como cidades inteligentes e Internet das coisas demonstram que esta tecnologia está evoluindo em larga escala. Consequentemente, diversas aplicações desta tecnologia estão sendo desenvolvidas, muitas delas são altamente dependentes de redes de sensores sem fio, pois fazem a coleta de dados em ambientes inóspitos ou de difícil acesso. Para que estes dados coletados de diversos dispositivos possam ser analisados em conjunto é preciso que as coletas sejam simultâneas ou em intervalos próximos de tempo, o que implica que toda a rede de sensores tenha uma elevada precisão no sincronismo. Ademais, diversos protocolos de comunicação sem fio utilizam o sincronismo para estabelecer o compartilhamento do meio de propagação, tendo assim uma maior eficiência na troca de dados. Ao observar a importância de atender a essa necessidade de sincronização de tempo entre dispositivos usados em redes de sensores sem fio, este trabalho se concentra na proposta, implementação e teste de um serviço de sincronização de tempo para redes de sensores sem fio de baixa potência usando relógios de baixa frequência em tempo real em cada nó. Para implementar este serviço, são propostos três algoritmos baseados em estratégias diferentes para alcançar a sincronização desejada. O primeiro baseia-se em uma métrica simples de correção adaptativa; o segundo baseia-se em um mecanismo de predição; já o terceiro utiliza um mecanismo mais complexo, a correção analítica. Todos os algoritmos tem o mesmo objetivo: fazer com que os relógios dos nós sensores convirjam de forma ágil, em seguida, mantê-los com a maior similaridade possível. O objetivo deste trabalho é apresentar o melhor método que garanta a sincronização, mantendo o baixo consumo de energia em uma rede de sensores. Os resultados experimentais fornecem evidências do sucesso no cumprimento deste objetivo, bem como fornece meios para comparar estas três abordagens considerando os melhores resultados de sincronização e os seus custos em termos de consumo de energia. / Environmental monitoring systems are gaining more and more space, concepts such as smart cities and the Internet of things demonstrate that this technology has been developing a lot. Consequently, many applications of this technology are being developed, many of them are dependent on wireless sensor networks, which collect data in inhospitable or difficult-to-access environments. In order to these collected data from several devices to be analyzed together it is necessary that the data collection be simultaneous or at close intervals, which implies that the entire network of sensors has a high precision in the synchronism. In addition, several wireless communication protocols use the synchronism to establish sharing of medium networks, thus having a greater efficiency in the exchange of data. Observing the importance of time synchronization, this work focuses in proposing, implementing and testing time synchronization protocols for low power wireless sensor networks using real time low frequency clocks. To implement this service, three algorithms based on different strategies are proposed to achieve the desired synchronization. The first is based on the simple metric for self-correction; the second is based on a prediction mechanism; while the third uses a more complex mechanism for analytical correction. All the algorithms have the same goal: to make the clock of the sensor nodes converge in an agile way, then to keep them with the greatest possible similarity. The objective of this work is to present the best method to guarantee the synchronization, keeping the low power consumption in a network, sporadically, transmissions. The experimental results provide evidence of success in achieving this goal, as well as providing means to compare these three approaches considering the best synchronization results and their costs in terms of energy consumption. Keywords: Internet of things.

Submitted by Marta Toyoda (1144061@mackenzie.br) on 2018-02-08T23:22:57Z No. of bitstreams: 2 MARCO AURÉLIO BORGES.pdf: 7602861 bytes, checksum: 46e1f47532a94db9ed9336a74a78ff62 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2018-03-08T11:14:27Z (GMT) No. of bitstreams: 2 MARCO AURÉLIO BORGES.pdf: 7602861 bytes, checksum: 46e1f47532a94db9ed9336a74a78ff62 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-08T11:14:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 MARCO AURÉLIO BORGES.pdf: 7602861 bytes, checksum: 46e1f47532a94db9ed9336a74a78ff62 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-08-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fundo Mackenzie de Pesquisa / The use of sensors for the monitoring of a given environment allied to the Internet as a means of communication is popularly known as Internet of Things (IoT). The amount of information generated in this environment has led to an unprecedented increase in data collection. One of the major challenges for its development lies in the storage and the processing of this huge volume of data into acceptable measurement and analysis parameters. This research takes up this challenge by storing and compiling data from di erent sensors, and by carrying out an exploratory analysis of the information gathered. In this research, sensors that collect data from a speci c Sao Paulo's Metropolitan Area (SMA) have been analysed. These sensors are capable of measuring carbon monoxide (CO) levels. This research aims to analyse some architectures for both batch and stream sensor processing and to use one of them for the construction of a Big Data environment. Big Data tools were used for IoT storage, processing and visualization data. During the experiments, carbon monoxide sensors (MQ7), were analysed. They were connected through a microcontroller unit that supports the Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). This project highlights the necessary tools to execute and