SÁ NETTO, R. N. Análise do uso de compressive sensing para canal de feedback limitado diante do erro de quantização e ruído em sistemas SM-MIMO. 2012. 53 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2014-01-03T13:35:42Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_rnsanetto.pdf: 1913890 bytes, checksum: edc90df6fb0cf27bd068eb1bb9f85438 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2014-01-09T13:40:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_rnsanetto.pdf: 1913890 bytes, checksum: edc90df6fb0cf27bd068eb1bb9f85438 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-09T13:40:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_rnsanetto.pdf: 1913890 bytes, checksum: edc90df6fb0cf27bd068eb1bb9f85438 (MD5) Previous issue date: 2012-06-18 / Concerning to mobile communications, the information exchange over the channel states between receiving antennas and transmiting antennas is an important tool to enhance the system performance. Thus, in this work, spatially multiplexed MIMO (SM-MIMO) systems with limited Channel State Information (CSI) were analyzed considering two techniques of linear signal detection and pre-equalization Zero Forcing (ZF) and Minimum Mean Square Error (MMSE). Due to this limitation two schemes were considered: Quantization Codebook (QC) e Compressive Sensing (CS). Compressive Sensing is used to generate a reduced CSI feedback to the transmitter in order to reduce feedback load into the system. Therefore, in this work, the performance of the techniques were compared by computational simulations of Bit Error Rate (BER) curves according to the variation of the Signal to Noise Ratio (SNR) for the two considered approaches QC and CS. Furthermore, the presence of quantization error and noise, in the feedback link, were also evaluated for the CS scheme. / Em se tratando de comunicações móveis, a troca de informações sobre os estados do canal entre as antenas receptoras e transmissoras é uma importante ferramenta para a melhoria do desempenho do sistema. Assim, nesse trabalho foram analisados sistemas MIMO multiplexados espacialmente, Spatially Multiplexed MIMO (SM-MIMO), com informações do estado do canal no transmissor, Channel State Information (CSI), limitadas e duas técnicas de detecção linear do sinal e pré-equalização do sinal Zero Forcing (ZF) e Minimum Mean Square Error (MMSE). Para essa limitação dois esquemas foram considerados: Quantization Codebook (QC) e Compressive Sensing (CS). Compressive Sensing é usado para gerar um CSI comprimido a ser enviado pelas antenas receptoras por um canal de feedback a fim de reduzir a quantidade de informação enviada pelas mesmas. Portanto, nesse trabalho, o desempenho das duas técnicas foram comparadas por simulações computacionais das curvas da taxa de erro de bit, Bit Error Rate (BER), de acordo com a variação da relação sinal ruído, Signal to Noise Ratio (SNR), considerando as duas abordagens QC e CS. Além disso, a presença do erro de quantização e do ruído, no canal de feedback, também foi avaliada para o esquema de CS.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T18:05:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 326405.pdf: 5445113 bytes, checksum: 1612d9c955940119466d9f3e286652a1 (MD5) Previous issue date: 2014 / Atualmente, diversos sistemas de comunicação demandam grandes volumes de tráfego de dados para consumo quase instantâneo. Estes dados devem ser entregues aos usuários tal qual foram gerados: sem erros. Por isso, técnicas de controle e correção de erros estão intrinsecamente ligadas aos sistemas que realizam trocas de dados, sejam sistemas de armazenamento, os quais estão sujeitos a falhas durante a leitura, ou sistemas de comunicação, que estão sujeitos às adversidades do meio (radiação, interferência eletromagnética, desvanecimento, entre outros). Neste cenário, os códigos Reed-Solomon representam uma solução viável para inúmeras aplicações, bem como pesquisas acadêmicas, mesmo tanto tempo após sua invenção. Este trabalho realiza um estudo da teoria que embasa os códigos Reed-Solomon, assim como implementa as técnicas do estado-da-arte dos módulos que compõem tanto o codificador quanto o decodificador, as quais são prototipadas em hardware reconfigurável.<br>

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:26:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332136.pdf: 8571699 bytes, checksum: d32fe46e2a6aa2fb6f814ef3cd7bfda1 (MD5) Previous issue date: 2014 / As Redes de Sensores sem Fio (RSSF) vêm apresentando uma penetração cada vez maior nas mais distintas áreas, dados a sua versatilidade e o seu baixo custo. Mais recentemente foi proposto seu emprego no chão de fábrica, com o surgimento de diversos padrões específicos, com especial destaque ao padrão IEEE 802.15.4. O ambiente industrial possui duas características que o diferenciam dos demais ambientes de aplicação das RSSF: requisitos de tempo real na troca de mensagens e alto índice de ruído eletromagnético que provocam altas taxas de perdas de mensagens. Sendo assim, é determinante para a aplicação das RSSF no ambiente industrial que se maximize a confiabilidade na troca de mensagens com garantias temporais. Neste sentido, esta tese propõe um novo algoritmo de codificação de rede para retransmissão oportunista de mensagens, aplicado a redes de sensores sem fio