Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2012. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2012-10-03T13:12:57Z No. of bitstreams: 1 2012_JulioCesardeMelloPinheiro.pdf: 4939737 bytes, checksum: 8a1960ca2bfe52e97f7b0226b973a873 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2012-10-03T15:40:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_JulioCesardeMelloPinheiro.pdf: 4939737 bytes, checksum: 8a1960ca2bfe52e97f7b0226b973a873 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-03T15:40:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_JulioCesardeMelloPinheiro.pdf: 4939737 bytes, checksum: 8a1960ca2bfe52e97f7b0226b973a873 (MD5) / Esta dissertação investiga estatísticas de primeira e de segunda ordens de canais sem fio em ambientes generalizados de desvanecimento, por meio de dados práticos obtidos em medições de campo. Comparações são feitas de forma analítica, através de gráficos e tabelas, e quantitativa, por meio de cálculos dos desvios entre as curvas teóricas e práticas. Para o traçado das curvas, bem como para os cálculos, foram empregados estimadores obtidos dos próprios dados colhidos em campo, o que credita maior confiabilidade aos resultados. As distribuições estatísticas utilizadas foram as (a) tradicionais: de Rayleigh, Rice, Nakagamim e Weibull, e (b) generalizadas: _ _ e _-_. As medidas foram realizadas, em ambiente externo, no campus e arredores da Unicamp, com os equipamentos de recepção instalados no interior de um automóvel, sendo que a antena receptora foi posicionada na parte externa do veículo. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This dissertation investigates statistics of first and second orders of wireless channels in generalized fading environments through practical data obtained from field measurements. Comparisons are made analytically, using graphs and tables, and quantitatively, by means of calculations of the deviations between the theoretical curves and practices. For drawing the curves, as well as the calculations were used estimators obtained from data collected in their own field, who credits the greater reliability of the results. The statistical distributions used were (a) traditional: Rayleigh, Rice, Nakagami-m and Weibull, and (b) generalized _-_ and _-_. The measurements were performed in the external environment, on campus and around of Unicamp, with the receiving equipment installed in a car, and the receiving antenna was positioned on the outside of the vehicle.

O presente trabalho tem como objetivo a descrição e apresentação dos resultados obtidos através de simulações e implementação da técnica de modulação por espalhamento de espectro (Spread Spectrum). Maior ênfase será dada à técnica de espalhamento por seqüência direta (DSSS), dada a larga utilização nos sistemas de comunicação correntemente em uso, assim como serão apresentados os resultados de simulações e implementação de um sistema de comunicação Spread Spectrum utilizando o microcontrolador PIC 16F876 para a interligação de computadores padrão PC via interface serial RS232.

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-14T19:12:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Edson Adriano Maravalho Avelar.pdf: 2925186 bytes, checksum: 51a168141f8d6825f9b81f2af40fd22f (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-08-16T19:57:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Edson Adriano Maravalho Avelar.pdf: 2925186 bytes, checksum: 51a168141f8d6825f9b81f2af40fd22f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:57:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Edson Adriano Maravalho Avelar.pdf: 2925186 bytes, checksum: 51a168141f8d6825f9b81f2af40fd22f (MD5) Previous issue date: 2017-03-03 / FACEPE / O paradigma ICN (Information Centric Network) propõe que as operações da rede tenham o foco na recuperação do conteúdo ou informação, não importando sua localização física, Esta arquitetura difere substancialmente do projeto original da Internet, em vigor, centrado no host e dependente do endereçamento IP. O armazenamento de conteúdo nos roteadores da rede e não apenas no provedor/fonte de conteúdo, além do suporte intrínseco à mobilidade do consumidor de conteúdo, são algumas das características