Esta dissertação visa realizar uma análise do plano de controle definido no IMS (IP Multimedia Subsystem), a ser utilizado nas redes de Terceira e Quarta Geração (3G e 4G). A análise considera as duas principais fases de sinalização: a fase de registro e a de estabelecimento de chamada. Os parâmetros utilizados para caracterizar o desempenho das duas fases de sinalização serão o tempo necessário para um usuário se registrar na rede (Tr) e o tempo necessário para se estabelecer uma chamada (Tc). Respectivamente Tr e Tc foram obtidos modelando os domínios IMS como sendo filas conectadas em série e considerando diferentes disciplinas de atendimento para os dois tipos de tráfego presente no plano de controle do IMS (tráfego gerado pela fase de registro e pela fase de estabelecimento de chamada). Os resultados foram obtidos através de simulação utilizando a ferramenta de simulação OPNET (Optimized Network Engineering Tool), e indicam que o melhor desempenho foi alcançado utilizando a disciplina de fila WFQ (Weighted Fair Queueing).

A tecnologia de Voz sobre IP utiliza uma rede altamente descentralizada e vulnerável a diversos ataques, havendo pouco controle sobre o canal onde a informação será trafegada. Por isso, a proteção da informação multimídia é fundamental quando se pretende transportar informações confidenciais. Dentre as etapas realizadas para proteger o dado trafegado, a etapa onde é decidida a forma de proteção é uma das mais importantes, merecendo a atenção de diversos pesquisadores e culminando em uma gama de protocolos como MIKEY-PS, MIKEY-PK, MIKEY-RSA-R, MIKEY-DH, MIKEY-DHHMAC, ZRTP e MIKEY-DHHMAC-SAS. Todos esses protocolos utilizam um método para verificar a autenticidade das mensagens. Neste estudo, propõe-se uma nova forma de autenticar as mensagens do protocolo MIKEY-DHHMAC-SAS, aumentando a segurança e eficiência do processo de autenticação das mensagens.

Os sistemas de comando e controle podem ser definidos como sistemas integrados de doutrinas, procedimentos, estruturas organizacionais, pessoal, equipamentos, instalações e comunicações com o intuito de apoiar os comandantes no comando e controle nas operações e atividades militares. Sistemas de comando e controle apresentam funcionalidades que permitem aos seus operadores obterem eficácia das forças de segurança sob o seu comando, reduzindo a quantidade de material e pessoal necessária para realizar as tarefas e aumentando a probabilidade de êxito nas missões sob sua coordenação. A atualização dinâmica do cenário situacional é muito dependente das tecnologias de comunicação utilizadas nos equipamentos das operações. A grande variedade e complexidade dos equipamentos usados para essa comunicação encarecem o desenvolvimento de soluções nesse campo. Com intuito de reduzir custos e prazos, estudos de simulações e emulações com uso de softwares simuladores têm sido empregados na análise desses sistemas. Contudo, os softwares simuladores de rede conhecidos, como por exemplo, software NCTUns, não abrangem todas as funcionalidades necessárias para simulações desses cenários. Para os sistemas de comando e controle em desenvolvimento pela indústria aeroespacial no país, algumas funcionalidades incluem suporte a configuração dinâmica de qualidade de serviço, redes móveis e do uso de hardware-in-the-loop. O objetivo deste trabalho é, então, estender as funcionalidades do software simulador de redes NCTUns para que seja possível modelar cenários militares, contemplando ainda o uso de equipamentos reais de rede junto ao simulador. Além desse desenvolvimento, foram elaborados também os testes e a validação das extensões.

Mobilidade implica que um usuário tem acesso a qualquer serviço em qualquer tempo e local sem qualquer interrupção da sua conexão. Este conceito vem sendo usado freqüentemente na Internet. MobileIP é um dos protocolos usados para alcançar este propósito. Este trabalho enfoca um dos problemas relacionados com esta tecnologia, que é a autenticação do nó móvel com sua Home Network ou Home Agent. Para isso, são propostos dois protocolos de autenticação de usuário que permitem um nó móvel se autenticar com sua própria rede. Estas propostas foram necessárias pois a maioria dos protocolos não foram previstos para funcionar na camada de aplicativos, mas sim em outras camadas OSI, como Sessão e de Enlace. Além disso, análises de segurança são feitas usando um método formal denominado lógica BAN. Questões de desempenho são também consideradas, através de uma comparação qualitativa dos tempos de transmissão e geração de mensagens entre esses protocolos, a fim de proporcionar suas implementações em ambientes sem fio.

