Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de uma rede planar de antenas em tecnologia microfita para Radar de Abertura Sintética (SAR) polarimétrico, de alta resolução, para uso em sensoriamento remoto. A rede foi projetada a partir de especificações estabelecidas para operação em banda L (1,2 a 1,3 GHz), com características que atendem boa parte das necessidades atualmente existentes no Brasil. Ressalta-se que a implementação desta tecnologia, importante devido às dimensões continentais do Brasil, é perfeitamente viável e agregará um grande valor ao desenvolvimento econômico e social do país, bem como sua relevância frente à segurança nacional. Inicialmente é descrito o sistema SAR, enfatizando suas vantagens e a relevância quanto ao emprego desta tecnologia à luz das necessidades brasileiras. Exemplos de sistemas operando, tanto em plataformas orbitais, quanto em aerotransportadas, são apresentados com o objetivo de informar e preparar o leitor para um melhor entendimento deste trabalho. Em seguida, introduz-se o elemento irradiador em tecnologia de microfita, onde uma série de topologias é estudada com o objetivo de escolher aquela que melhor se adapta às necessidades de um sistema SAR polarimétrico. Uma vez definido o elemento irradiador, um sistema imageador em banda L é especificado para operar em uma aeronave EMB-120 (Brasília). Por fim, uma rede planar de antenas, que utiliza a topologia do elemento irradiador previamente projetado, é desenvolvida seguindo as especificações determinadas pelo sistema em questão. Para todas as antenas projetadas, foram desenvolvidos protótipos, cujos resultados experimentais concordaram muito bem com os preditos por programas comerciais, que auxiliaram nos seus respectivos projetos. Salienta-se ainda a importância da parte prática desenvolvida neste trabalho, pois as dificuldades e, sobretudo, o desafio que a implementação de uma rede de antenas deste porte representa, apontam para o elevado estágio alcançado pelo Laboratório de Antenas e Propagação (LAP) do ITA.

Nonparametric change point detection algorithms have been applied in intrusion detection problems and network management. Specifically, applications considering denial of service detection and traffic control are focused in this work. The algorithms studied are inspired by the CUSUM (Cumulative Sum) and SP (Shiryaev-Pollak) parametric procedures. New nonparametric sequential and batch-sequential SP inspired algorithms are introduced and they are compared with existent solutions based on CUSUM procedure in terms of the evolution of the test sequences and the detection threshold using real data containing denial of service attacks with different patterns. The results show that our sequential approach generally has better performance concerning the detection delay and false alarm rate, while our batchsequential approach can decrease the false alarm rate when they are compared to their analogous CUSUM inspired procedures. In terms of traffic control, the Leaky Bucket (LB) algorithm, the most popular traffic regulation mechanism, is proved to be a kind of CUSUM procedure. This new interpretation and the mathematical framework introduced provided a simple compact notation for this algorithm. In addition, it was possible to interpret the Fractal LB (FLB), a traffic regulator developed to deal with self-similar traffic, as a sequential test. A modification in the FLB algorithm is made, resulting in an algorithm with improved performance in terms of number of well-behaved cells marked with lower priority or discarded and punishment of bad-behaved cells. Finally, the self-similarity influence on the nonparametric sequential algorithms under study is analyzed. The consideration of the selfsimilar nature of the traffic plays a crucial role in the performance and thresholds of these algorithms. In this work, it is presented an approach to improve the performance of the nonparametric sequential CUSUM based procedure in the presence of self-similar traffic.

Este trabalho tem por objetivo analisar o desempenho da solução de segurança definida pela ICAO (International Civil Aviation Organization) para a ATN (Aeronautical Telecommunication Network) que é uma rede global para prover serviço de comunicação de dados para aviação civil. Depois de uma apresentação de arquitetura e serviços ATN e uma revisão sobre questões de criptografia e segurança de rede, é proposto um cenário desenvolvido no software de simulação de redes Opnet Modeler para caracterizar o desempenho obtido com e sem segurança. Neste cenário, aeronaves executam simultaneamente a função Logon da aplicação CM (Context Management), responsável pelo início, autenticação e manutenção de sessões (conexões data link) entre aeronave e estação terrestre. Atendendo a restrição de atraso fim a fim, imposta ao padrão ATN, a sub-rede do cenário proposto mostrou suportar até 50 aeronaves simultaneamente executando CM-Logon em um canal VDL modo 2 com a solução de segurança proposta pela ICAO para a ATN.

