Dissertations / Theses: 'Redes de sensores acústicos'

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Durante, Gabriel. "Desenvolvimento de uma rede de sensores sem fio para processamento de sinais acústicos marinhos." Universidade de São Paulo, 2018. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3142/tde-12112018-084935/.

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Abstract:

O crescente interesse pela caracterização de parâmetros acústicos marinhos esbarra nos poucos dispositivos eletrônicos que permitem capturar, armazenar, processar e difundir dados. Os equipamentos atuais que possibilitam obter dados referentes à vida marinha e permitem estudar as influências humanas sobre ela possuem alto custo e funcionam de forma isolada, ou seja, normalmente não há comunicação com outros dispositivos, o que dificulta a monitorização de eventos em tempo real. Sendo assim, neste trabalho são revisadas as características necessárias para estabelecer uma rede de sensores sem fio (RSSF) de alta confiabilidade, utilizando-se o conceito de Internet das Coisas (IoT). São comparados os protocolos MQTT-SN e CoAP com ferramentas de simulação e implementada uma rede de sensoriamento acústico aquático constituída de três nós sensores autônomos e um gateway usando o protocolo 6LowPAN. Também é implementada a tradução para o protocolo IPV4 no gateway, de modo que o funcionamento da rede de sensores pode ser monitorada num servidor remoto na Internet em tempo real. O desempenho da rede é avaliado com relação à autonomia energética, capacidade de memória, alcance e confiabilidade na entrega dos dados. As unidades autônomas desenvolvidas podem operar ininterruptamente, com uso de baterias, por aproximadamente 125 horas com memória de gravação de 48GB e alcance de 100m aproximadamente. Por fim, é implementado o pré-processamento dos dados sonoros visando a detecção de eventos acústicos aquáticos. The increasing interest in the characterization of marine acoustic parameters needs electronic devices that allow capture, store, process, and diffuse data. Current equipment that provides data about the marine life and allow the study of human influences on it have high cost and work isolated, that is, without communication with other devices, which makes it difficult to monitor events in real time. Therefore, this work revises the necessary features to establish a high reliability wireless sensor network (WSN) by applying the concept of Internet of Things (IoT). The protocols MQTT-SN and CoAP are compared with simulation tools and a network is implemented to sense acoustic signals, composed by three autonomous sensor nodes and a gateway using the protocol 6LowPAN. The translation for the IPV4 protocol in the gateway is also implemented, so the operation of the sensor network can be monitored by a remote server on the Internet in real time. The performance of the network is evaluated in relation to power autonomy, memory capacity, reach and reliability. The autonomous sensor nodes can operate uninterrupted, with use of batteries, for approximately 125 hours with 48GB storage for recording and approximately 100m range. Finally, data pre-processing is implemented in order to detect aquatic acoustic events.

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Sánchez, Matías Antonio María. "Sistema de comunicación acústica para redes de sensores inalámbricas subacuáticas en aguas someras." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de València, 2014. http://hdl.handle.net/10251/35326.

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Abstract:

Las Redes de Sensores Inalámbricas Subacuáticas es una tecnología que generará un gran impacto en cantidad de áreas de trabajo como la acuicultura, la explotación de recursos lejos de la costa, la monitorización biológica, así como el control de la contaminación, de la actividad sísmica y las corrientes marinas. La implementación de las redes necesarias para este tipo de aplicaciones requiere de la instalación de un número importante de nodos, facilitando la monitorización ambiental por medio de la adquisición de datos. Por tanto, supone un reto tecnológico desarrollar módems con arquitecturas sencillas y robustas con un precio reducido, pero con alta eficiencia. Esta tesis se centra en el diseño de la capa física de un módem acústico integrable en una Red Acústica Subacuática. Como punto de partida, se define una arquitectura que incluye, como principal novedad, un sistema de activación remota asíncrono optimizado para la comunicación acústica de ultra bajo consumo energético. Esta base permite plataformas con un reducido consumo en periodos de inactividad (10 µW). Para enfrentarse con este reto y proporcionar la base para diseños futuros, se ha creado una nueva metodología de trabajo para el modelado, la simulación y la experimentación de campo: IUmote. La propuesta se basa en un módem especial, con la arquitectura presentada, y el uso de herramientas de simulación y modelos para cada uno de los elementos relacionados con la comunicación: medio acústico subacuático, transductores, circuitos electrónicos y software de procesado de la señal. La metodología presentada se basa en la re-utilización de los diferentes bloques ya que se pueden intercambiar bloques de manera inmediata y mezclar elementos de simulación y hardware real. Para extender la vida útil de los nodos subacuáticos, esta tesis también se centra en la recolección de energía en redes inalámbricas de sensores. Para permitir el diseño integral en las primeras etapas, se ha creado un nuevo modelo numérico para la simulación de redes de sensores con capacidad de recolección de energía: SIVEH. Gracias a este modelo se pueden simular de manera rápida largos periodos de tiempo -días, semanas, meses o incluso años- utilizando valores reales de energía renovable disponibles en bases de datos, tales como irradiación solar, velocidad del viento o de la corriente marina, etc. El resultado final no es únicamente la implementación concreta de un módem para Redes Acústicas Subacuáticas con un bajo consumo y unas prestaciones medias al que se le ha incorporado un módulo de recolección de energía, el módem ITACA; sino una metodología de diseño para desarrollar nuevos sistemas para Redes Acústicas Subacuáticas de manera eficiente en el futuro. Sánchez Matías, AM. (2014). Sistema de comunicación acústica para redes de sensores inalámbricas subacuáticas en aguas someras [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/35326 TESIS

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Madruga, Saavedra Francisco Javier. "Contribución al desarrollo de sensores de temperatura y redes de sensores en tecnología de fibra óptica." Doctoral thesis, Universidad de Cantabria, 2006. http://hdl.handle.net/10803/10707.

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Abstract:

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

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Esteves, Carlos André Silva Magro. "Medição do transporte sólido por arrastamento através de sensores acústicos." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2014. http://hdl.handle.net/10773/15764.

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Abstract:

Mestrado em Engenharia Civil A quantificação do material sólido transportado (transporte sólido) ao longo de um curso de água é extremamente importante nas mais variadas áreas da engenharia fluvial. O transporte sólido em rios de montanha dá-se maioritariamente por arrastamento no fundo, através de deslizamento, rolamento e saltação dos sedimentos. Ao longo dos tempos foram desenvolvidas várias fórmulas para estimar o transporte sólido por arrastamento, contudo, devido à complexidade dos processos de transporte de sedimentos, bem como a variabilidade espacial e temporal, a previsão de taxas de transporte não foi conseguida exclusivamente através de investigação teórica. Para obter um melhor conhecimento sobre os processos de transporte sólido por arrastamento em rios de montanha, torna-se necessário monitorizá-los com maior precisão possível. Com os avanços na electrónica, novos métodos tecnológicos foram desenvolvidos para resolver a problemática da quantificação do transporte sólido, em detrimento dos atuais métodos tradicionais, que se baseiam na recolha de amostras em campo, para posterior correlação. O objetivo principal da presente dissertação foi o desenvolvimento de um equipamento capaz de estimar/monitorizar continuamente o transporte sólido por arrastamento em rios de montanha, que utilizasse tecnologia de baixo custo. Este equipamento dispõe de um sensor piezolelétrico que realizará medições à vibração causada pelo embate dos sedimentos sobre uma chapa metálica. A energia do sinal resultante dos impactos reverterá em peso. A metodologia usada para a obtenção das medições foi a realização de ensaios laboratoriais, tendo sido dado especial destaque à influência da variação do caudal, bem como da forma dos sedimentos, na intensidade do sinal adquirido. The measurement of sediment load transport along a river flow is of great importance in fluvial engineering. The load transport in mountain river flows occurs mainly by bedload, through sliding, rolling and saltation of the sediments. Throughout the time, several formulae have been developed in order to estimate the bedload transportation, however, due to the complexity of the sediment transportation processes, as well as the spatial and temporal variability, theoretical investigation has not been enough to accurately predict the transportation rates. To obtain a better knowledge regarding the bedload transportation processes in mountain rivers, it becomes essential to monitor them with the highest possible precision. Along with electronic developments came new technological methods to address the bedload transportation measurement issue, replacing the current traditional methods based on the capture of field samples, for posterior correlation. The main purpose of this dissertation consists on the development of equipment that allows a continuous estimation/monitoring of the bedload transportation in mountain rivers, using low cost technology. This equipment includes a piezoelectric sensor that will measure the vibration caused by the impact of the sediments on a metal plate. The signal energy resulting from those impacts will be reverted in weight. The methodology used to obtain the measurements lied on laboratory experiments, highlighting the influence of the variation of the channel flow, as well as the shape of the sediments, in the acquired signal.

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Mendes, Gilberto. "Desenvolvimento de sistema de matriz de sensores para avaliação de transdutores acústicos." Universidade Federal de Minas Gerais, 2013. http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9EGMKZ.

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Abstract:

This work involves the creation of a system for evaluating the directivity of sound sources using arrays of microphones. The arrangement as well as the choice of transducers are discussed and focus particularly on the use of two-dimensional arrays of electret microphones in evaluating of a static sinusoidal source with a fixed frequency. It is emphasized the importance of using low cost systems, due to the large number of individual sensors, as the use of processing techniques to reduce the processing volume to a minimum. To study of the configuration is mounted a set of experiments with a tweeter-type emitter and an array of electret microphones, enabling to vary the relative positions, frequencies, signal combinations, to evaluate relevant aspects of the method for characterizing the emitting source. The distribution of microphones is designed to allow the investigation of various geometries and compare their advantages in other works. The acoustic emitter and the sensors were mounted in an enclosure for acoustic isolation in order to eliminate interferences by the external environment. The design of signal conditioning systems is discussed in detail. The system operates with an array of 37 sensors whose signals are multiplexed and processed in sets of four channels after conversion to digital at a Digital Signal Processor development kit. As important factor in the efficiency of the system is presented and confirmed the hypothesis of temporal stationarity of the evaluated signals, i.e. the variations along the time interval of a test are neglected. This study can contribute significantly to identification applications and characterization of sound sources, enabling extensions in terms of hardware and processing. Este trabalho envolve a criação de um sistema para a avaliação da diretividade de fontes sonoras, a partir da utilização de matrizes de microfones. A disposição e a escolha dos transdutores, bem como os circuitos eletrônicos associados, são discutidos e concentram-se essencialmente nas matrizes bidimensionais de microfones para avaliação de um transdutor em desenvolvimento, por comparação com um transdutor de referencia, ambos emitindo ondas senoidais com frequências fixas. Ressalta-se a importância da utilização de sistemas de baixo custo, em função do numero elevado de sensores em matrizes bidimensionais, bem como do uso de técnicas de processamento que permitem reduzir o volume de processamento mínimo necessário. Como fonte para estudo da configuração foi montado um conjunto de experimentação com um emissor do tipo tweeter e uma matriz com microfones de eletreto, que permite variar posições relativas, frequências, potências, para avaliar aspectos relevantes do método de caracterização da fonte emissora. A distribuição dos microfones foi concebida para permitir a investigação de varias geometrias e comparar suas vantagens, em trabalhos complementares. Emissor e sensores foram montados em um enclausuramento suficiente para isolação acústica de forma a suprimir interferências com o meio ambiente externo. O projeto dos sistemas de aquisição dos sinais e discutido em detalhe. O sistema opera com uma matriz de 37 sensores que são multiplexados e processados de 4 em 4, após a conversão para digital em um kit de desenvolvimento para Processador Digital de Sinais. Como fator de importância na eficiência do sistema apresenta-se e confirma-se a hipótese de estacionariedade temporal dos sinais avaliados, isto e, desconsideram-se as variações ao longo do intervalo de tempo de um ensaio. Este estudo pode contribuir de forma significativa para aplicações de identificação e caracterização de fontes sonoras, permitindo extensões em termos de hardware e de processamento.

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Junior, Marcos Antonio Simplicio. "Algoritmos criptográficos para redes de sensores." Universidade de São Paulo, 2008. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-30092008-182545/.

