Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-07T11:55:49Z No. of bitstreams: 1 robertomussideoliveira.pdf: 1293292 bytes, checksum: 78c6c9fd9415c0b3990a1aaf55b842a2 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-06-07T13:31:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 robertomussideoliveira.pdf: 1293292 bytes, checksum: 78c6c9fd9415c0b3990a1aaf55b842a2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-07T13:31:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 robertomussideoliveira.pdf: 1293292 bytes, checksum: 78c6c9fd9415c0b3990a1aaf55b842a2 (MD5) Previous issue date: 2015-03-11 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesse trabalho, discutimos o uso de protocolos de cooperação na subcamada de controle de acesso ao meio (CMAC) para reduzir a taxa de perda de pacote e aumentar o goodput em um sistema de comunicação banda larga via rede elétrica (PLC) de ambientes residenciais. Para apoiar essa discussão, nós, pela primeira vez, apresentamos uma análise estatística da taxa de erro de pacote (PER) de canais PLC residenciais a partir de dados medidos em um modelo com um único relay. Adicionalmente, nós esboçamos um simples protocolo CMAC capaz de explorar a diversidade oferecida por uma rede elétrica doméstica. Usando esse protocolo, nosso objetivo é mostrar o impacto da variação da largura de banda, da variação da PER e da posição relativa do relay no desempenho do sistema. Sendo assim, nós mostramos que a taxa de perda de pacote e o goodput melhoram quando a largura de banda de frequência aumenta. Além disso, resultados mostram que a cooperação na camada de enlace não oferece vantagens caso os valores de PER do enlace direto e do enlace intermediado pelo relay sejam muito altos ou muito baixos. Nós também notamos que as melhorias estudadas dependem da posição do nó relay em relação ao nó fonte e ao nó destino (i.e., notamos melhoras na rede nos casos em que o relay estava situado próximo à fonte e no meio do caminho entre a fonte e o destino). Finalmente, uma comparação entre os esquemas de acesso múltiplo por divisão de frequências ortogonais - acesso múltiplo por divisão de tempo (OFDMA-TDMA) e acesso múltiplo por divisão de tempo - multiplexação por divisão ortogonal de frequência (TDMA-OFDM) mostra que o simples protocolo CMAC é mais eficaz quando usado juntamente com o primeiro esquema do que com o último. Em suma, a nossa contribuição é dividida em duas etapas: primeiramente, desenvolvemos um simples protocolo MAC de cooperação que traz melhorias de desempenho na rede quando comparado com um sistema sem a cooperação; em segundo lugar, nós realizamos uma análise sistemática de diferentes cenários, mostrando os benefícios e limitações da cooperação na camada de enlace de redes PLC. / In this work, we discuss the use of cooperative medium access control (CMAC) protocols to reduce packet loss rate and to improve goodput of in-home broadband power line communication (PLC) systems. To support this discussion, we, for the first time, present a statistical packet error rate (PER) analysis of measured in-home PLC channels by adopting a single relay model. Additionally, we outline a simple CMAC protocol that is capable of exploiting the diversity offered by in-home electric power grids. Using this protocol, we aim to show the impact of bandwidth variation, PER variation and of relative relay location on system performance. Thus, we show that packet loss rate and goodput improve when frequency bandwidth increases. Also, results show that cooperation at the link layer does not offer advantages if the PER values of direct and relayed links are very high or very low. Furthermore, we note that the improvements depend on the location of the node relay in relation to the nodes source and the destination (i.e., network improves if the relay is located near the source or in the midway between the source and the destination). Finally, a comparison between orthogonal frequency division multiple access - time division multiple access (OFDMA-TDMA) and time division multiple access - orthogonal frequency division multiplexing (TDMA-OFDM) schemes show that the simple CMAC protocol is more effective when it is used together with the former scheme than the latter.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2015-12-01T12:45:13Z No. of bitstreams: 1 robertomussideoliveira.pdf: 1293292 bytes, checksum: 78c6c9fd9415c0b3990a1aaf55b842a2 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-01T12:45:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 robertomussideoliveira.pdf: 1293292 bytes, checksum: 78c6c9fd9415c0b3990a1aaf55b842a2 (MD5) Previous issue date: 2015-03-11 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesse trabalho, discutimos o uso de protocolos de coopera¸c˜ao na subcamada de controle de acesso ao meio (CMAC) para reduzir a taxa de perda de pacote e aumentar o goodput em um sistema de comunica¸c˜ao banda larga via rede el´etrica (PLC) de ambientes residenciais. Para apoiar essa discuss˜ao, n´os, pela primeira vez, apresentamos uma an´alise estat´ıstica da taxa de erro de pacote (PER) de canais PLC residenciais a partir de dados medidos em um modelo com um ´unico relay. Adicionalmente, n´os esbo¸camos um simples protocolo CMAC capaz de explorar a diversidade oferecida por uma rede el´etrica dom´estica. Usando esse protocolo, nosso objetivo ´e mostrar o impacto da varia¸c˜ao da largura de banda, da varia¸c˜ao da PER e da posi¸c˜ao relativa do relay no desempenho do sistema. Sendo assim, n´os mostramos que a taxa de perda de pacote e o goodput