Este trabalho apresenta um estudo da instrumentalização de software em Redes de Sensores Sem Fio, complementado pela aplicação, em um estudo de caso, de uma instrumentalização. A proposta da instrumentalização visa ampliar o conhecimento sobre essas redes em termos de desempenho, permitindo ao usuário tomar decisões suportadas pelo instrumento. Nesse sentido, foi realizada a abordagem conceitual em termos de Redes de Sensores Sem Fio, da tendência de padronização para essas redes e de instrumentalização por meio de software. Para a comprovação dos benefícios da adoção da utilização do conceito de instrumentalização de software nessas redes, foi desenvolvida uma rede de sensores utilizando esses conceitos, na qual foi possível avaliar o perfil dos aspectos temporais e da manutenção da qualidade da conexão. Os resultados obtidos evidenciam que é possível conhecer, com maiores detalhes, o comportamento da rede, o que melhora a qualidade da tomada de decisão do usuário em relação à sua utilização em aplicações com restrições temporais, nas quais os tempos de resposta envolvidos devem respeitar os limites máximos permitidos. / This thesis aims at the study of software instrumentation handling in terms of wireless sensor networks which is supplemented with the its application in a case study. The instrumentation purposes go towards the networks knowledge extension concerning its performance by allowing the user to make decisions based on software instrument reading. In this sense, a conceptual approach was performed which takes the wireless sensor network into account as well as the trend of standardization for these networks and the software instrumentation itself. In order to confirm the benefits on adopting the usage of software instrumentation concept on these networks, a wireless sensor network was developed using these concepts. In this sense, it was possible to evaluate the timing aspects profile and the link quality maintenance. The results show that is possible to know about the behavior of the network in details. By doing this, the quality of the users decision-making regarding their use in applications with time constraints, in which response time involved should respect the maximum allowable limits, has been improved.

O comportamento dinâmico das redes sem fio as torna muito peculiares e de difícil análise. No entanto, algumas destas redes, como as de sensores com funcionamento intermitente, redes periódicas ou cíclicas e as do sistema de satélites de órbita baixa têm um comportamento dinâmico relativamente previsível, pois as variações da topologia da rede no tempo são quase que determinísticas. Recentemente, um modelo teórico -- grafos evolutivos -- foi proposto com o intuito de capturar o comportamento dinâmico destas redes e formalizar algoritmos de roteamento de custo mínimo, além de outros. Os algoritmos e idéias obtidos com este modelo são teoricamente muito eficientes, mas, no entanto, antes deste trabalho não existiam estudos do uso destes modelos em situações práticas. Assim, o objetivo deste trabalho é analisar a aplicabilidade da teoria de grafos evolutivos na construção de protocolos de roteamento eficientes em cenários realistas. Foram implementados dois protocolos de roteamento para redes móveis ad hoc baseados nos algoritmos de grafos evolutivos, são eles: Jornada que Chega Mais Cedo e Jornada Mais Curta. Extensivas simulações foram realizadas utilizando o simulador de redes NS2 e os resultados foram comparados com outros quatro protocolos clássicos para este tipo de rede: AODV, DSR, OLSR e DSDV. Os resultados preliminares mostram que este recente modelo tem muito potencial para ser uma ferramenta poderosa no desenvolvimento e análise de algoritmos para redes dinâmicas com comportamento previsível. No entanto, foram apontados alguns aspectos que precisam ser melhores estudados para que estes algoritmos possam ser utilizados em situações reais. / The assessment of routing protocols for wireless networks is a difficult task, because of the networks\' highly dynamic behavior and the absence of benchmarks. However, some of these networks, such as intermittent wireless sensors networks, periodic or cyclic networks, and low earth orbit satellites systems, have more predictable dynamics, as the temporal variations in the network topology are somehow deterministic, which may make them easier to study. Recently, a graph theoretic model -- the evolving graphs -- was proposed to help to capture the dynamic behavior of these networks, in view of the construction of least cost routing and other algorithms. The algorithms and insights obtained through this model are theoretically very efficient and intriguing. However, before this work there was no study on the use of such theoretical results into practical situations. Therefore, the objective of our work is to analyze the applicability of the evolving graph theory in the construction of efficient routing protocols in realistic scenarios. We use the NS2 network simulator to first implement two evolving graph based routing protocols: Foremost Journey and Shortest Journey, They are evaluated and compared to four major ad-hoc protocols: AODV, DSR, OLSR and DSDV. Interestingly, our experiments show that evolving graphs have all the potentials to be an effective and powerful tool in the development and analysis of algorithms for dynamic networks, with predictable dynamics at least. In order to make this model widely applicable, however, some practical issues still have to be addressed and incorporated into the model.