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Abstract:

É crescente a necessidade de prover segurança às informações trocadas nos mais diversos tipos de redes. No entanto, redes amplamente dependentes de dispositivos com recursos limitados (como sensores, tokens e smart cards) apresentam um desafio importante: a reduzida disponibilidade de memória, capacidade de processamento e (principalmente) energia dos mesmos dificulta a utilização de alguns dos principais algoritmos criptográficos considerados seguros atualmente. É neste contexto que se insere o presente documento, que não apenas apresenta uma pesquisa envolvendo projeto e análise de algoritmos criptográficos, mas também descreve um novo algoritmo simétrico denominado CURUPIRA. Esta cifra de bloco baseia-se na metodologia conhecida como Estratégia de Trilha Larga e foi projetada especialmente para ambientes onde existe escassez de recursos. O CURUPIRA possui estrutura involutiva, o que significa que os processos de encriptação e decriptação diferem apenas na seqüência da geração de chaves, dispensando a necessidade de algoritmos distintos para cada uma destas operações. Além disto, são propostas duas formas diferentes para seu algoritmo de geração de chaves, cada qual mais focada em segurança ou em desempenho. Entretanto, ambas as formas caracterizam-se pela possibilidade de computação das sub-chaves de round no momento de sua utilização, em qualquer ordem, garantindo uma operação com reduzido uso de memória RAM. The need for security is a great concern in any modern network. However, networks that are highly dependent of constrained devices (such as sensors, tokens and smart cards) impose a difficult challenge: their reduced availability of memory, processing power and (more importantly) energy hinders the deployment of many important cryptographic algorithms known to be secure. In this context, this document not only presents the research involving the design and analysis of cryptographic algorithms, but also proposes a new symmetric block cipher named CURUPIRA. The CURUPIRA follows the methodology known as theWide Trail Strategy and was specially developed having constrained platforms in mind. It displays an involutional structure, which means that the encryption and decryption processes differ only in the key schedule and, thus, there is no need to implement them separately. Also, two distinct scheduling algorithms are proposed, whose main focus are either on tight security or improved performance. In spite of this difference, both of them allow the keys to be computed on-the-fly, in any desired order, assuring a reduced consumption of RAM memory during their operation.

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Fernandes, Maria Margarida Lopes. "Redes de sensores para uso humano." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2010. http://hdl.handle.net/10773/4463.

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Abstract:

Mestrado em Engenharia Electrónica e Telecomunicações Actualmente, o uso de wearable technologies é cada vez mais intrínseco a um ser humano. Este trabalho alia as wearable technologies e os sistemas de monitorização, propondo um novo modelo de antenas, a que se chamou Cinto Radiante. Além do estudo de antenas foi projectada uma Caixa Negra que efectua monitorização do meio circundante de utilizador e do movimento deste. Para facilitar a aquisição e visualização dos dados, foi também criado uma interface gráfica em Java. Currently, the use of wearable technologies is intrinsic to a human being. This work combines the wearable technologies and monitoring systems, and proposes a new type of antenna, which was called Leaky Belt. Besides the study of antennas, it was designed a Black Box that allows environmental monitoring and checks the user’s movements. To facilitate the acquisition and visualization of data, it was also created a graphical interface in Java.

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Ferreira, Sérgio Daniel Valente. "IPv6 nas redes de sensores sem fio." Master's thesis, Ecola Superior de Tecnologia e Gestão de Oliveira do Hospital, 2014. http://hdl.handle.net/10400.26/17524.

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Cansado, Jacinto Carlos Ascencio. "Instrumentalização de redes de sensores sem fio." Universidade de São Paulo, 2011. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-26032012-113031/.

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Abstract:

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.

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Siqueira, Júnior Francisco de Assis. "Seleção de Sensores em Redes de Sensores Sem Fio Heterogêneas para Cidades Inteligentes." Universidade Federal da Paraíba, 2016. http://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/handle/tede/9259.

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Abstract:

Submitted by Fernando Souza (fernandoafsou@gmail.com) on 2017-08-15T13:33:40Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1946583 bytes, checksum: 46b84a872476f284510477eeb33e3b91 (MD5) Made available in DSpace on 2017-08-15T13:33:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1946583 bytes, checksum: 46b84a872476f284510477eeb33e3b91 (MD5) Previous issue date: 2016-08-30 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Despite being a well-established technology, research inWireless Sensor Networks (WSNs) are facing challenges due to its intrinsic connection to the paradigms of Smart Cities and IoT (Internet of Things - IoT). Traditionally, WSNs are deployed to meet the needs of a single application and are composed of sensors with the same physical characteristics. However, when considering smart environments, where several objects can collect data, trigger actions and interact with each other in order to provide sophisticated services, it is easy to see the diversity of the applications that can perform requests in such environments. It is also possible that different types of equipment interact with each other, such as sensors with different physical characteristics, thus creating a Heterogeneous WSN (HWSN). For this reason, this work aims to contribute to the management of HWSNs in Smart Cities environments by proposing an approach for dynamic and on-demand selection of sensors. This selection is performed by taking into account the physical characteristics of the sensors and the applications’ demands. This approach has been integrated into the POlicy-based Sensor SElection in Heterogeneous Wireless Sensor Network framework (POSSE-HWSN), which was implemented in order validate the proposal. Tests have shown that by using POSSE-HWSN it was possible to select the sensors with the most suitable hardware features to meet every application needs, thus improving the selection efficacy. Apesar de ser uma tecnologia já consolidada, pesquisas em Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) vêm passando por desafios devido à sua intrínseca relação com os paradigmas de Cidades Inteligentes e Internet das Coisas (Internet of Things - IoT). Tradicionalmente, as RSSFs são implantadas e utilizadas para atender a uma única aplicação e são compostas de nós sensores com as mesmas características físicas. Contudo, ao se considerar ambientes inteligentes, onde vários objetos podem coletar dados, desencadear ações e interagir entre si de forma a prover serviços sofisticados, é fácil perceber a heterogeneidade dos tipos de aplicações que podem realizar requisições em tais ambientes. Além disso, é real a possibilidade de interação entre diferentes tipos de equipamentos, como por exemplo, sensores com diferentes características físicas, criando assim uma RSSF Heterogênea (RSSFH). Por este motivo, este trabalho objetiva contribuir para a gerência de RSSFHs em ambientes de Cidades Inteligentes ao propor uma abordagem para seleção dinâmica e sob-demanda de sensores, levando em consideração as características físicas dos sensores e as demandas das aplicações requisitantes. Esta abordagem foi utilizada no framework POlicy-based Sensor SElection in Heterogeneous Wireless Sensor Network (POSSE-HWSN), o qual foi implementado para validar a proposta. Testes realizados demonstram que através da utilização de POSSE-HWSN foi possível escolher os sensores com os recursos de hardware mais adequados para atender a cada aplicação, melhorando assim a eficácia da seleção.

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Yamasaki, Alzira. "Estudos de adsorção de metais com interesse ambiental utilizando sensores acústicos de cristais piezoelétricos de quartzo." Doctoral thesis, Universidade de Aveiro, 2005. http://hdl.handle.net/10773/3202.

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Abstract:

Doutoramento em Química A descarga de efluentes industriais, deposições atmosféricas, esgotos dos centros urbanos e contaminação proveniente de explorações agrícolas têm contribuído muito para o aumento da carga de metais pesados nos ambientes aquáticos. É desejável que a quantificação desses metais se faça por técnicas baratas, fiáveis e simples de utilizar, de modo a torná-las mais aplicáveis e permitir difundir os seus resultados na sociedade. A Microbalança de Cristal de Quartzo, MCQ, é um dispositivo piezoelétrico que alia a sua elevada sensibilidade à simplicidade e demonstrou já capacidade para produzir resultados fiáveis em análises quantitativas. No entanto, a MCQ não possui sensibilidade necessária para detectar metais ao nível de traços, tornando-se necessário fazer uso da Microbalança Eletroquímica de Cristais de Quarzto (MECQ), a qual dá informações complementares importantes em relação às técnicas eletroquímicas usuais, tais como mudanças de massa à superfície do eletrodo ou mudanças na viscosidade e densidade da solução. A leitura da massa depositada no eletrodo do cristal de quartzo, por Voltametria de Redissolução Anódica, permitiu determinar a concentração de cobre, dissolvido e na matéria particulada, existente na Ria de Aveiro, com limite de detecção de 1,46 μg L-1. A MECQ permitiu ainda estudar, sob uma nova perspectiva, os fenômenos de complexação. Essa possibilidade foi explorada mediante estudos da interação do chumbo com os ácidos húmicos. Estudos que envolveram processos de adsorção do cobre e do chumbo nos ambientes aquáticos foram também realizados com a MCQ. Porém, torna-se importante salientar que as concentrações dos metais em estudo estiveram na ordem dos mg L-1. Esses estudos foram concretizados recorrendo-se a modelos tão próximos quanto possíveis da natureza, colocando-se o cobre e o chumbo em contato com substâncias que simularam o material orgânico (ácidos húmicos) e os óxidos metálicos (Fe e Mn). Essa pesquisa se realizou revestindo-se os cristais de quartzo com substâncias que permitiram modelar esses componentes, existentes nos sistemas estuarinos. A superfície dos cristais revestidos foi estudada recorrendo-se à Difração de Raios X, a fim de se realizar a caracterização mineralógica dos produtos sintetizados que foram empregados para revestir o cristal piezoelétrico. Os ensaios biológicos, seguidos em tempo real, consistiram no desenvolvimento de uma metodologia para monitorar o crescimento de bactérias originárias da Ria de Aveiro, na presença de quantidades conhecidas de cobre, por meio dos cristais de quartzo. Com essa metodologia, foi possível determinar a quantidade a partir da qual o cobre se tornava tóxico e provocava a destruição das bactérias. The discharge of industrial effluent, atmospheric depositions, sewers of the urban centers and contamination proceeding from agricultural explorations have been contributing to the increase of the heavy metal loading in aquatic environment. The availability of simple and inexpensive techniques to quantify those metals would allow the analysis to be made on a rotinary basis and their results to be widespreaded between the population. The Quartz Crystal Microbalance, QCM, is well known by its sensitivity and simplicity and was already shown to be able to produce reliable results in quantitative analysis. However, the QCM does not possess the necessary sensitivity to detect metals at trace level, becoming necessary to include an electrochemical preconcentration stage. The Electrochemical Quartz Crystal Microbalance, EQCM, gives important complementary information in relation to the usual electrochemical techniques, such as changes of mass onto the surface of the electrode and changes in viscosity and density of the solution. The reading of the mass deposited on the electrode of the quartz crystal, by Anodic Stripping Voltammetry, allowed to determine the copper concentration, dissolved and in the particulate matter, existing in Ria de Aveiro, with a detention limit of 1,46 μg L-1. The EQCM also allowed studying the complexation phenomena, under a new perspective. This possibility was explored by studying the interaction of lead with the humic acids. Adsorptions of copper and lead in aquatic environment have also been carried out with the QCM. However, it is important to point out that the concentration of the metals on these studies had been in the range of mg L-1. These studies had been done using models to mimic adsorption in the nature. Copper and lead were put in contact with substances that simulated the organic material (humic acids) and metallic oxides (Fe and Mn). This research was carried out coating the quartz crystals with the humic acids and metallic oxides. The surface of coated crystals was studied by XR diffraction, in order to characterize mineralogicaly the synthesized products that have been used to coat the piezoelectric crystal. The biological assays, followed in real time, used a methodology specially developed to monitor the growth of bacteria isolated from Ria de Aveiro. These studies were carried out both in the absence and in the presence of well-known amounts of copper, using quartz crystals. With this methodology, it was possible to determine the amount of copper beyond which toxicity was detected and provoked the destruction of the bacteria.

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Figueiredo, Carlos Mauricio Serodio. "Auto-organização em redes de sensores sem fio." Universidade Federal de Minas Gerais, 2007. http://hdl.handle.net/1843/RVMR-788NPM.