no padrão IEEE 802.15.4. Essa proposta emprega técnicas de codificação de rede, cooperação e diversidade temporal objetivando aumentar a confiabilidade na troca de mensagens. A codificação de rede é utilizada em nodos retransmissores para, sempre que necessário, agrupar um conjunto de mensagens e retransmiti-las. O coordenador da rede, ao receber o conjunto de mensagens originais e mensagens codificadas, consegue aumentar significativamente a taxa de sucesso das mensagens recebidas e, consequentemente, minimizar o consumo energético e do uso do meio na rede. Para comprovar a eficácia dessa proposta foi realizado um conjunto de ensaios experimentais com várias plataformas de nodos, principalmente o MicaZ, e simulações no OMNeT++, em variadas topologias de rede. Com o comparativo da nova técnica com técnicas tradicionais de retransmissão de mensagens se comprovou o melhor desempenho da nova proposta. Também foram realizados ensaios experimentais que comprovaram a factibilidade da codificação de rede em nodos das RSSF.<br> / Abstract: Wireless Sensor Networks (WSN) based applications have been increased in different applications areas, due to their versatility and low cost. Recently, its adoption has been proposed on factory floor, with the emergence of several specific standards, with special emphasis on the IEEE 802.15.4 standard. The industrial environment has two particular features that differs from traditional WSN application environments:(i) real-time constraints in messaging streams and (ii) high level of electromagnetic noise, which causes high rates of loss messages.Therefore, it is mandatory for industrial WSN application to maximize the reliability in messages exchanging with temporal guarantees. In this sense, this thesis proposes a new network coding algorithm for opportunistic relaying messages, applied to IEEE 802.15.4 WSN. This proposal employs network coding techniques, time diversity and cooperation in order to increase the message reliability. Network coding is adopted at relays nodes to group a set of messages and retransmit them. The network coordinator, upon receiving the set of original messages and coded messages can signicantly increase the success rate of incoming messages and, consequently, minimize the energy consumption through the network. To assess the effectiveness of this proposal several studies have been conducred in diferent sensor nodes platforms, especially the MicaZ and simulations in OMNeT++ considering various network topologies. Simulation results show that the proposed approach outperforms traditional ralaying techniques. Experimental assessment indicates the feasibility of network coding in the WSN nodes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:07:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328084.pdf: 3676568 bytes, checksum: 38ad93820259bd187203a2dfdbaa2aa7 (MD5) Previous issue date: 2014 / Essa dissertação descreve uma infraestrutura de comunicação sem fio projetada para uso em um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) de pequena escala. A mesma tem como objetivo fornecer os links de comunicação entre o VANT e uma estação base (para fins de recebimento de comandos de controle) e entre o VANT e uma Rede de Sensores Sem Fio (RSSF) (para fins de coleta de dados). O desafio é utilizar o mesmo hardware para comunicar-se com dispositivos potencialmente heterogêneos e compartilhar diferentes protocolos e tipos de tráfego. O trabalho detalha a camada de software projetada para prover uma comunicação confiável com a estação de base, além de priorizar a economia de recursos com os nós de uma RSSF. Para ambos os casos, é usado apenas um transceiver IEEE 802.15.4 de longo alcance. Com o intuito de demonstrar a infraestrutura proposta, dois diferentes cenários foram implementados e testados. O primeiro consiste na comunicação do VANT com sensores esparsamente distribuídos sobre o solo. Já o segundo consiste na entrega dos dados coletados para a estação base. Ambos os cenários de comunicação diferem-se em tempo de conexão e outros requisitos. Os resultados obtidos mostram que a solução proposta atende os desafios relacionados.<br> / Abstract : This paper describes a wireless communication infrastructure designed for a small-scale Unmanned Aerial Vehicle (UAV). It aims at providing a communication link between the UAV and a base station and also additional links that may allow collecting data from a remote Wireless Sensor Network (WSN). The challenge here is using the same hardware to communicate with potential heterogeneous devices and using different protocols. The paper details the software layer designed to support a reliable communication with the base station, as well a highly efficient best-effort communication with nodes from a WSN. For both cases, a single IEEE 802.15.4 extended range transceiver is used. To demonstrate the proposed infrastructure, two different utilization scenarios were implemented and tested. The first consists of the UAV node communicating with spatially distributed sensors on the ground. In the second scenario, the UAV node delivers the collected data to the base station. Both communication scenarios are different in terms of connection time and other communication requirements. Obtained results show that the proposed solution meets the related challenges.