que tornam o ICN uma das soluções proeminentes para lidar com a explosão tanto do tráfego de vídeo na Internet quanto do acesso via dispositivos móveis. Apesar do suporte à mobilidade de consumidor no ICN, há questões em aberto para que as operadoras invistam na implantação do ICN em suas redes, como o suporte transparente à mobilidade do provedor. Nesse contexto, esta tese investiga e propõe soluções para dois problemas tratados isoladamente pela literatura da área de redes centradas na informação: (a) decisão de armazenamento nos elementos da rede (in-network caching) e (b) mobilidade transparente de provedor de conteúdo. Dessa forma, propõe-se a sinergia entre mobilidade e caching com o objetivo de solucionar o problema de mobilidade de provedor em cenários fim-a-fim. Primeiramente, foi desenvolvida uma solução para cada problema. A solução para (a) consistiu em um modelo binomial e um algoritmo para ranqueamento de cache baseado no número de acertos; a avaliação, utilizando o simulador Omnet++, mostrou ganhos de 10% a 30% em comparação com algumas das estratégias mais citadas na literatura usando métricas de taxa de acerto, número de saltos e atraso médio de pacotes. A solução para (b) foi baseada em um esquema de envio de pacotes especiais para atualização das rotas de forma rápida e direta, após o handover. Um modelo analítico para analisar o custo do handover da proposta foi desenvolvido e validado via simulação. Diversas soluções da literatura foram comparadas em termos de métricas de QoS (Quality of Service). Em relação à vazão, os ganhos da proposta variam de 3%, com o provedor movendo-se a 1m/s, e 244%, com o provedor movendo-se a 30m/s. Além disso, foi demonstrado na tese que há relação entre mobilidade e caching em redes ICN e que é possível melhorar ainda mais os serviços se a solução para os problemas (a) e (b) for desenvolvida de forma conjunta. Com isso, foi proposto o MobCache, um arcabouço para tratar a mobilidade de provedor nas CCNs (Content Centric Networks) visando melhorar a QoS e QoE (Quality of Experience) para tráfego de vídeo, levando-se em consideração tanto a parte cabeada quanto a sem fio da rede. Os resultados de QoS e QoE mostraram a superioridade da proposta em relação ao estado da arte, com ganhos de até 58% em relação à vazão e de 16% a 80% em relação à avaliação de qualidade de vídeo, em particular o PSNR (Peak Signal to Noise Ratio). / The Information Centric Network (ICN) paradigm proposes that network operations focus on the content retrieval, regardless of its physical location. Such architecture differs from the original Internet project, i.e., host-centric and IPaddress-dependent. Storing content on routers rather than on the content source, as well as the intrinsic support for the consumer’s mobility, are some features that make ICN one of the prominent solutions to deal with the boost in both video and mobile traffic. New standards such as those for Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs) created the need to address new requirements such as efficient content delivery while moving between wireless access points. For instance, smart vehicles may share data so as to report bad weather, accidents or even transmit multimedia content. Despite the mobility support given for the consumer, there are open issues for operators in the ICN deployment, such as transparent support for provider mobility. This thesis investigates and proposes separate solutions for two problems: (a) network equipment storing decision (innetwork caching) and (b) transparent mobility for content providers. It is proposed the synergy between mobility and caching, aiming to solve the problem of provider mobility in end-to-end scenarios. The solution to (a) consisted of a model and cache ranking algorithm that is based on the number of hits. The adopted simulation tool was the Omnet++ simulator and our results showed gains of 10% to 30% compared to some of the most cited strategies, using hit rate, number of jumps and average packet delay as the main performance metrics. The solution to (b) aimed at fast route update (after the handover events) and was based on a scheme for special package forwarding. An analytical model to analyze the proposal handover