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Abstract:

Self-organization is an important concept that has been applied to large-scale and autonomous networksystems. Its main idea is the 'achievement of a global behavior through local interactions', which leads to networks that are less dependent on a central control, and that tend to be scalable, adaptable and, consequently, robust.In particular, Wireless Sensor Networks (WSNs) form a very active research area. WSNs are expected to have a wide applicability, and they were conceived under the self-organization paradigm due to several intrinsic characteristics. These networks consist of sensor a high number of sensing nodes interconnected by a wireless channel to perform distributed and cooperative sensing tasks. In addition to the scale, which increases the maintenance complexity, these networks tend to be very dynamic, because topological changes may be frequent due to destruction or energy depletion of nodes, inclusion of new ones, or due to the intermittent wireless communication caused by interferences or obstacles. Also, several WSN applications require the adoption of a totally autonomous behavior due to the necessity of sensing in places that are remote, inhospitable or with difficult access.Although several proposals in literature relate self-organization aspects in WSNs, sometimes implicitly, they do not provide any general and practical vision that can be used by new designs and developments. Additionally, the design process of self-organizing functions may not be trivial, because there are not formal methods of mapping desired global goals to local interaction rules. Thus, this thesis advances with two particular aspects of the concept application in the WSN domain. First, a design guideline is proposed to direct the design and the development of new self-organizing functions. Its advantage consists of a better understanding and the specification of self-organizing functions through general aspects and mechanisms. Second, a management scheme is presented, and it considers practical aspects of WSNs such that different requirements and global goals may be needed by an external application or management entity. Thus, the scheme allows the network operation in a self-organizing way in a lower level, and it also allows the action over local rules by centralized entities in a higher level, which has a wider network vision about the external needs and the network performance according to different goals.Based on the proposed general aspects, this work also gives two individual contributions regarding specific WSN functions. First, the objectivity needed in WSNs is shown through the development of a routing solution. In particular, a pro-active and a reactive self-organizing routing proposal are combined in a hybrid adaptive solution, called Multi, which extends the self-organization application in a practical approach. Second, the need of considering different self-organizing functions in an integrated design is presented in a solution, called RDC-Integrated, which considers the routing and density control functions. Auto-organização é um importante conceito para o desenvolvimento de sistemas de rede autônomos e de larga escala. Sua idéia principal é "a obtenção de um comportamento global a partir de interações locais entre os elementos do sistema", e isso leva a redes menos dependentes de controle centralizado, e que tendem a ser escaláveis, adaptáveis e, consequentemente, robustas. Em particular, uma área de pesquisa bastante ativa é a de Redes de Sensores sem Fio (Wireless Sensor Networks -- WSNs). WSNs possuem um grande potencial de serem empregadas em várias aplicações relevantes, e foram concebidas sob o paradigma da auto-organização devido a muitas características intrínsecas. Essas redes são formadas por uma grande quantidade de dispositivos sensores interconectados por um canal sem fio com a finalidade de realizar tarefas de sensoriamento de forma distribuída e cooperativa. Além da escala, que aumenta a complexidade de desenvolvimento e manutenção, essas redes tendem a ser muito dinâmicas, pois alterações topológicas podem ser freqüentes devido à destruição de elementos, ao esgotamento de energia, à inclusão de novos sensores, ou à intermitência de comunicação causada por interferências ou obstáculos. Ainda, muitas aplicações dessas redes requerem um funcionamento autônomo, pois podem ser aplicadas em locais remotos, inóspitos e de difícil acesso. Embora muitos trabalhos na literatura abordem aspectos de auto-organização em WSNs, às vezes de forma implícita, não é provida uma visão mais geral e prática que possa ser usada para novos projetos e desenvolvimentos. Além disso, o projeto de funções auto-organizáveis pode não ser trivial, pois não há métodos formais ou modelos para o mapeamento dos comportamentos globais desejados para regras de interações locais. Assim, esta tese avança em dois aspectos particulares da aplicação do conceito de auto-organização a essas redes. No primeiro, um guia de projeto (guideline) é desenvolvido para nortear a modelagem e desenvolvimento de novas funções auto-organizáveis nessas redes, e sua vantagem consiste em um melhor entendimento e a especificação de funções auto-organizáveis através de aspectos e mecanismos gerais. No segundo, um esquema de gerenciamento dessas redes é proposto de forma a consi- derar um aspecto prático da operação de WSNs de que diferentes requisitos ou objetivos globais podem ser requeridos por uma aplicação externa ou entidade de gerência. Assim, o esquema consiste em manter o funcionamento da rede de forma auto-organizável em um nível operacional, mas permitir a ação sobre as regras de interação locais por entidades centralizadas de mais alto nível que, por sua vez, têm a visão mais geral das necessidades externas e do desempenho da rede para o atendimento a esses diferentes objetivos. Com base nesses aspectos gerais propostos, este trabalho ainda apresenta duas contribuições individuais abordando funções específicas de WSNs. Na primeira, a objetividade necessária às WSNs é mostrada através do desenvolvimento de uma solução de roteamento. Em particular, duas propostas de roteamento pró-ativo e reativo auto-organizáveis são combinadas em uma solução adaptativa híbrida, chamada Multi, que estende a aplicação de auto-organização em uma abordagem prática. Na segunda, a necessidade de considerar diferentes funções auto-organizáveis em um projeto integrado é apresentada com em uma solução, chamada RDC, que considera as funções de roteamento e controle de densidade.

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Henrique, Albuquerque de Freitas Luiz. "Middleware seguro para redes de sensores sem fio." Universidade Federal de Pernambuco, 2009. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/2305.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2936_1.pdf: 5341800 bytes, checksum: a5ccda133be4a528522f870ef9096677 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 Há uma grande variedade de aplicações para redes de sensores sem-fio (RSSFs) tais como monitoramento médico, aplicações militares, segurança de escritórios e residências, agricultura de precisão e assim por diante. Estas aplicações têm que lidar com as particularidades das RSSF como consumo de energia, baixa capacidade de processamento, dinamicidade na topologia da rede, escalabilidade, heterogeneidade de hardware dos sensores e limitada largura de banda. Devido à natureza inerentemente distribuída das RSSF, ameaças de segurança podem afetar a execução das aplicações. Tornar uma RSSF segura é uma tarefa complexa devido à natureza distribuída da aplicação e da rede, assim como as limitações de recursos do nó sensor (e.g., processamento e bateria). O principal objetivo da segurança é garantir a integridade, autenticidade e confidencialidade dos dados e afetar minimamente o tempo de vida da rede. Diante desse cenário, este trabalho propõe o SM-Sens, um middleware que facilita o desenvolvimento de aplicações distribuídas seguras escondendo a complexidade das RSSF e os mecanismos de segurança. O middleware utiliza criptografia simétrica e de chave pública, autenticação de mensagens, distribuição de chaves baseado no papel que o nó sensor desempenha. As defesas providas pelo middleware são eficientes contra muitos ataques (e.g., encaminhamento seletivo,buraco negro,sybil entre outros), prevenindo-os ou minimizando os danos causados

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Boavida, Nuno Alexandre de Freitas. "Pesquisa segura de dados em redes de sensores." Master's thesis, Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2010. http://hdl.handle.net/10362/4852.

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Abstract:

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática O suporte de programação para Redes de Sensores sem Fios (RSSF) requer, cada vez mais, a consolidação de serviços intermédios (i.e. middleware) que forneçam abstracções interessantes para a produção de aplicações mais complexas do ponto de vista da heterogeneidade e da segurança. Estas abstracções devem incorporar garantias associadas a critérios de segurança das comunicações, tais como: autenticação, confidencialidade e integridade dos dados transmitidos e processados pela rede, bem como devem garantir intrinsecamente mecanismos de resistência face a ataques por intrusão. A presente dissertação tem em vista propor, conceber, implementar e testar experimentalmente uma arquitectura de serviços middleware para organização de RSSF em torno de um conceito inovador: o de auto-organização baseada em vizinhanças lógicas seguras. Trata-se de disponibilizar uma abstracção de programação inspirada na noção de espaços de tuplos partilhados, aplicada ao desenvolvimento de aplicações para RSSF. A ideia tem em vista suportar aplicações orientadas à gestão e processamento interno seguro de dados (que se poderiam designar por secure data-centric ad-hoc sensor networked applications). Com base na pilha de serviços proposta, pretende-se elevar o conceito de proximidade física (mais associado aos critérios usuais de autoorganização das RSSF) para uma noção de proximidade lógica. Esta noção permite refinar ou optimizar processos de auto-organização orientada pelas aplicações, partindo de critérios que podem estar associados a propriedades de segurança e requisitos de heterogeneidade subjacentes ao nível dos serviços middleware a disponibilizar. Este trabalho possui como motivação principal colmatar a lacuna de segurança existente em aproximações ao paradigma de vizinhanças lógicas, presentes na investigação recente das RSSF. Com base em propostas que introduziram e implementaram recentemente essa noção, estabelecida pela organização da rede com base em espaços de tuplos partilhados, pretende-se estender a ideia para a noção de "Vizinhanças Lógicas Seguras" (VLS). A principal contribuição do trabalho passa por permitir a simplificação da produção de aplicações críticas de segurança, possibilitando a definição e utilização das RSSF como repositórios confiáveis de sequências elementares de campos tipificados,vistos como conjuntos de espaços seguros de tuplos, definidos e utilizados de forma transparente pelas aplicações. Foi implementado e testado um protótipo experimental, concebido na linguagem NesC e em ambiente TinyOS, do qual se validaram as métricas de latência nas comunicações, coerência dos espaços de tuplos e consumo de energia, e que, adicionalmente, foi colocado em vários ambientes hostis de teste a ataques de retransmissão, omissão, integridade e comportamento arbitrário.

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Sousa, Elisangela Orlandi de. "Detecção e localização de vazamentos em tubulações utilizando sistemas acústicos e redes neurais." [s.n.], 2012. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/266822.

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Abstract:

Orientadores: Sandra Lúcia da Cruz, Ana Maria Frattini Fileti Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Made available in DSpace on 2018-08-20T02:02:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sousa_ElisangelaOrlandide_D.pdf: 7481778 bytes, checksum: c6a75eef8a6e332ab1da367733280fd8 (MD5) Previous issue date: 2012 Resumo: Redes de tubulação são conhecidas como sistemas complexos de dutos deste a antiguidade e são utilizadas no transporte de líquidos e gases a longas distâncias. Um pequeno vazamento em uma tubulação pode provocar grandes perdas de produtos e sérios danos ao meio ambiente até serem detectados. Com o propósito de rastrear estes tipos de vazamentos, este trabalho tem como objetivo propor metodologias para a detecção de vazamentos em uma tubulação, de natureza rígida ou flexível, baseando-se no método acústico e na análise de transientes de pressão gerados a partir do vazamento, visando à localização e a determinação da magnitude dos vazamentos através da utilização de redes neurais artificiais. As metodologias propostas se destacam por não apresentarem impactos prejudiciais ao meio ambiente. Variações de transientes de pressão e o ruído sonoro gerados pela ocorrência de vazamentos foram detectados e analisados a partir de experimentos realizados em uma tubulação de ferro galvanizado de 60 m e uma tubulação flexível de 100 m de comprimento operando com escoamento contínuo de gás (ar), em várias condições de operação. O vazamento foi provocado em mais que uma posição ao longo das duas tubulações e utilizaram-se orifícios de diâmetros diferentes. Os transientes de pressão e os ruídos sonoros foram captados por um transdutor de pressão e um microfone, respectivamente, ambos instalados em um vaso de pressão, localizado no início da tubulação e acoplados a uma placa de aquisição de dados em um microcomputador. O sinal gerado pelo microfone foi amplificado e passou por um banco de filtros passa faixa sendo transformado em três sinais com amplitudes independentes, cada uma com uma faixa de freqüência específica de 1kHz, 5kHz e 9kHz. O programa de aquisição de dados foi escrito em linguagem C para ler e processar os dados. Os dados resultantes dos experimentos mostraram que foi possível detectar vazamentos, para todos os orifícios utilizados, baseado nos transientes de pressão e no método acústico. A dinâmica desses dados foi utilizada como entrada para o modelo neural para localizar e determinar a magnitude dos vazamentos, simultaneamente. O método de Levenberg-Marquardt com Regularização Bayesiana foi utilizado no treinamento dos modelos neurais. Os resultados apresentados pelo modelo neural desenvolvido indicaram com sucesso ao mesmo tempo a localização e a magnitude dos vazamentos Abstract: Pipeline networks are complex systems of ducts used nowadays for gas and chemical products transporting through long distances. They frequently cross highly populated regions, water supplies or natural reserves. Even small leaks in pipelines can lead to great losses of products and serious damages to the environment before it could be detected. With the purpose to track these leaks, this work developed a technique to detection of leaks in pipelines, of rigid or flexible nature, based on acoustic method and on analysis of pressure transients generated by leak occurrence, in order to localization and determination the magnitude of leaks by using neural artificial networks. The methodologies proposed are notated for not having impacts on the environment. Variations of pressure transients and the noise generated by leakage will be detected and analyzed in a 60m-galvanized iron pipe and in a 100m-flexible pipe operating with continuous flow of gas (air) under various operating conditions. Leakages were provoked in many positions along the two pipes and used hole of distinct magnitudes. The pressure transients and the audible noise was captured by the pressure transducer and the microphone, respective, both installed inside the pressure vessel connected to a data acquisition system at a computer. The signal generated by the microphone was amplified and also passed through a bank of band pass filters being transformed into three signals with independent amplitude, each one with a band of specific frequency of 1 kHz, 5 kHz and 9 kHz. The data acquisition software was written in C language to read and process all data. The experimental results showed that it is possible to detect leaks in pipelines, for all holes, based on a pressure transient and on acoustic methods. The dynamics of these data in time is used as input to the neural model to location and determine of the leaks magnitude, simultaneously. The method chosen for training the neural networks was the Levenberg-Marquardt with Bayesian Regularization. The results of neural models indicated successfully in the same time the location and the magnitude of the leaks Doutorado Sistemas de Processos Quimicos e Informatica Doutor em Engenharia Química

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Santos, Mateus Augusto Silva. "Segurança em redes de sensores sem fio desassistidas com aplicações em redes heterogêneas." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-26082015-103421/.

