Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-05-03T16:10:03Z No. of bitstreams: 1 2016_JoseBenicioMenezesTrineto.pdf: 3474343 bytes, checksum: ce3a0467f29632c6b3693318f8d46d14 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-05-28T11:27:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JoseBenicioMenezesTrineto.pdf: 3474343 bytes, checksum: ce3a0467f29632c6b3693318f8d46d14 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-28T11:27:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_JoseBenicioMenezesTrineto.pdf: 3474343 bytes, checksum: ce3a0467f29632c6b3693318f8d46d14 (MD5) / Com a crescente evolução das tecnologias de redes sem fio, passou a ser considerada, em anos recentes, a integração e a convergência de diferentes tecnologias de redes, com capacidades e funcionalidades específicas, e favorecida pela existência de terminais com múltiplas interfaces, que podem ser servidos por redes heterogêneas. Essa integração possibilita a oferta de alternativas de conectividade aos usuários e o aumento da área de cobertura, ao mesmo tempo em que uma variada gama de problemas passa a requerer solução, tais como a seleção de redes, o gerenciamento integrado de recursos, o controle de congestão, a autenticação e o gerenciamento de mobilidade. As redes heterogêneas (HetNets) constituem um dos pilares sobre os quais se baseiam as 4ª e 5ª gerações de redes sem fio (4G e 5G, respectivamente), em que redes baseadas em múltiplas tecnologias de acesso rádio (RAT) devem ser integradas harmoniosamente, o que requer o adequado tratamento de handovers, visando a desejada continuidade de serviços durante e após a transição entre diferentes RATs. Esse tratamento é fortemente dependente da adequada solução de alguns dos problemas citados, dos quais se destacam, neste trabalho, os de autenticação e de gerenciamento de mobilidade. Por outro lado, para o atendimento à demanda de diversas aplicações que apresentam requisitos estritos de QoS (Quality of Service), como as que envolvem comunicações multimídias em tempo real, os dispositivos móveis devem trocar o menor número de mensagens durante o handover, o que poderá proporcionar economia de banda e favorecer o atendimento aos requisitos de QoS citados. Este trabalho avaliou o impacto de recentes métodos de autenticação em handovers envolvendo redes LTE e WLAN, interligadas por um núcleo EPC (Evolved Packet Core), com relação a latência e sinalização de handover, juntamente com aspectos de segurança, tais como gerenciamento de chaves e proteção contra ameaças. Em conjunto com os métodos de autenticação, foi utilizado o protocolo PMIPv6 (Proxy Mobile IPv6), um dos padrões pelo 3GPP para prover gerenciamento de mobilidade relativo à interconexão de redes heterogêneas. A avaliação de desempenho se deu por meio de modelagem analítica em três estudos de casos. No primeiro, foi avaliada a latência de handover, em um cenário de handover vertical no sentido LTE  WLAN; tal cenário é particularmente importante ao se considerar à possibilidade de data offloading para controle de congestão nas redes celulares. No segundo estudo de caso foram avaliadas a latência e a sinalização de handover em um cenário de handover horizontal entre redes WLANs em que a rede LTE é a rede caseira do móvel; tal cenário também possui relação direta com a possibilidade de data offloading. No terceiro estudo de caso utilizou-se o mesmo cenário do segundo estudo de caso, mas considerando outros aspectos relativos à modelagem analítica. O estudo e a avaliação dos diversos métodos de autenticação serviram como base para a apresentação de proposta preliminar de um novo protocolo de autenticação, dotado de diversas propriedades de segurança, além de assegurar baixa latência de handover em uma arquitetura de integração LTE-WLAN. _____________________________________________________________________________ ABSTRACT / With the growing evolution of wireless networking technologies, has been considered, in recent years, the integration and convergence of different network technologies, with specific capabilities and features, and favored by the existence of terminals with multiple interfaces, which can be served by heterogeneous networks. This integration enables the proffer of connectivity options to the users and an increase in coverage area, while a wide range of problems now requires solution, such as the selection of networks, integrated management of resources, congestion control, authentication and mobility management. Heterogeneous networks (HetNet) constitute one of the pillars on which is based the 4ª and 5ª wireless network generation (4G and 5G, respectively), in