analyse the data in a dynamic manner. The data collected by the sensors show that the avarage levels of carbon monoxide are well above the international standards set by the World Health Organization (WHO). / A utilização de sensores para o monitoramento de um determinado ambiente aliada ao uso da internet como meio de comunicação é popularmente chamado de Internet das Coisas (do inglês, Internet of Things (IoT )). A quantidade de informação que se gera neste ambiente IoT tem fomentado um aumento no acúmulo de dados nunca antes imaginado. Um dos importantes desafios para o seu desenvolvimento é armazenar e processar esse grande volume de dados em aceitáveis parâmetros de medição e análise. Esta pesquisa direciona esse desafio, a partir do armazenamento e compilação de dados oriundos de diversos sensores até a análise exploratória das informações obtidas. Na pesquisa foram analisados sensores de captação de dados na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), com sensores capazes de medir os índices de monóxido de carbono (CO). A pesquisa ainda analisa algumas arquiteturas para processamento em lote (batch) e em fluxo (stream) de sensores e utilizar uma delas na construção de um ambiente Big Data. Foram utilizadas as ferramentas de Big Data para o armazenamento, processamento e visualização desses dados de IoT. Nos experimentos desenvolvidos na pesquisa foram analisados os sensores de monóxido de carbono (MQ7), conectados através de uma unidade microcontroladora que apresenta suporte ao protocolo Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). Este projeto destaca o instrumento de como compilar e executar esses dados e a análise dos mesmos obtidos de forma dinâmica. Os dados obtidos pelos sensores IoT constatam como a média dos índices coletados, estão muito superiores aos padrões internacionais estabelecidos pela OMS.

A Internet das Coisas, ou Internet of Things (IoT), representa um novo paradigma de integração de várias tecnologias e soluções de comunicação e encontra aplicações em muitos domínios diferentes, tais como ambientes inteligentes (residencial e comercial), automação industrial, saúde, agricultura de alta precisão, gerenciamento inteligente de energia (smart grids, conservação de energia em edifícios), transporte e logística, setor automotivo em geral, cidades inteligentes e muitas outras áreas. A realização da visão de IoT ainda necessita de mais investimentos em pesquisa e desenvolvimento devido à sua novidade e complexidade. Além das questões técnicas, a adoção em larga escala também é dificultada pela falta de clareza dos fatores determinantes na decisão de adoção destas tecnologias. A questão- problema que esse trabalho de pesquisa busca elucidar é o desafio da adoção de inovações baseadas na Internet das Coisas, mais especificamente fatores que afetam a decisão de adoção. O tema adoção de inovação é relevante para quem desenvolve a inovação e deseja que ela seja adotada e para quem tem que decidir se adota ou não uma inovação. Como a taxa de adoção é influenciada por fatores e decisões tanto do lado de quem fornece quando do lado de quem adota uma determinada inovação tecnológica, o trabalho se baseia em estudos que buscam integrar as diversas variáveis afim de refletir a natureza sistêmica deste processo. O modelo proposto pode ser aplicado tanto para quem adota quanto para quem fornece a inovação, integrando questões externas e internas à empresa, bem como questões da tecnologia IoT em si e do fornecedor. A pesquisa utiliza o modelo proposto em três estudos de caso com o objetivo de identificar e analisar os fatores de decisão de adoção da Internet das Coisas nas respectivas empresas, e apresenta sugestões de como aplicar o modelo na avaliação e eventual seleção de inovações tecnológicas, tanto do ponto de vista de quem fornece quanto de quem adota a inovação. / The Internet of things (IoT) represents a new paradigm of integration of various technologies and communication solutions, and finds applications in many different domains, such as intelligent environments (residential and commercial), industrial automation, health, high precision agriculture, intelligent power management (smart grids, energy conservation in buildings), transport and logistics, the automotive industry in general, smart cities and many other areas. The realization of the vision of IoT still requires more investment in research and development because of its novelty and complexity. Beyond the technical issues, large-scale adoption is also hampered by the lack of clarity of the determining factors in the decision of adoption of these technologies. The problem this research seeks to elucidate is the challenge of adopting innovations based on the Internet of things, more specifically factors that affect the adoption decision. The theme adoption of innovation is relevant to those who develop an innovation and want it to be adopted as well as for those who have to decide whether to adopt an innovation or not. As the adoption rate is influenced by factors and decisions that lie both on the side of the supplier as well as the adopter of a particular technological innovation, this work is based on studies that seek to integrate variables from both sides in order to reflect the systemic nature of this process. The proposed model can be applied to both suppliers and adopters of the technological innovation, integrating factors that are external and internal to the company, as well as factors of the IoT technology and factors of the supplier. This research used the proposed model in three case studies in order to identify and analyze the factors of decision of adoption of the Internet of things in each company, and offers suggestions of how to apply the model in the evaluation and eventual selection of technological innovations, both from the point of view of suppliers as well as adopters of the innovation.