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Abstract:

Em redes de sensores sem fio (RSSFs), o nó sorvedouro geralmente é a única entidade confiável. Uma RSSF desassistida é aquela na qual o nó sorvedouro está indisponível por um período de tempo, sendo necessário armazenar os dados coletados ao invés de transmiti-los para a entidade segura. Portanto, até o nó sorvedouro estar novamente disponível para a recepção dos dados, um adversário pode comprometer nós sensores distribuídos em uma região geográfica com o objetivo de encontrar e apagar determinadas unidades de dado. Com o objetivo de evitar este tipo de ataque, fornecendo sobrevivência de dados, estratégias geralmente utilizam confidencialidade e redundância de dados de forma que a agregação de dados por nós sensores seja inviável. Além disso, o decorrer do tempo permite que um adversário tenha maior poder de ataque através do comprometimento de diferentes conjuntos de nós sensores. Apresenta-se um protocolo de segurança para RSSFs desassistidas que, através da renovação do estado da rede, reduz a vantagem de um adversário em montar ataques a partir de dados obtidos com o decorrer do tempo. O mecanismo proposto fornece segurança para múltiplas unidades de dados e permite o uso de agregação de dados por nós sensores. Como forma de avaliação da proposta, foram realizados experimentos em nós sensores reais, além da elaboração de um modelo analítico e de simulações. Resultados indicam como usar o protocolo proposto em diferentes cenários para maximizar a sobrevivência de dados. Adicionalmente, apresenta-se a aplicabilidade do método proposto em cenários de redes heterogêneas, caso das redes de segurança pública, utilizando-se do paradigma de redes definidas por software (SDN) para implantação da rede. In Wireless Sensor Networks, the base station is usually the only unconditionally trusted entity. If it is not connected for a period of time, the network is left unattended and sensor nodes cannot offload data in real time. Thus, until the base station becomes available, adversaries can compromise some sensor nodes and selectively destroy data. In order to prevent such attacks, providing the so-called data survival, strategies generally employ the use of cryptography in a scenario where decryption keys are exclusively in possession of the base station, which restricts the use of in-network aggregation. In addition, as time increases, mobile adversaries become stronger due to the ability of compromising different sets of nodes. We present a secure protocol that refreshes the state of the network and prevents adversaries from taking advantage of data obtained in prior rounds. The scheme provides security to multiple units of data and allows data aggregation to be performed by nodes. In order to evaluate the performance of the proposed scheme, we carried out measurements on real devices. We analyzed the security of the scheme analytically and through simulations. Results indicate increased time epochs before an adversary succeeds the attack, leading to more probability of data survival. We also apply our protocol to scenarios of heterogeneous networks, namely a public safety network scenario, which is deployed under the paradigm of software-defined networking (SDN).

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Barbosa, Talles Marcelo Gonçalves de Andrade. "Uma arquitetura de redes de sensores do corpo humano." reponame:Repositório Institucional da UnB, 2008. http://repositorio.unb.br/handle/10482/1752.

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Abstract:

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2008. Submitted by wesley oliveira leite (leite.wesley@yahoo.com.br) on 2009-09-22T18:23:57Z No. of bitstreams: 1 Tese_TallesMarceloGABarbosa.pdf: 3499007 bytes, checksum: bd325b24cb8d866bd3a67728c5a245fc (MD5) Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2009-09-23T14:08:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_TallesMarceloGABarbosa.pdf: 3499007 bytes, checksum: bd325b24cb8d866bd3a67728c5a245fc (MD5) Made available in DSpace on 2009-09-23T14:08:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_TallesMarceloGABarbosa.pdf: 3499007 bytes, checksum: bd325b24cb8d866bd3a67728c5a245fc (MD5) Previous issue date: 2008-02 As Redes de Sensores do Corpo Humano (RSCH) devem ser projetadas para operar de maneira autônoma. Por outro lado, devem oferecer mecanismos que remetam o controle aos profissionais da saúde. Um grande desafio no projeto de RSCH é oferecer de forma adequada (com transparência) acesso às configurações internas da rede e dos sensores, sem excluir a capacidade de operação autônoma desses sistemas. A tarefa de configuração de RSCH é usualmente realizada por desenvolvedores especializados, profissionais da Computação. Entretanto, para que essa tecnologia se torne clinicamente viável, é necessário que os próprios profissionais da área de saúde possam fazê-la. Esses profissionais são os responsáveis legais pelas decisões acerca do monitoramento dos pacientes, mesmo que essas decisões tenham sido geradas pelo próprio sistema. Esta tese discute os pressupostos supracitados e propõe um modelo capaz de acomodar essas necessidades. Dois conceitos relacionados à programação de RSCH são tratados neste trabalho: (i) programação (em tempo de compilação) e (ii) configuração (em tempo de execução). A programação refere-se à definição dos artefatos de software e algoritmos que são embutidos dentro dos sensores. Em RSCH a inclusão dessa funcionalidade requer uma interface para programação adequada aos profissionais da saúde e também de compiladores inteligentes. O compilador inteligente é um conceito novo apresentado nesta tese. Tem como objetivo aumentar a eficiência no uso dos sensores, considerando os requisitos da aplicação, os recursos do hardware e, principalmente, o conhecimento especialista para formulação das políticas que organizam o funcionamento do sistema. Como exemplo, a inclusão de mecanismos e políticas para tratar da economia de energia podem ser ajustadas por essas estruturas. A configuração refere-se à capacidade de ajuste do sistema sem a necessidade de reiniciar o hardware. Esse conceito possibilita maior interatividade entre o profissional da saúde e o sistema. Como requisito, os sensores precisam de mecanismos que possibilitem maior controle acerca das tarefas executadas. Uma possível solução é a utilização de estruturas de dados que possibilitem a aplicação do conceito de multitarefa nos sensores. Como contribuição maior é apresentada uma arquitetura de software denominada SOAB (Software Architecture for Body-worn Sensor etworks Project). A arquitetura SOAB é constituída por quatro camadas independentes: (i) uma interface para programação; (ii) um middleware para interconexão da RSCH com a Internet; (iii) um servidor para execução dos serviços solicitados pelos usuários e (iv) um sistema operacional com suporte para multitarefa, que será embutido nos nós sensores. Esse sistema operacional foi chamado MedOS. Tem como uma de suas funcionalidades aumentar o tempo de funcionamento dos nós sensores, promovendo a redução do consumo de energia elétrica por meio do escalonamento de tarefas com base em políticas adaptadas para aplicações biomédicas. __________________________________________________________________________________ ABSTRACT Body Sensor Networks (BSNs) must be designed to work autonomously. On the other hand, they must provide mechanisms that allow their control by healthcare personnel, as the clinical assessment of these professionals should always be the basis for the programming strategy. A great challenge in BSN software design is to provide, in a transparent way, access to the internal configurations of the networks and their sensor nodes without excluding their capability for autonomous operation. In order to provide such feature, specific models are needed in the design of software architectures for BSN’s, which include programmability as one of their functional requisites. The success of this approach can lead to a paradigm shift, since healthcare professionals will be able to act as the actual programmers and maintainers of the BSN. The programming of this type of system is usually performed by specialized engineers. However, if this technology is to become clinically useful, it is essential that the healthcare professionals are able to program the system. This thesis discusses the hypothesis abovementioned and proposes a model that will lead to the achievement of these objectives. Two important concepts related to programmability in BSNs are treated in this work: (i) deployment-time programmability and (ii) runtime set-up. The deployment-time programmability refers to the definition of software artifacts and algorithms that are embedded in the sensor node. In BSN’s, the inclusion of this functionality requires a programming interface that is suitable for healthcare personnel, as well as intelligent compilers. Intelligent compilers is a new concept presented in this thesis and its main purpose is to increase the effectiveness of the system’s use, considering the application’s requirements, the hardware possibilities and mainly the specialist’s knowledge to increase the applications lifetime. Consequently, it is possible to maintain the capability for autonomous operation of the BSN and still offer tools that can be used for people with little grasp on programming languages for programming of these systems. As an example, the inclusion of mechanisms and policies for energy saving could be treated by these structures. The runtime set-up refers to the capability for adjustments in run-time. The BSN should provide interactivity between the healthcare professional (the BSN manager) and the system. As a requisite, sensor nodes need mechanisms that allow a better control of the tasks that are being run. A possible solution is the use of data structures that allow preemptive multitasking. The main contribution of this work is the proposal of a software architecture named SOAB (Software Architecture for Body-worn Sensor Networks Project). The SOAB architecture is composed of four independent layers: (i) a programming interface; (ii) middleware for interconnecting BSN’s to the Internet; (iii) a server for processing users’ requests; (iv) a multitasking operating system. It helps to increase the lifetime of batteries by scheduling tasks based on customized policies, designed for taking into account the specificities of biomedical applications.

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Mignaco, Andre Gustavo. "Analise de desempenho de redes de sensores sem fio." [s.n.], 2005. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/259713.

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Orientador: Paulo Cardieri Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação Made available in DSpace on 2018-08-06T17:02:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mignaco_AndreGustavo_M.pdf: 1003880 bytes, checksum: e71bd78fe77a5cd7d4f324c8bc14791b (MD5) Previous issue date: 2005 Resumo: As redes de sensores sem fio têm merecido atenção especial nos últimos anos graças às suas características intrínsecas que as tornam atrativas em diversas aplicações, como em atividades industriais, de monitoramento de meio ambientes e segurança, entre outros. As mesmas características que tornam atrativas as redes de sensores sem fio fazem a análise do seu desempenho dificultoso. Diversos conceitos de medida da capacidade de redes ad hoc em geral têm sido propostos, incluindo a capacidade de transporte e a eficiência de informação. Nesta dissertação é introduzida uma variação do conceito de eficiência de informação, denominada eficiência de informação agregada, que leva em conta a habilidade da rede em reutilizar o canal de comunicação espacialmente. É apresentada uma análise da eficiência de informação agregada de uma rede de sensores sem fio em diversos cenários, utilizando-se diferentes modelagens da rede sem fio. Os resultados mostram que o meio em que a rede é empregada tem grande importância no seu desempenho, podendo ser decisivo na escolha do esquema de modulação a ser empregado. Também foi observado que transmitir em curtas distâncias é mais vantajoso que transmitir em longas distâncias na maioria dos casos Abstract: Wireless sensor networks have deserved special attention in the last years due to their intrinsic characteristics that become them attractive in various applications, such as in the industrial activities, in the environment monitoring and security, among others. The same characteristics that become the wireless sensor networks attractive make hard the analysis of their performance. Many concepts of measure of capacities of ad hoc networks have been proposed, including the transport capacity and the information efficiency. In this dissertation is introduced a variation of the concept of information efficiency, called aggregated information efficiency, that takes into account the ability of the network in reusing spatially the communication channel. It is presented an analysis of the aggregated information efficiency of a wireless ad hoc network in many scenarios, where are used different models of the wireless network. The results show that the environment where the network is employed has a big importance in its performance, and it can be decisive in the choice of the modulation scheme to be used. Also was observed that to transmit in short distances is better than do it in longer ones in the majority of the cases Mestrado Telecomunicações e Telemática Mestre em Engenharia Elétrica

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Junior, Marcos Antonio Simplício. "Algoritmos de autenticação de mensagens para redes de sensores." Universidade de São Paulo, 2010. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3141/tde-11082010-114456/.