A possibilidade de avaliar remotamente e de forma instantânea alterações na qualidade das águas em função da entrada de solos permite o monitoramento de processos ecológicos como o assoreamento, perdas e solos, carreamento de pesticidas e degradação de habitats aquáticos. Com a utilização de um modelo automatizado, torna-se possível um monitoramento em tempo real remoto coletando dados por meio de Redes de Sensores Sem Fio. Esta pesquisa propõe um modelo de classificação da qualidade da água contaminada por solo usando técnicas de Árvore de Decisão. Com este modelo torna-se possível acompanhar alterações que venham a ocorrer em águas superficiais indicando o nível de contaminação por solo com maior rapidez do que a forma convencional que necessita de análise em laboratório e coleta de amostra manual. A classificação proposta considera sete classes de qualidade da água, conforme dados de um experimento conduzido em laboratório. Foram utilizadas técnicas de Inteligência Artificial com o intuito de realizar a Fusão de Sensores para avaliar, em tempo real, as leituras dos sensores, indicando a qual classe de qualidade a amostra se enquadra. Na verificação de quantas classes seria o ideal, utilizou-se o algoritmo k-means++. Para a construção do modelo de classificação foram usadas técnicas de Indução por Árvore de Decisão, tais como: Best-First Decision Tree Classifier BFTree, Functional Trees FT, Naïve Bayes Decision Tree NBTree, Grafted C4.5 Decision Tree J48graft, C4.5 Decision Tree J48, LADTree. Os testes realizados indicam que a classificação proposta é coerente, visto que os diferentes algoritmos comprovaram uma relação estatística forte entre as instâncias das classes, garantindo que o modelo proposto irá predizer saídas para entradas de dados desconhecidas com acurácia. Os algoritmos com melhores resultados foram FT, J48graft e J48. / The possibility to remotely and instantaneously evaluate changes in water quality due to soil contamination allows monitoring ecological processes such as siltation, soil losses, loading of pesticides and degradation of aquatic habitats. Using an automated model to classify soil-contaminated water quality allows for a remote realtime monitoring by collecting data using Wireless Sensor Networks. This study proposes a model to classify soil-contaminated water quality by using Decision Tree techniques. With this model, it is possible to track changes that may occur in surface waters indicating the level of contamination by soil faster than the conventional way, which requires laboratory analysis and manual sampling. The classification proposed considers seven classes of water quality, according to data from an experiment carried out in laboratory. Artificial Intelligence techniques were used in order to implement Sensor Fusion to evaluate, in real time, sensor readings to which class the sample quality fits. By checking how many classes would be ideal, the k-means + + algorithm was used. To build the classification model, Decision Tree Induction techniques were used, such as: Best-First Decision Tree Classifier BFTree, Functional Trees FT, Naïve Bayes Decision Tree NBTree, Grafted C4.5 Decision Tree J48graft, C4.5 Decision Tree J48, LADTree. Tests indicated that the proposed classification is consistent because different algorithms results confirmed a strong statistical relationship between instances of classes, ensuring that this model will predict outputs to unknown inputs accurately. The algorithms with best results were FT, J48graft and J48.