Orientador: Eduardo Paciência Godoy / Resumo: A colheita de energia emerge como uma das soluções para a alimentação sustentável de sensores e dispositivos de monitoramento em redes sem fio nas aplicações da Internet das Coisas (IoT), permitindo até mesmo prescindir do uso de baterias. Este trabalho descreve o desenvolvimento de uma plataforma de colheita de energia e monitoramento de vazão a partir de redes de distribuição hidráulicas. O sistema experimental montado apresenta um circuito fechado de fluxo variável de água, criado a partir de uma bomba pressurizadora controlável eletronicamente, com sensor de vazão e um micro hidrogerador. A energia elétrica recuperada através do micro hidrogerador é utilizada para alimentar diferentes dispositivos de IoT com comunicação via Wi-Fi dos dados de monitoramento da vazão e volume, assim como, fornece energia para baterias. Os testes operacionais tiveram como objetivo dimensionar a quantidade de energia recuperada, em comparação com a energia consumida pelos dispositivos e bateria conectadas, em função dos valores de vazão obtidos pela plataforma. Nos testes realizados foi possível demonstrar a capacidade da colheita de energia pelo micro hidrogerador, com geração de aproximadamente 1W de energia e sua utilização para a operação contínua de dispositivos em aplicações de IoT. O estudo e implantação de diferentes modos de operação para os dispositivos medidores de vazão possibilitaram a redução do consumo de energia em até 54,4% e maximizaram a eficiência energética da solução, co... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Energy harvesting emerges as one of the solutions for sustainable power supply of sensors and monitoring devices in wireless networks in the Internet of Things (IoT) applications, even allowing to dispense with the use of batteries. This work describes the development of an energy harvesting and flow monitoring platform from hydraulic distribution networks. The assembled experimental system features a variable water flow closed loop, created from an electronically controllable pressurizing pump with flow sensor and a micro hydrogenerator. The electrical energy recovered through the micro-generator supplies different IoT device models with Wi-Fi communication of the flow and volume monitoring data and also provides power for storage batteries. The operational tests aimed to measure the amount of energy recovered, compared to the energy consumed by the connected devices and battery, according to the flow values obtained by the platform. In the tests carried out it was possible to demonstrate the capacity to harvest energy by the micro-generator, generating approximately 1W of energy and its use for the continuous operation of devices in IoT applications. The study and implementation of different modes of operation for flow meter devices make it possible to reduce energy consumption by up to 54.4% and maximize the energy efficiency of the solution, proving the potential of energy recovery as a viable alternative to guarantee the operation of self-sustaining meters for IoT applic... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

[pt] Os desafios acerca do desenvolvimento sustentável impulsionam medidas governamentais e incentivos a empresas que investem em soluções nessa direção. Alinhado a isso, no que se refere ao setor do transporte rodoviário de cargas, os avanços em tecnologia permitem a gestão de frotas eficiente e a maximização dos lucros de empreendedores do setor. A Internet das Coisas é um meio pelo qual é possível se definir indicadores que auxiliam a operação eficiente das empresas e que possibilitam a análise mais precisa de pegada ambiental em diferentes níveis: desde a escala micro, que compreende o veículo e a empresa, até a escala macro, que compreende o setor de transporte de cargas do país. Esse estudo busca levantar indicadores operacionais e ambientais possíveis de serem desenvolvidos a partir de um estudo de caso em que são fornecidos dados enviados de um veículo e seus componentes conectados à internet. / [en] The challenges upon sustainable development drive government actions and incentives to companies that invest in solutions in this direction. In line with this, with regard to the road freight transport sector, advances in technology allow the efficient fleet management and the maximization of entrepreneurs profit. The Internet of Things is a modern mean by which it is possible to define indicators that help the efficient operation of companies and that allow the more accurate analysis of the environmental footprint at different levels: from the micro scale, which comprises the vehicle and the company, to the macro scale, which comprises the country s freight sector. The environment conservation is one of the pillars of sustainability s concept. A development is considered sustainable when it takes into account social, ecological and economic factors (IUCN, 1980). The warranty of economic interest and reduction of environmental impacts caused by the freight transport sector is relevant to the evolution of the logistics in this direction. The concept of logistics is the activity that manages materials and products evolving, beyond other activities, purchasing, transport, distribution, movement, storage and packing. The part of logistics that consider the aspects and impacts caused by its activities is called Green Logistics or Ecologistics (Donato, 2008). The freight transport is one of the most fast-growing sectors in terms of energy consumption and emissions in Brazil (World Bank, 2011a). According to estimations this sector can be emitting 60 percent more CO2 in 2020 than it had in 2009, of which 36 percent from trucking, 13 percent from buses, 40 percent from passenger cars and 3 percent from motocycles (MMA, 2011). There s an interest towards the carbon emission s growing rates from freight transport. Reducing unnecessary travels without impacting the economic growth is one of the fundamental ways to reduce the intensity of emissions (World Bank, 2011b).