which network based on multiple radio access technologies (RAT) must be integrated harmoniously, which requires adequate treatment of handovers, aiming at the desired continuity of services during and after the transition between different RATs. This treatment is highly dependent on the adequate solution of some of the problems cited, of which stand out, in this work, authentication and mobility management. On the other hand, to meet the demand of various applications that has strict QoS (Quality of Service) requirements, such as those involving multimedia communications in real time, the mobile devices must exchange the lower number of messages on handover, which will be able to provide bandwidth savings and promote compliance with the QoS requirements. This work evaluated the impact of recent authentication methods in a vertical handover between LTE and WLAN networks, interconnected by a core architecture of the EPC (Evolved Packet Core), regarding the handover latency and signaling, along with security aspects, such as key management and threat protection. In conjunction with the authentication methods, it was used to PMIPv6 (Proxy MobileIPv6) protocol, adopted as a standard by 3GPP to provide mobility management on the interconnection of heterogeneous networks. The performance evaluation was performed by analytical modeling in three different case studies. In the first case study, the handover latency was evaluated in a vertical handover scenario in the sense LTEWLAN; this scenario is particularly important when considering the possibility of data offloading for congestion control in cellular networks. In the second case study the handover latency and signaling were evaluated in a horizontal handover scenario between WLANs networks where LTE network is the UE’s home network; this scenario also has a direct relationship with the possibility of data offloading. In the third case study was used the same scenario of the second case study, but considering other aspects of the analytical modeling. The study and evaluation of authentication methods served as the basis for presentation of preliminary proposal of a new authentication protocol, having several security properties and ensuring low latency handover in a LTE-WLAN integration architecture.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:58:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3254_1.pdf: 2461964 bytes, checksum: ee6651fba198053b9390d4e1c2f5c45d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Espera-se que a Internet do Futuro permitirá aos usuários grandes taxas de transferência de dados, mobilidade e heterogeneidade de conexão transparente e ubíqua. Para que isto seja possível, devem existir mecanismos que permitam a manutenção da conectividade dos Terminais Móveis (TM), mesmo quando estiverem se deslocando entre diversas tecnologias sem fio (e.g., IEEE 802.11, IEEE 802.16 e redes celulares 3G) e utilizando aplicações baseadas no protocolo IP (Internet Protocol). Porém, um problema existente neste contexto é o atraso gerado no momento em que usuário necessita realizar a mudança entre pontos de acoplamento heterogêneos (e.g., entre uma estação base (BS) IEEE 802.16 e um ponto de acesso (AP) IEEE 802.11). Esta troca, decorrente da mobilidade nesse cenário, é denominada de handover vertical e pode gerar degradação na qualidade de serviço (QoS) das aplicações e qualidade de experiência (QoE) percebida pelo usuário. Este trabalho apresenta uma técnica de predição de caminhos para Terminais Móveis que utiliza informações baseadas em coordenadas geográficas para modelar os caminhos do usuário. Com isto é possível descrever um modelo de movimentação independente de qualquer tecnologia. Dessa forma, diferente dos métodos tradicionais, esta técnica pode ser aplicada a ambientes baseados em redes heterogêneas sem fio. As simulações realizadas com redes de Petri e com o Network Simulator, bem como as análises estatísticas descritas, demonstram que é possível diminuir o atraso gerado no processo de handover através da antecipação de informações em até 500ms. Assim como, as avaliações em termos de métricas de QoE demonstraram que para aplicações de vídeo é possível manter a qualidade durante o handover, evitando assim, a aparição de borrões no vídeo que ocorrem devido a interrupção do fluxo de dados resultante do atraso no decorrer do handover