cost was developed and validated through simulation. In terms of flow, the proposal gains range from 3%, with the provider moving at 1m/s, and 244%, with the provider moving at 30m /s. In addition, it has been demonstrated a relationship between mobility and caching in ICN networks and that it is possible to further improve services if the solution to problems (a) and (b) are tackled simultaneously. MobCache, a framework for addressing the provider mobility in CCNs (Content Centric Network) was proposed to improve QoS (Quality of Service) and QoE (Quality of Experience) for video traffic, taking into account both wired and wireless network. The results showed the proposal’s superiority, with gains of up to 58% and considering QoS and QoE, MobCache achieved 58% in terms of flow rate and 16% to 80% in video quality evaluation, in particular PSNR (Peak Signal to Noise Ratio). In addition, the proposal was also evaluated through a mathematical model, presenting gains that ranged from 150% to 300% in this scenario. The model was validated by means of software simulation, resulting in a similar output for a single input data, in both methods.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-06-12T13:26:16Z No. of bitstreams: 1 GUSTAVO NÓBREGA MARTINS - DISSERTAÇÃO PPGCC 2016..pdf: 8931631 bytes, checksum: c124b37676d2bb06f4200b3eb548a6dd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-12T13:26:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GUSTAVO NÓBREGA MARTINS - DISSERTAÇÃO PPGCC 2016..pdf: 8931631 bytes, checksum: c124b37676d2bb06f4200b3eb548a6dd (MD5) Previous issue date: 2016-08-26 / Capes / As Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) têm ganhado notoriedade em vários contextos de aplicações (e.g. aplicações militares, médicas e ambientais) em razão dos avanços obtidos no âmbito das tecnologias de sistemas eletromecânicos em escala micrométrica (Microscale Electro-Mechanical Systems - MEMS) e nanométrica (Nanoscale Electro-Mechanical Systems - NEMS). Esses progressos implicaram no desenvolvimento de nós sensores com menor custo, tamanho reduzido e com maior eficiência no consumo de energia. Mesmo diante dos avanços tecnológicos obtidos, os sensores sem fio ainda apresentam algumas restrições de processamento e memória, além do fornecimento de energia limitado devido ao uso de baterias como fonte de energia. Parte das pesquisas realizadas no âmbito das RSSF tem utilizado ferramentas de simulação para validar os achados de pesquisa devido ao menor custo e tempo exigidos por essa abordagem. Entretanto, algumas investigações apontaram que ferramentas de simulação em RSSF não contemplam fatores importantes que podem influenciar o desempenho das redes, como também questiona a confiabilidade dos resultados dessas ferramentas. Este trabalho de dissertação visou avaliar a confiabilidade do simulador de RSSF, Castália, com base em testbed no tocante a dois protocolos de comunicação: LEACH e Protocolo de Comunicação Direta. Resultados apontaram que o Castália, referente ao protocolo LEACH, superestimou o tempo de vida da rede com carga de tráfego estatisticamente equivalente. Em relação ao protocolo de Comunicação Direta, não houve equivalência de dados trafegados, bem como o tempo de vida também foi superestimado, além de não apresentar diferença nos resultados do tempo de vida entre os nós da rede, indicando um comportamento de descarga determinístico. Os achados deste trabalho demonstram que ferramentas de simulação trouxe significativos avanços no âmbito das RSSF, entretanto as saídas obtidas por meio dessas ferramentas ainda não podem representar com exatidão alguns cenários modelados em RSSF. / The Sensors Wireless Networks (WSN) have gained notoriety in various application contexts (e.g. military applications, medicai and environmental) due to the advances achieved in Microscale Electro Mechanical Systems - MEMS and Nanoscale Electro Mechanical Systems - NEMS. These growth resulted in sensors development with lower cost, reduced size and higher efficiency in energy consumption. Even with these technological advances, wireless sensors still have some constrains on processing and memory, in addition, the limited power source from batteries also is a challenge.

