Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-11-30Bitstream added on 2014-06-13T20:59:56Z : No. of bitstreams: 1 barbieri_wr_me_sjrp.pdf: 2320293 bytes, checksum: 788cbe9d3961bfd57dff3fb3c4ddd93c (MD5) / Os avanços constantes da tecnologia, a facilidade da troca de informação em todas as áreas conhecidas e equipamentos cada vez mais sofisticados apresentam um cenário onde se torna imprescindível uma infraestrutura que proporcione comunicação entre os veículos que circulam nas cidades e rodovias, para haver uma maior segurança no tráfego. Esta ferramenta conhecida como VANET (Vehicular Ad Hoc NETwork) é uma subclasse da redes Ad Hoc que tem como objetivo a comunicação entre veículos e/ou entre veículos e uma infraestrutura de acostamento, e tem a finalidade de proporcionar segurança e autonomia nas vias rodoviárias. Mas esta troca de informação ainda é frágil e cada vez mais fácil de ser interceptada. Com o intuito de minimizar as invasões e interceptações, foi proposta a utilização do protocolo TESLA (Timed Efficient Stream Loss-Tolerant Authentication) que é um protocolo de segurança utilizado na troca de informações nas comunicações e baseiase na perda de tempo de sincronização entre o emissor e o receptor. O objetivo deste trabalho é modelar em UML e Fluxograma a alteração na comunicação na rede VANET, sendo possível escolher qual protocolo será utilizado e a segurança no protocolo TESLA, que tornará possível a escolha de qual criptografia utilizar, e para esta modelagem está prevista a utilização da técnica da Criptografia das Curvas Elípticas – ECC / The constant advances in technology, the ease of information exchange in all areas, and increasingly sophisticated equipment present a scenario where it becomes essential to have an infrastructure that provides communication between vehicles traveling in cities and highways to be safer in traffic. This tool is known as VANET (Vehicular Ad hoc NETwork) and is a subclass of ad hoc networks that aims communication between vehicles and/or between vehicles and roadside infrastructure, in order to provide security and autonomy roads. But, this exchange of information is still fragile and increasingly easy to be intercepted. In order to minimize intrusions and hijacks, it was proposed to use the TESLA protocol (Timed Efficient Stream LossTolerant Authentication), which is a security protocol used in the communication exchange and based on the loss of synchronization time between transmitter and receiver. The objective of this work is to model in UML and Flowchart change in the VANET network communication, and can choose which protocol will be used and safety at TESLA protocol, which make it possible to choose which encryption to use, and this model is expected to use the technique of Elliptic Curve Cryptography ECC

Orientador: Marcos Antônio Cavenaghi / Banca: Aparecido Nilceu Marana / Banca: Sarita Mazzini Bruschi / Resumo: Os avanços constantes da tecnologia, a facilidade da troca de informação em todas as áreas conhecidas e equipamentos cada vez mais sofisticados apresentam um cenário onde se torna imprescindível uma infraestrutura que proporcione comunicação entre os veículos que circulam nas cidades e rodovias, para haver uma maior segurança no tráfego. Esta ferramenta conhecida como VANET (Vehicular Ad Hoc NETwork) é uma subclasse da redes Ad Hoc que tem como objetivo a comunicação entre veículos e/ou entre veículos e uma infraestrutura de acostamento, e tem a finalidade de proporcionar segurança e autonomia nas vias rodoviárias. Mas esta troca de informação ainda é frágil e cada vez mais fácil de ser interceptada. Com o intuito de minimizar as invasões e interceptações, foi proposta a utilização do protocolo TESLA (Timed Efficient Stream Loss-Tolerant Authentication) que é um protocolo de segurança utilizado na troca de informações nas comunicações e baseia"se na perda de tempo de sincronização entre o emissor e o receptor. O objetivo deste trabalho é modelar em UML e Fluxograma a alteração na comunicação na rede VANET, sendo possível escolher qual protocolo será utilizado e a segurança no protocolo TESLA, que tornará possível a escolha de qual criptografia utilizar, e para esta modelagem está prevista a utilização da técnica da Criptografia das Curvas Elípticas - ECC / Abstract: The constant advances in technology, the ease of information exchange in all areas, and increasingly sophisticated equipment present a scenario where it becomes essential to have an infrastructure that provides communication between vehicles traveling in cities and highways to be safer in traffic. This tool is known as VANET (Vehicular Ad hoc NETwork) and is a subclass of ad hoc networks that aims communication between vehicles and/or between vehicles and roadside infrastructure, in order to provide security and autonomy roads. But, this exchange of information is still fragile and increasingly easy to be intercepted. In order to minimize intrusions and hijacks, it was proposed to use the TESLA protocol (Timed Efficient Stream Loss"Tolerant Authentication), which is a security protocol used in the communication exchange and based on the loss of synchronization time between transmitter and receiver. The objective of this work is to model in UML and Flowchart change in the VANET network communication, and can choose which protocol will be used and safety at TESLA protocol, which make it possible to choose which encryption to use, and this model is expected to use the technique of Elliptic Curve Cryptography " ECC / Mestre

Este trabalho apresenta como proposta uma rede sem fio adaptativa, que utiliza o conceito de métricas inter-camadas na escolha das rotas. Para tal, foram realizadas simulações utilizando o programa computacional Network Simulator - NS. Escolheu-se utilizar o protocolo de roteamento OLSR, do inglês Optimized Link State Routing para realizar o cálculo e escolha das rotas, e o padrão IEEE 802.11g foi escolhido para transmissão de dados. As interações entre as camadas foram alteradas, de modo que o valor da relação interferência sinal ruído, do inglês, Signal-to-Interference Noise Ratio - SINR, seja percebida na camada física e repassada para camada de rede. Quando um elemento móvel recebe um pacote de controle de um determinado vizinho, o valor de SINR calculado representa o estado do enlace entre os dois elementos móveis. Assume-se que cada nó possui conhecimento prévio da taxa de transmissão que irá proporcionar a maior vazão possível, de acordo com o estado do enlace. E com base no conhecimento do estado dos enlaces no percurso fim-a-fim, a camada de rede irá buscar e estabelecer o caminho que proporcione a maior vazão possível. E buscando enfatizar os ganhos gerados pelo modelo proposto, os resultados obtidos nas simulações foram comparados com um modelo de rede não adaptativo, utilizando a versão tradicional do protocolo OLSR descrita pela RFC3626. Também verificou-se o desempenho do modelo proposto, em conjunto com algumas técnicas conhecidas e já estabelecidas de combate aos efeitos do desvanecimento. / This work presents a proposal of a wireless adaptive network which chooses its routes based on a cross-layer metric concept. This proposal was conducted by means of computer simulations and more specifically, using the Network Simulator - NS software. Procedures concerning the addiction and establishment of new routes were handled by the well known routing protocol, Optimized Link State Routing protocol - OLSR. The IEEE 802.11g standard was selected to perform all data transmissions. Interactions between the network layers were modified, so the information regarding the signal-to-interference noise ratio (SINR) detected at the physical layer, is delivered directly at the network layer. When a wireless node receives a routing packet from its neighbor, it calculates the SINR value which represents the link state between these two nodes. It is assumed that each wireless node previously knows the transmission rate, which will ensure the highest throughput regarding the state of link. Once a node gathers sufficient information about the link state of each hop across an end-to-end path, the network layer shall be able to calculate the route which offers the highest throughput. And to evaluate the advantages and disadvantages of this proposal, simulation results were compared to a non-adaptive network model, using the traditional version of the OLSR protocol described in the RFC3626. Also the performance of this proposal was evaluated, combined with already known and established fading reduction techniques.

