Made available in DSpace on 2016-04-04T18:31:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diego Cesar Valente e Silva.pdf: 2949032 bytes, checksum: 9f8f72c0ab49b16ab87dbd229e5acc93 (MD5) Previous issue date: 2009-02-09 / This work presents an experimental investigation on the implementation of wireless sensor networks (IEEE 802.15.4) over fiber optics. Such investigation was performed with the utilization of IEEE 802.15.4 transceivers, an optical fiber infrastructure inside a field-trial network, called KyaTera Network, and directly modulated lasers and photodiodes designed for usual lab applications. The analysis comprised optical and electrical signal-to-noise ratio meausermentes and packet error rate evaluation under different conditions of transmission (e.g., payload length and time between consecutive frames). Results indicate that the RF signals of the sensor network may be properly propagated through unamplified optical links of up to 100 km or for longer distances with the use of optical amplifiers. / Esse trabalho apresenta uma investiga??o experimental da implementa??o de redes de sensores (IEEE 802.15.4) sobre fibras ?pticas. Tal investiga??o foi realizada com a utiliza??o de transceptores IEEE 802.15.4, de uma infra-estrutura de fibras ?pticas localizada dentro uma rede experimental, chamada Rede KyaTera, e de lasers com modula??o direta e foto-diodos projetados para opera??es usuais em laborat?rios. A an?lise compreendeu medidas a raz?o sinal-ru?do ?ptica e el?trica e a avalia??o da taxa de erro de quadros sob diferentes condi??es de transmiss?o (p. ex., tamanho de payload e intervalo de tempo entre quadros sucessivos). Os resultados indicam que os sinais de RF da rede de sensores podem ser propagados adequadamente, sem amplifica??o ?pticapor, em enlaces de at? 100 km ou por dist?ncias ainda maiores, com a utiliza??o de amplificadores ?pticos.

Submitted by SBI Biblioteca Digital (sbi.bibliotecadigital@puc-campinas.edu.br) on 2017-03-23T16:32:26Z No. of bitstreams: 1 TIAGO FERRAZ DE ARRUDA E AGUIRRE.pdf: 2934402 bytes, checksum: 0c5e2b67a128e05fdf51ba8be3b36d3d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-23T16:32:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TIAGO FERRAZ DE ARRUDA E AGUIRRE.pdf: 2934402 bytes, checksum: 0c5e2b67a128e05fdf51ba8be3b36d3d (MD5) Previous issue date: 2017-02-09 / Pontif?cia Universidade Cat?lica de Campinas ? PUC Campinas / Brazil is a Federative Republic with 5,641 municipalities, and 94% of them (5,336) with less than 100,000 inhabitants, and 72% (4,074) with less than 20,000 inhabitants. Due to the low investment in urban planning and disaster forecast, the public sector response time of cities, state and federation is longer than the expected by the population that need to live with tragedy imminent risk. Financial resources restriction of small cities together with low investment in ICT solutions to improve the quality of the services delivered to the population. However, the financial impact after tragedy is significant. Considering the expenses increase with disasters impacts and the disaster planning financial investment resources restriction context, the use of open standards in network components (sensors, hubs, proxies, database systems), with cloud data processing, allows solution design and implementation to leverage the natural disasters management planning in small cities with effectiveness and cost significantly lower than the currently available solutions. This study deals with the proposition and implementation of a flood risk management system, allowing its integration with sensor networks with to assist risk analysts in identifying and warning floods, enabling notification service through mobile devices of the interested community. This work seeks to minimize mainly the social and financial damage caused by floods. / Brasil ? uma Rep?blica Federativa que possui 5.641 munic?pios sendo 5.336 deles (94%) com popula??o inferior a 100.000 habitantes, e 4.074 com popula??o inferior a 20.000 habitantes (72%). Com pouco investimento em planejamento urbano e na antecipa??o de desastres, o tempo de atendimento do setor p?blico, na esfera municipal, estadual ou federal est? aqu?m do esperado pela popula??o que precisa conviver com o risco iminente de trag?dia. A restri??o de recursos financeiros nos munic?pios pequenos corrobora com o baixo investimento em solu??es de tecnologia de informa??o e comunica??es para melhorar a qualidade dos servi?os prestados ? popula??o. Considerando o crescimento das despesas com impactos de desastres e o contexto de restri??o de recursos financeiros para investimento em planejamento e antecipa??o de desastres, a utiliza??o de padr?es abertos nos elementos da rede (sensores, aglutinadores e replicadores de dados (proxies) e sistemas de banco de dados), em conjunto com processamento de dados em nuvem (cloud computing), possibilita o projeto e implementa??o de solu??o para apoiar o planejamento e gest?o de desastres naturais em pequenos munic?pios com boa assertividade e custo significativamente inferior ?s solu??es atualmente dispon?veis. Este trabalho trata da proposi??o e implementa??o de um sistema de ger?ncia de risco de enchentes, possibilitando sua integra??o com redes de sensores para auxiliar os analistas de riscos na identifica??o e alerta de possibilidade de enchentes, ativando servi?o de notifica??es por meio de dispositivos m?veis da comunidade interessada. Busca-se minimizar, principalmente, os preju?zos sociais e financeiros ocasionados por enchentes.