Made available in DSpace on 2019-03-30T00:01:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2018-06-26 / Virtual sensors provisioning is a central issue for sensors cloud middleware since it is responsible for selecting physical nodes, usually from Wireless Sensor Networks (WSN) of different owners, to handle user's queries or applications. Recent works perform provisioning by clustering sensor nodes based on the correlation measurements and then selecting fewer nodes as possible to preserve WSN energy. However, such works consider only homogeneous nodes (all nodes using the same set of sensors). Therefore, those works are not entirely appropriate for sensor clouds, which in most cases comprises heterogeneous sensor nodes. In this thesis, we propose ACxSIM, an approach to enhance the provisioning task by considering heterogeneous environments. Two main algorithms form ACxSIM. The first one, ACASIM, creates multi-dimensional clusters of sensor nodes, taking into account the measurements correlations instead of the physical distance between nodes like most works on literature. Then, the second algorithm, ACOSIM, based on an Ant Colony Optimization system, selects an optimal set of sensors nodes from to respond user¿s queries while attending all parameters and preserving the overall energy consumption. Simulations have shown that ACxSIM has better performance than the LEACH protocol regarding energy consumption (7.0x) and Mean Squared Error (2.0x), indicating the feasibility of the proposed approach. Keywords: Ant Colony Optimization. Clustering. Virtualization. Wireless Sensor Networks. / No contexto de nuvens de sensores, o procedimento de provisionamento é essencial, uma vez que é responsável por selecionar os sensores físicos, geralmente de redes de sensores sem fio (RSSF) de diferentes proprietários, que serão alocados (provisionados) para compor os sensores virtuais. Trabalhos recentes na literatura realizam o provisionamento agrupando nós de sensores com base nas medidas de correlação e, em seguida, selecionando o menor conjunto possível de nós para preservar a energia da RSSF, ao mesmo tempo que garante os requisitos das aplicações. No entanto, tais trabalhos consideram apenas nós homogêneos, i.e., nós que monitoram o mesmo conjunto de variáveis. Desta forma, tais trabalhos não são inteiramente apropriados para o ambiente de nuvens de sensores, que na maioria dos casos incluem nós sensores heterogêneos. Nesta tese, propomos ACxSIM, uma abordagem para aprimorar o provisionamento de sensores virtuais, considerando ambientes heterogêneos. Dois algoritmos principais formam ACxSIM. O primeiro, ACASIM, cria clusters multidimensionais de nós de sensores, levando em consideração as correlações de medições em vez da distância física entre nós, que é a abordagem padrão da maioria dos trabalhos encontrados na literatura. Em seguida, ACOSIM, um algoritmo baseado em um sistema de otimização por colônia de formigas, seleciona um conjunto ótimo de nós de sensores para responder as consultas do usuário que atende aos parâmetros das consultas e preserva o consumo geral de energia. Simulações realizadas mostraram que ACxSIM possui melhor desempenho do que o protocolo LEACH com relação ao consumo de energia (aproximadamente 7.0x) e Erro Quadrático Médio (2.0x), indicando a viabilidade da abordagem proposta. Palavras-chaves: Otimização por colônia de formigas. Agrupamento. Virtualização. Redes de Sensores Sem Fio.

Made available in DSpace on 2019-03-30T00:23:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2018-08-10 / Wireless Sensor Networks (WSNs) have grown due to the development of mobile computing in sensor devices. WSNs are applied in the health, military, environmental and automation fields, among others. Due to the importance of the data in these networks, extreme precautions need to be taken in terms of the readability of this information, since incorrect readings or false interpretations can affect decision-making or even the malfunction of equipment. The main causes of low quality readability are due to a lack of resources for the sensors and attacks on the network. Such data that fall below the standard quality of data are called anomalies. Therefore techniques are required to detect and identify these anomalies. This work here presents a new way to detect anomalies based on an optimum path forest (OPF), and was applied to two real databases. The results were compared with a one-class support vector machine (SVM) and a multivariate Gaussian distribution. The results showed that the OPF was superior. Keywords: wireless sensor networks, anomaly detection, clustering, optimum path forest / O avanço da computação móvel em dispositivos de sensores permitiu o crescimento das Redes de Sensores Sem Fio (RSSF), as quais são usadas em diversas áreas, tais como: saúde, militar, ambiental, automação entre outros. Considerando a importância dos dados que trafegam nessas redes é de extrema necessidade prezar pela qualidade da leitura dessas informações, haja visto que falsas informações ou leituras incorretas podem comprometer na tomada de decisões ou no mau funcionamento de algum equipamento. Diversos problemas podem gerar tais leituras, principalmente motivados pela restrição de recursos de um sensor ou por ataques a rede. Esses dados que se distanciam do padrão de informações, são chamados de anomalias. Para que esse problema possa ser identificado, faz-se necessária a utilização de alguma técnica para detectar anomalias. Diante disso, o presente trabalho apresenta um novo estudo de detecção de anomalias baseado em floresta de caminhos ótimos em não supervisionado (Optimum Path Forest - OPF), o qual foi aplicado em duas base de dados reais e comparado a outras duas técnicas: máquina de suporte de vetores de uma classe e distribuição gaussiana multivariada. Os resultados obtidos mostraram que o OPF foi superior as demais técnicas. Palavras-chave: redes de sensores sem fio, detecção de anomalias, agrupamento, floresta de caminhos ótimos.

