Submitted by Lucelia Lucena (lucelia.lucena@ufpe.br) on 2015-03-06T18:32:27Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Carlos Eduardo Buarque Cruz Pimentel.pdf: 2302125 bytes, checksum: 54f769cfe087d304a66b633ae6f3525b (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-06T18:32:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Carlos Eduardo Buarque Cruz Pimentel.pdf: 2302125 bytes, checksum: 54f769cfe087d304a66b633ae6f3525b (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / Um número cada vez maior de pessoas e de equipamentos utiliza redes sem fio para as mais diversas tarefas. Na última década, o mundo viu a popularização de redes de acesso local sem fio, WLANs (do inglês, Wireless Local Area Networks), que usam a tecnologia Wi-Fi (do inglês, Wireless Fidelity), com 6,5 milhões de pontos de acesso públicos disponíveis em 2013, podendo chegar a 10,5 milhões em 2018. Um tipo de rede, a ad hoc, torna possível o uso da tecnologia Wi-Fi em um número maior de cenários. Isso se dá pelo fato das redes ad hoc, diferentemente das convencionais, não precisarem, para funcionar, de uma infraestrutura previamente montada com um ponto central responsável por toda a coordenação da comunicação. Com a importância das redes Wi-Fi, ad hoc ou não, muitos estudos tentam melhorar sua capacidade de vazão e um deles é o de redes multicanais e multi-interfaces. Usar essa abordagem para as redes ad hoc, especialmente as móveis, conhecidas como MANETs (do inglês, Mobile ad hoc networks), mostra-se ainda mais interessante, uma vez que elas possuem uma topologia extremamente dinâmica e são mais vulneráveis a quebras de enlace, o que impacta bastante seu desempenho. Muitos trabalhos tentam otimizar redes multicanais e multi-interfaces desse tipo, propondo, geralmente, novos protocolos para camada de enlace. Outros propõem novos protocolos de camada de rede, mas, em muitos casos, apenas usando princípios ad hoc como base para o desenvolvimento das menos dinâmicas redes mesh. Neste trabalho, o foco foi nos aspectos do roteamento das MANETs, especialmente na recuperação de rotas. Adaptou-se o popular protocolo AODV (do inglês, Ad hoc On-Demand Distance Vector) para que ele enxergasse múltiplos canais e interfaces e buscou-se otimizá-lo em termos de fração de pacotes entregues e de atraso médio. Nessa otimização, utilizou-se uma técnica de Computação Inteligente conhecida como Otimização Multiobjetiva por Enxame de Partículas, MOPSO (do inglês, Multiobjective Particle Swarm Optimization). Também foi realizada, em separado, uma modificação na política de reparo para que ela passasse a considerar em sua decisão os valores das vazões médias das vizinhanças dso nós fonte predecessor à quebra. Para obter os resultados, todas as simulações foram feitas utilizando o The Network Simulator, ns-2, em uma versão modificada para dar suporte a múltiplos canais e interfaces. Os resultados obtidos foram analisados em função tanto do número de interfaces quanto do clássico tempo de pausa. De maneira geral, verificou-se que o uso da MOPSO pode melhorar o atraso em até 12%, em relação à política padrão de recuperação de quebras de enlace. Por sua vez, a política que considerou a vazão, apesar de ter uma tendência em obter valores intermediários quando comparada com as outras duas, pode, em alguns casos, ser até melhor que a da MOPSO. Além de estudos gráficos, estudos estatísticos foram realizados.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Today's light sources are expanding the application field of lighting systems for decorative, commercial and artistic purposes, in many areas, such as parks, gardens or parking. This paper presents the development of a management system applied to lighting based on power RGB LEDs, due to its great potential for use in outdoor decorative lighting. The proposed system is a low cost solution and presents the advantage of remote management of the lighting system on multiple interfaces, either on a dedicated device, as for portable devices, such as laptops, smartphones or tablets. After an analysis of currently lighting systems protocols, it is also proposed a new communication protocol for the developed system in order to get a reliable and robust solution. This work also presents the results of the proposed system, highlighting its main advantages and limitations. / Seja em parques, praças, jardins, centros de compras ou estacionamento, o campo de aplicação de sistemas de iluminação com fins decorativos, comerciais e artísticos, tem se expandido muito, principalmente, devido as fontes de luzes disponíveis atualmente. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de gerenciamento aplicado à iluminação baseado em LEDs RGB de potência, devido seu grande potencial para uso em iluminação decorativa de ambientes externos. O sistema resultante é uma solução de baixo custo que apresenta um grande diferencial, a possibilidade de gerenciamento remoto em múltiplas interfaces, seja por um dispositivo dedicado, quanto por dispositivos portáveis, como notebooks, smartphones ou tablets. Além de se obter uma solução confiável e robusta, é desenvolvido também um protocolo de comunicação para o sistema proposto, após uma análise dos protocolos mais utilizados atualmente em sistemas de iluminação. Ao final deste trabalho são apresentados os resultados do sistema proposto, aonde também são levantadas as principais vantagens e limitações da solução apresentada.