O trabalho desenvolvido nessa dissertação é a concepção de uma camada de segurança nomeada de CoEP (Constrained Extensible Protocol), nome similar à camada de aplicação CoAP (Constrained Aplication Protocol), por razões de sua compatibilidade em utilização, como apresentado em detalhes no texto. Essa camada, por sua vez, é criada por conta da identificação de lacuna de prover tecnologia de segurança adequada e compacta em dispositivos restritos; isto é, dispositivos com baixa capacidade de processamento, comunicação e armazenamento, mas alto volume de dipositivos em rede que, como justificado posteriormente, chamamos de dispositivo de grão fino. Além disso, esses volumes, que são de dezenas a centenas de dispositivos, se dão em sistemas conhecidos como redes de sensores sem fio, onde processamento paralelo e distribuído ocorre de forma autônoma e de forma a criar-se uma rede de comunicação. Enquanto diversas tecnologias habilitadoras permitiram que redes de sensores sem fio se tornassem cada vez mais possíveis tecnicamente e economicamente - devido ao avanço da tecnologia em áreas como baterias, supercapacitores, circuitos de consumo ultra-baixo, sensores mais econômicos e com novas técnicas de medição, e outras -, o mesmo tem sido feito em questões de software e implementação de protocolos e padrões para que se utilize todo esse avanço de hardware de forma inteligente e eficiente. Isto foi feito através de reestruturação e adaptação de protocolos para esses dispositivos, porém percebe-se que foram feitas poucas contribuições para implementar-se segurança de forma eficiente; como identificado na dissertação, esses dispositivos têm utilizado versões parcialmente implementadas do protocolo DTLS, um protocolo extenso e que foi desenvolvido para dispositivos de recursos abundantes, isto é, que possuem recursos de sobra para a tecnologia. O CoEP é, nesse contexto, uma camada de segurança que substituiria o DTLS em dispositivos de grão fino para realizar tarefas de segurança para protocolos de aplicação de forma inteligente e eficiente. Além do CoEP realizar sua tarefa de segurança, a camada também foi arquitetada para utilizar recursos de forma eficiente e prover segurança como um serviço para protocolos, retirando necessidades de implementação de segurança individualmente em cada protocolo e demais trabalhos de desenvolvimento. Como resultado, a camada foi implementada em sistema restrito e pode reduzir consideravelmente a utilização de seus recursos, bem como sua utilização obriga todos dispositivos conectados nessa mesma rede a utilizem segurança, o que é essencial para redes de sensores sem fio, que tem o potencial de ter o mesmo impacto na sociedade que a própria Internet teve, como detalhado no texto. / The developed work in this dissertation is the design of a security layer named Constrained Extensible Protocol (CoEP), similar name to the Constrained Application Protocol (CoAP) application layer, for reasons of its compatibility in use, as presented in detail in the text. This layer, on the other hand, is created because of the identification of the gap to provide adequate and lean security technology in restricted devices; that is, with low processing, communication and storage capacity, but with high volume which, as justified later, we call fine grain device. In addition, these device volumes are reachable in systems known as wireless sensor networks, where parallel and distributed processing occurs autonomously and in a way to create a communication network. While several enabling technologies have made wireless sensor networks to become increasingly possible technically and economically - due to the advancement of technology, areas such as batteries, supercapacitors, ultra-low consumption circuits, more economical sensors and new measurement techniques, and more -, the same has been done in software, protocols and standards implementation so that all this advance of hardware can be used intelligently and efficiently. This was done through the restructuring and adaptation of protocols for these devices, but it is noticed that few contributions were made to implement security efficiently; as identified in the dissertation, these devices have used partially implemented versions of the DTLS protocol, an extensive protocol that was developed for relatively unlimited resource devices. CoEP is, in this context, a security layer that would replace DTLS in fine grain devices to perform security tasks for application protocols in an intelligent and efficient manner. In addition to CoEP performing its security task, the layer was also architected to efficiently utilize resources and provide security as a service for protocols, removing individual security implementation needs in each protocol and other development work. As a result, the layer has been deployed on a lean system and can greatly reduce the utilization of its resources, as well as its use obliges all connected devices to use security, which is essential for wireless sensor networks, which has the potential to have the same impact on society that the Internet itself had, as detailed in the text.