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:15:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-19 / Wireless Sensor Networks (WSNs) are communication networks composed of geographically distributed devices (sensor nodes) which can be used to monitor a variety of physical phenomena in real time. Due to the nature of these devices, WSNs have computational restrictions in terms of data processing and storage, and they are usually prone to failures. The main critical point of these networks, however, is in the way the levels of energy available in the sensor nodes are consumed; if this is done properly, the operational lifetime of the WSN can be prolonged. This work presents an approach for adapting query processing in WSNs based on notions of quality of query service and novelty detection (ND). While the former concept captures the idea of possibly having different queries serviced in different ways by the same WSN, the latter relates to a machine learning technique embedded in the WSN components that allows them to modify their query processing behaviours in a dynamic fashion. This approach aims at the intelligent consumption of the limited resources available in these networks while still trying to deliver the data quality as expected by their users. In this context, four classes of quality of query service have been specified having in mind distinct levels of requirements in terms of accuracy and temporal behaviour of the sensed data. Moreover, a new ND-based algorithm, named AdaQuali (ADAptive QUALIty control for query processing in wireless sensor networks), is introduced in detail as a way to control the activities of sensor nodes through the adjustment of their rates of data collection and transmission. For validation purposes, experiments with a prototype have been conducted over real data, and the results achieved point to gains in terms of energy consumption reduction that vary from 1.73% to 42.99% for different classes of quality of query service in the experiment that varies the number of sensor nodes of the network. KEY WORDS: Wireless Sensor Networks. Query processing. Novelty detection. Quality of query services. / Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) são redes de comunicação compostas por dispositivos de sensoriamento distribuídos geograficamente, nós-sensores, que podem ser empregadas para monitorar fenômenos físicos em tempo real. Devido à natureza física desses dispositivos, as RSSFs são usualmente propensas a falhas e possuem restrições computacionais para armazenar e processar dados. Apesar disso, o ponto crítico dessas redes está no modo como a energia disponível nos nós-sensores é consumida; se isso for feito apropriadamente, a vida operacional da RSSF poderá ser prolongada. Este trabalho apresenta uma abordagem para adaptar o processamento de consultas em RSSFs baseada em noções de qualidade de serviço das consultas e detecção de novidades. Enquanto o primeiro conceito captura a idéia de se possivelmente ter diferentes consultas servidas de diferentes maneiras em uma mesma RSSF, o segundo refere-se a técnicas de aprendizado de máquina embutidas nos seus componentes para possibilitá-los alterar dinamicamente seus comportamentos durante o processamento de consultas. Essa abordagem foca o consumo inteligente dos limitados recursos dessas redes ao passo que tenta manter a qualidade dos dados esperada pelos seus usuários. Nesse contexto, quatro classes de qualidade de serviço de consultas foram definidas tendo-se em conta níveis distintos de requisitos relativos à acurácia e ao comportamento temporal dos dados coletados. Além disso, um novo algoritmo baseado em detecção de novidades, nomeado AdaQuali (ADAptive QUALIty control for query processing in wireless sensor networks), é introduzido em detalhe como uma forma de controlar as atividades dos nós-sensores, através da adaptação de suas freqüências de coletas e transmissões de dados. Para propósitos de validação, experimentos foram conduzidos com um protótipo sobre dados reais, e os resultados apontam para ganhos de conservação de energia que variam de 1,73% a 42,99% para diferentes classes de qualidade de serviço no experimento que varia o número de nós-sensores da rede. PALAVRAS-CHAVE: Redes de sensores sem fio. Processamento de consulta. Detecção de novidades. Qualidade de serviço da consulta.