Este trabajo de tesis recoge las contribuciones aportadas en el campo de los sensores de fibra óptica en tres ámbitos de trabajo. Un sistema sensor de alta temperatura sin contacto con transductores de fibras ópticas de sílice se ha presentado. Dos topologías de "ojo abierto" y "ojo cerrado" y un algoritmo de decodificación "pirometría de banda dual" propuesto en este trabajo son las novedosas aportaciones presentadas. El sistema ha sido validado en laboratorio y en pruebas de campo de forma exitosa. Para sensores de temperatura con fibras dopadas con Erbio se ha demostrado que su máxima sensibilidad tiene lugar cuando la longitud utilizada es superior a la óptima exigida por el bombeo. Finalmente se ha modelado y validado en laboratorio una red de sensores acústicos basados en interferómetros Fabry-Perot de cavidad larga determinando a partir del modelo obtenido la fase mínima detectable y la visibilidad máxima del sistema. / The thesis collects contributions in the field of optic fibre sensors for three areas. A high temperature sensor system without contact based on silica optic fibre transducers has been submitted. Two topologies "open eye" and "closed eye" and a dual band pyrometer decoding algorithm are the submitted innovative contributions. The system has been validated successful in the laboratory and field tests so. Another contribution has been the demonstration that the maximum sensitivity for temperature sensors based on Er-doped fibres occurs when the used length is more than the optimum required by pumping. Finally a network of acoustic sensors based on Fabry-Perot fibre interferometers has been modelled and validated in the laboratory. The minimum detectable phase and maximum visibility of the system has been obtained from the proposed and validated model

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4452.pdf: 7806002 bytes, checksum: 03f3df43afda775ba6b11c313093d1d5 (MD5) Previous issue date: 2012-06-13 / Financiadora de Estudos e Projetos / The physical inactivity has been indicated by the World Health Organization (WHO) as one of the main risk factors for the incidence of Chronic Non-Communicable Diseases (CNCDs). Millions of deaths in the world are a result of these diseases, and this number has increased each year. In an attempt to change this scenario WHO has stimulated regular practice of physical activities, because they play an important role in preventing CNCDs. In Brazil, these activities are performed by health units which generate a large amount of data that need treatment. To deal with this problem we developed UCEMEPA, an environment that employs Ubiquitous Computing technologies and wireless communication networks, in order to monitor remotely and evaluate participants of physical activity groups in real-time. This environment automatically collects physiologic data, and provides indicators which will support and direct public policies for promoting physical activity. In this sense, UCEMEPA will contribute for the promotion of health and quality of life, and for the conduction of longitudinal studies aiming to establish correlations between the practice of physical activity and CNCDs prevention. / A inatividade física tem sido apontada pela Organização Mundial de Saúde (OMS) como um dos principais fatores de risco comportamentais responsáveis pela incidência de Doenças Crônicas Não Transmissíveis (DCNTs). Milhões de mortes no mundo são decorrentes dessas doenças e esse número vem aumentando a cada ano. Na tentativa de reverter esse quadro a OMS vem estimulando as práticas regulares de atividade física, já que estas possuem um importante papel na prevenção de DCNTs. No Brasil a promoção dessas atividades é realizada por unidades regionalizadas de saúde e geram uma grande quantidade de dados que carecem de processamento e tratamento. Em resposta a esse problema nós desenvolvemos o ACUMAAF, um ambiente que emprega tecnologias emergentes da Computação Ubíqua e redes de comunicação sem fio para monitorar e avaliar, em tempo real e a distância, participantes de grupos de atividade física. Esse ambiente coleta dados fisiológicos de forma automática e coletiva e tem como objetivo possibilitar a geração de indicadores capazes de apoiar e nortear políticas públicas de promoção de atividade física. O ACUMAAF é um ambiente computacional com contribuições para a promoção da saúde, para a promoção da qualidade de vida da população e para a realização de estudos longitudinais objetivando relacionar atividade física e a prevenção de DCNTs.