Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2014-09-24T21:03:59Z No. of bitstreams: 2 finalfinal.pdf: 9639130 bytes, checksum: f602829a491b238a34d40c598dc5893a (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-09-25T10:32:28Z (GMT) No. of bitstreams: 2 finalfinal.pdf: 9639130 bytes, checksum: f602829a491b238a34d40c598dc5893a (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-25T10:32:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 finalfinal.pdf: 9639130 bytes, checksum: f602829a491b238a34d40c598dc5893a (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-06-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Inthispaperweproposeafuzzymodel,calledFuzzyLMScomAutocorrela¸c˜aoMultifractal, whose weights are updated according to information from multifractal traffic modeling. These weights are calculated by incorporating an analytical expression for the autocorrelation function of a multifractal model in the training algorithm of the fuzzy model that is based on the Wiener-Hopf filter. We evaluate the prediction performance of the proposed network traffic prediction algorithm with respect to other predictors. Further, we propose a bandwidth allocation scheme for network traffic based on the fuzzy prediction algorithm. Comparisons with other bandwidth allocation schemes in terms of byte loss rate, link utilization, buffer occupancy and average queue size verifies the efficiency of the proposed scheme. Also, We propose an other adaptive fuzzy algorithm, called Fuzzy-LMS-OBF com alfa adaptivo , for traffic flow control described by theβMWM model. The proposed algorithm uses Orthonormal Basis Functions (OBF) and its training based on the LMS algorithm. We also present an expression for the optimal traffic source rate derived from Fuzzy LMS. Then, we evaluate the performance of the Fuzzy-LMS-OBF com alfa adaptivo algorithm with respect to other methods. Through simulations, we show that the proposed control scheme is benefited from the superior performance of the proposed fuzzy algorithm. Comparisons with other methods in terms of mean and variance of the queue size in the buffer, Utilization rate of the link, Loss rate and Throughput are presented. / Neste trabalho propomos um modelo fuzzy, nomeado Fuzzy LMS com Autocorrela¸c˜ao Multifractal, cujos pesos s˜ao calculados atrav´es de informa¸c˜oes provindas da an´alise multifractal de s´eries temporais. Esses pesos s˜ao encontrados incorporando uma express˜ao anal´ıtica para a fun¸c˜ao de autocorrela¸c˜ao de um modelo multifractal no algoritmo de treinamento do modelo fuzzy que tem como base o filtro de Wiener-Hopf. Avaliamos ent˜ao o desempenho de predi¸c˜ao de tr´afego de redes do modelo fuzzy proposto adaptativo com rela¸c˜ao a outros preditores. Em seguida, propomos um esquema de aloca¸c˜ao de banda para tr´afego de redes baseado no algoritmo Fuzzy LMS com Autocorrela¸c˜ao Multifractal. Compara¸c˜oes com outros esquemas de aloca¸c˜ao de banda em termos de taxa de perda de bytes, utiliza¸c˜ao do enlace, ocupa¸c˜ao do buffer e tamanho m´edio da fila comprovam a eficiˆencia do algoritmo no esquema utilizado. Al´em disso, propomos um outro algoritmo fuzzy adaptativo para controle de fluxos de tr´afego que podem ser descritos pelo modelo multifractalβMWM, que chamamos de Fuzzy-LMS-OBF com alfa adaptivo, o qual utiliza Fun¸c˜oes de Bases Ortonormal (FBO) e tem como base de treinamento, o algoritmo LMS. Propomos tamb´em uma equa¸c˜ao para c´alculo da taxa ´otima de controle derivada do modelo Fuzzy LMS. Em seguida, avaliamos o desempenho do algoritmo de controle adaptativo proposto com rela¸c˜ao a outros m´etodos. Atrav´es de simula¸c˜oes, mostramos que os esquemas de controle e aloca¸c˜ao de taxa se favorecem do desempenho dos algoritmos fuzzy adaptativos propostos. Compara¸c˜oes com outros m´etodos em termos de tamanho m´edio e variˆancia da fila no buffer, Taxa de Utiliza¸c˜ao do enlace e Vaz˜ao s˜ao apresentadas.

