this work serve not only for application in oil and gas pipelines, but also for other applications where there is a need for communication through metal walls.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-31T03:09:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343683.pdf: 697227 bytes, checksum: 14ce6e180845c8fdb3aac1825ead7d06 (MD5) Previous issue date: 2016 / Esta tese apresenta um estudo sobre o chamado canal de retransmissão bidirecional (TWRC, do inglês Two Way Relay Channel) sob diferentes técnicas de transmissão. Como primeira contribuição, é obtido para cada técnica de transmissão o limitante teórico para a taxa efetiva de transferência, em função da relação sinal-ruído (SNR, do inglês Signal to Noise Ratio), bem como é indicada a correspondente taxa de mensagem ótima, ou seja, aquela com a qual a máxima taxa efetiva pode ser alcançada. Expressões otimizadas para as duas taxas (ambas expressas em bits por símbolo complexo) são derivadas para o TWRC sob desvanecimento quase-estático do tipo Rayleigh e sob as técnicas de transmissão de roteamento (RO), de codificação de rede (NC) e de codificação de rede na camada física (PNC). Para PNC, foram consideradas as estratégias de retransmissão Decodifica-e-Encaminha (DF) e Computa-e-Encaminha (CF). Além disso, para aumentar a taxa de transferência na técnica PNC, foi considerada a utilização de um buffer de pacotes (PB) na estação relay. A partir dos resultados numéricos, várias conclusões importantes foram obtidas, como por exemplo que CF-PNC com PB é a melhor técnica para SNR de moderada a alta. Como segunda contribuição desta tese, formas de codificação de canal integrada à codificação de rede na camada física foram consideradas, visando alcançar ou se aproximar da máxima taxa efetiva de transferência e assim validar os limitantes obtidos. Para a estratégia DF-PNC, foram projetados códigos de canal integrados turbo com diferentes taxas de mensagens. A fim de melhorar o desempenho, foram implementadas modificações no algoritmo de decodificação dos códigos turbo propostos. Para a estratégia CF-PNC, a técnica de codificação de rede via reticulados sobre anéis de inteiros, recentemente introduzida por Feng, Silva e Kschischang, foi considerada. Foram projetados códigos de reticulados sobre anéis de inteiros complexos obtidos a partir de códigos turbo binários, fazendo uso da Construção A Levantada. Resultados de simulação envolvendo as duas propostas de codificação de canal integrada à codificação de rede na camada física associadas às técnicas DF-PNC e CF-PNC corroboram os resultados teóricos sobre taxas obtidos na primeira parte desta tese.<br> / Abstract : This Ph.D. dissertation presents a study of the so-called two-way relay channel (TWRC) under different transmission techniques. As a first contribution, the theoretical limit on the effective transfer rate, as a function of the signal-to-noise ratio (SNR), as well as the corresponding message rate (i.e., the information rate at which the maximum effective transfer rate is achieved) are obtained. Optimized expressions for the two rates (both expressed in bits per complex symbol) are derived for the TWRC under quasi-static Rayleigh fading and under three transmission techniques, namely, routing (RO), network coding (NC), and physical-layer network coding (PNC). For PNC, the decode-and-forward (DF) and compute-and-forward (CF) retransmission strategies are considered. Additionally, in order to increase the transfer rate in PNC, the utilization of a packet buffer (PB) is considered in the relay station. From numerical simulation results, several important conclusions are drawn, for instance, that CF-PNC with PB is the best technique for moderate-to-high SNR. As a second contribution of this dissertation, forms of channel coding integrated to physical-layer network coding are considered, aiming at achieving or approaching the maximum effetive transfer rate, thus validating the derived limits. For the DF-PNC strategy, integrated turbo channel codes with different message rates are designed. To get a better performance, some modifications are implemented in the decoding algorithms for the proposed turbo codes. For CF-PNC, the techique named network coding via lattices over integer rings, recently introduced by Feng, Silva, and Kschischang, is considered. Lattice codes over complex integer rings obtained from binary turbo codes, making use of Lifted Construction A, are designed. Simulation results for the two proposed channel coding techniques integrated to physical-layer network coding, associated with DF-PC and CF-PNC, corroborate the theoretical results on rates obtained in the first part of the dissertation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina , Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação / Made available in DSpace on 2012-10-21T01:24:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 199342.pdf: 587064 bytes, checksum: bad55b05cfa973833772b31e68d4177b (MD5) / A crescente necessidade de gerenciar aplicações de voz, dados e imagem em uma única plataforma, sob o conceito de pacotes, está promovendo uma verdadeira transformação nas infra-estruturas das operadoras de telecomunicações. A antiga prioridade da transmissão de voz agora começa a ceder lugar às novas tecnologias que permitirão às operadoras, num futuro próximo, oferecer serviços mais sofisticados, a preços compatíveis com o perfil dos usuários. Trata-se de atualização tecnológica inevitável que beneficia a ambos os lados. Ao usuário, porque abre a perspectiva de acesso a serviços inovadores e tarifas mais acessíveis. E às operadoras, devido ao fato de poderem reduzir custos com gerenciamento e controle de suas infra-estruturas, uma vez que contarão com rede única, na qual trafegarão dados e voz. Uma forte tendência aponta para a adoção do protocolo IP como padrão para tráfego de voz nas redes de dados corporativas tornando-as redes convergentes. A questão mais crítica que todas as operadoras enfrentam é o fator tempo de mercado. Para unir o duplo desafio da construção de uma rede convergente e seu rápido emprego, as operadoras estão optando por um ambiente sem fio de comutação de pacotes. A rede sem fio de comutação de pacotes é uma alternativa ótima para reduzir custos e conta com a facilidade e rapidez na construção de uma infra-estrutura. A rede sem fio pode ser empregada em paralelo com a infra-estrutura existente, ou como infra-estrutura para operadoras emergentes. Nesse contexto, este trabalho se propõe a avaliar o desempenho de VoIP (Voice over IP) em uma rede convergente sem fio, definindo metodologia, ferramentas e métricas. Os objetivos a serem alcançados são: compreensão das tecnologias de VoIP e rede sem fio, análise de tráfego de VoIP em redes sem fio e definição de variáveis que influenciam no desempenho deste tráfego.