Submitted by PPG Ci?ncia da Computa??o (ppgcc@pucrs.br) on 2018-06-07T11:44:28Z No. of bitstreams: 1 RENAN_GUEDES_MAIDANA_DIS.pdf: 4462325 bytes, checksum: 589fff5df748f66fa3f6b644cbc058db (MD5) / Approved for entry into archive by Sheila Dias (sheila.dias@pucrs.br) on 2018-06-15T14:20:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RENAN_GUEDES_MAIDANA_DIS.pdf: 4462325 bytes, checksum: 589fff5df748f66fa3f6b644cbc058db (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-15T14:58:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RENAN_GUEDES_MAIDANA_DIS.pdf: 4462325 bytes, checksum: 589fff5df748f66fa3f6b644cbc058db (MD5) Previous issue date: 2018-03-02 / Na ?rea da Rob?tica M?vel, o problema da localiza??o ? definido como a determina??o da posi??o e orienta??o de um rob? em um espa?o tri-dimensional atrav?s de informa??es de seus sensores. A solu??o mais comum para esse problema ? utilizar um receptor de GPS (doingl?s, Global Positioning System), que reporta posi??o absoluta com rela??o a um sistema de coordenadas fixo e centralizado na Terra. Por?m, o sinal de GPS ? muito afetado por condi??es ambientais e oclus?o de linha de vis?o, por vezes fornecendo estimativas de posi??o de baixa qualidade, se houverem .Com inspira??o nestes problemas, este projeto prop?e um sistema de localiza??o para ser usado por um rob? terrestre em um ambiente externo n?o-controlado, onde h? indisponibilidade de GPS ou que suas medidas s?o de baixa qualidade. Tendo em vista que sensores de baixo custo apresentam medi??es imprecisas devido a fatores ambientais (e.g. terreno acidentado), ? proposta a utiliza??o de pares receptor-transmissor de R?dio-Frequ?ncia, onde a medida do Indicador de Pot?ncia de Sinal Recebido ? usada para estimar as dist?ncias entre receptor e trans- missor, que s?o por sua vez usadas para posicionamento. Essa medida possuia vantagem de ser independente da ilumina??o do ambiente e do estado do terreno, que afetam outros m?todos de localiza??o como Odometria Visual ou por rodas. Um erro m?dio de posiciona- mento de 0.41m foi alcan?ado atrav?s da fus?o de odometria por rodas, velocidade angular de um girosc?pio e pot?ncia de sinal recebido, em um algoritmo de Filtro de Kalman Esten- dido Aumentado, comum a melhoria de 82.66% referente ao erro m?dio de 2.38 m obtido com um sensor GPS comum. / In the field of Mobile Robotics, the localization problem consists on determining a robot?s position and orientation in a three-dimensional space through sensor information. The most common solution to this problem is to employ a Global Positioning System receiver, also known as GPS, which reports absolute position in relation to an Earth-centered fixed coordinate system. However, GPS signals are greatly affected by atmospheric conditions and line-of-sight occlusion, sometimes providing very poor position estimates, if any at all. Inspired by these problems, this project proposes a localization system to be used by a robot in an uncontrolled outdoor environment, where GPS measurements are poor or unavailable. As common sensors provide inaccurate position estimates due to environmental factors (e.g. rough terrain), we propose the use of Radio-Frequency receiver-transmitter pairs, in which the Received Signal Strength Indicator is used for estimating the distances between receiver and transmitter, which in turn are used for positioning. This measurement has the advantage of being independent from lighting conditions or the state of the terrain, factors which affect other localization methods such as visual or wheel odometry. A mean positioning error of 0.41 m was achieved by fusing wheel odometry, angular velocity from a gyroscope and the received signal strength, in an Augmented Extended Kalman Filter algorithm, with an improvement of 82.66% relative to the mean error of 2.38 m obtained with a common GPS sensor.