Os objetivos deste trabalho de mestrado consistem em determinar: (i) como modificar a arquitetura de referência de Internet das Coisas para identificar e priorizar as necessidades dos usuários em um determinado contexto; (ii) como transformar dados sociais subjetivos em uma medida objetiva de impacto social; (iii) como correlacionar informações sociais e dados digitais de forma a medir a satisfação dos usuários com os serviços de Internet das Coisas desenvolvidos; (iv) como validar o sistema total; e (v) se a arquitetura é reconfigurável e pode ser adotada e validada em diferentes casos de uso. O método de desenvolvimento começa de uma extensa investigação bibliográfica sobre projetos, arquiteturas e plataformas de Internet das Coisas desenvolvidas e em desenvolvimento, tecnologia social e teoria de grafos. É proposto um mapa conceitual que serve de base a todo o trabalho. A teoria de grafos fornece um conjunto de métricas que permite identificar as reais necessidades de usuários e comunidades e, então, especificar as aplicações e serviços de Internet das Coisas a serem desenvolvidos. ´E proposta uma função de fitness para avaliar a satisfação de requisitos de uma especificação. A validação do método é feita por meio de um estudo de caso. Para uma cidade hipotética são descritos os serviços educacionais, de saúde e de transporte disponíveis. É identificado o problema de oferecimento de serviços educacionais a comunidades distantes e a necessidade desses serviços se integrarem com as entidades culturais e de saúde. Com isso, ´e especificada a aplicação Aula Móvil. Essa aplicação é completamente descrita por meio dos modelos de domínio, de informação, funcional e de comunicação da arquitetura de referência IoT-A. Para o desenvolvimento do software, é feita uma descrição completa em UML: diagrama de classes e diagramas de sequência. Apesar de se ter adotado um estudo de caso simples, fica demonstrada a viabilidade de se integrar a avaliação de dados estatísticos sociais no ciclo de projeto de aplicações de Internet das Coisas. ´E mostrado também que as aplicações de Internet das Coisas geram impacto social a curto, médio e longo prazos. O método e arquitetura propostos neste trabalho são suficientemente genéricos para serem utilizados em outras aplicações relacionadas a uma cidade e também em outros domínios como os de M2M e da iniciativa Industry 4.0. / The objectives of this master thesis consist in determining: (i) how modify an IoT reference architecture to identify and prioritize end user\'s needs in a given context; (ii) how transform subjective social data in a objective measure of social impact; (iii) how correlate social data and digital data to measure the end users\' satisfaction with the developed IoT services; (iv) how validate the total system; and (v) if the architecture is reconfigurable and can be adopted and validated in di?erent use cases. The development method started with and extensive bibliographic research about IoT projects, architectures and platforms, already developed and under development, social technology and graphs theory. A conceptual map is proposed and is used as a basis for the entire work. The graphs theory provides a set of metrics that allow the identification of end users\' and communities\' needs and, then, to specify the IoT applications and services to be developed. A fitness function is proposed to evaluate the fulfillment of requirements of a specification. The whole method validation is made by means of a case study. To do so, the available educational, health and transport services of a hypothetical city are described. The problem of o?ering educational services to distant communities and the need to integrate such services to the cultural and health entities are identified. As a result, a Mobile Class application is specified. This application is completely described by the domain, informational, functional and communicational models of the IoT-A reference architecture. For the software development, a complete UML description is made: class diagrams and sequence diagrams. In spite of having adopted a simple case study, the feasibility of integrating the social statistical data evaluation in the design cycle of IoT applications is demonstrated. It is also shown that IoT applications generate social impact in the short, medium and large terms. The method and architecture proposed in this work are generic enough to be used in other applications related to a city as is other domains as M2M and from the Industry 4.0 Initiative.

Cities have employed technologies in several domains to improve the delivery of public services, attend citizens\' demands, and measure the consumption of natural resources. Known as Smart Cities, these initiatives aim to increase the overall citizens\' quality of life, and they have already had a positive impact on the way citizens interact with urban spaces, services, and with each other. On the other hand, urban spaces can be considered as a threat to the independence and autonomy of people with disabilities. In fact, according to the Social Approach, disability is not in the individual, but in society and the environment, which does not provide adequate conditions for the individual to fully participate and be a citizen of social, professional, educational, recreational activities, and so on. Society and the environment need to be corrected and their deficiencies compensated to include a significant portion of the population that is excluded from a range of activities when their abilities are not addressed in urban communication processes. Although this group of citizens has gained access to education, work and leisure, it is necessary to confront the city and all its challenges in order to enjoy these rights. In order to extend the benefits of Smart Cities to people with disabilities, we first proposed the idea of an Inclusive Smart City, which employs Smart Cities technology to provide a better urban experience for people with disabilities while overcoming accessibility barriers in urban spaces. To achieve this goal, we began using a multi-instrument approach to collect data from different stakeholders - people with disabilities, professionals that work with people with disabilities, accessibility-related experts, and policymakers -, aiming at understanding the obstacles that people with disabilities face when they are moving around the city, the strategies they use to solve unexpected problems, and how they interact with other people and with urban facilities. Based on an empirical observation, literature review and results collected using this multiinstrument approach, we first defined Inclusive