Le support de la mobilité dans les protocoles réseaux existants est devenu primordial, à cause du nombre croissant d'utilisateurs de terminaux mobiles désirant garder une connexion constante au réseau, tout en se déplaçant librement à travers des segments de réseaux d'accès sans fil hétérogènes. Le protocole de routage dominant dans les architectures réseaux filaires est IP "Internet protocole". Ce protocole est en passe de dominer aussi le mode des réseaux sans fils. Ainsi, il est naturel d'introduire des mécanismes de gestion de mobilité basés sur IP, dont un processus de handover (passage d'une point d'accès radio à une autre point) efficace et flexible afin de garantir aux utilisateurs une qualité de service minimale de transmission des donnés. En effet, un handover inefficace génère de la latence, de la gigue et des pertes de paquets. La transmission des données est affectée et dégrade la qualité de services de l'application utilisant les services du réseau. Dans cette thèse, nous examinons et analysons d'abord la complexité et l'efficacité des principales techniques de handover et de gestion de mobilité basée sur IP. Les résultats de cette analyse seront ensuite exploités pour présenter finalement notre proposition de soft handover basé sur IPv6. Cette solution permettra l'extension de mobile IPv6 avec une gestion efficace, transparente et locale du multihoming. Bien sur la duplication des flux est bidirectionnel entre le réseau et le mobile et permet un changement de point d'accès au réseau sans perte de données. Nous analysons ensuite les performances de notre approche à travers des résultats de simulations. Ces simulations sont effectuées dans un simulateur développé par notre équipe nommé Gemini2. Cette partie inclut également une comparaison des performances par rapport au fast handover bicasting et Mobile IPv6 basique. Finalement, le dernier chapitre de la thèse inclut notre expérience de l'implémentation d'un prototype mobile multi interfaces et un testbed mobile IPv6 soft handover. Cette implémentation a comme but principal la validation de nos travaux. Ce banc de test nous permettra, en plus, d'analyser les performances du soft handover dans des conditions réelles et avec différents types d'applications et de flux multimédia.

Dans cette thèse, nous nous concentrons sur la conception et l'optimisation de performances inter-couches dans les réseaux maillés radio multi-canal multi-interface. Afin de profiter de l'augmentation de la capacité de ces réseaux, un certain nombre de problèmes doit être résolu. La première contribution de cette thèse est une nouvelle classification et une évaluation formelle des différentes stratégies d'assignation de canaux et d'interfaces. Nous adressons en particulier la connectivité en termes de formation de topologie, densité de connexions et découverte de voisinage. La deuxième contribution présente des algorithmes de broadcast fonctionnant pour n'importe quelle stratégie d'assignation multi-canal multi-interface. Ces algorithmes garantissent qu'un paquet de broadcast est délivré avec une probabilité minimale à tous les voisins. La troisième contribution de cette thèse propose d'évaluer la capacité (débit) obtenue à travers les différentes solutions d'assignation de canaux et d'interfaces. Plus précisément, nous proposons trois formulations de programmation linéaire mixte pour modéliser le routage et les contraintes de partage de bande passante en présence d'interférences. Nous dérivons ensuite des bornes supérieures et inférieures pour deux stratégies MAC différentes. Notre dernière contribution propose de développer une solution de routage inter-couches pour les réseaux maillés multi-canal multi-interface. En particulier, nous proposons une métrique de qualité de lien estimant la bande passante résiduelle d'un lien. Un protocole de routage adapté permet ensuite de trouver les routes offrant le meilleur débit. Toutes nos contributions sont validées par des nombreuses simulations qui démontrent l'efficacité de nos solutions. En résumé, cette thèse fournit une analyse en profondeur des réseaux maillés radio multi-canal multi-interface, ainsi que des lignes directrices pour les concepteurs de réseaux afin de déployer des réseaux performants.