Made available in DSpace on 2016-04-04T18:31:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LUCAS AUGUSTO DE ARAUJO MARQUES LEAO.pdf: 1843994 bytes, checksum: 99d00d63745d6c077be1b0e0f8b0d518 (MD5) Previous issue date: 2015-05-12 / Wireless Sensor Networks (WNS) have been applied as monitoring solution for building management systems. The sensors are responsible for monitoring environment aspects such as temperature, lighting and energy consumption. However, the sensors are exposed to adverse conditions and frequent environment changes, which can dramatically affect communication and data flow. Thus, this work proposes a routing algorithm based on fuzzy logic to identify the best routes in an indoor wireless sensor network. The evaluated parameters are presented (RSSI, Standard Deviation and Packet Error Rate) along with the cost definition process for each route, the best route identification sequence and the results obtained in simulation and experimentation. The proposed solution mixes WSN routing techniques along with fuzzy logic to characterize and define the link cost. The developed algorithm was faced with a routing solution based on RSSI. The experiments demonstrate that the solution allows the selection of higher quality links, reducing the probability of packet loss in comparison to the algorithm based on RSSI. / As Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) t?m sido uma solu??o amplamente utilizada no contexto de sistemas de gerenciamento de edifica??es. Os sensores s?o respons?veis por monitorar diversos aspectos do ambiente, como temperatura, ilumina??o e consumo de energia. Entretanto, os sensores est?o expostos a condi??es adversas e mudan?as constantes do ambiente, que podem afetar de maneira definitiva a comunica??o e flu?ncia dos dados. Neste sentido, este trabalho apresenta uma proposta de algoritmo de roteamento baseado em l?gica difusa para identifica??o dos melhores caminhos em uma rede de sensores sem fio indoor. S?o apresentados os par?metros utilizados (RSSI, Desvio Padr?o do RSSI e Taxa de Erro de Pacote) para a defini??o do custo de cada caminho, a sequ?ncia de identifica??o de melhor caminho e os resultados obtidos em simula??o e aplica??o pr?tica. A solu??o proposta agrega t?cnicas de roteamento em RSSF ? utiliza??o de l?gica difusa para caracteriza??o e defini??o dos custos dos enlaces entre os sensores. O algoritmo desenvolvido foi confrontado com uma solu??o de roteamento baseada em RSSI. Os experimentos demonstram que a solu??o permite a sele??o de enlaces de melhor qualidade, reduzindo a probabilidade de perda de pacote em compara??o ao algoritmo baseado apenas em RSSI.

O recente surgimento de um novo conceito que propõe a integração do mundo físico com sistemas computacionais leva as redes de sensores a serem unicamente parte de um processo colaborativo para fins de integração, com um objetivo maior do que só observar o ambiente. Este novo conceito é conhecido como Sistema Ciber-Físico (tradução do inglês Cyber Physical System - CPS), e consiste numa rede de elementos que atuam entre o meio físico e as aplicações computacionais (Sensoriamento - Atuação - Controle - Aplicação), concluindo num sistema de gestão capaz de agrupar diversas aplicações com capacidade de funcionamento autônomo, assim como distribuído. Entretanto, para que esta tecnologia se torne viável para os diversos contextos do mundo físico, é necessário considerar as limitações dos elementos computacionais que a integram e, para o caso, essas limitações passam a ser maiores quando se trata de uma rede de sensores. Este trabalho de tese tem foco na camada de sensoriamento, discute inicialmente alguns dos pressupostos supracitados e define algumas características e requisitos dos CPS necessárias para a padronização de alguns processos. Propõe também o desenvolvimento de uma Plataforma para redes de sensores em Sistemas Ciber-Físicos, um middleware, capaz de se adaptar às limitações e necessidades, que serão apresentadas posteriormente numa aplicação exemplo. Como primeiro ponto: i) O trabalho apresenta as necessidades para estes tipos de sistemas e aborda definições relevantes; ii) Discute-se a definição em camadas do middleware CiberSens iii) Aplicação da proposta numa aplicação-exemplo. Do primeiro ponto: Os CPS constituem uma pesquisa relativamente nova, como resultado, muitos aspectos precisam ser definidos com o intuito de facilitar o entendimento da arquitetura e implementçã. Do segundo ponto: Os dispositivos transdutores representam um papel de relevante importância nas diversas aplicações, na área