melhoram quando a largura de banda de frequˆencia aumenta. Al´em disso, resultados mostram que a coopera¸c˜ao na camada de enlace n˜ao oferece vantagens caso os valores de PER do enlace direto e do enlace intermediado pelo relay sejam muito altos ou muito baixos. N´os tamb´em notamos que as melhorias estudadas dependem da posi¸c˜ao do n´o relay em rela¸c˜ao ao n´o fonte e ao n´o destino (i.e., notamos melhoras na rede nos casos em que o relay estava situado pr´oximo `a fonte e no meio do caminho entre a fonte e o destino). Finalmente, uma compara¸c˜ao entre os esquemas de acesso m´ultiplo por divis˜ao de frequˆencias ortogonais - acesso m´ultiplo por divis˜ao de tempo (OFDMA-TDMA) e acesso m´ultiplo por divis˜ao de tempo - multiplexa¸c˜ao por divis˜ao ortogonal de frequˆencia (TDMA-OFDM) mostra que o simples protocolo CMAC ´e mais eficaz quando usado juntamente com o primeiro esquema do que com o ´ultimo. Em suma, a nossa contribui¸c˜ao ´e dividida em duas etapas: primeiramente, desenvolvemos um simples protocolo MAC de coopera¸c˜ao que traz melhorias de desempenho na rede quando comparado com um sistema sem a coopera¸c˜ao; em segundo lugar, n´os realizamos uma an´alise sistem´atica de diferentes cen´arios, mostrando os benef´ıcios e limita¸c˜oes da coopera¸c˜ao na camada de enlace de redes PLC. / In this work, we discuss the use of cooperative medium access control (CMAC) protocols to reduce packet loss rate and to improve goodput of in-home broadband power line communication (PLC) systems. To support this discussion, we, for the first time, present a statistical packet error rate (PER) analysis of measured in-home PLC channels by adopting a single relay model. Additionally, we outline a simple CMAC protocol that is capable of exploiting the diversity offered by in-home electric power grids. Using this protocol, we aim to show the impact of bandwidth variation, PER variation and of relative relay location on system performance. Thus, we show that packet loss rate and goodput improve when frequency bandwidth increases. Also, results show that cooperation at the link layer does not offer advantages if the PER values of direct and relayed links are very high or very low. Furthermore, we note that the improvements depend on the location of the node relay in relation to the nodes source and the destination (i.e., network improves if the relay is located near the source or in the midway between the source and the destination). Finally, a comparison between orthogonal frequency division multiple access - time division multiple access (OFDMA-TDMA) and time division multiple access - orthogonal frequency division multiplexing (TDMA-OFDM) schemes show that the simple CMAC protocol is more effective when it is used together with the former scheme than the latter.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-30T14:18:27Z No. of bitstreams: 1 luamoloisefernandesdasilveira.pdf: 589211 bytes, checksum: e51494b1c23ff74fa1fc26264147a6a1 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-30T15:36:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 luamoloisefernandesdasilveira.pdf: 589211 bytes, checksum: e51494b1c23ff74fa1fc26264147a6a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-30T15:36:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 luamoloisefernandesdasilveira.pdf: 589211 bytes, checksum: e51494b1c23ff74fa1fc26264147a6a1 (MD5) Previous issue date: 2016-08-19 / Recentemente, Power Line Communication (PLC) tem atraído o interesse de pesquisadores de todo mundo. Contudo, sistemas PLC enfrentam diversos desafios em termos da degradação da qualidade de comunicação de dados. Para superar tais problemas, propomos o CodePLC, um protocolo MAC para PLC que utiliza network coding. Utilizamos um nó intermediário para intermediar a comunicação, armazenar e repassar uma combinação linear de pacotes PLC. Avaliamos o desempenho do CodePLC através da simulação de uma topologia comum em um sistema PLC baseado no esquema Orthogonal Frequency Division Multiplexing whith Time Domain Multiple Access (TDMA-OFDM), sob uma ampla gama de cenários. Em suma, os resultados mostram que, para transmissões do tipo broadcast, o uso de network coding melhora desempenho geral do sistema PLC baseado no TDMA-ODFM. De fato, quando comparado a um sistema que utiliza uma camada MAC PLC multihop stop&wait tradicional, podemos observar um pico de aumento de 110% no valor de pico do goodput. Além disso, nosso protocolo reduz em até 71,4% a ocupação dos buffers da rede. Finalmente, CodePLC pode reduz a latência média em até quatro vezes. / Recently, power line communication (PLC) has attracted interest of worldwide researchers. However, PLC systems face several challenges which degrade data communication quality. To overcome such issues, we propose CodePLC, a network coding PLC MAC protocol. We use a single relay node to intermediate communication, storing and forwarding linear combinations of PLC data packets. We evaluate CodePLC performance through simulations of a common topology for a PLC system based in Orthogonal Frequency Division Multiplexing whith Time Domain Multiple Access (TDMA-OFDM) under a wide range of scenarios. In summary, our results show that in a broadcast like transmission, the use of network coding enhances overall system performance. In fact, when compared to a traditional PLC system using multihop stop&wait MAC layer protocol, we have observed an peak of 110% goodput increase. Moreover, our protocol reduces in 71,4% network occupancy buffers. Finally, CodePLC reduces mean latency by four times.