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:22:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-12-28 / Wireless sensor networks (WSNs) are very usefull in a wide range of applications. However, the sensor nodes that composes these WSNs are very limited devices. Their batteries cannot supply energy for a lifetime as long as desired. In a particular scenario, the areas where these devices are deployed are inaccessible so these batteries replacements are unfeasible. In this situation the energy consumption plays a very important role and must be well optimized. Recent literature presented an integer programming model for optimizing this energy consumption. The Generate and Solve is a new hybrid methodology. The integrative collaboration of Genetic Algorithms and Linear Integer Programming merged their strong points and offered excellent results on cutting and packing problem domains. However, its original implementation had some problems which limits the results, one of them is the density explosion. This methodology has been adapted and enhanced to fix these problems and extend the capacity of this model to larger problem instances. Thus, the WSN lifetime can be much longer than before. Comparing the results against literature, the WSN lifetime planned by Generate and Solve is 150% longer and it is capable of handling problem instances with a number of sensor nodes 125% larger. Keywords: Wireless sensor networks, Optimization, Hybridization, Genetic Algorithms, Linear Integer Programming. / Redes de sensores sem fios (RSSF) são muito úteis em uma ampla gama de aplicações. Entretanto, os nós sensores que compõem essas RSSF's são dispositivos muito limitados. Suas baterias não podem suprir a energia de uma vida útil tão longa quanto desejada. Em um cenário particular, as áreas nas quais estes dispositivos são instalados são inacessíveis, logo, as trocas dessas baterias são inviáveis. Nesta situação, o consumo de energia tem um papel muito importante e deve ser bem otimizado. Uma literatura recente apresentou um modelo de programação inteira para otimizar este consumo de energia. A Gerar e Resolver é uma nova metodologia híbrida. A colaboração integrativa entre algoritmos genéticos e programação linera inteira fundiu os seus pontos fortes e ofereceu exelentes resultados em domínios de cortes e empacotamento. Entretanto, sua implementação original teve alguns problemas os quais limitam os resultados, um deles é a explosão da densidade. Esta metodologia foi adaptada e melhorada para corrigir esses problemas e extender a capacidade deste modelo para instancias de problemas maiores. Desta forma, a vida útil da RSSF pode ser bem maior que anteriormente. Comparando os resultados com a literatura, o tempo de vida da RSSF planejada pela Gerar e Resolver é 150% mais longa e ela é capaz de lidar com instâncias de problemas com um número de nós sensores 125% maior. Palavras-chave: Redes de sensores sem fios, Otimização, Hibridização, Algorítmos Genéticos, Programação Linear Inteira.