de automação residencial e nas aplicações biomédicas, esta última com exponencial crescimento de aplicações que procuram melhorar a qualidade de vida dos pacientes. Nesse contexto, se faz necessário um minucioso estudo dos conceitos e características que dever~ao ser consideradas no desenho em camadas da plataforma de gerenciamento para redes de sensores em CPS. No desenho a flexibilidade do sistema dever´a estar sujeita ao fácil domínio e controle por parte de usuário final, que será o verdadeiro responsável pelo funcionamento do Sistema Ciber-Físico e da aplicação em curso. Do terceiro ponto: Com o intuito de eliminar possíveis erros e identificar limitações no uso do sistema por parte dos atores do sistema (usuário e administrador), além de demonstrar a viabilidade da proposta, é levado o modelamento e definição de conceitos para sua aplicação num caso real. Nesta etapa é realizada simultaneamente a implementação de um módulo integrador encarregado da captura e abstração de protocolos na camada de comunicação e conexão com o módulo de armazenamento, e a camada de serviços. Uma avaliação é necessária não só para validar a técnica e o modelo utilizado na implementação da arquitetura do CiberSens e sim também para determinar a confiabilidade da comunicação e eficácia ante um evento critico, a validação acontece através da formalização de processos de controle, sensoriamento e atuação com a ferramenta SysML. / Recently, the emergence of a new concept that proposes the integration of the physical world with computing systems, is taking sensor networks to be only part of a collaborative process with a larger goal than just observing the environment. This new paradigm is known as Cyber-Physical Systems, and consists of a network of elements that act between the physical environment and computational applications (Sensing - Actuation - Control - Application), ending in a management system able to group several applications with standalone and distributed operation capabilities. However, to this technology become viable for the diverse contexts of the physical world, it is necessary to consider the limitations of computational elements that compose it, and in this case, these limitations increase when it comes to sensor networks. This thesis focuses on the sensing layer, discusses some of the assumptions aforementioned and defines some characteristics and requirements of the CPS necessary to standardize some processes. It also proposes the development of a platform for sensor networks on Cyber-Physical Systems, a service-oriented middleware capable of adapting the limitations and needs presented later in a use case. As first item: i) The document presents the requirements for these types of systems and approaches relevant definitions. Secondly: ii) It is discussed the layered definition of the CiberSens service-oriented middleware. And third: iii) It is presented the proposal implementation in application-example. From the first item: The CPS are a relatively new field of research, as a result, many aspects need to be defined in order to simplify the understanding of the architecture and implementation. From the second item: The transducer devices have a relevant role on diverse applications used on the fields of home automation and in biomedical applications, the latter with an exponential growth of applications that try to improve the quality of life of patients. In this context, it is necessary a detailed study of the concepts and characteristics that should be considered during the layered design of the management platform for sensor networks in CPS. In the design, the system flexibility should be subject to an easy control and domain by the end user, who will be responsible for the actual functioning of the Cyber-Physical System and the ongoing application. From the third item: In order to eliminate possible errors, identify limitations in the system use by the system actors (user and administrator), and demonstrate the feasibility of the proposal, the modeling and concepts definition are applied in a real case. On this step is performed simultaneously an efficiency evaluation of the protocols capture and abstraction methods in the communication layer, the storage modulus, and the services layer. The evaluation is needed not only to validate the technique and the model used in the CiberSens architecture implementation, but also to determine the reliability the of communication and the effectiveness facing a critical event, validation occurs through the control process formalization, sensing and actuation, with SysML tool.