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Prover segurança às informações trafegadas nos mais diversos tipos de redes é algo essencial. Entretanto, redes altamente dependentes de dispositivos com recursos limitados (como sensores, tokens e smart cards) apresentam um desafio importante: a reduzida disponibilidade de memória e energia destes dispositivos, bem como sua baixa capacidade de processamento, dificultam a utilização de diversos algoritmos criptográficos considerados seguros atualmente. Este é o caso não apenas de cifras simétricas, que proveem confidencialidade aos dados, mas também de MACs (Message Authentication Code, ou Código de Autenticação de Mensagem), que garantem sua integridade e autenticidade. De fato, algumas propostas recentes de cifras de bloco dedicadas a plataformas limitadas (e.g., o Curupira-2) proveem segurança e desempenho em um nível mais adequado a este tipo de cenário do que soluções tradicionais. Seguindo uma linha semelhante, o presente trabalho concentra-se no projeto e análise MACs leves e seguros voltados a cenários com recursos limitados, com foco especial em redes de sensores sem fio (RSSF). Marvin é o nome do algoritmo de MAC proposto neste trabalho. Marvin adota a estrutura Alred, que reutiliza porções de código de uma cifra de bloco subjacente e, assim, introduz um reduzido impacto em termos de ocupação de memória. Este algoritmo apresenta uma estrutura bastante flexível e é altamente paralelizável, permitindo diversas otimizações em função dos recursos disponíveis na plataforma alvo. Como vantagem adicional, Marvin pode ser usado tanto em cenários que necessitam apenas da autenticação de mensagens quanto em esquemas de AEAD (Authenticated- Encryption with Associated Data, ou Encriptação Autenticada com Dados Associados), que aliam encriptação e autenticação. O esquema de AEAD proposto neste trabalho, denominado LetterSoup, explora as características da estrutura do Mar vin e adota uma cifra de bloco operando no modo LFSRC (Linear Feedback Shift Register Counter, ou Contador-Registrador de Deslocamento Linear com Retroalimentação). Além da especificação de ambos os algoritmos, este documento apresenta uma análise detalhada da segurança e desempenho dos mesmos em alguns cenários representativos. Security is an important concern in any modern network. However, networks that are highly dependent on constrained devices (such as sensors, tokens and smart cards) impose a difficult challenge: their reduced availability of memory, processing power and (specially) energy hinders the deployment of many modern cryptographic algorithms known to be secure. This inconvenience affects not only the deployment of symmetric ciphers, which provide data confidentiality, but also Message Authentication Codes (MACs), used to attest the messages integrity and authenticity. Due to the existence of dedicated block ciphers whose performance and security are adequate for use in resource-constrained scenarios (e.g., the Curupira-2), the focus of this document is on the design and analysis of message authentication algorithms. Our goal is to develop a secure and lightweight solution for deployment on resource constrained scenarios, with especial focus on Wireless Sensor Networks (WSNs). Marvin is the name of the MAC algorithm proposed in this document. Marvin adopts the Alred structure, allowing it to reuse parts of an underlying block cipher machinery; as a result, Marvins implementation builds on the ciphers efficiency and introduces little impact in terms of memory occupation. Moreover, this algorithm presents a flexible and highly parallelizable structure, allowing many implementation optimizations depending on the resources available on the target platform. Marvin can be used not only as an authentication-only function, but also in an Authenticated- Encryption with Associated Data (AEAD) scheme, combining authentication and encryption. In this document, we define a new AEAD proposal called LetterSoup, which is based on the LFSRC (Linear Feedback Shift Register Counter) mode of operation and builds on Marvin. Together with the specification of both algorithms, we provide a detailed security analysis and evaluate their performance in some representative scenarios.

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Gon?alves, Danilo de Oliveira. "Criptografia adaptativa em redes de sensores visuais sem fio." Universidade Estadual de Feira de Santana, 2015. http://localhost:8080/tede/handle/tede/242.

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Abstract:

Submitted by Ricardo Cedraz Duque Moliterno (ricardo.moliterno@uefs.br) on 2015-10-20T23:41:57Z No. of bitstreams: 1 Disserta??o-Danilo-Vers?o-final-p?s-banca .pdf: 11564872 bytes, checksum: 0a0388f802ddac466fce74bea4b02895 (MD5) Made available in DSpace on 2015-10-20T23:41:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Disserta??o-Danilo-Vers?o-final-p?s-banca .pdf: 11564872 bytes, checksum: 0a0388f802ddac466fce74bea4b02895 (MD5) Previous issue date: 2015-08-19 Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES Recently Wireless Sensor Networks have gained attention of researchers and industry around the world, such that many projects and solutions have been developed for various scenarios and applications. Such networks are formed by small sensor nodes with low processing power, few memory and few energy. Thus, resources are scarce, particularly energy, where, in most cases these nodes are powered by batteries, which is a crucial point in the network design. A kind of sensor network in which camera-enabled sensors are inserted are call Wireless Visual Sensor Networks. Because of this, these networks become able to recover large quantities of environment information which may to be interesting for several applications. However, in general, sensor networks are very vulnerable due to the nature of the communication and due also to the sensor nodes are, sometimes, in remote, hostile and hard to reach areas. Moreover, the sensor nodes are potentially inexpensive devices that can be easily purchased or designed by others to attack the network. So to mitigate these vulnerabilities, research in security area for such networks are required. However, traditional security mechanisms lead to very overhead of computing and communication can compromise the network performance when they are adopted. Thinking about it, this master's thesis aims to propose a new paradigm to ensure security for wireless visual sensor networks, being presented through a theoretical mathematical model to perform differentiation of areas in the monitoring environment to then considering the particularities of the application monitoring to provide security at different levels. Called Adaptive Encryption, this theoretical model can be used for various applications requiring different security assurances for different network locations, implying providing security at acceptable levels while consuming less network resources, above all energy. Recentemente as Redes de Sensores Sem Fio t?m ganhado a aten??o de pesquisadores, da ind?stria e do meio acad?mico ao redor do mundo todo, de modo que muitos projetos e solu??es t?m sido desenvolvidas para diversos cen?rios e aplica??es. Essas redes s?o formadas por pequenos n?s sensores com pouco poder de processamento, mem?ria e energia. Sendo assim, os recursos s?o bastante escassos, principalmente energia, onde, na maioria das vezes estes n?s s?o alimentados por baterias, sendo este um ponto crucial no projeto da rede. Um tipo de rede de sensores em que os n?s possuem c?meras de v?deo embutidas s?o chamadas de Redes de Sensores Visuais Sem Fio. Devido a isso, tais redes se tornam capazes de recuperar grandes quantidades de informa??es do ambiente o que pode ser interessante para diversas aplica??es. Todavia, de forma geral, as redes de sensores s?o muito vulner?veis devido a natureza da comunica??o e devido tamb?m aos n?s sensores estarem, algumas vezes, em locais remotos, hostis e de dif?cil acesso. Al?m disso, os n?s sensores s?o dispositivos potencialmente baratos que podem ser facilmente adquiridos ou projetados por terceiros a fim de atacar a rede. Ent?o, visando atenuar essas vulnerabilidades, pesquisas na ?rea de seguran?a para tais redes s?o necess?rias. Contudo, os mecanismos de seguran?a tradicionais geram muito sobrecarga de computa??o e comunica??o podendo comprometer o desempenho da rede quando s?o adotados. Pensando nisso, este trabalho de mestrado tem como objetivo propor um novo paradigma para garantir seguran?a para redes de sensores visuais sem fio, sendo apresentado atrav?s um modelo matem?tico te?rico para realizar diferencia??o de ?reas no ambiente de monitoramento para, ent?o, considerando as particularidades da aplica??o de monitoramento, prover seguran?a em diferentes n?veis. Chamado de Criptografia Adaptativa, este modelo te?rico pode ser utilizado por diversas aplica??es que necessitem de garantias de seguran?a diferenciadas para diferentes locais da rede, o que implica em prover seguran?a em n?veis aceit?veis consumindo menos recursos da rede, principalmente energia.

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Queiroz, Diego Véras de. "Simulação realista de redes de sensores sem fio industriais." Universidade Federal da Paraíba, 2016. http://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/handle/tede/9248.

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Abstract:

Submitted by Fernando Souza (fernandoafsou@gmail.com) on 2017-08-14T10:56:32Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4889368 bytes, checksum: 2154a6772c98f0f2fb36fa3148dc4a24 (MD5) Made available in DSpace on 2017-08-14T10:56:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4889368 bytes, checksum: 2154a6772c98f0f2fb36fa3148dc4a24 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 A Wireless Sensor Network (WSN) can be characterized by the use of sensor nodes in varied environments for many different applications, e.g., monitoring and control systems applications in industrial environments. The use of WSNs in industrial applications must deal with typical problems of wireless networks, such as high attenuation and obstructions. In these environments, different characteristics of the channels can be observed due to its multipath profile. Changes in the topology may also cause changes in the channel characteristics as the time goes on, and it may cause differences in the average value of the received power. An alternative to deal with it and with the variation of channel quality is the development of protocols that use multiple channels. Its use allows, e.g., to achieve better use of the channel, increasing the network transmission capacity. However, there is a difficulty in evaluating and comparing different approaches due to the lack of simulators which have more accurate models. To assess the real benefits of these protocols, one should take into account a more realistic propagation model. This work presents a realistic simulation model that captures the effects of fading on a large and small scale, log-normal shadowing, the non-stationary characteristics of the channel for a long time, and the different characteristics of the different IEEE 802.15.4 standard channels. The model was then built into the open-source discrete event simulator Castalia and tested, comparing it with the default stationary model of the simulator. After integration, the protocol Tree-based Multi-Channel Protocol (TMCP) was evaluated using the proposed model. In the experiments it was possible to identify good accuracy in both the model and the TMCP protocol. Uma Rede de Sensores sem Fio (RSSF) pode ser caracterizada pela utilização de nós sensores em variados ambientes para as mais diversas aplicações, por exemplo, para monitoramento e controle em ambiente industrial. O uso de RSSFs para implementar aplicações industriais precisa lidar com problemas típicos das redes sem fio, como alta atenuação e obstruções. Nesses ambientes, diferenças nas características dos canais podem ser observadas dado o seu perfil de multipercurso. Mudanças na topologia também podem provocar mudanças nas características dos canais ao longo do tempo, podendo causar diferença no valor médio da potência recebida. Uma alternativa para lidar com isso e com a variação da qualidade dos canais é o desenvolvimento de protocolos que utilizam múltiplos canais. Seu uso permite, por exemplo, alcançar uma melhor utilização do canal, aumentando a capacidade de transmissão da rede. No entanto, existe uma dificuldade em avaliar e comparar as diferentes abordagens devido à carência de simuladores que apresentem modelos mais precisos. Para avaliar os reais benefícios desses protocolos deve-se levar em consideração um modelo de propagação mais próximo da realidade. Esse trabalho apresenta um modelo de simulação que captura os efeitos de desvanecimento em larga escala, atenuação em pequena escala, sombreamento log-normal, as características não-estacionárias do canal em longos períodos de tempo, e as características distintas dos diferentes canais do padrão IEEE 802.15.4. O modelo foi então integrado ao simulador de eventos discretos de código aberto Castalia e testado, comparando-o com o modelo estacionário padrão do próprio simulador. A partir da integração, o protocolo Tree-based Multi-Channel Protocol (TMCP) foi implementado e avaliado utilizando o modelo proposto. Com os experimentos foi possível identificar uma ótima precisão do modelo e do protocolo TMCP.

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Henriques, Felipe da Rocha. "Conservação de energia em redes de sensores sem fio." Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 2010. http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=7526.

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Abstract:

Esta dissertação tem por objetivo propor algoritmos para conservação de energia de uma rede de sensores sem fio (RSSF) aplicada ao monitoramento de um processo suave f(x , y, t), que depende das coordenadas x e y dos nós sensores, e do tempo t, de forma a aumentar a autonomia da rede. Os algoritmos rodam na camada de aplicação de cada nó, e visam a economia de energia dos nós através do gerenciamento da necessidade de transmissões. Após a primeira amostra transmitida, apenas amostras com uma variação percentual maior do que um dado limiar são transmitidas. Além disso, cada nó pode permanecer inativo (economizando energia) entre essas transmissões. Em RSSfs de salto único, são propostos dois algoritmos: um baseado na fonte, onde cada nó é responsável por todo o processamento e tomada de decisões, e outro baseado no sorvedouro, onde todo o processamento e a tomada de decisões são realizadas pelo sorvedouro. Além disso, uma extensão de algoritmo baseado na fonte é proposta, para RSSFs de múltiplos saltos. Através dos resultados obtidos, observa-se que os algoritmos conseguiram uma redução significativa da quantidade de transmissões, o que leva a um aumento do tempo de vida e o erro na reconstrução do processo é apresentada. Desta forma, pode-se conjugar a relação entre tempo de vida máximo e erro de reconstrução mínimo. This paper aims to propose algorithms for energy conservation in a wireless sensor network (WSN) applied to monitoring a smooth process f (x, y, t), which depends on x and y coordinates of the sensor nodes, and the time t so as to increase the autonomy of the network. The algorithms run in the application layer of each node, and are designed to save energy of the nodes through the management of the need for transmissions. Furthermore, each node can remain idle (saving energy) between these transmissions. In single hop WSNs, we propose two algorithms: one based on the source, where each node is responsible for all processing and decision making, and another based on the sink, where all processing and decision making are performed by the sink. In addition, an algorithm based on the extent of power is proposed for multi-hop WSNs. From the results obtained, it is observed that the algorithms have achieved a significant reduction of the number of transmissions, which leads to an increase in the life time and the error in the reconstruction process is presented. In this way, one can combine the relationship between maximum life span and minimum reconstruction error.

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Araújo, Gustavo Medeiros de. "Soluções para redes de sensores sem fio com mobilidade." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2013. https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/107386.