Muitas aplicações de redes de sensores sem fio exigem que nós, além de monitorar certo fenômeno, devem ser capazes de detectar e comunicar eventos assíncronos (e.g. alarmes), o que implica que eles deverão ouvir o meio em modo ocioso, o que é inerentemente um desperdício de energia. Nesse cenário, sincronização de relógio é crucial para operar com eficiência em ciclos de trabalho e minimizar o consumo de energia. Nesta dissertação, avaliamos o impacto do \textit{trade-off} entre a energia gasta com sincronizações mais frequentes e, em troca reduzir a janela de escuta ociosa necessária para que a confiabilidade desejada da comunicação seja atingida. A frequência ideal de sincronizações é obtida analiticamente e corroborada por resultados numéricos, mostrando que é possível gastar uma pequena fração da energia total com uma rede com sincronização mais precisa quando comparada com a manutenção da precisão do relógio mínima exigida pelo fenômeno que está sendo monitorado, aumentando significativamente a vida útil da rede. Além disso, uma solução fechada para o limite superior a este número ideal é derivada através da aproximação de que a energia gasta para transmitir ser muito menos significativa quando comparada à gasta para receber. Usando este resultado, pudemos prever através de simulações que este número ideal será aumentado pela energia de escuta, o número de vezes que um nó precisa ouvir o meio à espera de alarmes, ao nível de confiança em que o sistema foi concebido para trabalhar, ao intervalo de sincronização e à variância da frequência de oscilação relativa entre os nós. Por outro lado, este número será menor quando o custo energético de sincronização for maior (i.e. Quando a energia de comunicação aumentar). / Many applications of wireless sensor networks require that nodes, besides monitoring a given phenomenon, must be able to detect and communicate asynchronous events (e.g. alarms), implying that they have to often listen to the medium in idle mode, which is inherently energy wasteful. In such a scenario time synchronization is crucial to efficiently operate in duty-cycles and minimize energy consumption. In this work we assess the impact of the trade-off between spending energy with more frequent synchronizations and in return saving it by reducing the idle listening window necessary for the desired reliability of the communication. The optimal frequency of time synchronizations is obtained analytically and corroborated by numerical results, showing that several times less overall energy may be spent with a finer synchronization when compared with maintaining the minimum clock precision required by the phenomenon being monitored, greatly extending the life-span of the network.Furthermore, a closed form upper bound to this optimal number is derived by approximating transmit power being of much more significance when compared to receive power. Using this result, we predict and then simulate that this optimal number will be increased by the listening power, the number of times which a node has to listen to the medium idly, the level of confidence at which the system is designed to work, the synchronization interval and the variance of the relative oscillation frequency between synchronizing nodes. On the other hand, this number will be smaller when the energy cost of synchronization is higher (e.g. when active communication energy increases).

CNPq / Nesta tese abordamos técnicas de diversidade espacial e cooperativa em dois tipos de sistemas de comunicação sem fio: sistemas digitais e sistemas analógicos. No âmbito dos sistemas digitais, consideramos a transmissão entre nós de uma rede de sensores sem fio. Uma vez que estas redes são caracterizadas por um grande número de nós, cuja quantidade de energia disponível é restrita, focamos em esquemas eficientes sob o ponto de vista do consumo de energia. Para tanto, analisamos protocolos cooperativos e técnicas com múltiplas antenas procurando delinear a real eficiência dessas técnicas em cenários práticos de redes de sensores sem fio, onde levamos em consideração questões como condição de linha de visada entre os nós, o consumo dos circuitos de transmissão e recepção, a presença ou não do canal de retorno, restrições de perda de pacotes e atraso, além de possíveis não linearidades no consumo das baterias dos dispositivos. Nossos resultados mostram que algumas das conclusões da literatura podem se inverter quando parâmetros mais adequados são levados em conta. Além disso, detalhamos as regiões mais eficientes de operação para cada método de transmissão nas referidas redes. Por outro lado, no âmbito dos sistemas analógicos, consideramos sistemas de codificação analógica conjunta fonte-canal que realizam uma compressão da largura de banda. Tais sistemas têm apelo em cenários nos quais