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:00:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6790_1.pdf: 1724338 bytes, checksum: 1acef95f16a08ed5cc23c8696c799e0e (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Atualmente, os terminais móveis possuem diferentes interfaces de redes, o que possibilita ao usuário estar conectado à Internet por diferentes tecnologias de acesso sem fio. Esta característica é a base para as redes de quarta geração (4G). Nesse ambiente heterogêneo sem fio, o usuário com um terminal móvel poderá fazer a transição entre estas diferentes tecnologias de acesso, também denominado handover vertical, de forma a estar conectado sempre da melhor forma possível, e a todo momento. Porém, existe a necessidade de que esta seleção de rede seja personalizada pelas preferências de cada usuário, uma vez que nestes novos ambientes 4G, a personalização de serviços é um fator imprescindível. Esta característica torna o processo de handover vertical um dos grandes desafios das redes de próxima geração. Assim, o principal problema é selecionar redes candidatas centradas nas preferências do usuário, porém, sem desconsiderar os requisitos da aplicação e as características das redes. Para reduzir o problema em questão, esta dissertação apresenta um mecanismo de seleção de rede em ambiente heterogêneo sem fio, que utiliza a preferência do usuário como fator principal no mecanismo de seleção de redes, além dos requisitos da aplicação em uso e dos parâmetros das redes candidatas

Redes de Quarta Geração (4G) possibilitam acesso ubíquo a serviços em redes heterogêneas. Nesses ambientes, a distribuição do gerenciamento pode necessitar de semânticas para o vocabulário compartilhado, uma facilidade ainda não explorada. Por essa razão, provedores de acesso de diferentes domínios de gerenciamento possuem o desafio de compartilhar informações gerenciais nas trocas de pontos de acesso realizadas pelos usuários em redes 4G. Isso se deve principalmente à carência de um modelo de negócio com controle de acesso, com acordos mútuos, e com gerenciamento de tarifação, segurança e privacidade , o que limita a colaboração entre provedores no momento de aceitar um novo usuário. Este trabalho descreve um conjunto de ontologias para serem utilizadas por novos modelos de acesso com suporte de ontologias para redes 4G. As ontologias formalizam o vocabulário comum das entidades em redes 4G. Para avaliar as ontologias desenvolvidas, a abordagem escolhida foi desenvolver dois protótipos de serviços para redes 4G que especializaram partes das ontologias Haggle, Y-Comm, SOHand e DOHand. A principal contribuição deste trabalho é facilitar a troca de informações gerenciais entre moderadores, usuários e provedores de serviços. Outra contribuição é mostrar como o uso de ontologias em plataformas 4G facilita a inserção de novos serviços nos ambientes integrados / Fourth Generation Networks (4G) introduce the capability of ubiquitous access to services in heterogeneous networks. In these environments, the distribution of the management would require semantics for common sharing vocabulary, an ability which is not yet provided. For that reason, service providers from different management domains are facing the challenge of exchanging managerial information between them during handovers. This is mainly due to the lack of new business models with access control, peering agreements, billing, security and privacy management, QoS standardization which strongly limit the collaboration between providers in the moment of receiving a new user. This work describes a set of ontologies to be used by new access models supported by ontologies for 4G. The ontologies are mapping out the common vocabulary of entities. The approach used to validate the set of ontologies was the development of two service prototypes for 4G, the prototypes specialized a subset of Haggle, Y-Comm, SOHand and DOHand ontologies. The main contribution is to provide the information structuring necessary for easy exchanging of managerial information between service providers, users and brokers. Another contribution of this work is to demostrate how ontologies facilitate the creation of new services in integrated environments