Smart Cities. Then, we proposed some tools to support practitioners and researchers involved in the development of digital urban assistive technologies with the Inclusive Smart City\'s vision in mind: a list of requirements, a political structure, an implementation/operation methodology, a business model, a conceptual model, and a system architecture. According to the conceptual model we introduced, people with disabilities are able to interact with inclusive smart objects that are available in urban spaces to obtain information about the environment around them, enabling them to navigate and explore cities in an innovative way. In Inclusive Smart Cities, inclusive smart objects provide people with disabilities with user-adapted information and services, focusing on the individuals\' abilities rather than their disabilities. Moreover, the system architecture is based on equipping users and the environment with smart technologies, aiming at supporting a symbiotic relationship between citizens and inclusive smart objects, a web-based user interface to enable public agents and local authorities to register and maintain the information required by the Inclusive Smart City platform, and the Cloud infrastructure, responsible for storing system data and processing user requests. Finally, we further demonstrated a Proof of Concept to assess the experience that people with disabilities would have when using an Inclusive Smart City solution. To accomplish that, we mapped a block of Paulista Avenue, in São Paulo, Brazil, as a sequence of QR codes. In a simulated circuit, when users read each code, they received location-based information and services related to the object linked to the code. The participants evaluated the UrbanAssist application positively and recognized the relevance of the functionalities and resources provided by the application, which gave them an inventive interface to explore the urban environment in a new, safer and effective way. In conclusion, this new technology has the potential not only to improve the independence and autonomy of people with disabilities in urban spaces, but also to enable them to play a proactive role in society as a whole. / As cidades têm empregado a tecnologia em diversos segmentos a fim de melhorar a qualidade de serviços prestados, para atender as demandas dos cidadãos, e para medir o consumo de recursos naturais. Conhecidas como Cidades Inteligentes, estas iniciativas buscam aumentar a qualidade de vida dos cidadãos, e já têm causado impactos positivos na maneira como os indivíduos interagem com o espaço urbano, com serviços, e com outros indivíduos. Por outro lado, o espaço urbano ainda é considerado como uma ameaça à autonomia e à independência de pessoas com deficiência. De fato, segundo o Modelo Social, a deficiência não está no indivíduo, mas na sociedade e no ambiente, que não fornecem condições apropriadas para que o cidadão participe inteiramente de atividades sociais, profissionais, educacionais, recreativas etc. A sociedade e o ambiente precisam ser corrigidos e suas deficiências compensadas para que ocorra a inclusão de uma parcela considerável da população que é excluída de uma série de atividades quando suas habilidades não são consideradas nos processos de comunicação urbanos. Embora esses cidadãos tenham ganhado acesso a educação, trabalho e lazer, o acesso pleno a esses direitos exige ter que lidar com o espaço urbano e todos os seus desafios. Com o objetivo de estender os benefícios das Cidades Inteligentes às pessoas com deficiência, inicialmente propomos o conceito de Cidades Inteligentes Inclusivas, que utiliza tecnologias das Cidades Inteligentes a fim de fornecer às pessoas com deficiência uma melhor experiência urbana ao mitigar as barreiras de acessibilidade nas cidades. A fim de alcançar este objetivo, utilizamos um método multi-instrumentos para coletar dados de diferentes interessados nesta temática - pessoas com deficiência, profissionais que trabalham na área, especialistas em acessibilidade, e criadores de políticas públicas - para melhor entender os obstáculos que as pessoas com deficiência enfrentam quando estão se locomovendo nos centros urbanos, as estratégias que eles usam para resolver problemas inesperados, e como eles interagem com outras pessoas e com os objetos e instalações urbanas. Baseado em observação empírica, em revisão da literatura, e nos resultados coletados pelo método multi-instrumentos, elaboramos a definição de Cidades Inteligentes Inclusivas e propomos algumas ferramentas para apoiarem autoridades governamentais, profissionais e pesquisadores envolvidos com o desenvolvimento de tecnologias assistivas urbanas digitais: uma lista de requisitos, estrutura política, metodologia de implantação e funcionamento, modelo de negócios, e uma arquitetura de sistema. De acordo com o modelo conceitual que apresentamos, as pessoas com deficiência são capazes de interagir com objetos inteligentes inclusivos no espaço urbano a fim de obter informações a respeito do ambiente ao redor, o que possibilita navegar e explorar nas cidades de uma maneira inovadora. Nas Cidades Inteligentes Inclusivas, os objetos inteligentes inclusivos fornecem às pessoas com deficiência informações e serviços adaptados às habilidades de cada usuário. A arquitetura do sistema é baseada em equipar os usuários e o ambiente com tecnologias inteligentes; uma interface web que permite a agentes públicos e autoridades municipais a cadastrar e manter as informações necessárias ao funcionamento da Cidade Inteligente Inclusiva; e pela infraestrutura da Cloud, que é responsável por armazenar os dados do sistema e por processar as requisições dos usuários. Finalmente, demonstramos com uma Prova de Conceito a avaliação da experiência de usuário que indivíduos com deficiência têm ao usar soluções concebidas com a visão de uma Cidade Inteligente Inclusiva. Para tanto, mapeamos como QR codes os objetos e prédios de um quarteirão da Avenida Paulista, em São Paulo. Num circuito simulado, ao ler cada código os usuários recebem com informações baseadas na localização do objeto lido e os serviços associados ao objeto. Os participantes avaliaram positivamente a aplicação Urban Assist e reconheceram a relevância das funcionalidades e recursos disponibilizados pela aplicação, que lhes proporcionaram uma interface inovadora para explorar o ambiente urbano de uma maneira mais segura e eficaz. Concluindo, essa nova tecnologia tem o potencial não somente de melhorar a independência e autonomia de pessoas com deficiência no espaço urbanos, mas, também de prover estes usuários com a possibilidade de desempenharem o papel de cidadãos proativos.