a complexidade e atraso podem ser fatores limitantes. Nesse caso, procuramos primeiramente aplicar o que já existe na literatura no contexto de canais sem fio, para então focar em esquemas cooperativos e de múltiplas antenas que reduzam a distorção no receptor, buscando aproximar o desempenho desses sistemas ao seu limite teórico. Nossos resultados mostram uma melhoria de desempenho quando a diversidade espacial e cooperativa são utilizadas. Além disso, a solução analógica proposta se aproxima do limitante superior de desempenho de um sistema digital prático, com a vantagem de oferecer menor complexidade e atraso, além de maior flexibilidade no projeto do sistema. / In this thesis we discuss spatial diversity and cooperative diversity techniques for two types of wireless communication systems: digital systems and analog systems. In the context of digital systems, we consider the transmission between nodes of a wireless sensor network. Since these networks are characterized by a large number of nodes, with limited amount of energy, we focus on efficient schemes from the point of view of the energy consumption. For this purpose, we analyze cooperative protocols and multiple antenna techniques trying to delineate the real effectiveness of these techniques in practical wireless sensor networks scenarios, where we consider issues such as line of sight, the energy consumption of the transmit and receive circuits, the availability or not of a feedback channel, packet loss and delay constraints, and possible nonlinearities in the battery consumption. Our results show that some of the conclusions of the literature can change if some of these parameters are taken into account. Furthermore, we detail the most efficient operation regions for each transmission method in such networks. On the other hand, in the context of analog systems, we consider analog joint source-channel coding systems performing bandwidth compression. Such systems are suitable for scenarios in which the complexity and delay can be limiting factors. In this case, we first apply some of the already existing concepts of the literature to the context of wireless channels, and then focus on cooperative schemes and multiple antenna techniques to reduce the distortion at the receiver, while trying to approximate the performance of these systems to their theoretical limit. Our results show a performance improvement when spatial and cooperative diversity are used. Moreover, the proposed analog solution approaches the upper bound performance of a practical digital system, with the advantage of lower complexity and delay, and more flexibility in the system design.

CAPES / Redes de sensores sem fio (RSSF) têm sido tema central de diversos estudos na atualidade. Em certas aplicações, como, por exemplo, as que necessitam saber de onde os dados estão sendo enviados ou em casos em que o próprio nó sensor precisa saber sua posição para executar alguma ação, mecanismos de localização se tornam imprescindíveis. Porém, a execução deste tipo de algoritmo é custosa para os nós sensores. Concomitantemente, o advento das low power FPGAs têm viabilizado a aplicação de dispositivos programáveis em RSSFs e aplicações envolvendo reconfiguração dinâmica de FPGA em nós sensores têm aumentado o uso destes dispositivos nestas redes. Unindo-se estas demandas, o objetivo desta dissertação é estudar e implementar sistemas de localização em hardware de lógica programável, visando atender aplicações voltadas a RSSF. Utilizando-se no nó sensor um bloco de hardware dedicado para realizar os cálculos de posição minimiza a utilização de seu CPU, podendo este hardware, inclusive, ser apenas uma parte de um sistema maior implementado na FPGA. O processo de localização baseia-se na utilização das distâncias entre o nó de posição desconhecida e os nós de referência, determinadas através de medição de RSSI, e o uso de algoritmos específicos que calculam a posição desejada. As principais etapas foram: revisão da literatura, modelagem do comportamento das medições de RSSI, análise do desempenho dos algoritmos e projeto de hardware. Através das simulações realizadas pôde-se desenvolver metodologias e ferramentas para a geração otimizada do hardware de localização. O desenvolvimento deste trabalho possibilitou analisar a aplicabilidade do ponto flutuante e ponto fixo, definir a arquitetura adequada para o hardware e o dimensionamento adequado da quantidade de bits necessária nas implementações. / Wireless sensor networks (WSN) have been the central theme of many researches in actuality. In certain applications, like, for example, the ones that need to know from where the data is being sent or in cases which the sensor node need to know its own position to perform some action, location mechanism is indispensable. However, the