Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-24T19:42:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 265445.pdf: 807709 bytes, checksum: a79daa5ac547b6ca57e52bf9c3bf1589 (MD5) / In´umeros protocolos de roteamento para redes ad hoc sem fios v#em sendo propostos, principalmente motivados pelos variados cen´arios em que podem ser implantados, pelos desafios introduzidos pelas potencialmente frequentes mudanc¸as de topologia, restric¸ #ao de recursos como bateria e mem´oria, bem como diferentes necessidades funcionais de cada aplicac¸ #ao. Cada qual se mostra melhor em determinadas m´etricas e cen´arios. As propostas que procuram permitir maior flexibilidade abrangendo maiores possibilidades de configurac¸ #ao e/ou o emprego de um n´umero maior de estrat ´egias geralmente carregam sobrecusto para o tempo de execuc¸ #ao sob a forma de tamanho de c´odigo ou gerenciamento do chaveamento de estrat´egias no caso dos protocolos din#amicos. Propusemos ent#ao, neste trabalho, um sistema composto por um conjunto de estrat´egias recorrentes em protocolos de roteamento para redes ad hoc sem fios em que ´e poss´ývel selecionar e combin´a-las da forma que melhor convier a uma determinada aplicac¸ #ao em espec´ýfico e gerar um protocolo completo, pronto para ser avaliado em campo ou em simulac¸ #oes. O sistema proposto combina as estrat´egias em tempo de compilac¸#ao, n#ao carregando qualquer sobrecusto advindo da arquitetura para o c´odigo objeto final. Apresentamos a proposta atrav´es da modelagem de 3 estrat´egias e as validamos atrav´es de simulac¸ #oes e execuc¸ #ao em nodos sensores reais. Os resultados corroboram a viabilidade e vantagens de um sistema flex´ývel de gerac¸ #ao de protocolos de roteamento para redes ad hoc sem fios que, ainda assim, n#ao incorre em sobrecusto em tempo de execuc¸ #ao. A large number of routing algorithms for wireless ad hoc networks are being proposed, mainly motivated by the variety of deployment scenarios, the challenges introduced by potentially frequent topology changes, restriction of resources such as battery andmemory, as well as different functional application#s needs. Each approach shows better performance in some specific metrics and scenarios. Proposals seeking greater flexibility allowing broader configuration possibilities and/or that uses more strategies usually carry the overhead to execution time, even by increasing the code size or by having to manage the switching of strategies in dynamic protocols. We propose in this work a system composed by a set of recurring strategies in routing protocols for wireless ad hoc networks, where it is possible to select and combine them in the way that best suits a specific application, generating a complete protocol, ready to be evaluated in field o simulations. The proposed system combines the strategies in compilation time, not carrying any overhead from the architecture to the final object code. We present the proposal by modeling 3 strategies and validate the system through simulation executions and real sensor nodes deployment. The results confirm the viability and advantages of a flexible system to generate routing protocols for ad hoc wireless networks and yet that does not carry any overhead to execution time.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pòs-graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T11:46:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281046.pdf: 5728488 bytes, checksum: e26f772d8b16c6dc3c708404274b866d (MD5) / A realização de experimentos reais em Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) permite aos pesquisadores obterem resultados mais precisos se comparado com simulações. Isto pode ser aplicado, por exemplo, para entender e avaliar novos protocolos MAC, algoritmos de roteamento e também estimadores de qualidade de enlace. Contudo, a experimentação real exige o uso de ferramenta computacional apropriada, chamada de testbed. Por esta razão, nesta dissertação propomos um novo testbed para realizar experimentos em RSSF para avaliar estimadores de qualidade de enlace. Nosso testbed é constituído por: (i) componentes de hardware disponíveis no mercado para realizar experimentos e coletar dados; (ii) uma ferramenta de software para controlar e analisar os experimentos. Apresentamos um estudo de caso do testbed para realizar a avaliação de desempenho de diferentes estimadores de qualidade de enlace. Os resultados coletados foram de fundamental importância para criação de um novo estimador de qualidade de enlace no contexto de um trabalho relacionado.