O aumento na quantidade e na intensidade de desastres naturais é um problema que está se agravando em todo o mundo. As consequências desses desastres são significantemente ampliadas quando ocorrem em regiões urbanas ou com atuação humana devido à perda de vidas e à quantidade de bens materiais afetados. O uso de redes de sensores sem fio para a coleta de dados e o uso de técnicas de aprendizado de máquina para a previsão de desastres naturais são opções viáveis, porém novas tendências tecnológicas têm se mostrado promissoras e podem agregar na tarefa de monitoramento de ambientes e na previsão de desastres naturais. Uma dessas tendências é adotar redes de sensores baseadas em IP e utilizar padrões emergentes para IoT. Nesse contexto, esta Tese propõe e analisa uma abordagem chamada SENDI (System for dEtecting and forecasting Natural Disasters based on IoT), um sistema tolerante a falhas baseado em IoT, WSN e AM para a detecção e a previsão de desastres naturais. O SENDI foi modelado empregando o ns-3 e validado utilizando dados coletados por uma WSN real instalada na cidade de São Carlos - Brasil, a qual realiza a coleta de dados de rios da região. Esse sistema também prevê a possibilidade de falhas na comunicação e a perda de nós durante a ocorrência de desastres, além de agregar inteligência aos nós para realizar a distribuição de dados e de previsões, mesmo nesses casos. Esta Tese também apresenta um estudo de caso sobre previsão de enchentes que utiliza a modelagem do sistema e os dados colhidos pela WSN. Os resultados dos experimentos mostram que o SENDI permite gerar alertas para a tomada de decisões em tempo hábil, realizando as previsões mesmo com falhas parciais no sistema, porém com acurácia variável dependendo do nível de degradação do mesmo. / Natural disasters have been increasing intensely all around the globe. The consequences of these disasters are significantly amplified when they occur in urban areas or places where there are human activities due to loss of lives and assets. The usage of Wireless Sensor Networks (WSN) for data collection and Machine Learning (ML) to create natural disasters forecast models are viable options. However, new technology trends have been showing promising results, which can aggregate to the tasks of environmental monitoring and natural disasters forecast. One of these new trends is to adopt IP based sensor networks and to use emergent Internet of Things (IoT) standards. In this context, this Thesis presents and analyzes an approach called SENDI (System for dEtecting and forecasting Natural Disasters based on IoT), a fault-tolerant system based on IoT, ML and WSN to detect and forecast natural disasters. SENDI was modelled using ns-3 and validated by means of real data collected by a WSN installed in São Carlos - Brazil, which collects the data of rivers around the region. This system also foresees the possibility of communication failures and loss of nodes during disasters, also adding intelligence to the nodes in order to perform the distribution of data and forecasts, even in such cases. This Thesis presents a case study about flash flooding forecast as well, which uses the system model and the data collected by the WSN. The results of the experiments show that SENDI allows to generate warnings in time to make decisions as such predictions can be foreseen even if partial failure of the system occurs. However, there is a variable accuracy, which depends on the system degradation.