A Rede de Telecomunicações Aeronáuticas (ATN) é uma rede global que interconecta redes terrestres a enlaces terra/ar usados para transportar comunicações relacionadas a serviços vitais para a segurança dos passageiros de uma aeronave, como as mensagens de gerenciamento de tráfego aéreo. Estes serviços têm requisitos restritos de qualidade de serviço, como atraso, disponibilidade e integridade. Recentemente a ICAO padronizou o uso da suíte de protocolos IPv6 como método de comunicação para ATN, incluindo o uso de redes IPv6 móveis. Entretanto, o uso de redes móveis sem um método de otimização de rota é ineficiente, saturando a rede de origem do roteador móvel, e adicionando atrasos inaceitáveis para serviços com necessidades de qualidade restritas, além de aumentar a probabilidade de falhas no caminho da comunicação, comprometendo a continuidade e integridade das mensagens. Ainda assim, a ICAO definiu que o uso de um método de otimização de rotas não é mandatório, até que a IETF defina uma técnica padrão para redes móveis. Diversas propostas têm sido feitas para uma técnica padrão de otimização de rotas em redes móveis, e este trabalho tem o objetivo de fazer uma análise comparativa de algumas destas propostas, tendo em vista o uso aeronáutico.

Os últimos anos têm presenciado um significativo aumento no número e solidificação dos computados e assim como da evolução dos meios de comunicação. Da mesma forma que a telefonia móvel ou via satélite tem permitido que as pessoas se falem a qualquer momento, qualquer que seja sua localização a computação móvel nos próximos anos deve permitir que os inúmeros computadores móveis acessem cada vez mais a internet, bancos de dados, outros computadores específicos, enfim que os mesmos se comuniquem. A solução IP móvel para a mobilidade de nós que transferem e recebem pacotes de dados enquanto se movem introduz o uso de agentes de mobilidade. Do lado da sub-rede de onde o móvel é originário é empregado um Agente Domiciliar e na rede visitada pelo nó móvel encontra-se possivelmente o Agente Estrangeiro. Esses agentes fornecem serviços de mobilidade a diversos nós que estão sob sua região de atuação, servindo como roteadores default para envio de pacotes por parte dos nós móveis e interceptando pacotes destinados aos mesmos. Desta forma, os agentes de mobilidade podem tornar-se pontos únicos de falha e gargalos de desempenho para os nós por eles servidos. Este problema torna-se ainda mais óbvio no caso de aplicações militares. Em um cenário de batalha, os agentes que suportam a mobilidade encontram-se ainda mais expostos e sujeitos a ataques inimigos. A falha dos agentes e a conseqüente interrupção das comunicações pode prejudicar operações táticas, coordenação das forças amigas, localização de alvos etc. O presente trabalho faz primeiramente o estudo das soluções de mobilidade de um nó analisando inicialmente sem modificações ao protocolo IP mostrando os problemas advindos dessa tentativa. O Protocolo IP Móvel, especificado pela RFC 3344, é descrito em seus principais mecanismos e objetivos. O presente trabalho estuda alguns protocolos concebidos para tolerância do sistema a falha dos agentes de mobilidade no contexto do protocolo IP Móvel para versão IPV4. São considerados os seguintes protocolos: Fault Tolerant Móbile IP (FTMIP), Eficient Fault Tolerant Protocol (EFTP) e o Dynamical Redirection Approach for Móbile IP (DRA-MIP). Após a etapa, um dos protocolos será escolhido, o que apresenta melhores relações de custo benefício e o tráfego chegando neste conjunto modelado como uma fila M/M/m/ para estudar a sua reação à falha e comprovar sua eficiência e correção.