A dinâmica caótica pode ser explorada para a implementação de sistemas de comunicação eficientes e simples. A comunicação empregando caos explora o sincronismo que ocorre entre osciladores caóticos, quando condições bem gerais se aplicam, para transmitir informações adequadamente codificadas dentro do conjunto invariante caótico. Este trabalho estudou técnicas de controle e sincronização de caos, aproveitando a evolução caótica do circuito de Chua em regime de operação de dupla volta e do sistema de Lorenz. Foram abordadas duas formas de se aproveitar características peculiares de sistemas caóticos para se transmitir informações. A primeira forma consistiu em codificar a informação na dinâmica simbólica do sistema através da utilização de pequenas perturbações. A segunda forma utilizou um sinal caótico para mascarar a mensagem codificada na dinâmica simbólica do oscilador de Chua. Investigou-se o comportamento do sistema diante do modelo de um canal com limitações na faixa de passagem e a performance de métodos de compensação dessas limitações.

Nesta Tese é estudado o compressor padrão de imagens sem perda, JPEG-LS. É observado que a estrutura do JPEG-LS utiliza um modelo probabilístico baseado em uma memória de comprimento fixo. Obviamente este não é o melhor modelo para todas as imagens. Seguindo os conceitos da teoria da codificação universal de fonte, o modelo probabilístico do JPEG-LS é modificado, levando a serem criados outros algoritmos para compressão de imagens sem perda. O conhecido algoritmo context-tree weighting (CTW), que é uma solução elegante para o problema da codificação universal de fonte para a classe de fontes com memória finita, é utilizado para auxiliar na formação da estrutura dos novos protótipos, para que se tenha um modelo probabilístico baseado em uma memória finita, porém variável em comprimento. Esses novos protótipos são denominados JPEG-LS/CTW. O desempenho desses novos compressores é medido segundo dois grupos de imagens. O primeiro é composto por imagens simuladas considerando um modelo probabilístico baseado em ausência de memória. O segundo grupo é constituído de imagens denominadas naturais, aéreas e médicas. Os resultados obtidos com o primeiro grupo mostram que o JPEG-LS/CTW consegue uma melhora de 7,5% em média, dependendo dos parâmetros do modelo. Além disso, a melhora atingida pelo JPEG-LS cuja estrutura utiliza um modelo probabilístico sem memória, que é uma escolha apropriada para imagens simuladas sem memória, não atingiu taxas de bits significantes em relação ao JPEG-LS/CTW. Os resultados obtidos com o segundo grupo mostram que o JPEG-LS/CTW alcança praticamente o mesmo desempenho que o JPEG-LS padrão (de fato, a diferença de desempenho entre os compressores é de menos de 0,5% em média) e consegue desempenhos melhores em relação a versões do JPEG-LS que utilizam modelos probabilísticos diferentes do convencional.

Este trabalho provê um arcabouço de implementação e implantação da Rede de Telecomunicações Aeronáuticas (Aeronautical Telecommunications Network - ATN) no Brasil. Esta futura geração das telecomunicações aeronáuticas é responsável pela integração de uma variedade de sistemas para a troca de dados aeronáuticos, seja ela em enlaces ar-terra ou terra-ar. Diversos aspectos são tratados, principalmente o enlace terra-terra através do Sistema de Tratamento de Mensagens (Message Handling System - MHS) que compõe a ATN. São tratados também a concepção e as necessidades dessa nova rede pela ICAO (International Civil Aviation Organization), passando pelas fases de sua implantação com os gateways entre a atual rede aeronáutica existente e as novas tecnologias de transmissão de dados. Na última parte, o detalhamento de um pequeno grupo de funcionalidades e as operações necessárias a um cenário de troca de mensagens interpessoais no ambiente MHS são cuidadosamente analisados. O trabalho também descreve a tendência de implementação do MHS sobre a pilha de protocolos TCP/IP, em vez da utilização dos protocolos ISO/OSI, exigidos a princípio pela ICAO. Procurou-se oferecer à comunidade aeronáutica as linhas guias para a implantação da rede ATN, explicando e descrevendo a evolução dos Serviços de Tráfego Aéreo (Air Traffic Services - ATS), incluindo o background e os padrões e restrições com os quais a ICAO vem trabalhando. Esta tese de mestrado oferece ainda uma análise prospectiva do futuro das telecomunicações aeronáuticas. Ela pode ser utilizada como base para a investigação das novas tecnologias de transferência de dados aeronáuticos através de ATN, diminuindo o esforço requerido por especialistas da comunidade aeronáutica para compreender os diversos protocolos especificados para esta nova rede que será implantada em escala global.