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-03-23T21:15:48Z No. of bitstreams: 1 2016_RodrygoTorresCórdova.pdf: 5667712 bytes, checksum: b766aad91c0b58ca175333848b92de6f (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-04-13T21:10:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_RodrygoTorresCórdova.pdf: 5667712 bytes, checksum: b766aad91c0b58ca175333848b92de6f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-13T21:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_RodrygoTorresCórdova.pdf: 5667712 bytes, checksum: b766aad91c0b58ca175333848b92de6f (MD5) / O gerenciamento de mobilidade aplicado na arquitetura tradicional da Internet tornou-se um grande desafio devido ao crescimento exponencial do tráfego móvel e do número de dispositivos que podem se conectar à rede. Soluções baseadas em DMM – Distributed Mobility Management tem sido consideradas nos últimos anos, permitindo lidar com os desafios apresentados nas abordagens de gerenciamento centralizada, como a escalabilidade e o desempenho. Por outro lado, uma forte tendência em termos de evolução das redes de comunicação, especialmente da Internet, envolve as SDN- Software-Defined Networks, que se caracterizam pelo desacoplamento entre o plano de controle e o plano de dados da infraestrutura de rede de comunicação, sendo a função de controle da rede realizada em um ponto central responsável pela inteligência da rede (o controlador SDN) atuando somente no plano de controle, enquanto os demais ativos de rede ficam responsáveis apenas pelo encaminhamento de pacotes no plano de dados, inserindo assim flexibilidade, otimização e programabilidade da infraestrutura de rede. Propõe-se aqui uma abordagem baseada em redes definidas por software, intitulada SDN-DMM, em que se considera uma arquitetura de rede que permite não somente obter os benefícios intrínsecos ao SDN, mas também lidar de forma simplificada e eficiente com o gerenciamento de mobilidade de modo distribuído em redes de acesso heterogêneas, garantindo a continuidade de sessão IP durante o deslocamento do usuário entre as redes. Nessa proposta, o conceito de intents é utilizado para que o plano de dados da rede seja automaticamente ajustado de acordo com a mobilidade executada pelo usuário para manter ativa a comunicação, permitindo que esta seja executada de forma otimizada. A proposta SDN-DMM é comparada, com base em modelagem analítica, com duas propostas recentemente publicadas (a primeira, parcialmente distribuída e a segunda, completamente distribuída), considerando custos de sinalização, de entrega de pacote, de latência de handover e de roteamento em um cenário de integração de redes heterogêneas. Verifica-se que a proposta SDN-DMM, parcialmente distribuída, mostra-se vantajosa em relação às outras duas nos aspectos de entrega de pacote, latência de handover e roteamento, e desvantajosa sob o aspecto de sinalização quando o usuário executa um grande número de handovers em um curto período de tempo. A proposta SDN-DMM é então viabilizada em implementação em um cenário real de experimentação. Conclui-se então que o gerenciamento de mobilidade distribuído pode se beneficiar do paradigma das redes definidas por software, devido à flexibilidade inserida e à programabilidade, que tornam o gerenciamento de mobilidade mais um dos serviços que podem ser prestados pela infraestrutura de forma otimizada através das aplicações executadas no controlador SDN, capaz de realizar os ajustes necessários dos fluxos IP bidirecionais no plano de dados de modo a suportar a mobilidade do usuário. / Mobility management applied on Internet traditional architecture has become a major challenge due to the exponential growth in the mobile traffic and in the number of devices which could connect to the network. Solutions based on DMM - Distributed Mobility Management have been considered in the past few years, allowing dealing to challenges presented on centralized management approaches such as scalability and performance. On the other hand, a strong tendency in terms of evolution of communication networks, especially the Internet, involves the Software-Defined Networking (SDN), characterized by the decoupling between control plane and data plane of the Communication Networks' infrastructure, where the network control function is performed in a central point (SDN Controller) acting only at control plane, while the other networks assets are responsible only for the routing packets in the data plane, thus inserting flexibility, optimization and programmability into the network infrastructure. This work proposes an approach based on Software-Defined Networking, entitled SDN-DMM, in which it is considered a network architecture that allows not only to obtain the intrinsic benefits of SDN but also to deal in a simplified and efficient way with distributed mobility management in heterogeneous access networks, guaranteeing mainly the continuity of IP Session during the user's displacement between networks. The concept of intents is used so that the network data plane is automatically adjusted according to the mobility performed by the user to keep the communication active, allowing it to be optimally executed. SDN-DMM proposal is compared with partially and fully distributed proposals, considering signaling, packet