execution of these algorithms is costly for the sensor nodes. Concomitantly, the advent of low power FPGAs made feasible the application of programmable devices in WSNs and applications involving dynamic reconfiguration of FPGA in sensor nodes increased the use of these devices in WSNs. Joining these demands, the goal of this master thesis is to study and implement locating systems in programmable logic hardware, aiming at meeting applications in WSN. Employing a dedicated hardware block in sensor node to compute the position minimizes its CPU usage, and this hardware can even be just a part of a larger system implemented in FPGA. The localization process is based on the use of distances, measured between the sensor node with unknown position and the reference nodes, determined from RSSI measurements, and the use of specific algorithms that calculate the desired position. The main steps were: review of the literature, modeling the behavior of the RSSI measurements, performance analysis of the algorithms and hardware design. Through the performed simulations it was possible to develop methodologies and tools to generate optimized locating hardware. The development of this work allowed to evaluate the feasibility of the floating point and fixed point, to set the appropriate architecture for the hardware and to find the proper dimension of the number of bits required in the implementations.

Muitas aplicações de redes de sensores sem fio exigem que nós, além de monitorar certo fenômeno, devem ser capazes de detectar e comunicar eventos assíncronos (e.g. alarmes), o que implica que eles deverão ouvir o meio em modo ocioso, o que é inerentemente um desperdício de energia. Nesse cenário, sincronização de relógio é crucial para operar com eficiência em ciclos de trabalho e minimizar o consumo de energia. Nesta dissertação, avaliamos o impacto do \textit{trade-off} entre a energia gasta com sincronizações mais frequentes e, em troca reduzir a janela de escuta ociosa necessária para que a confiabilidade desejada da comunicação seja atingida. A frequência ideal de sincronizações é obtida analiticamente e corroborada por resultados numéricos, mostrando que é possível gastar uma pequena fração da energia total com uma rede com sincronização mais precisa quando comparada com a manutenção da precisão do relógio mínima exigida pelo fenômeno que está sendo monitorado, aumentando significativamente a vida útil da rede. Além disso, uma solução fechada para o limite superior a este número ideal é derivada através da aproximação de que a energia gasta para transmitir ser muito menos significativa quando comparada à gasta para receber. Usando este resultado, pudemos prever através de simulações que este número ideal será aumentado pela energia de escuta, o número de vezes que um nó precisa ouvir o meio à espera de alarmes, ao nível de confiança em que o sistema foi concebido para trabalhar, ao intervalo de sincronização e à variância da frequência de oscilação relativa entre os nós. Por outro lado, este número será menor quando o custo energético de sincronização for maior (i.e. Quando a energia de comunicação aumentar). / Many applications of wireless sensor networks require that nodes, besides monitoring a given phenomenon, must be able to detect and communicate asynchronous events (e.g. alarms), implying that they have to often listen to the medium in idle mode, which is inherently energy wasteful. In such a scenario time synchronization is crucial to efficiently operate in duty-cycles and minimize energy consumption. In this work we assess the impact of the trade-off between spending energy with more frequent synchronizations and in return saving it by reducing the idle listening window necessary for the desired reliability of the communication. The optimal frequency of time synchronizations is obtained analytically and corroborated by numerical results, showing that several times less overall energy may be spent with a finer synchronization when compared with maintaining the minimum clock precision required by the phenomenon being monitored, greatly extending the life-span of the network.Furthermore, a closed form upper bound to this optimal number is derived by approximating transmit power being of much more significance when compared to receive power. Using this result, we predict and then simulate that this optimal number will be increased by the listening power, the number of times which a node has to listen to the medium idly, the level of confidence at which the system is designed to work, the synchronization interval and the variance of the relative oscillation frequency between synchronizing nodes. On the other hand, this number will be smaller when the energy cost of synchronization is higher (e.g. when active communication energy increases).