The conventional digital signature schemes widely used today may have their security threatened with the possibility of the rising of a large quantum computer. Moreover, such schemes are not entirely suitable for utilization on very constrained-resource platforms. Therefore, there is a need to look at alternatives that present reasonable security in the medium and long term, in addition to attaining acceptable performance when few resources are available. This work provides more efficient multivariate and hash-based post-quantum digital signatures and targets the deployment in scenarios like Internet of Things and Wireless Sensor Networks where the typical devices are very resource-constrained. In the context of multivariable quadratic digital signatures we describe a new technique that attempts to minimize the main drawbacks of these schemes, the large key sizes. The new technique explores certain structures compact matrix rings. Some of the analyzed matrix rings are not secure (one of the attacks runs in polynomial time). Other less compact matrix rings are investigated and they apparently do not suffer a polynomial time attack, but unfortunately are still far from deployment on very constrained platforms. On the other hand, this work describes a method for hash-based signatures providing a 2/3 reduction of the signature sizes in the Merkle-Winternitz multi-time signature scheme. In fact, the signature sizes constitute the main bottleneck of these schemes. The improvement also leads to a 2/3 reduction in the run times (key generation, signing and verifying) and in energy consumption for all these operations on an AVR ATmega128L microcontroller, typically found in Wireless Sensor Networks. This result is much more promising for the deployment in an IoT scenario. / Os esquemas convencionais de assinatura digital mais usados na atualidade têm sua segurança ameaçada com a possibilidade da construção de um computador quântico de grande porte. Ademias, tais esquemas não têm se mostrado completamente adequados para uso em plataformas com recursos computacionais extremamente escassos. Surge então a necessidade da busca por alternativas que satisfaçam as condições de segurança a médio e longo prazo, além de apresentarem desempenho razoável quando poucos recursos computacionais estão disponíveis. Este trabalho obtém assinaturas digitais pós-quânticas multivariadas quadráticas e baseadas em hash mais eficientes e tem o intuito de torna-las práticas em cenários como Internet das Coisas e Redes de Sensores Sem Fio (RSSF), caracterizados por apresentarem dispositivos com recursos computacionais limitados. No contexto de assinaturas multivariadas quadráticas, descreve-se uma nova técnica que tenta minimizar o principal gargalo desses esquemas, o grande tamanho de chaves. A nova técnica explora certos anéis matriciais com estrutura compacta. Mostra-se que alguns dos anéis analisados não são seguros (um dos ataques apresenta tempo polinomial), enquanto outros anéis menos compactos aparentam não sofrer ataque polinomial, mas infelizmente ainda não são adequados para uso em dispositivos muito restritos. Por outro lado, descreve-se um método para obter assinaturas digitais baseadas em hash que fornece redução das assinaturas para 2/3 do tamanho original do esquema multi-time Merkle-Winternitz. De fato, o tamanho das assinaturas constitui o principal gargalo desses esquemas, A melhoria também acarreta uma redução em 2/3 nos tempos de execução (geração de chave, geração de assinaturas e verificação de assinatura) e no consumo de energia para essas operações quando executadas em um microcontrolador AVR tipicamente usado em Redes de Sensores Sem Fio, o AT-mega 128L. Este resultado torna-se promissor para implantação de assinaturas baseadas em hash no cenário de Internet das Coisas.

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:49:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 412183.pdf: 1307351 bytes, checksum: 077c5da145a8164f6ccb744c7ac9fc7e (MD5) Previous issue date: 2009-01-26 / Redes de sensores e atores sem fio s?o sistemas embarcados distribu?dos, os quais s?o constitu?dos por um grupo de n?s sensores e atores que se comunicam de forma espont?nea por meio de enlaces sem fio. Os sensores s?o dispositivos de pequeno tamanho e de baixo custo que possuem limitada autonomia energ?tica, capacidade computacional e de comunica??o, os quais s?o respons?veis pela coleta de informa??es sobre o mundo f?sico. Os atores s?o dispositivos que possuem maior autonomia energ?tica, capacidade computacional e de comunica??o, os quais executam a??es no ambiente controlado. Sensores e atores colaboram entre si para monitorar e para reagir a varia??es nas condi??es ambientais dentro de limites temporais especificados. Os sensores realizam o sensoriamento dos fen?menos f?sicos e reportam os dados sensoriados para os atores, enquanto que os atores se coordenam entre si para tomar decis?es a respeito da forma mais apropriada de atuar no mundo f?sico em resposta aos eventos detectados pelos sensores. A coordena??o ator-ator consiste na sele??o do ator ou conjunto de atores que devem executar a a??o no ambiente, os quais necessitam se coordenar entre si da melhor forma poss?vel para maximizar o desempenho global na execu??o de tarefas. De acordo com essa defini??o, os n?s atores devem se coordenar de forma aut?noma para que decis?es sejam tomadas em tempo h?bil, e que como conseq??ncia, a??es possam ser executados no ambiente controlado pelo sistema. No entanto, poucos trabalhos na literatura prop?em mecanismos direcionados para tal cen?rio. Dessa forma, a principal contribui??o desse trabalho reside na identifica??o de estrat?gias aplic?veis ao desenvolvimento de mecanismos para a coordena??o ator-ator, bem como na implementa??o e na avalia??o de desempenho de mecanismos derivados de tais estrat?gias.