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:32:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-05-09 / Wireless mesh networks (WMNs) have been used to support multimedia applications on different domains, such as health care and entertainment, that require high levels of security and performance simultaneously. Those networks comprise of a wireless backbone of routers that cooperate to provide data communication among mobile devices, such as notebooks, PDAs and smartphones, through multiple hops. This infrastructure allows a device to communicate with others beyond its wireless coverage range. WMNs are also self-configuring, being capable to detect new devices and automatically connect them to the wireless backbone. Moreover, the wireless backbone can automatically establish alternative routes to data forwarding in face of failures on specific routers. However, wireless medium sharing and cooperative communication allow the action of attacks, such as eavesdropping, selective packet dropping and blackhole, that aim to violate data confidentiality or disrupt the operation of network essential services, such as routing. Even in network environments without attackers, interferences among different data flows on the shared wireless medium decrease the capacity of routes. These interferences reduce the bandwidth on wireless links, increasing collisions and packet loss of applications. Therefore, security and performance aspects must be considered simultaneously in WMNs. This work proposes a route selection scheme, called CRAB (CRoss-layer and Adaptive scheme for Balancing performance and security on WMN data routing). The scheme aims to balance security and performance on routing service in WMNs, even when the network is under attack. CRAB aims also to support Quality of Service (QoS) of applications. Hence, it defines a new routing metric following a cross-layer approach that integrates network and link layers. The value of this routing metric is calculated using a Multiple Criteria Decision Making (MCDM) method that combines multiple security and performance criteria provided by intermediate nodes on routes through a cooperative procedure. Security criteria are provided by mechanisms representing preventive, reactive and tolerant defense lines, and the performance criterion represents interferences on the wireless links of a route. Based on the value of the routing metric, the scheme ranks the available routes between a source node and a destination node of a data flow, and selects the route that provides a balance between security and performance to the data transmission even in face of attacks. CRAB has been evaluated through simulations using two scenarios. These scenarios take into account different data traffic patterns from multimedia applications that require high levels of security and performance on data forwarding. In the first scenario, it has been considered a uncompressed videos traffic generated by applications such as videophone, for example. In the second scenario, it has been examined the traffic of compressed videos following the MPEG-4 specifications used by Internet Protocol TV (IPTV) applications, for example. In each scenario, it has been investigated the security and performance provided by CRAB with the variation on the percentage of malicious nodes launching packet dropping attacks on routing. Results show that CRAB balances security and performance on routing, even in face of those attacks. It improves the packet delivery ratio independently on the percentage of malicious nodes in the network with a low cost of latency. Even when attackers launch the blackhole attack, CRAB increases the packet delivery ratio in 16% to the MPEG-4 traffic, keeping this ratio higher than 90% to the uncompressed video. Such analyses are reinforced by the reduction on the amount of data packets discarded by attackers. CRAB reduces up to 73% the data packet loss from MPEG-4 traffic caused by the blackhole attack. / As redes em malha sem fio, ou Wireless Mesh Networks (WMNs), têm sido cada vez mais usadas para dar suporte às aplicações multimídias de diferentes áreas, como saúde e entretenimento, que demandam altos níveis de segurança e de desempenho simultaneamente. Essas redes são formadas por um backbone sem fio de roteadores que cooperam entre si provendo comunicação entre dispositivos móveis, como notebooks, PDAs e smartphones, através de múltiplos saltos. Essa infraestrutura permite a um dispositivo se comunicar com outros fora do seu alcance de cobertura. As WMNs são ainda autoconfiguráveis, sendo capazes de detectar novos dispositivos e conectá-los automaticamente ao backbone sem fio. Além disso, o backbone da rede pode estabelecer automaticamente rotas alternativas para o encaminhamento dos dados diante de falhas em roteadores específicos. Entretanto, o compartilhamento do meio sem fio e a comunicação cooperativa possibilitam a ação de ataques, como o da bisbilhotagem (eavesdropping), o de descarte seletivo de pacotes (selective packet dropping) e o do buraco negro (blackhole), que buscam violar a confidencialidade dos dados ou prejudicar o funcionamento de serviços