Dans cette thèse, nous nous concentrons sur la conception et l’optimisation de performances inter-couches dans les réseaux maillés radio multi-canal multi-interface. Afin de profiter de l'augmentation de la capacité de ces réseaux, un certain nombre de problèmes doit être résolu. La première contribution de cette thèse est une nouvelle classification et une évaluation formelle des différentes stratégies d’assignation de canaux et d’interfaces. Nous adressons en particulier la connectivité en termes de formation de topologie, densité de connexions et découverte de voisinage. La deuxième contribution présente des algorithmes de broadcast fonctionnant pour n’importe quelle stratégie d’assignation multi-canal multi-interface. Ces algorithmes garantissent qu’un paquet de broadcast est délivré avec une probabilité minimale à tous les voisins. La troisième contribution de cette thèse propose d’évaluer la capacité (débit) obtenue à travers les différentes solutions d’assignation de canaux et d’interfaces. Plus précisément, nous proposons trois formulations de programmation linéaire mixte pour modéliser le routage et les contraintes de partage de bande passante en présence d'interférences. Nous dérivons ensuite des bornes supérieures et inférieures pour deux stratégies MAC différentes. Notre dernière contribution propose de développer une solution de routage inter-couches pour les réseaux maillés multi-canal multi-interface. En particulier, nous proposons une métrique de qualité de lien estimant la bande passante résiduelle d'un lien. Un protocole de routage adapté permet ensuite de trouver les routes offrant le meilleur débit. Toutes nos contributions sont validées par des nombreuses simulations qui démontrent l'efficacité de nos solutions. En résumé, cette thèse fournit une analyse en profondeur des réseaux maillés radio multi-canal multi-interface, ainsi que des lignes directrices pour les concepteurs de réseaux afin de déployer des réseaux performants. / In this PhD thesis, we focus on the design and performance optimization of multi-channel multi-interface wireless mesh networks. To take advantage of the increased capacity in such networks, a number of issues has to be handled properly. The first contribution of this thesis is a novel classification and formal evaluation of different channel and interface assignment strategies. In particular, we focus on connectivity in terms of topology formation, density of connections, and neighbor discovery. Our second contribution presents broadcast algorithms able to handle any of the multi-channel multi-interface assignment strategies. These algorithms guarantee a broadcast packet to be delivered with a minimum probability to all neighbors. The third contribution of this thesis consists in evaluating the network capacity (i.e., throughput) obtained through the different channel and interface assignments schemes. More specifically, we propose three mixed integer linear programming formulations to model the routing and bandwidth sharing constraints in presence of interference. We derive then upper and lower bounds for different MAC strategies. The fourth and last contribution of this thesis is the development of a novel cross-layer routing solution for multi-channel multi-interface mesh networks. In particular, we propose a link-quality aware metric to estimate the residual bandwidth of a link. An on-demand routing protocol selects the routes offering the best throughput. All our contributions are validated through extensive simulations that demonstrate the efficiency of our solutions. In summary, this thesis provide insight into the improvement of multi-channel multi-interface wireless mesh networks, as well as guidelines for network designers in planning efficient deployments.

Dans la première partie de ce mémoire, on s’attache à l’obtention d’Inégalités de Carleman elliptiques pour des opérateurs d’ordre deux au bord pour des conditions dites de Ventcel. Dans une seconde partie, on démontre une Inégalité adaptée aux multi-interfaces, pour des opérateurs elliptiques d’ordre quelconque, sous la condition classique de sous-ellipticité de Hörmander, ainsi que sous une condition de compatibilité entre les opérateurs sur la multi-interface et l’intérieur, dite de recouvrement. Cette condition généralise la condition de Lopatinskii. Enfin, dans une troisième partie, on s’intéresse à la contrôlabilté de l’équation de la chaleur et la stabilisation faible de l’équation des ondes dans des domaines polygonaux. / In the first part of this thesis, we derive elliptic Carleman estimates for second-order operators with Ventcel boundary conditions. In the second part, we prove a proper estimate near multi-interfaces for elliptic operatorsof any order, under the classical sub-ellipticity condition of Hörmander and under a compatibility condition between the operators in the interior and at the multi-interface, called the covering condition. This condition is a generalization of the well-known Lopatinskii condition. Finally, in the third part, we focus on controllability properties of the heat equation, and stabilization properties of the wave equation for polygonal domains, with mixed boundary conditions.

Ce travail de thèse aborde les problématiques de coopération de réseaux hétérogènes et de leurs exploitations par un terminal multi-interfaces en situation de mobilité. Le phénomène de convergence des services vers un support unique place le protocole IP comme moyen de communication universel pour le transport de l'information. Cependant, le modèle TCP/IP actuel ne permet pas d'exploiter simultanément, et efficacement, les différentes connexions radio (UMTS, 802.11, DVB) potentiellement disponibles auprès d'un terminal.<br />Nous avons réalisé un état de l'art, mettant en exergue les insuffisances des solutions actuelles, et nous permettant de définir les modes de coopération de<br />réseaux. Nous proposons ici une nouvelle architecture protocolaire reposant sur les protocoles IPv6 et SCTP, et intégrant une entité de gestion des différents réseaux afin d'obtenir une coopération de réseaux optimisée pour un service donné. A travers une expérimentation et diverses simulations, nous avons pu évaluer, par partie, les performances du modèle proposé.