A tecnologia WDM (Wavelength Division Multiplexing) e a introdução de OXCs (Optical Cross Connect) e OADMs (Optical Add/Drop Multiplexer) puramente ópticos podem dotar as redes ópticas da função de networking, ou seja, da capacidade de manipular comprimentos de onda de forma a implementar o roteamento destes. Esta possibilidade implica em uma nova forma de relacionamento das aplicações com a camada física, sendo a arquitetura GMPLS candidata a estabelecer tal relacionamento. Soluções eficientes para o problema de alocação de recursos e roteamento de tráfego tornam-se uma necessidade imperiosa em projeto, expansão e gerenciamento de redes ópticas. A contribuição desta tese consiste em relacionar funcionalidades tais como: agregação (grooming) de tráfego, mecanismo de controle de admissão de chamadas (CAC), mecanismos de restauração e alocação de conversores em redes ópticas heterogêneas, avaliando-se as métricas de probabilidade de bloqueio, probabilidade do tráfego bloqueado e imparcialidade (fairness). Tais funcionalidades são tratadas separadamente na literatura. Com este objetivo em mente modela-se a rede com duas camadas: a camada física e a camada virtual. Estabelecem-se duas políticas de agregação de tráfego MrTV (minimização da rota na topologia virtual) e MrTF (minimização da rota na topologia física) e analisa-se o desempenho destas em relação à porcentagem de tráfego bloqueado. Em seguida um mecanismo de controle de admissão de chamadas (CAC) é implementado e sua influência em termos de imparcialidade (fairness) e probabilidade de bloqueio é analisada. A simulação e análise de redes ópticas, como a Rede NSFnet e a Rede Nacional Italiana são executadas por meio da implementação de um grafo baseado em Zhu e Mukherjee [28]. Como resultado, a política MrTF apresenta menor porcentagem de tráfego bloqueado do que a política MrTV para as redes simuladas e a implementação de um mecanismo de janela deslizante (rolling window) tornou o mecanismo de CAC mais otimizado. A utilidade de se implantar conversores de comprimento de onda apenas em alguns nós da rede (conversão esparsa) é estudada e uma análise sobre a probabilidade de bloqueio e a imparcialidade da rede desta distribuição de conversores é apresentada. Finalmente, técnicas de restauração na camada física e virtual são implementadas e uma análise da influência destes sobre a probabilidade de bloqueio e a imparcialidade da rede é executada. / The Wavelength Division Multiplexing (WDM) technology as well as both the introduction of all optical OXCs (Optical Cross Connect) and OADMs (Optical Add/Drop Multiplexer) may provide the optical network with the networking function, i.e, the capacity to manipulate wavelengths in order to implement their routing. This possibility implies a new type of relationship between applications and the physical layer. The likely candidate to establish such relationships is GMPLS architecture. Efficient solutions to both the problems of allocating resources and traffic routing become an enhanced requirement in the design, expansion and management of optical networking. The present study focus at the relationship between functionalities such as traffic grooming, network fairness improvement, protection/restoring mechanisms and wavelength conversion in heterogeneous optical networks, evaluating the metrics of blocking probability, probability of traffic blocked and fairness. These functionalities are separately treated in literature. With this goal in mind, a two-layer representation is used in order to model the network: the physical and virtual layers, respectively. Two policies on traffic grooming are set up, as follows: MrTV (route minimizing on virtual topology) and MrTF (route minimizing on physical topology). The performance of such policies is analyzed regarding the percentage of blocked traffic. Next, a mechanism for call admission control (CAC) is implemented and its influence in terms of fairness and blocking probability is discussed. The simulations of optical networks such as NSFnet and the Italian National Network are carried out through a graph based in Zhu and Mukherjee [28]. As a result, MrTF policy presents a smaller percentage of blocked traffic than the MrTV for the simulated networks and the rolling window mechanism has allowed the optimization of the call admission control (CAC) mechanism. The usefulness of placing wavelength converters in a few networks nodes (spare conversion) is studied and an analysis on the blocking probability is presented. Next, the network fairness for this distribution of wavelength converters is presented. Finally, techniques for restoring both physical and virtual layers are also implemented and an analysis regarding their influence on the blocking probability and the network fairness is carried out.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The traffic problems are of general scope in several cities in the world, especially in central area, usually more congested. This work aims to simulate an operational alternative that provides improved flow of vehicles in the central area. It is proposed the elimination of parking lots regulated rotary (called Blue Zone ) on the streets and main avenues in the downtown area and meeting this need with the implementation of parking garages/lots in buildings and / or underground garages in places near the central area. Identify the best location for such a development strategy includes facility location approach to logistics and optimization of the distance pathway. It can be pointed out urban politics for Land Use and Transportation, urban planning and needs applied to determine strategic locations for new enterprises considering the logistics. Some strategies of traffic management adopted in Brazil, United States and Europe are generally discussed with their benefits and limitations. The strategic locations were selected considering Clustering and Facility Location approaches using software TransCAD. Reduction of blue zones allows increasing the capacity of lane and therefore, improving the performance in central area. This benefit can be measured through the simulation, using Traffic Software Integrated System, taking into account Traffic Engineering. That is the case of downtown in Uberlandia. Comparing the proposed and real scenario it could be reduced delay and waiting time, fuel consumption and greenhouse gas emissions. The results pointed the better