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2015-11-13T18:46:36Z No. of bitstreams: 1 476061 - Texto Completo.pdf: 1784422 bytes, checksum: d3eac64efed456626b720b6ff5c174a4 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-13T18:46:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 476061 - Texto Completo.pdf: 1784422 bytes, checksum: d3eac64efed456626b720b6ff5c174a4 (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 / The sensors devices obtained a great evolution in recent years, primarily due to the advancement of manufacturing techniques of electronic devices. And with the evolution of wireless communications techniques, it has been possible to implement wireless sensor networks in numerous types of applications. One of the biggest issues concerning these systems is their limited energy supply during eld operation. The sensors forming such network possess little capacity to store energy, this is due to their need to be reduced in size. Anyhow, the area occupied by the power supply system in many designs is responsible for about 50% of the device`s total area. In this context, this work presents two contributions regarding energy consumption in wireless sensor networks when applied to critical systems, ie where environmental variation can cause injury, danger or tragedy to humanity. First, this dissertation presents an energy model for measuring the e ectiveness of the medium access protocol that will be the second purpose of this dissertation. This protocol aims to add exibility to the frequency of collection of environmental information, which in turn is based on Time Division Multiple Access (TDMA). In this way energy consumption can be reduced and consequently the system`s lifetime is increased. / A tecnologia associada a nodos sensores passou por uma grande evolu??o nos ultimos anos, principalmente devido ao avan?o nas t?cnicas de fabrica??o de dispositivos eletr?nicos. Esse fato, em conjunto com a evolu??o da tecnologia de comunica??es sem fio, tornou poss?vel o uso de Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) nos mais diversos tipos de aplica??es. Apesar de vantagens tais como capacidade de monitorar zonas de dif?cil acesso, o uso de RSSF em determinados tipos de aplica??es pode ser invi?vel devido fundamentalmente a restri??es associadas ao fornecimento de energia. Basicamente, devido a usual baixa capacidade de armazenamento das baterias presentes nos nodos sensores; a vida util da rede passa a ser afetada. Em muitas implementa??es a area ocupada pelo m?dulo de fornecimento de energia chega a ocupar aproximadamente 50% da area total do nodo. Outro ponto importante a ser salientado e que al?m de uma unidade de bateria, o fato da rede ser usualmente utilizada para monitorar regi?es de dif?cil acesso, faze com que a substitui??o das mesmas seja totalmente invi?vel. Neste contexto, este trabalho prop?e duas contribui??es que visam de alguma forma maximizar o tempo de vida util dos nodos presentes em uma RSSF quando aplicada em sistemas cr?ticos, onde a varia??o do ambiente pode causar algum preju?zo ou mesmo perigo a humanidade. Em um primeiro momento, esta disserta??o de mestrado prop?e um modelo energ?tico para mensurar a efici?ncia do protocolo de acesso ao meio. Em um segundo momento, desta disserta??o de mestrado, tem como objetivo desenvolver um novo protocolo de acesso ao meio baseado na flexibiliza??o da frequ?ncia de coleta de informa??es do ambiente. Essa flexibiliza??o ser? implementada baseada na ideia de Time Division Multiple Access (TDMA). Desta forma, ser? poss?vel reduzir o consumo de energia e consequentemente, aumentar a vida util do sistema como um todo.