Projetos informais, tais como fazer um evento comunitário, desenvolver um trabalho acadêmico ou organizar uma atividade social (como festa ou viagem), são realizados comumente em grupos. Abordagens atuais de gerenciamento de projeto são complexas e não explicitam a flexibilidade necessária para gerenciar projetos informais. Neste trabalho é propomos uma abordagem baseada em conceitos de trabalho colaborativo, considerando aspectos de coordenação, comunicação, cooperação e motivação, com objetivo de apoiar a participação dos membros no gerenciamento colaborativo de projetos informais. A fim de verificar a eficácia da abordagem proposta, desenvolvemos o aplicativo "Colab", um protótipo para dispositivos móveis Android, a fim de apoiar o gerenciamento colaborativo de projeto informal. Dois estudos de caso foram conduzidos visando investigar se a abordagem, junto com o protótipo, auxilia nas atividades de gerenciamento e incentiva a participação dos membros no projeto. Os resultados coletados foram positivos mostrando que a abordagem melhorou o planejamento e o monitoramento e controle durante o gerenciamento do projeto, conseguiu incentivar a participação e reconhecimento dos membros além de conseguir maior satisfação dos participantes em relação as abordagens utilizadas anteriormente.

Este trabalho apresenta uma ferramenta para a simulação de sistemas de comunicação utilizando modelos em alto nível para cada um dos blocos empregados. A ferramenta é baseada em modelos comportamentais de blocos de Radio Freqüência (RF), o que reduz custos, tempo de simulação e permite um rápido diagnóstico de problemas precoces no projeto de um sistema de comunicação sem fio. O desenvolvimento de blocos, como o LNA (Low Noise Amplifier), o MIXER, o LO (Oscillator Local) e o PA (Power Amplifier), facilita a implementação de qualquer arquitetura de Transmissão e de Recepção. Para isso foram levados em consideração efeitos de ruído, não linearidade e ganho no modelo dos blocos. Com isto se espera que a ferramenta ajude no projeto de circuitos integrados de um sistema de blocos em cascata, onde o usuário possa selecionar, configurar e simular o sistema. Na utilização da ferramenta é indispensável um conhecimento prévio das características e especificações em nível de sistema. Assim, se poderão fazer mudanças nos parâmetros de blocos, que permitirá então analisar compromissos existentes entre ruído, ganho e distorção do sinal através de todo o caminho, antes mesmo de se ter uma resposta definitiva. A ferramenta de simulação é implementada em Simulink, que é um pacote (toolbox) de Matlab, amplamente utilizado no desenvolvimento de algoritmos e blocos de comunicação. A interação e ambiente gráfico da ferramenta facilitam o uso pelas pessoas envolvidas direta e indiretamente com o projeto de circuitos. Finalmente, para verificar a ferramenta desenvolvida foi feito um estudo de caso, onde se modelou e simulou o padrão Bluetooth. / This work presents a tool for the simulation of Communication Systems using macromodels for each block used. The tool is based on behavioral models of Radio Frequency (RF) blocks, which minimize cost, simulation time and allows a fast determination of problems in the early phases of the design of a Wireless Communication System. The development of blocks like the LNA (Low Noise Amplifier), the MIXER, the LO (Local Oscillator) and the PA (Power Amplifier), helps to implement any architecture for transmission and reception. For that, the effects of noise, non-linearity and gain in the behavioral model of the blocks were considered. With this, it is expected that the tool will help the design of integrated circuits of a system with cascade blocks, where the user can select, set up and simulate the system. In order to use the tool, previous knowledge of the characteristics and specifications of the system is necessary. In this way, it will be possible to change the parameters of blocks, allowing the analysis of tradeoffs between noise, gain and distortion of the signal through the system, before having a definite answer. The tool is implemented in Simulink, which is a toolbox of Matlab, normally used in the development of communication blocks and algorithms. The graphic environment of the tool allows a straightforward use for people involved directly or indirectly with the Circuit Design. Finally, in order to verify the developed tool, a case study was performed where the Bluetooth standard was modeled and simulated.