Devido aos erros de medida de distância, a posição estimada fornecida por um receptor GPS é imprecisa (30 metros, 2s) para aplicações que requerem precisão de centímetros em tempo real, como o de aproximação e pouso automático para aeronaves com restrição de visibilidade da pista (categoria III). Existem três fontes principais de erros: a) degradação intencional, conhecida como disponibilidade seletiva (SA) que está em processo de desativação desde 2 de maio de 2000; b) diluição da precisão (DOP) que está associada aos efeitos da distribuição geométrica dos satélites em solução de navegação. A posição relativa dos satélites disponível afeta a exatidão das coordenadas do usuário obtidas por um receptor GPS e, c) erro equivalente de distância do usuário (UERE) que é a soma das contribuições de cada fonte de erro associada a cada satélite e com a pseudodistância, e são: erros dos relógios do satélite e do usuário, erros do sistema (efemérides, atrasos devido à ionosfera, atrasos da troposfera, multicaminho e receptor). É necessário ter melhor conhecimento dos fatores desses erros e o modelo que os representa. Parte-se do conhecimento a priori da localização da antena do receptor e da obtenção a posteriori da localização exata dos satélites. Dados coletados das pseudodistâncias foram comparados às reais distâncias, obtendo-se o erro a ser modelado. Devido às características dos dados, séries temporais com estrutura de autocorrelação, levaram ao emprego do modelo ARIMA (AutoRegressive Integrated Moving Average, Autoregressivo Integrado e Médias Moveis) da metodologia de Box & Jenkins. Comprovou-se o bom desempenho do modelo com a redução do erro de cálculo da posição do usuário de 110 metros para 1,29 metros.

Nos últimos anos, as redes locais cabeadas têm sido estendidas através de redes sem fio. A vantagem desse tipo de rede é que as empresas economizam custo em infra-estrutura e conseguem prover mobilidade e flexibilidade para os usuários. Entretanto as redes sem fio estão sujeitas a ataques devido ao uso de ondas de rádio como meio de transmissão. Apesar do IEEE ter definido o WEP como mecanismo de segurança ele não é suficientemente seguro. Algumas soluções como sistemas de detecção de intrusão são desenvolvidas para mitigar as fraquezas do WEP. Um sistema de detecção de intrusão sem fio é uma ferramenta que captura todas as comunicações locais sem fio e gera alertas baseados em assinaturas pré-definidas ou anomalias no tráfego. Os sistemas existentes de código aberto atualmente são pré-definidos em termos de assinatura ou têm restrições nos tipos de ataques que podem detectar. Neste trabalho é proposto um sistema de detecção de intrusão em tempo real que detecta a presença de elementos não autorizados tais como usuários, pontos de acesso, ferramentas de Wardriving e ataques de negação de serviço.

Além do sinal de visada direta, um receptor GPS pode receber sinais provenientes de reflexão e / ou difração sendo esses sinais denominados de multicaminho. Apesar dos contínuos avanços das tecnologias dos receptores GPS e das antenas, o sinal do multicaminho continua sendo uma das principais fontes de erro na determinação da posição do usuário e para minimizá-lo é preciso entender o seu comportamento e suas características. Esta tese visa apresentar a modelagem dos sinais de multicaminho provenientes de reflexões especulares próximas à antena do receptor e propor a utilização do novo sinal civil GPS L5 e da Filtragem Espacial Digital fazendo uso do algoritmo LMS para minimizar seus efeitos. No decorrer deste trabalho serão apresentados os planos de modernização do GPS e a estrutura do sinal GPS L5 destacando-se as principais vantagens associadas ao uso deste novo sinal no receptor GPS.

Determinadas campanhas de Ensaios em Vôo requerem suporte de telemetria, implementada por enlace ponto a ponto de microondas terrestre. Um sistema convencional de telemetria apresenta restrições quanto à banda de freqüência para transmissão, alcance e capacidade de aquisição de dados. Este trabalho de tese propõe um sistema de telemetria inovativo baseado em satcom que permite a operação em regiões de altas freqüências do espectro eletromagnético, que ainda apresentam maior disponibilidade, alcance virtualmente ilimitado entre aeronave e estação de solo e aumento da capacidade de aquisição de dados. Um sistema de telemetria via satélite, poderia permitir a aquisição de dados de ensaios em áreas desprovidas de recursos de comunicação e, através de telemetria simultânea, reduzir o tempo de conclusão de campanhas antecipando a entrada em serviço de novas aeronaves. Utilizando cálculos baseados em dados e características de equipamentos disponíveis no mercado, são apresentados subsídios para análise de viabilidade e confiabilidade de um sistema de telemetria baseado em comunicação via satélite.