scenario of the central area and also showed it is important to review the land use/transportation. It is necessary to adopt integrated politics to improve the performance of the routes due the increased flow vehicles and traffic problems. The relocation of parking lots is a current alternative which improves the vehicles flow and the mobility in downtown. / Os problemas no trânsito são de amplitude geral em diversas cidades mundiais, principalmente na área central, normalmente, mais congestionada. Este trabalho pretende simular uma alternativa operacional que proporcione melhoria do fluxo de veículos na área central. Para isso, propõe-se a retirada dos estacionamentos regulamentados rotativos (Zona Azul) nas ruas e avenidas principais da área de estudo e o atendimento desta necessidade com a implantação de bolsões de estacionamentos em edifícios garagens e/ou garagens subterrâneas em locais próximos a área central. Identificar o melhor local para um empreendimento desta natureza engloba estratégias de localização de instalações com abordagem em logística e de otimização da distância de caminhamento. Destaca-se a importância das políticas urbanas, como o planejamento urbano e a legislação de uso e ocupação do solo. Algumas estratégias de gerenciamento de tráfego adotadas no Brasil, Estados Unidos e países da Europa são abordados juntamente com seus benefícios e limitações. Os locais estratégicos para estacionamento foram selecionados com base nos procedimentos de Clustering e Facility Location do software TransCAD. Com a retirada das vagas dos estacionamentos rotativos ao longo do meio-fio, obtém-se um aumento na capacidade das vias, devido ao maior número de faixas de tráfego e, portanto, melhor desempenho operacional nas vias da área central. Este benefício é mensurado com abordagem em técnicas de engenharia de tráfego através da simulação no Traffic Software Integrated System (TSIS), adotando o caso típico da área central da cidade de Uberlândia. Analisando-se os dois cenários (cenário real e cenário proposto), percebeu-se uma redução do tempo de espera e atraso, aumento da velocidade média, redução do consumo de combustível dos veículos e das emissões de gases poluentes (HC, CO e NO). Os resultados indicaram melhoria do fluxo de veículos e maior aproveitamento do espaço viário na área central. Este trabalho mostrou ainda, que é importante rever a legislação de uso e ocupação do solo, adotando políticas integradas de transporte para melhorar as condições operacionais das vias. A realocação dos estacionamentos é uma alternativa eficaz e imediata, que melhora o fluxo de veículos e a mobilidade na região central da cidade, deslocando a demanda por vagas para locais isolados fora da área densa. / Mestre em Engenharia Civil

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The work, however displayed, comes to present a reflection about spaces of the city in the scope of the planning of the urban areas, specifically in the existing relation between the use of the land and the road system and of transports. The objective is to evaluate the reciprocity between these planning instances that they search to organize the city in its peculiarities, but that they must present a mutuality relation. The target of the work consists of the evaluation of an enterprise of great size, situated in the city of Uberlândia, Minas Gerais, with potential to generate interferences of great impact in its area of insertion as much in environmental terms as in the urban circulation that, in turn, also intervenes in the urban environment. It is reality of the great and medium urban centers the problems with congestion, traffic accidents, sonorous, visual and urban pollution what it generates, loses of time, energy, productivity and human resources. Of this form, great enterprises cause impacts in the transport system, in the immediate road system and in the neighborhoods it relative to its demand and, consequently, how much it offers of these infrastructures. The amplitude of the subject allows that it is opened to some questionings, being able to be explored by several meanings. Here, it will be argue, in specific, about the urban circulation and the systems of transport. One adopted methodologies proposals for Goldner, in 1994, exclusively, treating to shopping centers; of the Company of Engineering of Traffic CET, in 1983, and the National Department of Transports DENATRAN, 2001. For elaboration of the work and confirmation of the hypothesis above, it had been necessary data that characterize study area, about the city, the place of implantation of the enterprise and to the systems of transport and legislation about traffic generation and studies of impacts. It carried research in the place that allowed the characterization of the public of shopping and the attracted trips. The study of the variables that had contributed for the attraction of trips, the distribution of these displacements and the capacity of the road system, this last one, before and after implantation of shopping, they had also been analysis objects. The quantitative studies had been carried through by statistical calculation and of the software aaSidra 2.0. Of this form, one searched to contribute for the reflection about the necessity of studies of the use of the ground in the perspective of the urban circulation during the intervention in the city and the elaboration and quantification of interferences by studies of environmental and neighborhood impact. / O trabalho, ora exposto, vem apresentar uma reflexão sobre os espaços da cidade no âmbito do planejamento de áreas urbanas, especificamente na relação existente entre o uso do solo e o sistema viário e de transportes. O objetivo é avaliar a reciprocidade entre estas instâncias de planejamento que visam organizar a cidade em suas especificidades, mas que devem apresentar uma relação de mutualidade. O escopo do trabalho consiste na avaliação de um empreendimento de grande porte, situado na cidade de Uberlândia, Minas Gerais, com potencial de gerar interferências de grande impacto na sua área de inserção, tanto em termos ambientais como na circulação urbana que, por sua vez, também interfere no ambiente urbano. É realidade dos grandes e médios centros urbanos os problemas com congestionamento, acidentes de trânsito, poluição sonora, visual e do ar o que gera, perdas de tempo, energia, produtividade e recursos humanos. Assim, grandes