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Sejam estes terrestres (indoor/outdoor) ou via satélites, o projetista do sistema de telecomunicações tem que ser capaz de determinar os sistemas irradiantes, as potências envolvidas, a frequência de operação do sistema, a área de cobertura e os parâmetros de qualidade do serviço. O planejamento das novas redes de comunicações sem fio representa um grande desafio ao incluir serviços cada vez mais avançados com diferentes requisitos de qualidade, suporte a mobilidade, altas taxas de transmissão e capacidades elevadas de tráfego. Os diversos ambientes nos quais essas redes operam, os fenômenos associados produzem diversos efeitos no comportamento do sinal recebido e, consequentemente, uma variação no desempenho do enlace de comunicação entre os pontos de acesso, a rede e os usuários. Por conseguinte, esses efeitos devem ser avaliados corretamente, de tal forma que o dimensionamento da rede atenda aos requisitos de qualidade regulamentados. O presente trabalho objetiva estabelecer uma metodologia para o planejamento de redes de comunicação sem fio para ambientes indoor, considerando os parâmetros de qualidade de serviços e os efeitos da polarização das antenas. Foi proposto um modelo empírico para determinar a área de cobertura desse ambiente a partir de uma abordagem baseada em medições. Como resultado de campanhas de medições, foram identificados os principais parâmetros que interferem nas perdas no enlace de propagação, destacando-se os materiais envolvidos no ambiente bem como os efeitos da polarização das antenas transmissora, entre outros. Tais efeitos, avaliados corretamente, permitirão ao projetista da rede, de uma forma crítica e com base em dados obtidos em campo, definir a melhor configuração de parâmetros e critérios de projeto para a implantação de uma rede móvel de acesso sem fio. As medições para determinação dos parâmetros de cobertura e de qualidade de serviços foram realizadas no prédio do Laboratório de Engenharia Elétrica e de Computação e no prédio de aulas do Instituto de Tecnologia da Universidade Federal do Pará. Nas campanhas de medição foram utilizadas algumas frequências, escolhidas devido à importância dos serviços disponibilizados: 2,4 GHz - redes locais sem fio (WLAN’s); 3,5 GHz - Wimax licenciado; 5,85 GHz - Wimax livre e 10 GHz (a faixa de 9,8 a 10 GHz não está ainda regulamentada, de 10 - 10,15 GHz-radioamador (Resolução Anatel, Nº 452/2006 - D.O.U. de 20.12.2006) ou serviços de comunicações multimídias (SCM) para sistemas em banda larga). Os principais resultados obtidos com o modelo proposto foram avaliados e comparados com os principais modelos da literatura e mostraram que a metodologia adotada para o planejamento de redes de comunicação sem fio em ambientes indoor teve um bom desempenho. / A major application of electromagnetic waves, presently, in the area of telecommunications concern to links of wireless mobile systems. Be these terrestrial ones (indoor/outdoor) or via satellite, the designer of the telecommunications system must be able to determine the irradiate systems, the powers involved, the operation frequency of the system, the coverage area and the quality of service parameters. The planning of new wireless communications networks represents a great challenge to include advanced services with different quality requirements, the mobility support, high transmission rates and high traffic capacity. The several environments in which those networks operate and the associated phenomena produce several effects on the behavior of the received sign and, consequently, a variation in the performance of the communication link among the points of access to net and the users. Consequently, those effects should be appraised correctly, in such a way that the network dimensioning assists to the quality requirements regulated. The present work aims to establish a methodology for the planning of wireless networks for environments indoor, considering the parameters of the quality of services and the effects of the polarization of the antennas. An empiric model is proposed to determine the coverage area of that environment from an approach based in measurements. As a result of measurement campaigns, they were identified the main parameters that interfere in the losses in the propagation link. Standing out the materials involved in the environment as well as the polarization effects of the transmitter’s antennas, among others. Such effects, if evaluated correctly, they will allow to the planner’s net, in a critical way and with base in data obtained in field, to define the best parameters of configuration and project criteria for the implantation of a wireless mobile network. The measurements for determination of the covering parameters and of quality of services they were accomplished at the building of the Laboratório de Engenharia Elétrica e de Computação and in the classes building of the Instituto de Tecnologia da Universidade Federal do Pará. The measurement campaigns were used some frequencies, chosen due to the importance of the services available: 2,4 GHz - local nets without thread (WLAN's); 3,5 GHz - licensed WiMAX; 5,85 GHz - free WiMAX and 10 GHz (9,8 to 10 GHz band is not yet regulated, 10 - 10,15 GHz Amateur radio band (Anatel resolution, No. 452/2006 - D.O.U. from 20.12.2006) or multimedia communications services (SCM) for broadband systems). The main results obtained with the proposed model were evaluated and compared with the main models of the literature and showed that the methodology adopted for the networks planning of wireless communications in indoor environment had a good performance.