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.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-12-01T03:14:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336270.pdf: 1127973 bytes, checksum: d520e13b74eeea785b51322ee9d2aea4 (MD5) Previous issue date: 2015 / Neste trabalho de pesquisa são desenvolvidos novos algoritmos adaptativos aplicados a sistemas de comunicações móveis que efetuam simultaneamente a conformação de feixe e o controle de potência de transmissão. Inicialmente, uma nova estratégia de controle de potência é formulada visando calcular, em cada iteração do processo de conformação de feixe, o correspondente nível de potência de transmissão. Tal estratégia é utilizada no desenvolvimento de um novo algoritmo de conformação de feixe com controle de potência aplicado a sistemas com sinal de referência. Em seguida, dois novos algoritmos de conformação de feixe, chamados adaptive projection constrained stochastic gradient (AP-CSG) e quadratic AP-CSG (QAP-CSG), são desenvolvidos a partir do método do gradiente estocástico usando uma restrição de projeção adaptativa. Além disso, partindo da modelagem estocástica dos algoritmos AP CSG e QAP CSG, uma nova abordagem, chamada adaptive combination of vector projections (ACVP), é proposta, originando um novo algoritmo, denominado sigmoid based ACVP (SB ACVP). Os algoritmos obtidos apresentam mais baixa complexidade computacional e proporcionam maiores valores de razão sinal-interferência-mais-ruído (SINR Â signal to interference plus noise ratio) do que seus concorrentes até então discutidos na literatura, permitindo, assim, valores menores de potência de transmissão quando implementados em conjunto com algoritmos de controle de potência. Análises estocásticas são também apresentadas com o objetivo de avaliar o comportamento médio dos algoritmos propostos. Resultados de simulação numérica corroboram a eficácia dos novos algoritmos desenvolvidos e validam seus modelos estocásticos.<br> / Abstract : This research work presents new adaptive algorithms, which perform both beamforming and power control for mobile communication systems. Initially, a new power control strategy is formulated aiming to update the transmission power at each iteration of the beamforming process. Such a strategy is used to devise a new joint beamforming and power control algorithm based on reference signals. Next, two new beamforming algorithms, called adaptive projection constrained stochastic gradient (AP CSG) and quadratic AP CSG (QAP CSG), are developed from the stochastic gradient method by using an adaptive-projection constraint. Moreover, based on the stochastic modeling of the AP CSG and QAP CSG algorithms, a new approach, named adaptive combination of vector projections (ACVP), is proposed, giving rise to a new algorithm, termed sigmoid based ACVP (SB ACVP). The proposed algorithms exhibit lower computational burden and provide higher signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) values than the competing ones from the literature, thereby leading to lower transmission power levels when they are jointly implemented with power control algorithms. Stochastic analyses are also presented in order to evaluate the mean behavior of the proposed algorithms. Numerical simulation results are shown confirming the effectiveness of the developed algorithms and the accuracy of the proposed models.

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.