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-23T05:20:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 240731.pdf: 888300 bytes, checksum: 247a9d9a95ae0d19f44c9efcd4411b18 (MD5) / As redes sem fio ad hoc surgiram para estender a mobilidade e a flexibilidade no ambiente sem fio, onde um conjunto de nós, que podem agir como roteadores, formam a infra-estrutura de roteamento na rede. A maioria dos protocolos de roteamento propostos não utiliza mecanismos de segurança, pois assumem que o ambiente é composto apenas por nós confiáveis. Mas devido à mudança dinâmica de topologia e ambiente aberto, uma rede ad hoc é extremamente vulnerável à presença de nós maliciosos os quais podem degradar desempenho ou até mesmo impedir o funcionamento da rede. Para evitar ou minimizar os problemas causados pela falta de segurança, os seguintes protocolos de roteamento seguro foram propostos: Ariadne, SAODV, BFTR, SEAD e ARAN. Neste contexto, a presente dissertação tem como objetivo analisar estes protocolos de roteamento seguro utilizados em redes sem fio ad hoc e propor melhorias nos mecanismos de segurança projetados para proteger a rede contra ataques interrupção de roteamento e de consumo de recursos. Como resultado desta análise, é proposto o Ariadne-BFT (Ariadne Best-effort Fault-Tolerant), uma extensão do protocolo de roteamento seguro Ariadne baseado nos algoritmos de descoberta e seleção de rotas do protocolo BFTR. O Ariadne-BFT incrementa a segurança no roteamento em relação ao protocolo Ariadne original, com a proteção contra o ataque Blackhole. Experimentos são executados sob a forma de simulações para análise e comparação de desempenho, através das quais é demonstrado que o protocolo Ariadne-BFT possui um desempenho superior em relação às métricas latência e razão de entrega de pacotes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-23T06:37:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246134.pdf: 783091 bytes, checksum: 7b5df6c0be6c4ec5ca4c399f76318a5b (MD5) / Este estudo trata do problema de determinar a localização de sensores dentro de uma rede de sensores sem fio (RSSF), descrevendo um algoritmo completamente descentralizado chamado HECOPS, onde cada sensor estima sua própria posição após interagir com outros sensores da rede. Somente uma parcela da população de sensores conhece exatamente sua posição. Entretanto qualquer sensor da rede pode ser escolhido como referência. É proposto um sistema de ranqueamento do nível de confiança na posição estimada de cada sensor. Isto leva a uma nova abordagem do problema onde menos referências são escolhidas, porém mais confiáveis, reduzindo-se assim a propagação de erros e comunicações desnecessárias. São propostas também heurísticas para reduzir os erros na medição de alcance. O principal se refere a um esquema para calibrar as medições de alcance através da comparação, quando possível, da distância estimada com a distância real entre os pares de sensores. Experiências realizadas em um ambiente simulado demonstraram que o algoritmo tem um desempenho superior a um modelo anterior em termos de precisão e robustez. This work studies the problem of determining the location of nodes in a wireless sensor network, describing a fully decentralized algorithm called HECOPS, where every node estimates its own position after interacting with other nodes. Only a limited number of nodes have exact knowledge of their position coordinates. Any node can, however, be selected as a reference. We propose a ranking system to determine the reliability of each estimated position. This leads to a novel approach for position calculation that uses fewer but more reliable landmarks, thus reducing data communication and limiting error propagation. We proposed a heuristics that is used to reduce the effects of measurement errors, including a scheme to calibrate range measurements by comparing, whenever possible, the estimated distance with the actual distance between a pair of nodes. Experiments demonstrate that the algorithm is superior to a previously proposed method in terms of its ability to compute correct coordinates under a wider variety of conditions and its robustness to measurement errors.