empreendimentos são potenciais causadores de impactos no sistema de transporte, no sistema viário imediato e nas proximidades devido à sua demanda frente à oferta dessas infra-estruturas. A amplitude do assunto é passível de vários questionamentos, podendo ser explorado por meio de diversos vieses. Aqui foi avaliado, em específico, a circulação urbana e o sistema de transporte. Adotou-se metodologia proposta por Goldner, em 1994, tratando exclusivament e de shopping centers; da Companhia de Engenharia de Tráfego CET, de 1983 e do Departamento Nacional de Trânsito DENATRAN, em 2001. Para a elaboração do trabalho e confirmação da hipótese levantada, foram necessários dados que caracterizassem a área de estudo, no que se refere à cidade, ao local de implantação do empreendimento e aos sistemas de transporte, bem como legislação referente a Pólos Geradores de Tráfego e Estudos de Impacto. Realizou se pesquisa no local que permitiu a caracterização do púb lico do shopping e das viagens atraídas. O estudo das variáveis que contribuem para a geração de viagens ; a distribuição dos deslocamentos e a capacidade do sistema viário; essa última, antes e após implantação do shopping, também foram objetos de análise. Os estudos quantitativos foram realizados por meio de cálculo estatístico e do programa de avaliação aaSidra 2.0. Desta forma, buscou-se contribuir para a reflexão sobre a necessidade de estudos sobre o uso do solo na perspectiva da circulação urbana quando da intervenção na cidade e da avaliação e quantificação de interferências por meio de estudos de impacto ambiental e de vizinhança. / Mestre em Engenharia Civil

A tecnologia WDM (Wavelength Division Multiplexing) e a introdução de OXCs (Optical Cross Connect) e OADMs (Optical Add/Drop Multiplexer) puramente ópticos podem dotar as redes ópticas da função de networking, ou seja, da capacidade de manipular comprimentos de onda de forma a implementar o roteamento destes. Esta possibilidade implica em uma nova forma de relacionamento das aplicações com a camada física, sendo a arquitetura GMPLS candidata a estabelecer tal relacionamento. Soluções eficientes para o problema de alocação de recursos e roteamento de tráfego tornam-se uma necessidade imperiosa em projeto, expansão e gerenciamento de redes ópticas. A contribuição desta tese consiste em relacionar funcionalidades tais como: agregação (grooming) de tráfego, mecanismo de controle de admissão de chamadas (CAC), mecanismos de restauração e alocação de conversores em redes ópticas heterogêneas, avaliando-se as métricas de probabilidade de bloqueio, probabilidade do tráfego bloqueado e imparcialidade (fairness). Tais funcionalidades são tratadas separadamente na literatura. Com este objetivo em mente modela-se a rede com duas camadas: a camada física e a camada virtual. Estabelecem-se duas políticas de agregação de tráfego MrTV (minimização da rota na topologia virtual) e MrTF (minimização da rota na topologia física) e analisa-se o desempenho destas em relação à porcentagem de tráfego bloqueado. Em seguida um mecanismo de controle de admissão de chamadas (CAC) é implementado e sua influência em termos de imparcialidade (fairness) e probabilidade de bloqueio é analisada. A simulação e análise de redes ópticas, como a Rede NSFnet e a Rede Nacional Italiana são executadas por meio da implementação de um grafo baseado em Zhu e Mukherjee [28]. Como resultado, a política MrTF apresenta menor porcentagem de tráfego bloqueado do que a política MrTV para as redes simuladas e a implementação de um mecanismo de janela deslizante (rolling window) tornou o mecanismo de CAC mais otimizado. A utilidade de se implantar conversores de comprimento de onda apenas em alguns nós da rede (conversão esparsa) é estudada e uma análise sobre a probabilidade de bloqueio e a imparcialidade da rede desta distribuição de conversores é apresentada. Finalmente, técnicas de restauração na camada física e virtual são implementadas e uma análise da influência destes sobre a probabilidade de bloqueio e a imparcialidade da rede é executada. / The Wavelength Division Multiplexing (WDM) technology as well as both the introduction of all optical OXCs (Optical Cross Connect) and OADMs (Optical Add/Drop Multiplexer) may provide the optical network with the networking function, i.e, the capacity to manipulate wavelengths in order to implement their routing. This possibility implies a new type of relationship between applications and the physical layer. The likely candidate to establish such relationships is GMPLS architecture. Efficient solutions to both the problems of allocating resources and traffic routing become an enhanced requirement in the design, expansion and management of optical networking. The present study focus at the relationship between functionalities such as traffic grooming, network fairness improvement, protection/restoring mechanisms and wavelength conversion in heterogeneous optical networks, evaluating the metrics of blocking probability, probability of traffic blocked and fairness. These functionalities are separately treated in literature. With this goal in mind, a two-layer representation is used in order to model the network: the physical and virtual layers, respectively. Two policies on traffic grooming are set up, as follows: MrTV (route minimizing on virtual topology) and MrTF (route minimizing on physical topology). The performance of such policies is analyzed regarding the percentage of blocked traffic. Next, a mechanism for call admission control (CAC) is implemented and its influence in terms of fairness and blocking probability is discussed. The simulations of optical networks such as NSFnet and the Italian National Network are carried out through a graph based in Zhu and Mukherjee [28]. As a result, MrTF policy presents a smaller percentage of blocked traffic than the MrTV for the simulated networks and the rolling window mechanism has allowed the optimization of the call admission control (CAC) mechanism. The usefulness of placing wavelength converters in a few networks nodes (spare conversion) is studied and an analysis on the blocking probability is presented. Next, the network fairness for this distribution of wavelength converters is presented. Finally, techniques for restoring both physical and virtual layers are also implemented and an analysis regarding their influence on the blocking probability and the network fairness is carried out.