essenciais da rede, como o roteamento. Mesmo em ambientes sem atacantes, as interferências entre diferentes fluxos de dados no meio sem fio compartilhado podem reduzir a capacidade das rotas. Essas interferências diminuem a largura de banda dos enlaces sem fio, aumentando assim as colisões e a perda de pacotes das aplicações. Dessa forma, os aspectos de segurança e de desempenho devem ser considerados conjuntamente nas WMNs. Este trabalho propõe um esquema de seleção de rotas, chamado de CRAB (CRoss-layer and Adaptive scheme for Balancing performance and security on WMN data routing). O seu objetivo é balancear a segurança e o desempenho no serviço de roteamento nas WMNs, mesmo quando a rede está sob ataque. O CRAB pretende ainda dar suporte à Qualidade de Serviço (QoS) das aplicações. Para tanto, o esquema define uma nova métrica de roteamento seguindo uma abordagem inter-camadas entre as camadas de rede e de enlace. O valor dessa métrica é calculado usando um método de decisão Multiple Criteria Decision Making (MCDM), que combina múltiplos critérios de segurança e de desempenho fornecidos pelos nós intermediários das rotas através de um procedimento de cooperação. Os critérios de segurança são provenientes de mecanismos que representam as linhas de defesa preventiva, reativa e tolerante, e o critério de desempenho se refere às interferências percebidas nos enlaces sem fio da rota. Com base no valor da métrica de roteamento, o esquema classifica as rotas existentes entre um nó origem e um nó destino de um fluxo de dados, e seleciona a rota que provê o balanceamento entre a segurança e o desempenho para a transmissão de dados mesmo diante de ataques. O CRAB foi avaliado através de simulações usando dois cenários. Esses cenários consideram diferentes padrões de tráfego de dados de aplicações multimídia que requerem altos níveis de segurança e de desempenho no encaminhamento dos dados. No primeiro cenário de avaliação, considerou-se o tráfego de vídeos não comprimidos gerados por aplicações como as de videofone, por exemplo. No segundo cenário, examinou-se o tráfego de vídeos comprimidos seguindo as especificações MPEG-4 usadas em aplicações de Internet Protocol TV (IPTV), por exemplo. Para cada cenário, investigou-se a segurança e o desempenho providos pelo CRAB diante da variação do percentual de nós maliciosos que executam ataques de descarte de pacotes de dados no roteamento. Os resultados obtidos mostram que o CRAB estabelece o balanceamento entre segurança e desempenho no roteamento, mesmo diante dos ataques. O esquema melhora a taxa de entrega de pacotes de dados independentemente do percentual de nós atacantes na rede a um baixo custo de latência. Mesmo quando os atacantes lançam o ataque do buraco negro, o CRAB obtém ganhos de 16% na taxa de entrega de dado

Made available in DSpace on 2019-04-05T23:04:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-12-15 / In cellular networks, communication among mobile devices is accomplished through base stations (fixed antennas). A base station allocates communication channels whenever a mobile device (a cell phone, for example) in its coverage area requests communication with some other device (mobile or fixed). With the rapidly growing number of mobile devices, the use of communication channels available in cellular networks needs to be optimized. To efficiently optimize the use of communication channels in cellular networks dynamic (on-the-fly) channel allocation may be used, using algorithms for that purpose; however such algorithms demand previous knowledge of the number of mobile devices in the area of coverage of a given base station. In this work, we propose a strategy to support dynamic channel allocation in cellular networks by predicting the number of mobile devices in the area covered by a base station at any given moment. The proposed strategy is based on an indexing mechanism for mobile objects. The results obtained through experiments prove the efficiency of the proposed strategy. / Nas redes celulares, a comunicação entre os dispositivos móveis é realizada através de estações rádio base (antenas fixas). Uma estação rádio base aloca um canal de comunicação cada vez que um dispositivo móvel (um telefone celular, por exemplo) na sua área de cobertura desejar se comunicar com outro dispositivo (móvel ou fixo). Devido ao crescimento contínuo da quantidade de dispositivos móveis, a utilização dos canais de comunicação disponíveis em uma rede celular necessita ser otimizada. Para conseguir esta otimização, pode-se utilizar os algoritmos de alocação dinâmica de canais, porém estes algoritmos necessitam saber antecipadamente a quantidade de dispositivos que estarão na área de cobertura de cada estação rádio base em um instante de tempo futuro. Neste trabalho, propomos uma estratégia para suportar a alocação dinâmica de canais em redes celulares por estimar a quantidade de dispositivos móveis que estarão na área coberta por uma estação rádio em um dado momento. A estratégia proposta é baseada em um mecanismo de indexação para objetos móveis. Os resultados obtidos através dos experimentos realizados comprovam a eficiência da estratégia proposta.