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-23T08:38:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 250012.pdf: 1104174 bytes, checksum: b4216208928b3bd1eb5e56ad72eb5010 (MD5) / Em ambientes de computação móveis, assistentes pessoais digitais podem gravar dados localmente para possibilitar o trabalho do dispositivo móvel mesmo quando ele não está na área de abrangência de uma rede sem fio. Estes mesmos dados gravados localmente podem ser compartilhados entre dois ou mais usuários, sendo necessários mecanismos para prover consistência neste compartilhamento de dados. Assim, é importante ter sempre à mão os dados mais recentes. Para resolver este problema, foi desenvolvido um mecanismo para atualização de dados em dispositivos móveis a partir de um servidor estacionário, usando um protocolo de timestamp. Tal mecanismo foi testado em um ambiente experimental, que possui um servidor em uma rede estruturada e dois clientes móveis buscando e enviando dados entre o cliente móvel e o servidor (quando este estiver na área de abrangência da rede sem fio estruturada) e entre os clientes móveis (quando não há cobertura pela rede sem fio estruturada) usando uma rede ad-hoc. Nesta dissertação, o modelo de compartilhamento de dados entre cliente e servidor, e entre os próprios clientes é descrito em detalhes, bem como o ambiente experimental e o desenvolvimento do protótipo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T12:12:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 239813.pdf: 1501064 bytes, checksum: f89e0dca458eb4ad8e32c1d08ee74359 (MD5) / Este trabalho investiga o problema de escalonamento de recursos de rede no contexto de sistemas móveis cooperativos que trocam mensagens com requisitos de tempo real firmes utilizando uma rede sem fio compatível com o adendo IEEEE 802.11e. Assim, devido a aspectos físicos da comunicação sem fio, a retransmissão de mensagens é um problema crucial, especialmente em uma aplicação de tempo real. Experimentos realizados neste contexto mostraram que a abordagem regular para retransmissões proposta pelo adendo IEEE 802.11e não é suficiente para aplicações de tempo real que necessitam um certo nível de confiabilidade. Para tratar este problema, este trabalho propõe uma nova abordagem que integra retransmissão e escalonamento de mensagens de forma combinada na camada de acesso ao meio. De acordo com a abordagem proposta, o algoritmo de escalonamento é capaz de lidar com os erros de transmissão residuais e aumentar o grau de confiabilidade para as mensagens de tempo real. Assim, a solução proposta é flexível para lidar com falhas inesperadas e suportar requisitos adicionais de qualidade de serviço aumentando a robustez e a adaptabilidade do sistema. A abordagem proposta é avaliada através de simulações em diferentes cenários de carga de tráfego. Os resultados obtidos são analisados comparativamente com a abordagem padrão para escalonamento e retransmissão do adendo IEEE 802.11e. Estes resultados confirmam os benefícios da proposta.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia de Automação e Sistemas / Made available in DSpace on 2012-10-23T15:53:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 254976.pdf: 3133794 bytes, checksum: 2f6e4e306e3e7ef0f7b23081f5aa7741 (MD5) / Redes de sensores sem fio são redes que possuem severas restrições computacionais. Após a implantação dessas redes no ambiente, ainda existe o problema de auto-configuração e auto-gerenciamento em virtude da necessidade que se tem dessas redes serem autônomas. Conciliar as restrições computacionais bem como a gerência da estrutura dinâmica dessas redes é uma tarefa difícil. O presente trabalho aborda o uso de algoritmo genético para atingir a auto-configuração e auto-otimização em redes de sensores sem fio densas. Duas abordagens de algoritmo genético foram implementadas e simuladas. Essas abordagens atuam em um nodo central, o qual não possui restrições de recursos. Este nodo é responsável por gerenciar os demais nodos da rede. O objetivo final é reduzir as perdas de mensagens, e melhorar a qualidade dos dados coletados. Como conseqüência, consegue-se aumentar a eficiência energética da rede. Os resultados das simulações demonstraram a viabilidade dessa abordagem. There is a considerable computational limitation for running Wireless Sensor network. After its implantation into an environment, those networks still expose problems to be solve, e.g. autonomic self-configuring and self-management issues. Therefore, conciliating computational restrictions and networks structure management is a challenge. The present work concerns the use of genetic algorithm to obtain self-configuring and self-optimization goals in dense wireless networks sensors. Two genetic algorithms approaches were implemented and simulated. Those approaches ran into a non resource-constrained central node. This node was the responsible to manage every other node at the networks. The main objective was to reduce the lost of messages, and also improve the quality of the collected data. As consequence, the energetic efficiency of the network meant to be increased. As results of simulations it was demonstrated that this approach is viable.