A interligação de várias redes de telecomunicação ampliou a cobertura, mas tornou a operabilidade entre elas complexa, principalmente por causa da arquitetura resultante, formada por várias camadas. Estas camadas lidam com protocolos e taxas de transmissão diferentes e com sinais elétricos e ópticos. Diante desse cenário, a alternativa usual de expandir os recursos proporcionalmente ao crescimento da demanda é inviável devido ao elevado custo. Assim, soluções eficientes que agregam os benefícios das tecnologias ópticas e eletrônicas na arquitetura de nós e no gerenciamento de tráfego tornaram-se uma necessidade importante no projeto, expansão e gerenciamento de redes de telecomunicação. Os nós que permitem a comutação de tráfego na camada óptica e eletrônica e a agregação de tráfego em várias granularidades têm sido empregados para fazer o melhor uso possível dos recursos disponíveis nas redes. Esses nós são conhecidos na literatura como MG-OXCs. Nessa pesquisa, foi proposta uma abordagem dos nós MG-OXCs de uma e três camadas com a inclusão de recursos como conversão de comprimento de onda e agregação de tráfego. Também foi proposto um método de cálculo do custo desses nós baseado no volume de utilização das portas. Posteriormente foram inseridos fatores de degradação do sinal óptico para a análise da camada física de redes com os nós MGOXCs. Adicionalmente, para o gerenciamento de tráfego, foi proposto um esquema de escolha de comprimentos de onda chamado de canal específico e um esquema de monitoramento baseado na intensidade de tráfego. A meta principal é a redução da probabilidade de bloqueio de solicitação de conexão. Em redes ópticas, os modelos de nós propostos conseguem diminuir o número de portas dos nós comutadores tradicionais além de realizar a comutação de tráfego de conexões de diferentes valores de largura de banda. O esquema do canal específico consegue melhorar a utilização da largura de banda dos comprimentos de onda e diminui a probabilidade de bloqueio e o esquema do monitoramento diminui o número de conexões bloqueadas devido ao aumento dos recursos. Resultados numéricos apresentados demonstram a potencialidade dos algoritmos propostos para gerenciar recursos e rotear o tráfego das redes de telecomunicação. / Integrating telecommunication networks has enlarged the coverage, but has made operations more complex, mainly because of the architecture, formed by various layers. These layers deal with different protocols and transmission rates, as well as electrical and optical signals. The usual alternative of expanding the resources proportionally to the demand is impractical due to the high cost. Therefore, efficient solutions which add to the benefits of optical and electronic technology in node architecture and traffic management are essential in the design, expansion and management of telecommunications networks. The nodes that enable traffic switching in the optical and electronic layer and traffic grooming have been used to make the best use of the available resources in the networks. These nodes are known as MG-OXCs. In this research, an approach based on MG-OXCs was proposed with one and three layers, which include the wavelength conversion and traffic grooming. Additionally, a method to calculate the node costs based on their use of ports was proposed. The work also considered optical signal impairments in order to analyze the network physical layer with MG-OXCs nodes. For the purpose of traffic management, a scheme which sets specific wavelengths for different bandwidths and a scheme which monitors the flow of traffic were proposed. The main aim is to reduce the blocking probability of connection requests. In optical networks, the node models proposed are able to reduce the number of ports used in usual optical cross connects and switch the traffic connections using different bandwidths. The scheme of setting specific wavelengths for different bandwidths improves the bandwidth use and the blocking probability. The scheme which monitors the flow of traffic achieves blocking probability reduction due to the increase in resources. The numerical results presented show the feasibility of the proposed algorithms to manage resources and switch traffic in telecommunication networks.