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DanielGC_TESE_Capa_pag90.pdf: 3923138 bytes, checksum: b23776867381c62bd332c913640275ac (MD5) Previous issue date: 2013-04-29 / The development of wireless sensor networks for control and monitoring functions has created a vibrant investigation scenario, covering since communication aspects to issues related with energy efficiency. When source sensors are endowed with cameras for visual monitoring, a new scope of challenges is raised, as transmission and monitoring requirements are considerably changed. Particularly, visual sensors collect data following a directional sensing model, altering the meaning of concepts as vicinity and redundancy but allowing the differentiation of source nodes by their sensing relevancies for the application. In such context, we propose the combined use of two differentiation strategies as a novel QoS parameter, exploring the sensing relevancies of source nodes and DWT image coding. This innovative approach supports a new scope of optimizations to improve the performance of visual sensor networks at the cost of a small reduction on the overall monitoring quality of the application. Besides definition of a new concept of relevance and the proposition of mechanisms to support its practical exploitation, we propose five different optimizations in the way images are transmitted in wireless visual sensor networks, aiming at energy saving, transmission with low delay and error recovery. Putting all these together, the proposed innovative differentiation strategies and the related optimizations open a relevant research trend, where the application monitoring requirements are used to guide a more efficient operation of sensor networks / O desenvolvimento de redes de sensores sem fio para fun??es de controle e monitoramento tem criado um pulsante cen?rio de investiga??o, abrangendo desde aspectos da comunica??o em rede at? quest?es como efici?ncia energ?tica. Quando sensores s?o equipados com c?meras para fun??es de monitoramento visual, um novo escopo de desafios ? lan?ado, uma vez que h? uma mudan?a significativa nos requisitos de monitoramento e transmiss?o. Em particular, sensores visuais coletam dados seguindo um modelo direcional de monitoramento, alterando conceitos j? estabelecidos de vizinhan?a e redund?ncia, por?m tornando poss?vel a diferencia??o de sensores pelas suas relev?ncias de monitoramento para a aplica??o. Nesse contexto, propomos que a relev?ncia de monitoramento dos sensores fontes sejam exploradas em conjunto com a codifica??o de imagens por transformada DWT, unindo assim dois diferentes escopos de relev?ncia para a cria??o de novos par?metros de QoS. Essa abordagem inovadora permite uma nova gama de otimiza??es da opera??o da rede, possibilitando aumento de desempenho com pequenas perdas na qualidade global de monitoramento. Al?m da defini??o de um novo conceito de relev?ncia e a proposi??o de mecanismos para suportar sua utiliza??o pr?tica, cinco diferentes otimiza??es da transmiss?o de imagens em redes de sensores visuais sem fio s?o propostas, visando economia de energia, transmiss?o com baixo atraso e recupera??o de erros. Em conjunto, as estrat?gias de diferencia??o e as otimiza??es relacionadas abrem uma importante vertente de pesquisa, onde os requisitos de monitoramento das aplica??es s?o utilizados para guiar uma opera??o mais eficiente da rede

[ES] Las redes de sensores inalámbricas (WSN) han experimentado un resurgimiento debido al desarrollo de la Internet de las Cosas (IoT). Una de las características de las aplicaciones de la IoT es la necesidad de hacer uso de dispositivos sensores y actuadores. En aplicaciones como automatización de edificios, de gestión energética, industriales o de salud, los nodos sensores que componen la WSN, transmiten información a un colector central o sink. La información es posteriormente procesada, analizada y utilizada para propósitos específicos. En cada una de estas aplicaciones, los dispositivos sensores pueden considerarse como parte de una WSN. En ese sentido el modelado y la evaluación de las prestaciones en las WSN es importante, ya que permite obtener una visión más clara de su comportamiento, facilitando un adecuado diseño y una exitosa puesta en operación. En el presente trabajo de tesis se han desarrollado modelos matemáticos para evaluar las prestaciones de WSN, los cuales están basados en Cadenas de Markov en Tiempo Discreto (DTMC). Los parámetros de prestaciones elegidos para la evaluación son: energía consumida promedio, eficiencia energética, caudal cursado y retardo promedio de los paquetes. Los resultados que se han obtenido han sido validados por medio de simulación basada en eventos discretos (DES). Existen estudios de WSN en escenarios homogéneos, donde los nodos que componen la red inalámbrica son del mismo tipo y tienen las mismas características de operación. En estos análisis se definen WSN homogéneas compuestas por un nodo central o sumidero (sink), que recibe la información de los nodos sensores localizados alrededor, formando una célula o cluster. Estos nodos realizan las transmisiones en SPT (Single Packet Transmission), enviando un solo paquete por ciclo de transmisión. Sin embargo, es posible encontrar, más ahora con el desarrollo de la IoT, escenarios donde coexisten distintos tipos de nodos, con características diferentes y, por tanto, con requerimientos de operación específicos. Esto da lugar a la formación de clusters cuyos nodos tienen aplicaciones distintas, desigual