CNPq / Nesta tese abordamos técnicas de diversidade espacial e cooperativa em dois tipos de sistemas de comunicação sem fio: sistemas digitais e sistemas analógicos. No âmbito dos sistemas digitais, consideramos a transmissão entre nós de uma rede de sensores sem fio. Uma vez que estas redes são caracterizadas por um grande número de nós, cuja quantidade de energia disponível é restrita, focamos em esquemas eficientes sob o ponto de vista do consumo de energia. Para tanto, analisamos protocolos cooperativos e técnicas com múltiplas antenas procurando delinear a real eficiência dessas técnicas em cenários práticos de redes de sensores sem fio, onde levamos em consideração questões como condição de linha de visada entre os nós, o consumo dos circuitos de transmissão e recepção, a presença ou não do canal de retorno, restrições de perda de pacotes e atraso, além de possíveis não linearidades no consumo das baterias dos dispositivos. Nossos resultados mostram que algumas das conclusões da literatura podem se inverter quando parâmetros mais adequados são levados em conta. Além disso, detalhamos as regiões mais eficientes de operação para cada método de transmissão nas referidas redes. Por outro lado, no âmbito dos sistemas analógicos, consideramos sistemas de codificação analógica conjunta fonte-canal que realizam uma compressão da largura de banda. Tais sistemas têm apelo em cenários nos quais a complexidade e atraso podem ser fatores limitantes. Nesse caso, procuramos primeiramente aplicar o que já existe na literatura no contexto de canais sem fio, para então focar em esquemas cooperativos e de múltiplas antenas que reduzam a distorção no receptor, buscando aproximar o desempenho desses sistemas ao seu limite teórico. Nossos resultados mostram uma melhoria de desempenho quando a diversidade espacial e cooperativa são utilizadas. Além disso, a solução analógica proposta se aproxima do limitante superior de desempenho de um sistema digital prático, com a vantagem de oferecer menor complexidade e atraso, além de maior flexibilidade no projeto do sistema. / In this thesis we discuss spatial diversity and cooperative diversity techniques for two types of wireless communication systems: digital systems and analog systems. In the context of digital systems, we consider the transmission between nodes of a wireless sensor network. Since these networks are characterized by a large number of nodes, with limited amount of energy, we focus on efficient schemes from the point of view of the energy consumption. For this purpose, we analyze cooperative protocols and multiple antenna techniques trying to delineate the real effectiveness of these techniques in practical wireless sensor networks scenarios, where we consider issues such as line of sight, the energy consumption of the transmit and receive circuits, the availability or not of a feedback channel, packet loss and delay constraints, and possible nonlinearities in the battery consumption. Our results show that some of the conclusions of the literature can change if some of these parameters are taken into account. Furthermore, we detail the most efficient operation regions for each transmission method in such networks. On the other hand, in the context of analog systems, we consider analog joint source-channel coding systems performing bandwidth compression. Such systems are suitable for scenarios in which the complexity and delay can be limiting factors. In this case, we first apply some of the already existing concepts of the literature to the context of wireless channels, and then focus on cooperative schemes and multiple antenna techniques to reduce the distortion at the receiver, while trying to approximate the performance of these systems to their theoretical limit. Our results show a performance improvement when spatial and cooperative diversity are used. Moreover, the proposed analog solution approaches the upper bound performance of a practical digital system, with the advantage of lower complexity and delay, and more flexibility in the system design.