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T17:32:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sazima_Ricardo_M.pdf: 1107563 bytes, checksum: a1179beaec699c0dcd87b45284e4a99c (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Dados a banda de transmissão atualmente disponível, o protocolo (IP) utilizado para transmitir a maior parte de tráfego e a quantidade de tráfego e seus requisitos de aos, a Engenharia de Tráfego (TE, de Traffic Engineering) tomou-se um componente cada vez mais importante nas redes de comunicações. O padrão do IETF para enncaminhamento roteamento entitulado Multi-Protocol Label Switching (MPLS) preenche lacunas importantes neste cenário e é peça chave das metodologias de TE mais sofisticadas. Nesta dissertação é apresentado um modelo genérico de TE e uma proposta para uma Plataforma para Experimentos com MPLS (PLEX MPLS) que permite que o usuário defina, execute, e analise configurações de Engenharia de Tráfego com MPLS em uma rede IP. Os principais objetivos da PLEX MPLS são: . Estudo da tecnologia MPLS e suporte a outros trabalhos em andamento no contexto do grupo de estudos em MPLS do DCA . Experimentos com engenharia de tráfego com MPLS: validação das tecnologias e conceitos relacionados . Experimentos didáticos em disciplinas de laboratório de redes. Os principais conceitos de TE e MPLS são apresentados como referência, bem como uma descrição do NIST Switch, a plataforma MPLS escolhida para este trabalho. A análise, projeto e implementação da PLEX MPLS são apresentados, pois formam parte significativa do trabalho desenvolvido. A PLEX não só utiliza, como também estende as funcionalidades oferecidas pelo NIST Switch a fim de oferecer um esquema de TE mais completo e eficiente. Na fase de análise, vemos quais os principais requisitos para a implementação desta plataforma, seguindo uma metodologia de Engenharia de Software. Na fase de projeto, vemos as soluções propostas para os problemas identificados na fase de análise e temos uma especificação dos componentes a serem implementados. Na fase seguinte, discutimos a implementação das principais características dos componentes da PLEX, justificando as decisões tomadas. Para validar a implementação da PLEX de acordo com sua proposta, foram realizados alguns experimentos em uma rede de testes com tráfego real. A execução destes experimentos é descrita e seus resultados analisados. Os resultados obtidos assinalam claramente a importância e utilidade de esquemas de TE baseada em MPLS. Uma interessante metodologia para TE, compilada a partir de várias propostas, é apresentada. Finalmente, apontam-se caminhos a seguir em um trabalho futuro de refinamento da PLEX / Abstract: Given the bandwidth currently available, the protocol (IP) used to transmit most Internet traffic, the quantity of traffic produced and its QoS requirements, Traffic Engineering (TE) has become an increasingly important component of communications networks. IETF's standard for forwarding/routing, which is entitled Multi-Protocol Label Switching (MPLS), presents important solutions in this scenario playing a major role in more sophisticated TE methodologies. This work presents a generic methodology for TE and a proposal for a Platform for Experiments with MPLS (PLEX MPLS) which allows the user to define, execute and analyze Traffic Engineering configurations with MPLS in an IP network. The main goals of PLEX MPLS are: . Study of the M PLS technology and support of other ongoing works with M PLS in the DCA . Traffic Engineering experiments with MPLS: validation of the related concepts and technologies . Support of didactic experiments in academic disciplines. The main concepts of MPLS and TE are presented as reference, as well as a brief description of NIST Switch, the MPLS software chosen for the PLEX MPLS implementation. The analysis, project and implementation of PLEX MPLS are presented, since are significant part of the developed work. PLEX not only uses, but also extends NIST Switch functionalities to offer a more complete and efficient TE scheme. In the analysis phase the main requirements for the PLEX implementation are specified, following a well-known Software Engineering methodology. The solutions found for the problems identified in the analysis phase are presented in the project phase alongside with a specification of the components that will be implemented. In the next phase, the implementation of PLEX is discussed focusing on the most important characteristics of PLEX components and justifying the implementation ecisions. In order to validate PLEX implementation and its proposal, some experiments were made in a test network with reallive traffic. These experiments are described and its results analyzed. The results obtained clearly indicate the importance and utility of TE schemes based on MPLS. Also an interesting TE methodology compiled from several proposals is presented. Finally, possible improvements and future work on PLEX MPLS are indicated. / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