delivery, handover latency and routing costs in an integrated heterogeneous network scenario. Partially distributed SDN-DMM proposal is considered advantageous in relation to the other two in aspects such as packet delivery, handover latency and routing, and it is disadvantageous in the aspect of signaling when the user executes a large number of handovers in a short period of time. The SDN-DMM proposal is then implemented in a real experimentation scenario, using equipament of the telecommunications market. This work concludes that distributed mobility management can benefit itself from the Software-Defined Networking paradigm due to the introduced flexibility and to the programmability in a optimized way throught the applications running on the SDN Controller, able to accomplish the necessary adjustments of bidirectional IP flows in the Data Plane in order to support the user mobility.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-03-01T19:53:55Z No. of bitstreams: 1 2017_ClaudirAfonsoCosta.pdf: 3359361 bytes, checksum: 7d5468cdd63159d5d5339ec72041cc11 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-03-08T21:30:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_ClaudirAfonsoCosta.pdf: 3359361 bytes, checksum: 7d5468cdd63159d5d5339ec72041cc11 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-08T21:30:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_ClaudirAfonsoCosta.pdf: 3359361 bytes, checksum: 7d5468cdd63159d5d5339ec72041cc11 (MD5) Previous issue date: 2018-03-08 / As redes de sensores sem fio têm progressivamente se tornado um dos grandes objetos de discussão entre as ferramentas que ajudam a unir o mundo físico ao mundo virtual. Os trabalhos nessa linha de pesquisa têm envolvido diversas frentes de trabalho que visam à melhoria do uso dos recursos de rede, do sensoriamento, dos bancos de dados distribuídos, do transporte de dados, do roteamento, das aplicações, e da segurança, entre outros. O MiLAN (Middleware Linking Applications to Network) é um middleware capaz de atender às diversas demandas de aplicações de acesso a redes heterogêneas, adaptando essas redes aos requisitos de Qualidade de Serviços (QoS) das aplicações e otimizando o uso de seus recursos. Este trabalho apresenta a modelagem e a implementação de uma prova de conceito do MiLAN, bem como de uma camada de serviços para transferência de dados e informações entre a rede de sensores e as aplicações sob a ótica da Arquitetura Orientada a Serviços. A aplicação desenvolvida foi denominada MiLAN Services. Os resultados obtidos levaram à conclusão de que a MiLAN Services é um middleware capaz de propiciar redes de sensores sem fio com uma redução considerável do esforço de programação para sua utilização pelas aplicações. Além disso, a MiLAN pode auxiliar no aumento da escalabilidade e interoperabilidade de aplicações e de redes de sensores sem fio heterogêneas. Adicionalmente, os resultados mostram que o MiLAN proporciona maior resiliência às redes de sensores sem fio e promove a melhora o uso dos recursos da rede quanto ao uso da energia. Essa característica permite aumentar a vida útil do sistema. / Wireless sensor networks have progressively become one of the great objects of discussion among the tools that help to unite the physical world to the virtual world. The work in this line of research involves several work fronts, aimed at improving the use of network resources, sensing, distributed databases, data transport, routing, applications, and security, among others. MiLAN (Middleware Linking Applications to Network) is a middleware capable of meeting the diverse demands of heterogeneous network access applications, adapting these networks to the applications' Quality of Service (QoS) requirements and optimizing the use of their resources. This work presents the modeling and implementation of a proof of concept of the MiLAN, as well as a layer of services for transferring data and information between the applications and the network of sensors from the perspective of the Service Oriented Architecture. This application was named MiLAN Services. The results obtained led to the conclusion that MiLAN Services is a middleware capable of providing wireless sensor networks with a considerable reduction of the programming effort for its use by the applications. Also, MiLAN can help increase the scalability and interoperability of heterogeneous wireless sensor networks and applications. Moreover, the results show that MiLAN provides greater resilience to wireless sensor networks and promotes better use of network resources for energy use. This feature tends to improve the system´s autonomy.