CAPES / Redes de sensores sem fio (RSSF) têm sido tema central de diversos estudos na atualidade. Em certas aplicações, como, por exemplo, as que necessitam saber de onde os dados estão sendo enviados ou em casos em que o próprio nó sensor precisa saber sua posição para executar alguma ação, mecanismos de localização se tornam imprescindíveis. Porém, a execução deste tipo de algoritmo é custosa para os nós sensores. Concomitantemente, o advento das low power FPGAs têm viabilizado a aplicação de dispositivos programáveis em RSSFs e aplicações envolvendo reconfiguração dinâmica de FPGA em nós sensores têm aumentado o uso destes dispositivos nestas redes. Unindo-se estas demandas, o objetivo desta dissertação é estudar e implementar sistemas de localização em hardware de lógica programável, visando atender aplicações voltadas a RSSF. Utilizando-se no nó sensor um bloco de hardware dedicado para realizar os cálculos de posição minimiza a utilização de seu CPU, podendo este hardware, inclusive, ser apenas uma parte de um sistema maior implementado na FPGA. O processo de localização baseia-se na utilização das distâncias entre o nó de posição desconhecida e os nós de referência, determinadas através de medição de RSSI, e o uso de algoritmos específicos que calculam a posição desejada. As principais etapas foram: revisão da literatura, modelagem do comportamento das medições de RSSI, análise do desempenho dos algoritmos e projeto de hardware. Através das simulações realizadas pôde-se desenvolver metodologias e ferramentas para a geração otimizada do hardware de localização. O desenvolvimento deste trabalho possibilitou analisar a aplicabilidade do ponto flutuante e ponto fixo, definir a arquitetura adequada para o hardware e o dimensionamento adequado da quantidade de bits necessária nas implementações. / Wireless sensor networks (WSN) have been the central theme of many researches in actuality. In certain applications, like, for example, the ones that need to know from where the data is being sent or in cases which the sensor node need to know its own position to perform some action, location mechanism is indispensable. However, the execution of these algorithms is costly for the sensor nodes. Concomitantly, the advent of low power FPGAs made feasible the application of programmable devices in WSNs and applications involving dynamic reconfiguration of FPGA in sensor nodes increased the use of these devices in WSNs. Joining these demands, the goal of this master thesis is to study and implement locating systems in programmable logic hardware, aiming at meeting applications in WSN. Employing a dedicated hardware block in sensor node to compute the position minimizes its CPU usage, and this hardware can even be just a part of a larger system implemented in FPGA. The localization process is based on the use of distances, measured between the sensor node with unknown position and the reference nodes, determined from RSSI measurements, and the use of specific algorithms that calculate the desired position. The main steps were: review of the literature, modeling the behavior of the RSSI measurements, performance analysis of the algorithms and hardware design. Through the performed simulations it was possible to develop methodologies and tools to generate optimized locating hardware. The development of this work allowed to evaluate the feasibility of the floating point and fixed point, to set the appropriate architecture for the hardware and to find the proper dimension of the number of bits required in the implementations.

Sistemas de vigilância são geralmente empregados no monitoramento de áreas de grandes dimensões nas quais seus usuários visam detectar ou observar fenômenos de seu interesse. O uso de redes de sensores sem fio nesses sistemas apresenta especial interesse, uma vez que essas redes podem apresentar soluções de baixo custo e robustas para cobrir áreas extensas. Neste contexto, novas aplicações têm surgido propondo o uso de redes de sensores sem fio compostas por nós sensores estáticos e móveis. Uma das motivações para esta tendência é a redução do custo de implantação e operação do sistema, além da possibilidade de proporcionar incremento em suas funcionalidades. O foco desta tese se concentra na proposta de soluções para redes de sensores sem fio com uso cooperativo de sensores estáticos e móveis, com particular atenção a sensibilidade ao contexto na configuração e execução de missões de sensoriamento. O objetivo é manter um baixo custo de comunicação associado às soluções propostas. Esta preocupação se dá pelo fato da comunicação aumentar o consumo de energia em redes de sensores, o que é um problema importante para nós sensores com limitada fonte de energia, i.e. baterias. No caso de nós sensores móveis, esta limitação pode não ser relevante, uma vez que seu movimento deve consumir uma quantidade muito mais expressiva de energia do que a comunicação. Neste caso, o problema se relaciona à estabilidade dos