Partimos de um contexto tecnológico-comunicativo marcado, especialmente, pela ubiquidade, pela pervasividade, pela comunicação das coisas (LEMOS), por eventos e existências que transcorrem em metaterritorialidades informativas (DI FELICE) e pela enorme quantidade de dados gerados por tecnologias móveis, tais como smartphones, sensores, e etiquetas RFID. Tal situação tecnológica aponta para a possibilidade sempre presente de qualquer entidade, humana ou não (geleiras, animais, árvores, alimentos, embalagens etc.), assumir a qualidade informativo-digital, ou a metalinguagem do código, experienciar perspectivas outras e entrar em agenciamentos que a transformam ontologicamente. Essa \"ecologia digital\", ao trazer à tona a constituição reticular dos seres e ambientes, tornando transponíveis as fronteiras e experienciáveis as diferenças, inaugura uma condição habitativa atópica (DI FELICE) que reúne corpos, tecnologias, naturezas em uma relação simbiótica e dinâmica. Esses processos inéditos engendrados pelas novas tecnologias de comunicação e informação nos impõem a necessidade de buscar alternativas teóricas e conceituais aos dualismos derivados da Grande Divisão (LATOUR) entre Natureza e Sociedade que fundou o pensamento moderno ocidental e fundamentou as próprias concepções predominantes no campo científico da comunicação. O contexto latino-americano em que esta pesquisa se insere representa uma oportunidade para o estabelecimento de \"alianças perturbadoras\" (STENGERS) com práticas não-científicas e pensamentos não (somente) europeus, entre os quais destacamos o xamanismo e o perspectivismo ameríndio (VIVEIROS DE CASTRO), que, além de se mostrarem reticulares e ecológicos em sua constituição, engendrando desde sempre outros tipos de relação (não-instrumentais e nem dialógicas ou separatistas) com não-humanos, considerados todos sujeitos potenciais e parte de seu \"social\", revelam também sua dimensão comunicativa quando seus próprios praticantes, os xamãs, comparam-se às tecnologias comunicativas dos \"brancos\" (FERREIRA). Desse encontro, apresentamos uma possível ideia xamânica de redes comunicativas que, ao ultrapassar a dimensão somente humana, hermenêutica e a interação dialógica e conceber a relação com a terra-floresta (ALBERT e KOPENAWA) e suas agências emaranhadas a partir de uma \"anarquia ontológica\" (VIVEIROS DE CASTRO), do trânsito e da conexão entre mundos, torna-se uma chave conceitual fértil para pensar a comunicação digital e suas potencialidades. / We start from a technological communicative context marked especially by ubiquity, pervasiveness, the communication of things (LEMOS), events and beings that flow in information metaterritorialidades (DI FELICE) and by a huge amount of data generated by mobile technologies such as smartphones, sensors, and RFID tags. Such technological situation points to the ever-present possibility of any entity, human or not (glaciers, animals, trees, food, packaging, etc..), take digital-informative qualities, or meta code, experience other perspectives and enter into assemblages that transform them ontologically. This \"digital ecology\", bringing up the reticular formation of beings and environments, making transposable borders and diferences graspable, inaugurates an \"atopic dwelling condition\" (DI FELICE) which brings together bodies, technologies, still in a symbiotic and dynamic relationship. These novel processes engendered by new communication and information technologies impose on us the need to seek theoretical and conceptual alternatives for the dualisms derived from Great Divide (LATOUR) between Nature and Society, which founded the Modern Western thought and grounded the predominant conceptions in the scientific field of communication. The Latin American context in which this research is part represents an opportunity to establish not (only) European \"disturbing alliances\" (STENGERS) with non-scientific practices and thoughts, among which include Shamanism and Amerindian Perspectivism (VIVEIROS DE CASTRO), which , showed to reticular and ecological in its constitution, always engendering other types of relationship (or non-instrumental and dialogical or separatists) with nonhumans, considering all potential subjects, and part of his \"social\" also reveal their size communicative when their own practitioners, shamans, we compare the communication technologies of the \"whites\" (FERREIRA). From this contact, we present a possible shamanic idea of communicative networks, which, including not only the human dimension, the hermeneutics and the dialogical interaction, and understanding the relationship with the forest-land (ALBERT and KOPENAWA) and its entangled agents from an \"ontological anarchy\" (VIVEIROS DE CASTRO), a transit and a conection between worlds, becomes a fertile key concept to think digital communication and its potential