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T04:15:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 255191.pdf: 1188227 bytes, checksum: 92d175fe3570f099dae3b72546a6219a (MD5) / Nesta tese, dois tipos de sistemas de comunicação sem fio com múltiplas antenas (MIMO - multiple-input multiple-output) e realimentação limitada de canal são considerados. No primeiro tipo, as múltiplas antenas transmissoras estão instaladas em um único transmissor (caso MIMO convencional). Neste caso, propõem-se códigos de dispersão linear (LDCs). O esquema proposto seleciona o LDC, de um conjunto de vários LDCs, que minimiza a probabilidade de erro instantânea baseado nas condições instantâneas do canal. A determinação do melhor conjunto de LDCs, ou seja, aquele que minimiza a probabilidade de erro média, é descrita como um problema de otimização. No segundo tipo, as múltiplas antenas transmissoras estão localizadas em diferentes nós de uma rede sem fio, cada nó sendo equipado com uma única antena (caso MIMO distribuído). Assim, propõe-se um esquema de diversidade cooperativa para um sistema de comunicação que consiste em NT nós cooperadores que recebem ?log2(NT)? bits de realimentação do nó destino com informação sobre o estado do canal. Esta informação é usada apropriadamente para se obter ganhos de diversidade cooperativa e de razão sinal-ruído. Um receptor linear simples e um receptor com cancelamento de interferência são propostos. Mostra-se que seus desempenhos de erro são muito próximos do desempenho do receptor de máxima verossimilhança. Um limitante superior para a probabilidade de erro média de bit para a modulação BPSK em canais com desvanecimento é derivado. Para ambos os tipos de sistemas de comunicação sem fio, os esquemas propostos apresentam melhor desempenho de erro do que esquemas já existentes na literatura.

Este trabalho apresenta, inicialmente, uma análise comparativa detalhada dos dois padrões, IEEE 802.11a e IEEE802.11b, que foram apresentados recentemente pelo IEEE na área de redes sem fio (wireless). São apresentadas as principais diferenças tecnológicas dos dois padrões, no que se refere, principalmente, à arquitetura, funções de controle, segurança, desempenho e custo de implementação destas duas tecnologias de redes wireless. São avaliados também os aspectos de interoperabilidade, quando estas redes são integradas em redes corporativas fixas, que são baseadas, principalmente, em redes Ethernet, tradicionalmente usadas em redes corporativas. São considerados também, aspectos de custo e flexibilidade de aplicação das duas tecnologias e mostram-se como estas diferenças devem ser levadas em conta em aplicações típicas de um ambiente corporativo. Finalmente, apresenta-se também, como estudo de caso, uma análise focalizada principalmente na integração da tecnologia wireless em aplicações típicas de uma grande empresa local. Consideram-se as vantagens e desvantagens de ambas as tecnologias, como solução para algumas aplicações típicas encontradas nesta empresa, e justifica-se a escolha da solução que foi adotada. Conclui-se com algumas projeções quanto ao futuro da tecnologia wireless no ambiente público e corporativo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia de Automação e Sistema, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T09:09:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274246.pdf: 2045834 bytes, checksum: 5eb20a096d3296a9447405c022f46265 (MD5) / Agentes móveis são componentes de softwares autônomos capazes de se mover carregando consigo, além do seu código, o seu estado de execução. Recentemente, vem sendo proposto o uso deste tipo de agentes em Redes de Sensores Sem Fio (RSSF). Além da facilidade da reprogramação dinâmica do código que executa nos nodos, o uso de agentes pode, em determinados cenários, economizar energia e prolongar o tempo de vida da rede. Devido à carência de ferramentas próprias para simulação de aplicações baseadas em agentes móveis em RSSF, este trabalho propõe uma ferramenta com este objetivo denominada de MASiM (Mobile Agents Simulator in Wireless Sensor Network). A ferramenta proposta foi desenvolvida usando linguagem de programação C++ MEX e estende os toolboxes Simulink e TrueTime do MATLAB. A utilização da ferramenta é demonstrada no trabalho através do desenvolvimento de diversos cenários. Além disso, usando essa ferramenta, é realizada uma breve comparação de protocolos baseados em agentes com protocolos baseados em difusão de mensagens.