Redes de Quarta Geração (4G) possibilitam acesso ubíquo a serviços em redes heterogêneas. Nesses ambientes, a distribuição do gerenciamento pode necessitar de semânticas para o vocabulário compartilhado, uma facilidade ainda não explorada. Por essa razão, provedores de acesso de diferentes domínios de gerenciamento possuem o desafio de compartilhar informações gerenciais nas trocas de pontos de acesso realizadas pelos usuários em redes 4G. Isso se deve principalmente à carência de um modelo de negócio com controle de acesso, com acordos mútuos, e com gerenciamento de tarifação, segurança e privacidade , o que limita a colaboração entre provedores no momento de aceitar um novo usuário. Este trabalho descreve um conjunto de ontologias para serem utilizadas por novos modelos de acesso com suporte de ontologias para redes 4G. As ontologias formalizam o vocabulário comum das entidades em redes 4G. Para avaliar as ontologias desenvolvidas, a abordagem escolhida foi desenvolver dois protótipos de serviços para redes 4G que especializaram partes das ontologias Haggle, Y-Comm, SOHand e DOHand. A principal contribuição deste trabalho é facilitar a troca de informações gerenciais entre moderadores, usuários e provedores de serviços. Outra contribuição é mostrar como o uso de ontologias em plataformas 4G facilita a inserção de novos serviços nos ambientes integrados / Fourth Generation Networks (4G) introduce the capability of ubiquitous access to services in heterogeneous networks. In these environments, the distribution of the management would require semantics for common sharing vocabulary, an ability which is not yet provided. For that reason, service providers from different management domains are facing the challenge of exchanging managerial information between them during handovers. This is mainly due to the lack of new business models with access control, peering agreements, billing, security and privacy management, QoS standardization which strongly limit the collaboration between providers in the moment of receiving a new user. This work describes a set of ontologies to be used by new access models supported by ontologies for 4G. The ontologies are mapping out the common vocabulary of entities. The approach used to validate the set of ontologies was the development of two service prototypes for 4G, the prototypes specialized a subset of Haggle, Y-Comm, SOHand and DOHand ontologies. The main contribution is to provide the information structuring necessary for easy exchanging of managerial information between service providers, users and brokers. Another contribution of this work is to demostrate how ontologies facilitate the creation of new services in integrated environments

No presente trabalho, foi desenvolvido um modelo para o escoamento em reator de membrana do tipo contator ativo, através da abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD), utilizando o código comercial ANSYS FLUENT. O modelo incluiu todo o módulo de membrana constituído por uma membrana tubular e um casco metálico. A reação modelo estudada foi a hidrogenação parcial de 1,5-ciclooctadieno, realizada pelo bombeamento da mistura reacional, dissolvida em n-heptano, através da membrana, a partir das extremidades do tubo. Como catalisador, considerou-se a presença de nanopartículas de Pd impregnadas na membrana. O meio poroso foi aproximado por leito granular representado pela equação de Ergun, tendo como parâmetros a porosidade e o tamanho de grão da membrana de alfa-Al2O3 . O valor para o tamanho de grão foi adotado como equivalente ao diâmetro de partícula determinado com uso do código aberto de estereologia ImageJ, do instituto Nacional de Saúde dos Estados Unidos. O modelo de turbulência adotado foi o RNG k-epsilon. Um estudo de sensibilidade incluiu simulações comparando escoamento desprezando reações como escoamento reativo, variação da velocidade, alteração da saída do fluxo e ativação de modelo de turbulência no meio poroso. Foram realizadas simulações de defeitos estruturais na membrana, correspondendo a regiões de porosidade alterada, com e sem perda de sua uniformidade azimutal. Conclui-se que a presença de defeitos estruturais que afetem a uniformidade azimutal da membrana pode resultar em sensível alteração do escoamento em CMRs. / This study focused on the development of a model for the flow in a reactor membrane of the type active contactor, approached through computational fluid dynamics (CFD), using the commercial code ANSYS FLUENT. The model included the entire membrane module, consisted of a tubular membrane and a metal shell. The model reaction studied was the partial hydrogenation of 1,5-cyclooctadiene initiated by the pumping of the reaction mixture, dissolved in n-heptane, through the membrane, from the ends of the tube. As a catalyst, the study considered the presence of impregnated Pd nanoparticles in the membrane. The porous medium was approximated by a granular bed as represented by the Ergun equation, having as parameters the porosity and the grain size of the alfa-Al2O3 membrane. The value for the grain size was adopted as equivalent to particle diameter determined through the open source stereology software ImageJ, of the National Institute of Health USA. The turbulence model used was the RNG k-epsilon. A sensitivity study included simulations of flow neglecting and including reactions, speed variation, change the flow outlet and activation of turbulence model in the porous media. Simulations of structural defects in the membrane were performed, defining regions of porosity changes with and without loss of azimuthal uniformity. The conclusion was that the presence of structural defects that affect the azimuthal uniformity of the membrane can result in marked alteration of the flow regime in CMRs.