Este trabalho propõe novas topologias de circuitos e técnicas de projeto para filtros ativos e amplificadores de ganho programável (PGA) com operação em ultra baixa tensão (ULV) e ultra-baixa potência (ULP). Os receptores de RF do tipo Bluetooth de baixa energia (BLE), utilizados nos circuitos de internet das coisas (IoT), são as aplicações alvo dos circuitos propostos neste trabalho. Na faixa de ULV são utilizados filtros do tipo RC-ativo, uma vez que possuem uma maior linearidade em relação aos filtros do tipo gmC. A operação em ULP é alcançada neste trabalho utilizando uma nova topologia de amplificador operacional de transcondutância (OTA), com único estágio, que apresenta uma alta eficiência e reduzida sensibilidade às variações de processo, tensão e temperatura (PVT). O baixo ganho de tensão do amplificador de estágio único e os efeitos das cargas resistivas de realimentação são compensados usando um transcondutor negativo, robusto a variações em PVT, conectado às entradas do OTA. A faixa dinâmica dos circuitos é elevada usando topologias totalmente diferenciais e as taxas de rejeição de modo comum e de fonte de alimentação são melhoradas utilizando circuitos de realimentação de modo-comum. Para possibilitar a operação na faixa de ULV todos os circuitos usam apenas dois transistores empilhados e o nível de inversão do canal é elevado através da polarização direta do substrato. Neste trabalho são propostas também uma ferramenta de análise do ponto de operação do transistor, baseando-se na simulação elétrica, e algumas metodologias de projetos para circuitos operando em ULV. Os circuitos e metodologias desenvolvidos foram utilizados para o projeto de um filtro passa-faixa complexo RC-ativo de terceira ordem, um amplificador de ganho programável e um filtro biquadrático do tipo Tow-Thomas com ganho programável, compatíveis com receptores de RF do padrão BLE. Para a implementação do PGA, uma nova topologia de transconductor negativo programável foi desenvolvida para permitir a compensação ótima do amplificador operacional em todos os modos de ganho. Todos os circuitos foram projetados para operar com uma tensão de alimentação de 0,4 V e foram prototipados em processos de fabricação CMOS e BiCMOS de 180 nm e 130 nm, respectivamente. Os resultados experimentais e de simulação pós-layout demonstram uma operação adequada em 0,4 V, uma ultra-baixa dissipação de potência, atingindo o mínimo de 10.9 ?W/polo, e a melhor figura-de-mérito (FoM) em relação aos outros filtros ativos e amplificadores disponíveis na literatura. / This thesis proposes novel circuit topologies and design techniques of ultra-low voltage (ULV) and ultra-low power (ULP) active-filters and programmable gain amplifiers (PGA) suitable for the Bluetooth low energy (BLE) RF receivers used in the Internet of Things (IoT) applications. The active-RC filters are preferred to the gm-C topologies at the ULV operation due to its improved linearity. However, the closed-loop operation increases the operational amplifier required voltage gain and its capacity to drive the resistive feedback load. In this work, the ULP dissipation is obtained by proposing a very efficient single-stage inverter-based operational transconductance amplifier (OTA) and a proper forward bulk biasing to reduce the sensitivity to process, voltage and temperature (PVT) variations. The low voltage gain and the resistive load effects on the single-stage OTA are completely compensated by using a PVT robust negative transconductor connected at the OTA inputs. The dynamic range is increased by using fully-differential topologies and common-mode feedback to improve the common-mode and power supply rejection rates. The operation at the ULV range is reached by using only two-stacked transistors in all the circuit implementations and bulk forward bias in some transistors to reduce the threshold voltage and to increase the channel inversion level. An operation point simulation-based tool and some design methodologies are also proposed in this work to design the ULV circuits. The proposed circuits were used to design a third-order active-RC complex band-pass filter (CxBPF), a programmable gain amplifier (PGA) and a Tow-Thomas biquad, with integrated programmable gain capability, suitable for BLE RF receivers. The PGA implementation uses a new programmable input negative transconductor to obtain the optimal closed-loop amplifier compensation in all the gain modes. The circuits were designed to operate at the power supply voltage of 0.4 V and are prototyped in 180 nm and 130 nm low-cost CMOS and BiCMOS process, respectively. The experimental and post-layout simulation results have demonstrated the proper ULV operation at 0.4 V, the ultra-low power dissipation down to 10.9 ?W/pole and the best figure-of-merit (FoM) among the state-of-the-art active-filters and amplifiers from the literature.