consumo de energía, diversas tasas de trasmisión de datos, e incluso diferentes prioridades de acceso al canal de transmisión. Este tipo de escenarios, que denominamos heterogéneos, forman parte de los escenarios estudiados en el presente trabajo de tesis. En una primera parte, se ha desarrollado un modelo para evaluar las prestaciones de una WSN heterogénea y con prioridades de acceso al medio. El modelado incluye un par de DTMC de dos dimensiones (2D-DTMC) cada una, cuya solución en términos de la distribución de probabilidad estacionaria, es utilizada para determinar los parámetros de prestaciones. Se desarrollan, por tanto, expresiones cerradas para los parámetros de prestaciones, en función de la distribución estacionaria que se ha obtenido a partir de la solución de las 2D-DTMC. En una segunda parte, se desarrolla un modelo analítico también pensado para escenarios heterogéneos y con prioridades, pero en el que los nodos de la WSN, cuando consiguen acceso al canal, transmiten un conjunto de paquetes en vez de uno solo como en el modelo de la primera parte. Estos dos modos de operación de los sensores los denominamos aggregated packet trans- mission (APT) y single packet transmission (SPT), respectivamente. El número de paquetes que un nodo funcionando en APT trasmite cuando accede al canal es el menor entre un parámetro configurable y el número de paquetes que tuviera en la cola en ese momento. Este modo de operación consigue una mayor eficiencia energética y un aumento en el caudal cursado, además de una disminución en el retardo promedio de los paquetes. En una tercera parte, se propone un nuevo procedimiento analítico para la determinación del consumo energético de los nodos que conforman una WSN. A diferencia de los métodos de cálculo anteriores, la nueva prop / [CA] Les xarxes de sensors sense fils (WSN) han experimentat un ressorgiment causa de al desenvolupament de la Internet de les Coses (IoT). Una de les característiques de IoT és la inclusió, en les seves aplicacions, de dispositius sensors i actuadors. En aplicacions com automatització d'edificis, de gestió energètica, industrials o de salut, els nodes sensors que componen la WSN, transmeten informació a un col·lector central o sink. La informació és posteriorment processada, analitzada i utilitzada per a propòsits específics. En cadascuna d'aquestes aplicacions, els dispositius sensors poden considerar com a part d'una WSN. En aquest sentit el modelitzat i l'avaluació de l'acompliment en les WSN és important, ja que permet obtenir una visió més clara del seu comportament, facilitant un adequat disseny i una exitosa posada en operació. En el present treball de tesi s'han desenvolupat models matemàtics per avaluar l'acompliment de WSN, els quals estan basats en Cadenes de Markov en Temps Discret (DTMC). Els paràmetres d'acompliment obtinguts per a l'avaluació són: energia consumida mitjana, eficiència energètica, cabal cursat i retard mitjà dels paquets. Els resultats que s'han obtingut, han estat validats per mitjà de simulació basada en esdeveniments discrets (DES). Existeixen estudis de WSN en escenaris homogenis, on els nodes que componen la xarxa sense fils són de el mateix tipus i tenen les mateixes característiques d'operació. En aquests anàlisis prèvies es defineixen WSN homogènies compostes per un node central o embornal (sink), que rep la informació dels nodes sensors localitzats al voltant, formant una cèl·lula o cluster. Aquests nodes realitzen les transmissió en SPT (Single Packet Transmission), és a dir, enviant un sol paquet cada vegada que transmeten. No obstant això, és possible trobar, més ara amb el desenvolupament de la IOT, escenaris on hi ha una coexistència de distints tipus de nodes, amb característiques diferents i, per tant, amb requeriments d'operació específics. Això dona lloc a formació de clusters els nodes tenen aplicacions diferents, desigual consum d'energia, diverses taxes de transmissió de dades, i fins i tot diferent prioritats d'accés a canal de transmissió. Aquest tipus d'escenaris, que anomenem heterogenis, formen part dels escenaris estudiats en el present treball de tesi. En una primera part, s'ha desenvolupat un model per avaluar l'acompliment d'una WSN heterogènia i amb prioritats d'accés al medi. El modelitzat inclou un parell DTMC de dues dimensions (2D-DTMC), la solució en termes de la distribució estacionària de probabilitat, és utilitzada per obtenir posteriorment els paràmetres d'acompliment. Es desenvolupen, per tant, expressions tancades per a la determinació dels paràmetres d'acompliment, on és substituïda la distribució estacionària que s'ha obtingut a partir de la solució de les 2D-DTMC. En una segona part, es desenvolupa un model, en el qual els nodes pertanyents a la WSN, poden transmetre els seus paquets en agregat (APT) en escenaris heterogenis i amb prioritats. A diferència del model anterior, on els nodes transmeten un paquet per cicle (SPT), en APT els nodes poden transmetre més d'un paquet. Això porta com a conseqüència