O Serviço de Gerenciamento de Fluxo de Tráfego Aéreo (ATFM) estabelece um controle de fluxo seguro, ordenado e eficiente de acordo com a capacidade da infraestrutura e dos serviços de controle. O Gerenciamento ´e realizado com o auxílio de sistemas automatizados. Tais sistemas implementam programas que ajustam a demanda de voos à capacidade do espaço aéreo. Algoritmos simples podem sugerir medidas ATFM para solucionar a saturação em um conjunto restrito de elementos regulados (aeródromos, regiões do espaço aéreo, fixos ou aerovias). A natureza interconectada dos elementos regulados, que compõem o fluxo de tráfego aéreo, demanda uma abordagem mais abrangente para atingir o uso ótimo desses recursos, uma vez que outros problemas podem surgir quando a otimização local é aplicada a um elemento sem levar em conta seus elementos relacionados. Nem sempre há a necessidade do planejamento estratégico ser um ótimo global, uma vez que cenários viáveis e sub-ótimos encontrados com menor custo computacional podem representar soluções satisfatórias. O aumento da demanda do tráfego aéreo, no entanto, tem fomentado a aplicação de programas de geração de medidas ATFM mais complexos. Esta pesquisa implementou um programa de otimização global para a geração de medidas ATFM em cenários de larga escala do mundo real. O problema ´e modelado como um problema de programa¸c~ao inteira e o modelo adotado ´e abrangente, pois prevê atraso em solo, em voo, alteração de velocidade e rerroteamento. O programa é capaz de balancear o fluxo atendendo restrições de capacidade dos aeródromos e dos setores. Além disso, foi desenvolvida uma interface de visualização e edição de dados para os cenários estudados. Dados de voos no espaço aéreo brasileiro foram processados e utilizados para testar a solução implementada e mostraram a viabilidade do método. A utilização de um programa de otimização que leva em conta mais restrições potencialmente irá contribuir com o aumento de eficiência no uso da infraestrutura e do espaço aéreo de forma segura. / The Air Traffic Flow Management Service (ATFM) establishes a secure, orderly and efficient flow control according to the capacity of the infrastructure and control services. The Management is performed with the aid of automated systems. Such systems implement programs that adjust the flight demand to the airspace capacity. Simple algorithms might suggest ATFM measures to resolve saturation in a restricted set of regulated elements (aerodromes, airspace regions, fixes or airways). The interconnected nature of the regulated elements that make up the air traffic flow requires a more comprehensive approach to achieve optimum use of these resources, since other problems can arise when local optimization is applied to an element without regard to its related elements. There is not always a need for strategic planning to be a global optimum, since feasible and sub-optimal scenarios encountered at lower computational cost might represent satisfactory solutions. The increase in air traffic demand, however, has encouraged the application of programs to generate more complex ATFM measures. This research implemented a global optimization program for the generation of ATFM measures in large-scale real-world scenarios. The problem is modeled as an integer programming problem and the adopted model is comprehensive, since it provides ground and airborne delays, change of speed and re-routing. The program is able to balance the flow by meeting capacity constraints of the aerodromes and sectors. In addition, a visualization and data editing interface was developed for the studied scenarios. Flight data in Brazilian airspace were processed and used to test the implemented solution and the viability of the method was shown. The use of an optimization program that takes into account more constraints will potentially contribute to increase the efficiency in use of infrastructure and airspace in a secure manner.

Introdução: A avaliação dos riscos a saúde da população associados a exposição aos poluentes de origem veicular é, ainda, um importante desafio para pesquisadores e formuladores de políticas públicas de saúde e ambiente. Objetivos: Estudar a associação espacial das internações por doenças respiratórias e a poluição relacionada ao tráfego no município de São Paulo. Método: Dados de internações hospitalares por doenças respiratórias do sistema público e privado, no periodo de 2004-2006, foram georreferenciados por endereço do paciente. Foram selecionados os CIDs J20-J22 e J40-J47 para crianças menores de 5 anos e os diagnósticos J40-J47 para idosos com idade superior a 64 anos. A área urbana do município foi dividida em uma grade com células de 500mx500m e calculada a densidade de tráfego. Variáveis populacionais, socioeconômicas e o IDH foram convertidos da base de setor censitários para a grade, usando o ArcGIS ArcInfo 9.3. Análise de clusters foi realizada usando o modelo discreto de Poisson para o cálculo do risco esperado para cada grupo etário, com o uso do Software SaTScan v8.0. Para estudo da dependência espacial entre a taxa de internação por respiratórias em cada subgrupo e a densidade de tráfego total foram empregados o índice de Moran (I) e o Local Indicator for Spatial Autocorrelation (LISA), utilizando o software OpenGeoDa 1.2.0. A análise de regressão espacial entre a taxa de internação em cada grupo e a densidade de tráfego foi realizada utilizando o Pacote R R Core Team (2012). Resultados: Foi encontrada associação espacial significativa entre o risco de internação por doenças respiratórias em crianças menores de 5 anos e a densidade de tráfego no município de São Paulo. Para idosos, com idade superior a 64 anos, os resultados não foram significativos. As análises de cluster e de autocorrelação espacial mostraram padrões espaciais diferenciados para crianças e idosos. A análise de autocorrelação (I de Moran) evidenciou maior associação entre internações por doenças respiratórias e densidade veicular para crianças do que para idosos. Os resultados da análise de regressão espacial mostrou associação positiva entre a taxa de internações em crianças e a densidade de tráfego, quando controlado pelo IDH-M. No caso de idosos, o coeficiente de regressão foi negativo. Conclusão: A poluição relacionada ao tráfego configura-se como importante fator de risco à saúde de crianças na cidade de São Paulo e medidas de redução das exposições bem como de redução dos fatores de vulnerabilidade devem ser priorizadas / Introduction: The assessment of population health risks associated with exposure to vehicular pollutants source is, still, a major challenge for researchers and policymakers to health and environment. Objectives: Studying the spatial association of hospitalization for respiratory diseases and air pollution