Nos dias atuais há uma quantidade massiva de dados textuais sendo produzida e armazenada diariamente na forma de e-mails, relatórios, artigos e postagens em redes sociais ou blogs. Processar, organizar ou gerenciar essa grande quantidade de dados textuais manualmente exige um grande esforço humano, sendo muitas vezes impossível de ser realizado. Além disso, há conhecimento embutido nos dados textuais, e analisar e extrair conhecimento de forma manual também torna-se inviável devido à grande quantidade de textos. Com isso, técnicas computacionais que requerem pouca intervenção humana e que permitem a organização, gerenciamento e extração de conhecimento de grandes quantidades de textos têm ganhado destaque nos últimos anos e vêm sendo aplicadas tanto na academia quanto em empresas e organizações. Dentre as técnicas, destaca-se a classificação automática de textos, cujo objetivo é atribuir rótulos (identificadores de categorias pré-definidos) à documentos textuais ou porções de texto. Uma forma viável de realizar a classificação automática de textos é por meio de algoritmos de aprendizado de máquina, que são capazes de aprender, generalizar, ou ainda extrair padrões das classes das coleções com base no conteúdo e rótulos de documentos textuais. O aprendizado de máquina para a tarefa de classificação automática pode ser de 3 tipos: (i) indutivo supervisionado, que considera apenas documentos rotulados para induzir um modelo de classificação e classificar novos documentos; (ii) transdutivo semissupervisionado, que classifica documentos não rotulados de uma coleção com base em documentos rotulados; e (iii) indutivo semissupervisionado, que considera documentos rotulados e não rotulados para induzir um modelo de classificação e utiliza esse modelo para classificar novos documentos. Independente do tipo, é necessário que as coleções de documentos textuais estejam representadas em um formato estruturado para os algoritmos de aprendizado de máquina. Normalmente os documentos são representados em um modelo espaço-vetorial, no qual cada documento é representado por um vetor, e cada posição desse vetor corresponde a um termo ou atributo da coleção de documentos. Algoritmos baseados no modelo espaço-vetorial consideram que tanto os documentos quanto os termos ou atributos são independentes, o que pode degradar a qualidade da classificação. Uma alternativa à representação no modelo espaço-vetorial é a representação em redes, que permite modelar relações entre entidades de uma coleção de textos, como documento e termos. Esse tipo de representação permite extrair padrões das classes que dificilmente são extraídos por algoritmos baseados no modelo espaço-vetorial, permitindo assim aumentar a performance de classificação. Além disso, a representação em redes permite representar coleções de textos utilizando diferentes tipos de objetos bem como diferentes tipos de relações, o que permite capturar diferentes características das coleções. Entretanto, observa-se na literatura alguns desafios para que se possam combinar algoritmos de aprendizado de máquina e representações de coleções de textos em redes para realizar efetivamente a classificação automática de textos. Os principais desafios abordados neste projeto de doutorado são (i) o desenvolvimento de representações em redes que possam ser geradas eficientemente e que também permitam realizar um aprendizado de maneira eficiente; (ii) redes que considerem diferentes tipos de objetos e relações; (iii) representações em redes de coleções de textos de diferentes línguas e domínios; e (iv) algoritmos de aprendizado de máquina eficientes e que façam um melhor uso das representações em redes para aumentar a qualidade da classificação automática. Neste projeto de doutorado foram propostos e desenvolvidos métodos para gerar redes que representem coleções de textos, independente de domínio e idioma, considerando diferentes tipos de objetos e relações entre esses objetos. Também foram propostos e desenvolvidos algoritmos de aprendizado de máquina indutivo supervisionado, indutivo semissupervisionado e transdutivo semissupervisionado, uma vez que não foram encontrados na literatura algoritmos para lidar com determinados tipos de relações, além de sanar a deficiência dos algoritmos existentes em relação à performance e/ou tempo de classificação. É apresentado nesta tese (i) uma extensa avaliação empírica demonstrando o benefício do uso das representações em redes para a classificação de textos em relação ao modelo espaço-vetorial, (ii) o impacto da combinação de diferentes tipos de relações em uma única rede e (iii) que os algoritmos propostos baseados em redes são capazes de superar a performance de classificação de algoritmos tradicionais e estado da arte tanto considerando algoritmos de aprendizado supervisionado quanto semissupervisionado. As soluções propostas nesta tese demonstraram ser úteis e aconselháveis para serem utilizadas em diversas aplicações que envolvam classificação de textos de