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Abstract:

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013. Made available in DSpace on 2013-12-05T23:58:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317838.pdf: 2995458 bytes, checksum: 54640b66ce78f6cf461f8357ca851956 (MD5) Previous issue date: 2013 As redes de sensores sem fio (RSSF) proporcionam uma ampla gama de aplicações em diversos setores da sociedade. A comunicação entre os nodos sensores é o elemento básico do funcionamento das redes de sensores. Por isso, o trabalho desta tese se concentra em duas questões essenciais para aperfeiçoamento de protocolos de rede. Primeiramente, uma arquitetura para protocolos de roteamento com garantia de qualidade de serviço foi proposta no escopo de cenárioscom mobilidade. O protocolo proposto utiliza métricas para tomada de decisão para realizar retransmissão de mensagens que refletem as condições da rede, sejam redes densas ou esparsas, com grande ou pouca carga de mensagem. A proposta do protocolo de comunicação foi avaliada sob a ótica de um cenário de aplicação envolvendo mobilidade e diferentes cargas de mensagens. Além disso, as métricas foram desagregadas e analisadas para verificar a sua influência para diferentes condições de rede. Em conjunto à análise das métricas, diversos trabalhos da literatura foram analisados sob os mesmos aspectos e condições de rede para melhor avaliar o ganho do protocolo proposto, o qual se mostrou hábil para o atendimento de requisitos de qualidade de serviço demandado pela aplicação. O segundo aspecto igualmente importante para o desempenho das redes de sensores trata-se do aspecto fundamental para realização da comunicação em ambientes com mobilidade, que é a conectividade. A conectividade foi estudada na sua característica essencial que se refere ao enlace entre dois nodos móveis. Dois modelos foram projetados para proporcionar a estimativa de conectividade por meio da qualidade de enlace para protocolos e aplicações. O primeiro modelo proposto se baseia no comportamento estatístico dos padrões de mobilidade para realizar a estimativa da qualidade de enlace. O segundo modelo proposto se baseia no método de aprendizado sistema classificador para aprender o comportamento do padrão de mobilidade. Ambos os modelos foram implementados e testados com diferentes padrões de mobilidade. Ademais, alguns trabalhos da literatura também foram implementados, avaliados e comparados com os modelos propostos. O método de aprendizado com sistema classificador se mostrou eficiente na estimação de conectividade, bem como capaz de se adaptar a mudanças no padrão de mobilidade. Abstract : Wireless sensor networks (WSN) provide a wide range of applications in various sectors of society. The communication among the sensor nodes is the basic element of sensor networks function. Given this premisse, this thesis focuses on two key issues for the improvement of network protocols. Firstly, an protocol for routing protocols with guaranteed quality of service was proposed to deal with mobility scenarios. The proposed protocol uses several metrics that reflect the network conditions in dense or sparse networks with small or large load of messages for routing decisions. The proposed communication protocol was evaluated from the perspective of an application scenario involving mobility and different loads of messages. Furthermore, the metrics were disaggregated and analyzed to check their influence with different network conditions. Moreover, several algorithms from the iii literature were analyzed under the same aspects and network conditions to better assess the gain of the proposed protocol. The proposed protocol proved to be able to fulfill the quality of service requirements demanded by the application. The second equally important aspect for the performance of WSN it is the fundamental aspect for achieving communication in environments with mobility: the connectivity. Two models were designed to provide connectivity estimation by means of link quality to improve protocols and applications. The first proposed model is based on statistical behavior mobility patterns to perform the estimation of link quality. The second proposed model is based on a learning method classifier system to learn the behavior of the mobility pattern. Both models were implemented and tested with different mobility patterns. Furthermore, other existing approaches have also been implemented, evaluated, and contrasted against the proposed models. The learning method with classifier system is efficient for estimation of connectivity, as well as able to adapt to changes in mobility pattern.

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Feitosa, Neto José Alencar. "Estimação do erro em redes de sensores sem fios." Universidade Federal de Alagoas, 2008. http://repositorio.ufal.br/handle/riufal/815.

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Abstract:

Wireless Sensor Networks (WSNs) are presented in the constext of information acquisition and we propose a generic model based on the processes of signal sampling and reconstruction.We then define a measure of performance using the error when reconstructiong the signal.The analytical assessment of this measure in a variety of scenarios is unfeasible, so we propose and implement a Monte Carlo experiment for estimating the contribution of six factors on the performance of a WSN, namely: (i) the spatial distribution of sensors, (ii) the granularity of the phenomenon being monitored, (iii) the way in which sensors sample the phenomenon (constant characteristic functions defined on Voronoi cells or on cicles), (iv) the communication between sensors (either among neighboring Voronoi cells or among sensors within a range), (v) the clustering and aggregation algorithms (LEACH and SKATER), and (vi) the reconstruction techniques (by Voronoi cells and by Kriging). We conclude that all these factors have significative influence on the performance of a WSN, and we are able to quantitatively assess this influence. Apresentamos as redes de sensores sem fios no contexto da aquisição de informação, e propomos um modelo genérico baseado nos processos de amostragem e de reconstrução de sinais. Utilizando esse modelo, definimos uma medida de desempenho do funcionamento das redes através do erro de reconstrução do sinal. Dada a complexidade analítica de se calcular esse erro em diferentes cenários, propomos e implementamos uma experiência Monte Carlo que permite avaliar quantitativamente a contribuição de diversos fatores no desempenho de uma rede de sensores sem fios. Esses fatores são (i) a distribuição espacial dos sensores (ii) a granularidade do fenômeno sob observação (iii) a forma em que os sensores amostram o fenômeno (funções características constantes sobre células de Voronoi e sobre círculos), (iv) as características de comunicação entre sensores (por vizinhança entre células de Voronoi e pelo raio de comunicação), (v) os algoritmos de clusterização e agregação (LEACH e SKATER), e (vi) as técnicas de reconstrução (por Voronoi e por Kriging). Os resultados obtidos permitem concluir que todos esses fatores influem significativamente no desempenho de uma rede de sensores sem fios e, pela metodologia de trabalho, foi possível medir essa influência em todos os cenários considerados.

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Alves, Julio Cesar. "Algoritmo para localização em redes de sensores sem fio." Universidade Federal de Minas Gerais, 2011. http://hdl.handle.net/1843/SLSS-8JAPGZ.

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Abstract:

The knowledge of the geographical location of sensor nodes in Wireless Sensor Networks is an essential feature, because the information collected by a node is only significant if we know the node's location. The Wireless Sensor Network Localization Problem is defined as determine the location off all sensor nodes in a network without need the use infrastructure, such as GPSs, for them. Among the various existing approaches to the problem, this work addresses the problem based on the existence of anchors (some network nodes that know their positions) and estimates distance between the other nodes of the network and among these nodes and anchors. The problem is NP-Hard, therefore we designed a heuristic for it.This thesis proposes a specific heuristic to the problem, using a centralized approach based on trilaterations and intersections between two circles. The control of these methods through the process of choosing reference nodes, the order of choice for the reference nodes, and the fault tolerance control make it possible to find solutions better than are usually found by algorithms based on these methods. Experiments carried out compared the proposed algorithm with other four algorithms. We analyzed several sets of instances by varying the network size, the number of anchor nodes, the radio range and the noise factor. The results show that the proposed algorithm is competitive, achieving the best results in several of the instances tested, evenwhen noise is considered. O conhecimento da localização geográfica dos nós sensores nas Redes de Sensores Sem Fio é uma característica essencial, pois a informação coletada por um nó da rede só é realmente significativa se for conhecida a localização do mesmo. O problema de Localização em Redes de Sensores Sem Fio consiste em encontrar a posição para os nós sensores de uma rede sem a necessidade de instalar qualquer infraestrutura, como GPSs por exemplo, para todos eles. Dentre as diversas abordagens existentes, o presente trabalho trata do problema baseando-se na existência de âncoras (alguns nós da rede que possuem posição correta conhecida) e nas estimativas de distância entre os demais nós da rede e entre esses nós e os âncoras. O problema é NP-Difícil, o que mostra a viabilidade de se utilizar uma heurística para o mesmo.O presente trabalho propõe uma heurística específica para o problema, utilizando-se abordagem centralizada e baseada nos métodosde trilateração e interseção entre dois círculos. A forma de controle do uso desses métodos através do processo de escolhados nós de referência, da ordem de escolha dos nós, e do controle de tolerância de erros permitem que se encontre soluçõesmelhores do que geralmente são encontradas por algoritmos baseados nesses métodos. Foram realizados experimentos comparandoo algoritmo proposto com os algoritmos publicados por outros quatro autores. Foram analisados diversos conjuntos de instâncias, variando-se o tamanho da rede, a quantidade de nós âncoras, o alcance de rádio e o fator de ruído. Os experimentos realizados mostram que o algoritmo proposto é competitivo, alcançando melhores resultados em várias das instâncias testadas, inclusive na presença de ruído.

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Nakamura, Eduardo Freire. "Fusão de dados em redes de sensores sem fio." Universidade Federal de Minas Gerais, 2007. http://hdl.handle.net/1843/RVMR-788NXR.

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Abstract:

This work provides a general discussion for information fusion in wireless sensor networks (WSNs), allowing us to identify open issues and understand the requirements and the implications regarding information fusion and the resource-constrained WSNs. In this discussion, we survey the state-of-the-art about information fusion inWSNs. By assessing the architectures, models, and methods of information fusion identified in the survey, we propose a framework, called Diffuse, that comprises the main functions and activities of a general fusion process and a specific API that implements useful algorithms for WSNs. The Diffuse framework is a helpful tool thatallows the designer to reason about what types of information fusion, what methods should be used, and how they should be used to accomplish an information-fusion task or application. Although the applicability of Diffuse is ample, as a proof of concept, we show how it can be used to achieve energy-efficient reliability in tree-based routing protocols. Results show that our approach efficiently avoids unnecessaryrouting topology constructions. In some cases, the traffic overhead generated by this approach is 85% smaller than the traffic generated by classical algorithms. In addition, we introduce a routing strategy, based on a role assignment algorithm, to support an information-fusion application. In this case, we consider that WSNs applyinformation fusion techniques to detect events in the sensor field, and propose a role assignment algorithm, called InFRA, to organize the network only when events are detected. In a nutshell, InFRA is an event-based role assignment algorithm that tries to reactively find the shortest routes (connecting source nodes to the sink) that maximize data aggregation. Results show that, in some cases, the InFRA algorithmuses only 70% of the energy spent by other tree-based routing algorithms that are commonly used in WSNs Este trabalho oferece uma discussão geral sobre o tema de fusão de dados em redes de sensores sem fio (RSSFs) que permite: (i) a identificação de problemas em aberto e (ii) o entendimento dos requisitos e implicações do uso de fusão de dados em RSSFs.Esta discussão é feita através de um levantamento bibliográfico do estado-da-arte envolvendo fusão de dados em RSSFs. Analisando as arquiteturas, modelos e métodos de fusão de dados identificados neste levantamento bibliográfico, é proposto um arcabouço (framework), chamado Diffuse, que compreende as principais funções eatividades de um processo genérico de fusão de dados e uma API que implementa métodos de fusão freqüentemente utilizados em RSSFs. O Diffuse é, portanto, uma ferramenta que permite ao projetista refletir e avaliar quais tipos e quais métodos de fusão de dados podem ser utilizados em sua solução, e como especificamente estes métodos podem ser usados para compor uma tarefa ou uma aplicação de fusão de dados. Embora o Diffuse possa ser aplicado em diferentes contextos, como prova de conceito, este trabalho mostra como o Diffuse pode ser usado para projetar uma solução econômica (em termos de consumo de energia) que ofereça um serviço confiável (tolerante a falhas) de roteamento. Os resultados aqui apresentados mostram que a abordagem proposta é capaz de reduzir o custo de comunicação para prover tal serviço. Em alguns casos, o tráfego gerado por esta abordagem chega a ser 85% inferior ao tráfego gerado por soluções freqüentemente utilizadas em RSSFs. Além disso, este trabalho propõe uma estratégia de roteamento, baseada em atribuição de papéis, para garantir a execução de uma aplicação de fusão de dados. Neste caso, baseando-se na premissa de que fusão de dados é utilizada pela aplicação para detecção de eventos, é proposto um algoritmo de atribuição de papéis, chamado InFRA, que organiza a rede somente quando um evento é detectado. De maneira resumida, o InFRA é um algoritmo reativo de atribuição de papéis que procura pelas menores rotas (conectando os nós fontes aos sorvedouros) que maximizam aagregação de dados. Os resultados apresentados mostram que, em alguns casos, o InFRA utiliza apenas 70% da energia gasta por outros algoritmos de roteamento usualmente adotados em RSSFs.

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Braga, Thais Regina de Moura. "Um elemento autonômico para redes de sensores sem fio." Universidade Federal de Minas Gerais, 2006. http://hdl.handle.net/1843/SLBS-6Y5JFK.