related to traffic in São Paulo. Methods: Data on hospital admissions for respiratory diseases from the public and private sectors, for the period 2004-2006, were geocoded by patient address. We selected CIDs J20-J22 and J40-J47 for children under 5 years and the diagnoses J40-J47 for elderly over the age of 64 years. The urban area was divided into a grid of cells with 500mx500m and calculated the density of traffic. Population variables, socioeconomic and HDI were converted base census sector to the grid, using ArcGIS ArcInfo 9.3. Cluster analysis was performed using the discrete Poisson model to calculate the expected risk for each age group, using the software SaTScan v8.0. To study the spatial dependence between the rate of hospitalization for respiratory in each subgroup and traffic density were employed full index Moran (I) and Local Indicator for Spatial autocorrelation (LISA) using the software OpenGeoDa 1.2.0. Spatial regression analysis between the rate of hospitalization for each group and the traffic density was performed using the package R \"R Core Team (2012). Results: We found significant spatial association between the risk of hospitalization for respiratory diseases in children under 5 years and the traffic density in the city of São Paulo. For elderly people, aged over 64 years, the results were not significant. The cluster analysis and spatial autocorrelation showed distinct spatial patterns for children and elderly. The analysis of autocorrelation (Moran\'s I) showed greater association between hospital admissions for respiratory and vehicular density for children than for older people. The results of the spatial regression analysis showed a positive association between the rate of hospital admissions in children and traffic density when controlled by HDI. In the case of the elderly, the regression coefficient was negative. Conclusion: The traffic- related air pollution configured as an important risk factor to the health of children in the city of São Paulo and measures to reduce exposures and reduction of vulnerability factors should be prioritized

O expressivo crescimento do setor ferroviário com o processo de privatizações das operações a partir de 1996, fez com que a modalidade aumentasse sua participação na matriz de transportes brasileira. Porém, essa expansão, obtida essencialmente com a substituição e aumento de locomotivas e vagões, juntamente com a modernização do sistema de controle de tráfego, deverá em breve encontrar limites impostos pela geometria e superestrutura da malha ferroviária. O objetivo da dissertação é analisar como esses fatores afetam a capacidade de processamento de trens através de uma linha ferroviária singela. Para alcançar este objetivo desenvolveu-se um modelo capaz de identificar as características da via que restringem as velocidades e o headway das composições ferroviárias. O modelo proposto permite, através da análise de desempenho em cada um dos arcos de um trecho de linha ferroviária, obter uma medida de desempenho global no trecho e identificar os gargalos. O método adotado para determinar a capacidade do trecho para cenários operacionais alternativos é o da utilização de diagramas espaço-tempo. Os diagramas espaço-tempo são elaborados através de um algoritmo em MatLab que soluciona os conflitos nos cruzamentos para um determinado tempo de cruzamento nas estações e efetua a contagem de pares de trens. O desempenho dos trens em cada um dos arcos, dado de entrada do algoritmo, é adquirido através de um modelo de simulação de desempenho de trens elaborado pela Association of Amerian Railroads (AAR). Como aplicação prática apresenta-se uma análise de capacidade para um dos principais corredores de exportação, um trecho da Brasil Ferrovias S.A. entre as cidades de Santa Fé do Sul e Araraquara no estado de São Paulo. A análise dos resultados mostra que o principal fator limitante da velocidade média no espaço dos trens é a atual condição da superestrutura ferroviária e que, uma vez eliminada esta restrição, a supressão de passagens de nível e a relocação de estações de cruzamento, produzem ganhos expressivos. / The expessive growth of the railway sector due to the privatization of the operations since 1996, is increasing the participation of this mode in the brazilian transport matrix. However, this growth is obtained mainly from the replacement and increase of the rolling stock and the modernization of the traffic control system, and will soon reach some important limits imposed by the railway geometry and superstructure. The thesis objective is to analyze how these factors affect the capacity to process trains through a single track railroad line. To reach this objective, a model that identifies the restrictions that impose limits to the speed and headways of the trains was developed. Through the performance analysis on each arc of a railway segment, the model obtains a global performance measure for the whole segment and identifies the bottlenecks. Time-space graphs are developed to determine the capacity of the segment for different operating scenarios. To build the space-time graphs, solve the conflicts at the crossings for a given time to cross and count the trains per day, an algorithm using the MathLab software was developed. The train performance on each arc is obtained through a simulation model developed by the Association of American Railroads (AAR). As a practical application, a capacity analysis of one of the most important export corridors is presented, a segment of the Brasil Ferrovias S.A. network between the cities of Santa Fé do Sul and Araraquara in the state of São Paulo. The analysis of the results shows that the present railway superstructure condition is the main train average space speed limiting factor and, once this restriction is eliminated, the supression of at grade crossings and the relocation of the crossing stations produce expressive gains.