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2018. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / Inúmeras tecnologias promissoras foram desenvolvidas desde a concepção da Internet das Coisas (IoT, do inglês Internet of Things) que poderão modificar diferentes aspectos em nosso cotidiano. Tendo em vista o rápido crescimento da IoT, foi criado o grupo de tarefa IEEE 802.11ah para o desenvolvimento de uma nova norma Wi-Fi para lidar com os principais desafios da IoT, que são a conectividade de muitos dispositivos com recursos de energia limitados a um único ponto de acesso e o aumento do alcance das transmissões para distâncias muito maiores do que aquelas tipicamente utilizadas em redes locais sem fio. Assim, esse padrão traz novos mecanismos nas camadas física e de enlace para atender aos requisitos da IoT. Na camada física, houve modificações para operação em faixas de frequências abaixo de 1 GHz e, na camada MAC, o padrão traz novos mecanismos de economia de energia para ter um melhor desempenho em redes densas, sendo um deles o acesso restrito ao canal (RAW, do inglês Restricted Access Window). Recentemente, há muitos trabalhos sobre o IEEE 802.11ah, entretanto, a maior parte deles trazem ideias de agrupamento ou modelagem analítica para descobrirem o tamanho ótimo do RAW para obter maior desempenho da rede. No entanto, para um melhor entendimento dos efeitos dos diversos parâmetros e mecanismos do IEEE 802.11ah, esta dissertação apresenta um modelo analítico da função de coordenação distribuída do IEEE 802.11ah para o caso em que as estações estão distribuídas uniformemente em diversos slots RAW e possuem a mesma prioridade de tráfego, sob condições de tráfego saturado e canal ideal. Em nosso modelo, consideramos que cada intervalo de beacon possui somente um RAW o qual é dividido em slots RAW, e estudamos o impacto no desempenho da vazão ao variar o número de slots RAW e o número de estações na rede. Além disto, introduzimos ao modelo Markoviano uma probabilidade de término do slot RAW e propomos duas expressões empíricas para o cálculo desta probabilidade. Por fim validamos o modelo analítico com simulações no simulador de redes NS3 e, a partir das simulações computacionais, encontramos uma constante de ajuste para aproximar o modelo das simulações. / Many promising technologies have been developed since the conception of the Internet of Things (IoT) that can modify different aspects of our daily lives. In light of the rapid growth of IoT, it was created the IEEE 802.11ah Task Group to develop a newWi-Fi standard to address IoT’s key challenges, which are the connectivity of many devices with limited power resources to a single access point and the increase in the transmissions range for distances much greater than those typically used in wireless local area networks. Thus, this standard brings new mechanisms in the physical and link layers to meet IoT requirements. In the physical layer, there were modifications to permit the operation in frequency bands below 1 GHz and, in the MAC layer, the standard brings new power saving mechanisms to perform better in dense networks, one of which is the restricted access to the channel (RAW). Recently, there have been a lot of work on IEEE 802.11ah, however, most of them bring grouping or analytical modeling ideas to find out the optimal RAW size for a higher network performance. On the other hand, for a better understanding of the effects of the various IEEE 802.11ah parameters and mechanisms, this dissertation presents an analytical model of the distributed coordination function of IEEE 802.11ah for the case where the stations are evenly distributed in several RAW slots and have the same traffic priority, under conditions of saturated traffic and ideal channel. In our model, we consider that each beacon interval has only one RAW which is divided into RAW slots, and we study the impact on throughput performance by varying the number of RAW slots and the number of stations in the network. In addition, we introduce to the Markovian model a probability of reaching the end of a RAW slot and propose two heuristic expressions for this probability calculation. Finally we validate the analytical model with simulations in the networks simulator NS3 and, from the computational simulations, we find an adjustment constant to approximate the model of the simulations.