diferentes domínios, diferentes características ou para diferentes quantidades de documentos rotulados. / A massive amount of textual data, such as e-mails, reports, articles and posts in social networks or blogs, has been generated and stored on a daily basis. The manual processing, organization and management of this huge amount of texts require a considerable human effort and sometimes these tasks are impossible to carry out in practice. Besides, the manual extraction of knowledge embedded in textual data is also unfeasible due to the large amount of texts. Thus, computational techniques which require little human intervention and allow the organization, management and knowledge extraction from large amounts of texts have gained attention in the last years and have been applied in academia, companies and organizations. The tasks mentioned above can be carried out through text automatic classification, in which labels (identifiers of predefined categories) are assigned to texts or portions of texts. A viable way to perform text automatic classification is through machine learning algorithms, which are able to learn, generalize or extract patterns from classes of text collections based on the content and labels of the texts. There are three types of machine learning algorithms for automatic classification: (i) inductive supervised, in which only labeled documents are considered to induce a classification model and this model are used to classify new documents; (ii) transductive semi-supervised, in which all known unlabeled documents are classified based on some labeled documents; and (iii) inductive semi-supervised, in which labeled and unlabeled documents are considered to induce a classification model in order to classify new documents. Regardless of the learning algorithm type, the texts of a collection must be represented in a structured format to be interpreted by the algorithms. Usually, the texts are represented in a vector space model, in which each text is represented by a vector and each dimension of the vector corresponds to a term or feature of the text collection. Algorithms based on vector space model consider that texts, terms or features are independent and this assumption can degrade the classification performance. Networks can be used as an alternative to vector space model representations. Networks allow the representations of relations among the entities of a text collection, such as documents and terms. This type of representation allows the extraction patterns which are not extracted by algorithms based on vector-space model. Moreover, text collections can be represented by networks composed of different types of entities and relations, which provide the extraction of different patterns from the texts. However, there are some challenges to be solved in order to allow the combination of machine learning algorithms and network-based representations to perform text automatic classification in an efficient way. The main challenges addressed in this doctoral project are (i) the development of network-based representations efficiently generated which also allows an efficient learning; (ii) the development of networks which represent different types of entities and relations; (iii) the development of networks which can represent texts written in different languages and about different domains; and (iv) the development of efficient learning algorithms which make a better use of the network-based representations and increase the classification performance. In this doctoral project we proposed and developed methods to represent text collections into networks considering different types of entities and relations and also allowing the representation of texts written in any language or from any domain. We also proposed and developed supervised inductive, semi-supervised transductive and semi-supervised inductive learning algorithms to interpret and learn from the proposed network-based representations since there were no algorithms to handle certain types of relations considered in this thesis. Besides, the proposed algorithms also attempt to obtain a higher classification performance and a faster classification than the existing network-based algorithms. In this doctoral thesis we present (i) an extensive empirical evaluation demonstrating the benefits about the use of network-based representations for text classification, (ii) the impact of the combination of different types of relations in a single network and (iii) that the proposed network-based algorithms are able to surpass the classification performance of traditional and state-of-the-art algorithms considering both supervised and semi-supervised learning. The solutions proposed in this doctoral project have proved to be advisable to be used in many applications involving classification of texts from different domains, areas, characteristics or considering different numbers of labeled documents.

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