una major eficiència energètica, a més d'un augment en el cabal cursat i disminució en el retard mitjana. En una tercera part, es proposa un nou desenvolupament analític per a la determinació del consum energètic dels nodes que conformen una WSN. A diferència de les expressions utilitzades anteriorment per al càlcul del consum energètic, aquesta proposta alternativa permet obtenir resultats més precisos a través del desenvolupament d'expressions més intuïtives i sistemàtiques. Amb aquest nou procediment, es realitzen estudis energètics per WSN en escenaris homogenis i heterogenis. / [EN] Wireless sensor networks (WSN) have experienced a resurgence due to the development of the Internet of Things (IoT). One of the characteristics of IoT is the deployment of applications that require sensor devices and actuators. In applications such as building automation, energy management, industrial or health, the sensor nodes that make up the WSN transmit information to a central collector or sink. The information is processed, analyzed, and used for specific purposes. In each of these applications, the sensor devices can be considered part of a WSN. In this sense, the modeling and performance evaluation of WSN is important, since it allows obtaining a clearer vision of their behavior, facilitating an adequate design and a successful operation. In the present thesis, analytical models based on Discrete Time Markov Chains (DTMC) have been developed to evaluate the performance of WSN. The parameters defined for the performance evaluation are: average consumed energy, energy efficiency, throughput and average packet delay. The obtained results have been validated by means of discrete event simulation (DES). There are studies of WSN in homogeneous scenarios, where the nodes that compose the WSN are of the same type and have the same operating characteristics. In these previous studies, homogeneous WSN are defined as a cell or cluster composed of a central node or sink, which receives the information from the sensor nodes located around it. These nodes operate in SPT (Single Packet Transmission), sending a single packet per transmission cycle. However, it is possible to find, especially now with the development of the IoT, scenarios where different types of nodes coexist, although they have different characteristics or specific operational requirements. This results in the formation of clusters whose nodes have different applications, uneven power consumption, different data transmission rates, and even different priorities for access to the transmission channel. These types of scenarios, which we call heterogeneous, are part of the scenarios studied in this thesis work. In the first part, a model has been developed to evaluate the performance of a heterogeneous WSN and with priorities to access a common channel. The model includes a two-dimensional DTMC pair (2D-DTMC), whose solution in terms of the stationary probability distribution is used to obtain the performance parameters. Closed expressions are provided for the determination of performance parameters of interest, given in terms of the stationary distribution of the 2D-DTMC. In a second part, an analytical model is developed to evaluate the performance of a heterogeneous WSN, where nodes operate in aggregate packet transmission (APT) mode and deploy different channel access priorities. Un like the previous model, where the nodes transmit one packet per cycle (SPT) when they gain access to the channel, in APT the nodes can transmit a number of packets larger than one, that is the minimum between a configurable parameter and the number of packets in the packet queue of the node. This results in greater energy efficiency and throughput, while decreases the average packet delay. In a third part, a new analytical model is proposed to determine the energy consumption of the nodes that make up a WSN. Unlike previous computation procedures, this alternative proposal is based on more intuitive and systematic expressions and allows to obtain more accurate results. With this new procedure, energy studies are performed for WSN in homogeneous and heterogeneous scenarios. / Este trabajo se ha desarrollado en el marco de los siguientes proyectos de investigación: Platform of Services for Smart Cities with Dense Machine to Machine Networks, PLASMA, TIN2013-47272-C2-1-R and New Paradigms of Elastic Networks for a World Radically Based on Cloud and Fog Computing, Elastic Networks, TEC2015-71932-REDT. También quisiera agradecer el apoyo recibido por parte de the European Union under the program Erasmus Mundus Partnerships, project EuroinkaNet, GRANT AGREEMENT NUMBER - 2014-0870/001/001 y La Secretaria de Educación Pública (México), bajo el Programa para el Desarrollo Profesional Docente: SEP-SES (DSA/103.5/15/6629). / Portillo Jiménez, C. (2021). Modelado y evaluación de prestaciones de redes de sensores inalámbricos heterogéneos con ciclo de trabajo síncrono [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171275 / TESIS