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Abstract:

Redes Autonômicas controlam e supervisionam a si próprias semintervenção humana direta. Na definição e desenvolvimento destasredes, a menor parte a ser construída é o Elemento Autonômico(EA). Os aspectos de projeto e as funcionalidades envolvidas namodelagem de um EA influenciam no desempenho dos elementosgerenciados, da rede e dos serviços provisionados. Este trabalhoapresenta o modelo de um Elemento Sensor Autonômico (ESAs) paraRedes de Sensores Sem Fio (RSSF). O desafio neste caso é projetarESAs que possam ser executados em ambientes com restrições severas de hardware, software, comunicação de dados e energia, e que ainda assim possam promover a produtividade destes recursos e aqualidade dos serviços provisionados pelos nós sensores. Emparticular, o trabalho apresenta a instância de um modelo de ESAconsiderando a plataforma de nós sensores Mica Motes 2. Osresultados mostram a relevância de se aplicar computaçãoautonômica em RSSFs. As simulações e experimentos realizados nestetrabalho revelam que as redes cujos componentes possuem um ESAembutido são capazes de reduzir o consumo médio de energia,diminuir a porcentagem de pacotes perdidos e ainda melhorarparâmetros de qualidade de serviço, tais como produtividade eprecisão na entrega das informações.

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Oliveira, Eduardo Mucelli Rezende. "Roteamento baseado em centralidade para redes sensores sem fio." Universidade Federal de Minas Gerais, 2011. http://hdl.handle.net/1843/SLSS-8M6NN5.

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Abstract:

The use of topological features, more specifically, the importance of an element related to its structural position is a subject widely studied. For instance, complex networks theory provides some general use centrality measures that have been applied in a large variety of knowledge fields. This work aims to use centrality information in the design of routing algorithms for Wireless Sensor Networks (WSN). In this context, we propose two new topological measures, the Sink Stress, and Sink Betweenness, distributed algorithms to calculate them, and devise tree-based routing algorithms that take advantage of them. Simulations comparing the proposed approach with some of the most efficient data fusion algorithms from the literature, show that the proposed tree algorithms generate consistent quality trees, using a significantly smaller number of messages in the construction of the tree. O uso de características topológicas, mais especificamente, a importância de um elemento relacionada com sua posição é um assunto amplamente estudado. Por sua vez, a teoria das redes complexas provê algumas métricas de centralidade de uso geral que foram aplicadas a uma imensa variedade de campos do conhecimento. Este trabalho tem o objetivo de usar a informação de centralidade no projeto de algoritmos de roteamento para Redes de Sensores sem Fio (RSSFs). Neste contexto, foram propostas duas novas métricas de centralidade, o Sink Stress e o Sink Betweenness, algoritmos distribuídos para o cálculo de ambas e algoritmos de roteamento em árvore que tiram proveito das mesmas. Simulações comparando a abordagem proposta com alguns dos algoritmos de fusão de dados mais eficientes da literatura, mostram que os algoritmos propostos geram árvores de qualidade compatível, utilizando-se de um número significativamente menor de mensagens na construção da árvore.

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Souza, Vieria Mardoqueu. "Um middleware reconfigurável para redes de sensores sem fio." Universidade Federal de Pernambuco, 2006. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/2615.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:59:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5463_1.pdf: 1462415 bytes, checksum: 975980491ca4b4412b374f07a3f2612d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 A atratividade das Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) para o monitoramento das condições do ambiente e para servir de ponte entre o mundo físico e o virtual vem aumentando devido aos avanços da micro-eletrônica, que possibilitaram a produção de vários tipos de sensores (luz, umidade, temperatura, fumaça, radiação, acústicos, sísmicos, etc.) no mesmo chip que processa o sinal e realiza a comunicação. As RSSF podem ser consideradas ambientes de computação distribuída com severas restrições de velocidade de processamento, tamanho de memória, energia e largura de banda. Individualmente os nós das redes de sensores são tipicamente não confiáveis e a topologia da rede pode mudar dinamicamente. As redes de sensores também se diferenciam por causa da estreita interação com o ambiente físico através de sensores e atuadores. Devido à todas estas diferenças, muitas soluções desenvolvidas para plataformas de computação genéricas e para redes ad-hoc não podem ser aplicadas às RSSF. Todavia, os nós das redes de sensores também exibem características de sistema de propósito geral e de sistemas embutidos. Os sistemas de middleware para RSSF têm objetivos similares (ex., comunicação) aos dos sistemas de middleware tradicionais como CORBA, RMI, JINI, DCOM e PVM, porém têm restrições diferentes. Os sistemas de middleware tradicionais geralmente consomem demasiadamente recursos como processamento, memória e largura de banda, enquanto que nas RSSF estes recursos são escassos dificultando a tarefa de desenvolver sistemas de middleware para estas redes. O desenvolvimento de middleware para RSSF é o tema central desta dissertação. O middleware desenvolvido nesta dissertação deve possui as seguintes características: adaptação do comportamento da aplicação devido à disponibilidade de recursos e características do ambiente físico; comunicação entre nós da rede permitindo também a comunicação assíncrona, pois é mais adequada ao modelo de disseminação de informação requerido por aplicações em RSSF; combinação ou fusão de dados provenientes de fontes diferentes eliminando redundância, minimizando o número de transmissões e assim economizando energia; e gerenciamento de grupos de nós para dar suporte à aplicações de rastreamento de objetos, tolerância a falhas, segurança, sincronização de relógios e gerenciamento de energia. Para realizar as características mencionadas, apresentamos o projeto, a implementação e a validação de um middleware para RSSF. Este middleware é visto como uma coleção de serviços (de middleware) fornecidos através de uma API (Application Programming Interface) e é composto pelos serviços de: comunicação, que provê canais de comunicação broadcast e publish-subscribe; reconfiguração, responsável pela reconfiguração de componentes da aplicação e serviços do middleware; gerenciamento de grupos, que provê um modelo de gerenciamento de grupos de nós da rede; e de agregação, que realiza a combinação de dados para diminuir o envio de dados pela rede

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James, Pereira Souto Eduardo. "Arquiteturas Cross-layer para Redes de Sensores sem Fio." Universidade Federal de Pernambuco, 2007. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/2050.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:54:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6558_1.pdf: 2208362 bytes, checksum: df38021ad60463f7243ab395515d3d77 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 Em redes de sensores sem fio, a maioria dos protocolos de comunicação propostos explora a natureza colaborativa dos nós sensores e, geralmente, visa a utilização eficiente dos recursos, principalmente em relação ao consumo de energia e processamento. Comum a todas essas soluções é o fato de que essas redes também são projetadas sobre a tradicional arquitetura de protocolos em camada, ou seja, a maioria desses protocolos de comunicação é individualmente desenvolvida para as diferentes camadas de rede. Enquanto estes protocolos podem alcançar um bom desempenho em termos das métricas relativas a cada uma dessas camadas, estes não são otimizados de maneira integrada para maximizar o desempenho da rede como um todo, enquanto minimizam a quantidade de energia consumida. Considerando os recursos escassos das redes de sensores, o projeto integrado das camadas de rede, isto é, o projeto crosslayer, se apresenta como uma alternativa promissora para a ineficiência das tradicionais arquiteturas de protocolos em camadas. Neste contexto, este trabalho discute as arquiteturas cross-layer existentes e propõe uma nova arquitetura de rede, denominada Arquitetura de Rede Orientada a Aspecto (AONA - Aspect-Oriented Network Architecture). Ao invés da comunicação entre as camadas ser estritamente entre protocolos adjacentes, a AONA permite a comunicação direta entre protocolos (comunicação cross-layer) através da introdução de um novo mecanismo de abstração, o aspecto. Esse mecanismo permite à arquitetura de rede proposta o compartilhamento de informações e, ao mesmo tempo, garante a modularização de interesses que estão dispersos nas diferentes camadas como energia, segurança, tolerância a falhas ou outros requisitos de QoS (Quality of Service). Para demonstrar a viabilidade do uso dos conceitos propostos na arquitetura AONA, um projeto integrado entre as camadas de controle de acesso ao meio (MAC) e de roteamento é construído sob uma pilha de protocolos especificamente desenvolvida para redes de sensores. Os resultados obtidos mostram que a solução proposta melhora o desempenho e o tempo de vida das redes de sensores quando comparada com a abordagem tradicional (sem otimização cross-layer). Além de comprovar que a melhoria na eficiência das redes de sensores sem fio pode ser obtida através do projeto de uma arquitetura cross-layer, este trabalho propõe que a AONA sirva como projeto genérico para as futuras arquiteturas de redes de computadores, visto que fornece um melhor modelo de projeto e implementação para arquiteturas de rede em termos de extensibilidade, adaptabilidade, reusabilidade e reconfigurabilidade

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Cantão, Tiago José Carvalho. "Proposta de gateway para redes de sensores sem fios." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2012. http://hdl.handle.net/10773/10242.

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Abstract:

Mestrado em Engenharia Electrónica e Telecomunicações O presente trabalho apresenta um estudo acerca das redes de sensores sem fios e propõe uma solução para um gateway a ser integrado numa rede Zigbee. Para além da arquitetura deste dispositivo, sugerem-se soluções para a sua implementação, esquemas de troca de mensagens e de controlo do acesso ao meio, tendo em vista a eficiência energética e a garantia de entrega dos dados. Apresentam-se também resultados de simulações e protótipos de aplicações com vista a implementação do dispositivo e sua integração na rede. This work presents a study on wireless sensor networks and proposes a solution for a gateway to be integrated in a ZigBee network. In addition to the device architecture solutions for implementation, message exchange and medium access control schemes are also proposed; bearing in mind energetic efficiency and data delivery guarantee. Simulation results and application prototypes are also presented aiming the implementation of the device and its network integration.

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Menezes, Alexandre Gava. "Interconectando sensores com transparência numa rede de sensores sem fio segura dividida em clusters." Florianópolis, SC, 2007. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/90043.

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Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação Made available in DSpace on 2012-10-23T05:28:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 238943.pdf: 1240041 bytes, checksum: dfd3574d78bb7a18cb321e50c5c1d57d (MD5) Uma rede de sensores sem fio é uma coleção de dispositivos limitados em poder de processamento e alcance de transmissão, com baixa disponibilidade de memória e de energia. Devido a estas limitações, a maioria das soluções de segurança de redes cabeadas, tais como baseadas em ICP pura, não se aplicam diretamente neste tipo de ambiente. Este trabalho apresenta um protocolo híbrido que trata do esquema de gerenciamento de chaves e da interconexão transparente de clusters. Também é tratado o problema de captura de nós, oferecendo uma solução para a proteção da chave de grupo. Simulações mostram que aumentando o número de sensores na rede, o desempenho da comunicação entre dois clusters quaisquer permanece o mesmo

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Rodrigues, Gonçalo Manuel Conduto. "Protocolo MAC para redes com nós sensores móveis e nós de recolha móveis e sensores SunSPOT." Master's thesis, Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2011. http://hdl.handle.net/10362/7851.

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Abstract:

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores As redes de sensores sem fios móveis têm requisitos bastante diferentes, em termos de protocolos de controlo de acesso ao meio (MAC), dos outros tipos de redes. Os protocolos destas redes devem apresentar um baixo consumo energético e ser capazes de lidar tanto com grandes períodos sem tráfego como com períodos de tráfego muito intenso. O protocolo MMH-MAC (Mobile Multimode Hybrid - MAC) foi desenhado para lidar com estas situações e neste trabalho propõe-se a implementação deste protocolo. O protocolo apresenta um funcionamento assíncrono para alturas em que o tráfego na rede é baixo e um modo síncrono quando o tráfego na rede é alto. Isto permite optimizar o consumo de energia. Nesta dissertação foi realizada uma realização do modo assíncrono do protocolo MMH-MAC. Para o desenvolvimento deste protocolo foi usada a plataforma SunSPOT. Esta plataforma é completamente implementada em Java, o que apresenta vantagens em termos de facilidade de desenvolvimento de aplicações. No entanto, o desenvolvimento do protocolo MAC revelou-se complicado. Foram criados cenários para a análise do desempenho do protocolo e este foi comparado com uma implementação do mesmo protocolo usando uma plataforma diferente. É também feita uma análise à própria plataforma.

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Callegaro, Rafael Frizzo. "Uma arquitetura para fusão de dados de sensores de baixo custo em redes de sensores sem fio." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 2014. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/129459.