enlaces, bem como ao curto intervalo de tempo disponível para transmitir e receber dados. Logo, o melhor é comunicar o menos possível. Com relação à interação entre nós sensores estáticos, os problemas de disseminação e alocação de missões de sensoriamento são estudados e uma solução que explora o uso de informações locais é proposta e avaliada. Esta solução emprega agentes de software móveis que têm a capacidade de tomar decisões autônomas através do uso de informações de contexto local. Para redes de sensores móveis, o problema estudado se refere a como transferir missões entre os nós sensores de acordo com seu movimento e localização em relação aos locais onde as missões devem ser executadas. Para tratar este problema, uma abordagem baseada em agentes móveis é proposta, na qual os agentes implementam a migração das missões de sensoriamento usando informações de contexto geográfico para decidir a respeito de suas migrações. Para redes de sensores com sensores estáticos e móveis, a cooperação entre eles é abordada através de um mecanismo com inspiração biológica para realizar a realizar a entrega de dados emitidos pelos sensores estáticos aos sensores móveis. Para isto, explora-se uma analogia baseada no comportamento de formigas na construção e seguimento de trilhas. As soluções propostas são flexíveis, sendo aplicáveis a diferentes domínios de aplicação. Resultados experimentais evidenciam sua escalabilidade, avaliando, por exemplo, seu custo em termos de comunicação, além de outras métricas de interesse para cada uma das soluções. Estes resultados são comparados aos atingidos por soluções de referência (solução ótima teórica e baseada em inundação), indicando sua eficiência. Estes resultados são próximos do ótimo teórico e significativamente melhores que aqueles atingidos por soluções baseadas em técnicas de inundação. / Surveillance systems are usually employed to monitor wide areas in which their users are interested in detecting and/or observing events or phenomena of their interest. The use of wireless sensor networks in such systems is of particular interest as these networks can provide a relative low cost and robust solution to cover large areas. Emerging applications in this context are proposing the use of wireless sensor networks composed of both static and mobile sensor nodes. Motivation for this trend is to reduce deployment and operating costs, besides providing enhanced functionalities. This work focuses on the proposal of solutions for wireless sensor networks including static and mobile sensor nodes specifically regarding cooperative and context aware mission setup and performance. The goal is to keep the communication costs as low as possible in the execution of the proposed solutions. This concern comes from the fact that communication increases energy consumption, which is a particular issue for energy constrained sensor nodes often used in wireless sensor networks, especially if battery supplied. In the case of the mobile nodes, this energy constraint may not be valid, since their motion might need much more energy, but links instabilities and short time windows available to receive and transmit data. Therefore, it is better to communicate as little as possible. For the interaction among static sensor nodes, the problems of dissemination and allocation of sensing missions are studied and a solution that explores local information is proposed and evaluated. This solution uses mobile software agents that have capabilities to take autonomous decisions about the mission dissemination and allocation using local context information. For mobile wireless sensor networks, the problem studied is how to perform handover of missions among the nodes according to their movements and locations in relation to the place where the missions have to be performed. To handle this problem, a mobile agent approach is proposed in which the agents implement the sensing missions’ migration from node to node using geographical context information to decide about their migrations. For the networks combining static and mobile sensor nodes, the cooperation among them is approached by a biologically-inspired mechanism to deliver data from the static to the mobile nodes. The data delivery mechanism explores an analogy based on the behaviour of ants building and following trails, inspired by the ant colony algorithm. The proposed solutions are flexible, being able to be applied to different application domains. Obtained experimental results provide evidence of the scalability of these proposed solutions, for example by evaluating their cost in terms of communication, among other metrics of interest for each solution. These results are compared to those achieved by reference solutions (theoretical optimum and floodingbased), providing indications of the proposed solutions’ efficiency. These results are considered close to the theoretical optimum one and significantly better than the ones achieved by flooding-based solutions.