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Abstract:

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. Made available in DSpace on 2015-02-05T21:07:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327790.pdf: 2450469 bytes, checksum: cecb6e5aa5a2f7d42da1904e1906c6b9 (MD5) Previous issue date: 2014 O sensoriamento de condições ambientais é frequentemente empregado nas áreas de Agricultura de Precisão e Engenharia Ambiental, como para o monitoramento climático, na detecção de pragas, na irrigação e análise do solo, nos mapas de produtividade e no monitoramento de áreas florestais e de rios urbanos. As Redes de Sensores sem Fio (RSSF) vêm sendo propostas como infraestruturas para essas aplicações. As referidas redes produzem um grande volume de dados. Contudo, como são comumente compostas por sensores de baixo custo e com baixa confiabilidade, eventualmente dados anômalos (outliers) são gerados, afetando a qualidade final do monitoramento. Essas condições implicam na necessidade da utilização de métodos de fusão de informações que viabilizem o funcionamento da rede e aumentem a confiança nos dados monitorados. Tendo em vista tais características, o presente trabalho propõe uma arquitetura para a fusão de informação voltada a sensores de baixo custo. A arquitetura foi validada através de um estudo de caso envolvendo sensores de pressão atmosférica, compatíveis com a plataforma Arduino, cujos dados produzidos foram tratados por técnicas de fusão de informação. Na avaliação dos resultados obtidos, dois sensores de alto custo foram utilizados para fornecerem valores de referência. Os resultados obtidos mostram que alguns dos métodos de fusão de baixo nível e técnicas para a detecção de outliers estudados neste trabalho, quando combinados e organizados segundo a arquitetura proposta, conseguem substituir um único sensor centralizado e de alto custo, mantendo a confiabilidade obtida nos dados monitorados. Abstract : Detection of environmental conditions is frequently employed in the fields of precision agriculture and environmental engineering, being also used in irrigation and soil testing, productivity maps, and the moni-toring of forest areas and urban rivers. Wireless Sensor Networks (WSN) have been proposed as an infrastructure for these applications. These networks produce a large volume of data. However, as they are often comprised of sensors of low cost and reliability, anomalous data (outliers) is occasionally produced, affecting the final quality of the monitoring. These conditions require using information fusion methods that make it possible for the network to function while increasing the reliability of monitored data. Considering these characteristics, this work proposes an architecture for information fusion aimed at low-cost sensors. The architecture was validated through a case study involving atmospheric pressure sensors compatible with the Arduino platform. The data they produced was processed with information fusion techniques. In the evaluation of the obtained results, two high-cost sensors were used to provide reference values. The obtained results show that, when combined and organized according to the proposed architecture, some of the low-level fusion methods and the outlier detection techniques studied in this work are able to replace a single centralized, high-cost sensor while maintaining reliability of the monitored data.

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Lopes, Aretusa M. Almeida. "Processamento adaptativo de consultas em redes de sensores sem fio." Universidade de Fortaleza, 2006. http://dspace.unifor.br/handle/tede/71628.

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Made available in DSpace on 2019-04-05T23:09:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-11-28 A Wireless Sensor Network (WSN) consists of groups of sensor nodes which collect data from the environment in order to provide information about one or more physical phenomena. In a WSN, sensor nodes act in a collaborative way. Collected data are passed from sensor to sensor until the base station is reached, which is responsible for the information request. Query processing strategies responsible for extracting data from a WSN should be able to deal with serious node resource constraints: (i) limited processing capability, memory and battery power of the sensor nodes; and (ii) limited main memory availability of the base stations. This dissertation proposes an approach to perform adaptive query processing in WSNs, which consists in adjusting query processing according to node resource availability. In addition, approaches to specify declarative queries and data models are also investigated in the context of WSNs. Thus, this dissertation exploits database technology as an instrument to provide a higher efficient use of WSN physical resources, as well as to make physical network details transparent to users. Uma Rede de Sensores Sem Fio (RSSF) consiste de grupos de nós sensores que coletam dados do meio ambiente, como forma de prover informações a respeito de um ou mais fenômenos físicos. Em uma RSSF, os nós sensores agem colaborativamente, de modo que os dados são passados de um nó para o outro da rede, até alcançarem uma estação base, requisitante da informação. Estratégias de processamento de consultas destinadas a extrair dados de uma RSSF deveriam ser capacitadas a lidar com as sérias restrições de recursos dos nós da rede: (i) limitada capacidade de processamento, armazenamento e disponibilidade de energia dos nós sensores; e (ii) limitada disponibilidade de memória principal das estações base. Esta dissertação propõe uma estratégia para realizar o processamento adaptativo de consultas em RSSFs, a qual consiste em ajustar o processamento da consulta à disponibilidade de recursos dos nós da rede. Adicionalmente, também são investigados caminhos para a especificação de consultas declarativas e modelagens de dados, no contexto das RSSFs. Desta forma, esta dissertação explora o uso da tecnologia de banco de dados como instrumento para prover um uso mais eficiente dos recursos físicos das RSSFs, bem como tornar os detalhes físicos destas redes transparentes ao usuário.

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Oliveira, Leonardo Barbosa e. 1979. "Distribuição de chaves criptograficas em redes de sensores sem fio." [s.n.], 2008. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/276021.

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Orientador: Ricardo Dahab Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação Made available in DSpace on 2018-08-12T16:21:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_LeonardoBarbosae_D.pdf: 1449415 bytes, checksum: 3afcf327f38f617ba90013567a864e6c (MD5) Previous issue date: 2008 Resumo: Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) são compostas em sua maioria por pequenos nós sensores dotados de recursos extremamente limitados. Estes, por sua vez, se comunicam com o mundo externo através de nós poderosos chamados de sorvedouros ou estações rádio base. RSSFs são empregadas com o objetivo de monitorar regiões, oferecendo dados sobre a área monitorada para o resto do sistema. Tais redes podem ser utilizadas para diferentes aplicações, tais como operações de resgate em áreas de conflito/desastre, espionagem industrial e detecção de exploração ilegal de recursos naturais. Em RSSFs existem aplicações críticas nas quais propriedades de segurança são de vital importância. Segurança, por sua vez, é comumente alavancada através de esquemas de distribuição de chaves. A maioria dos padrões de distribuição de chaves presentes na literatura, todavia, não são apropriados para RSSFs: métodos baseados em esquemas de chave pública convencionais, devido aos seus requisitos de processamento e banda; chaves de grupo, em função das suas vulnerabilidades de segurança; e chaves par-a-par (pairwise), por causa da baixa escalabilidade. Um outro dado é que há uma vasta gama de arquiteturas propostas para RSSFs e que uma mesma técnica de distribuição de chaves pode ser a melhor para uma, mas não para outra, visto que diferentes arquiteturas de rede exibem padrões de comunicação distintos. Em outras palavras, não existe uma panacéia, e mecanismos de distribuição de chaves para RSSFs devem, portanto, levar em consideração as idiossincrasias das arquiteturas para as quais são projetadas. Tudo isso torna extremamente difícil e desafiadora a tarefa de dotar RSSFs de segurança. O objetivo deste trabalho foi propor soluções de distribuição de chaves que, concomitantemente, (i) fossem compatíveis com os recursos dos sensores e (ii) considerassem as particularidades das arquiteturas para as quais são propostas. Como será mostrado ao longo desta tese, iniciamos nosso trabalho com soluções personalizadas para certas arquiteturas de RSSFs e evoluímos para soluções flexíveis em que a segurança é alavancada de forma não interativa - o que é ideal para este tipo de rede. Até onde sabemos, nosso trabalho é pioneiro em soluções de segurança para RSSFs hierárquicas e em distribuição de chaves de forma autenticada e não interativa, usando Criptografia Baseada em Identidade, neste tipo de rede. Abstract: Wireless sensor networks (WSNs) are ad hoc networks comprised mainly of small sensor nodes with limited resources and one or more base stations, which are much more powerful laptop-class nodes that connect the sensor nodes to the rest of the world. WSNs are used for monitoring purposes, providing information about the area being monitored to the rest of the system. Application areas range from battlefield reconnaissance and emergency rescue operations to surveillance and environmental protection. There are also critical WSN applications in which security properties are of paramount importance. Security, in turn, is frequently bootstrapped through key distribution schemes. Most of the key distribution techniques, however, are ill-suited to WSNs: public key based distribution, because of its processing and bandwidth requirements; global keying, because of its security vulnerabilities; complete pairwise keying, because of its memory requirements. It is worth noting, however, that a large number of WSN architectures have been proposed and a key distribution solution that is well suited to one architecture is likely not to be the best for another, as different network architectures exhibit different communication patterns. In other words, there is no panacea and the design of a key distribution scheme must therefore be driven by the peculiarities of the WSN architecture in question. This all makes extremely hard and challenging the objective of securing WSNs. In this work, we aimed at proposing key distribution schemes that are both (i) lightweight and (ii) able to fulfill architecture-specific needs. As it will be shown throughout this thesis, we began our work with customized solutions for certain types of WSNs and then, subsequently, turned our attention to more flexible solutions, where security is bootstrapped in a non-interactive way through the use of Identity-Based Cryptography. Doutorado Teoria da Computação Doutor em Ciência da Computação

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Gomes, Sóstenes Pereira. "Modelagem markoviana para otimização de redes de sensores sem fio." Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, 2009. http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m18@80/2009/03.16.17.34.

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Abstract:

Sistemas de monitoramento ambiental atuam em cenários dinâmicos, onde algumas características ou todo o sistema possui comportamento probabilístico. A Pesquisa Operacional, na área de Processos Estocásticos, tem contribuído muito para o desenvolvimento de métodos e modelos que possibilitem o aumento do desempenho, com ganhos de qualidade e redução de custos de projeto e operação desses sistemas em geral. Neste trabalho considera-se o problema de restrição de energia em redes de sensores sem fio, em que os nós podem mudar seu estado de ativo para desligado, em prol da redução do consumo desse recurso. Porém, leva-se em conta que um nó em período de inatividade pode comprometer a performance de toda a rede, reduzindo opções de roteamento de pacotes, diminuindo a cobertura da rede e causando perda de informações sobre a área monitorada. Neste contexto é apresentado um modelo iterativo que inclui a modelagem dos nós da rede de sensores segundo um processo markoviano de decisão, com o objetivo de otimizar o consumo de energia dos nós levando em conta uma restrição de perda efetiva de dados máxima na rede. Resultados numéricos do modelo são apresentados. Environmental monitoring systems generally act in dynamic scenarios, where some features or all the system have a probabilistic behavior. The Operational Research, in the Stochastic Process area, has greatly contributed for the development of methods and models that make possible the increase of performance with gains in quality, and reduction of these systems design and operation costs. This work considers the problem of energy conservation in a single node in a wireless sensor network, by changing its status from active to sleep, for the sake of consumption reduction. However, the inactivity period of the node may compromise the network performance, reducing the routing options of packets, decreasing the network coverage and causing data loss. In this context, it is presented an iterative model that includes a node markovian decision model, to optimize the energy consumption in the network, considering a constraint on the maximal effective data loss in the network. Numerical results are presented.

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Oliveira, Leonardo Londero de. "Algoritmo de localização de nodos para redes de sensores móveis." Universidade Federal de Santa Maria, 2009. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3663.

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Abstract:

This thesis presents contributions to node localization in mobile sensor networks. Considering the importance of localization algorithms in identifying the location of an event in order to better determine the action to be taken by the user, a new localization algorithm to operate in mobile networks was designed, assuming an uncontrollable movement of the nodes. This algorithm, which we call CentroidM, has the Centroid method as a stand. Positive features of the Centroid algorithm were kept while their limitations due to the dynamic characteristcs of the network movement were mitigated. Besides the concern regarding the accuracy of the method, the power consumption of the algorithm was addressed too. The design of an dedicated integrated circuit to deal with the localization task in a mobile network is justified given the high activity of such a subsystem in the given scenario. This way, the focus of this Thesis relies on a low power localization algorithm for mobile networks, with characteristics to allow raising calculated coordinates accuracy in both static and mobile scenarios. The results show that the CentroidM is 30% more accurate than the Centroid on a static scenario, and 40% when we consider a node movement without actuators. These benefits have some computational overhead, increasing 2.76 times the time spent by the CentroidM to run a localization process. However, simulation results showed it is possible to remove such overhead and still keep the achieved estimation gains near 10%. The implementation of the localization method was accomplished through an integrated circuit, which reduced the energy expended during the computation of the coordinates by an order of magnitude when comparing with the execution of the algorithm in a low power commercial microcontroller. Esta Tese apresenta contribuições ao processo de localização de nodos em redes de sensores móveis. Considerando a importância de algoritmos de localização em uma rede para identificar o local do evento sob estudo e determinar a ação a ser tomada pelo usuário, é desenvolvido um novo algoritmo de localização para operar em redes de sensores móveis, focando o aspecto da mobilidade não controlada dos nodos. Este algoritmo, ao qual denominamos CentroidM, teve como base de desenvolvimento o método Centroid. Foram mantidas as características positivas do Centroid e exploradas as limitações do método para a sua execução em uma rede que considera o movimento. Além do objetivo em reduzir o erro das estimativas de posicionamento calculadas pelo algoritmo, o consumo de potência do método apresentado neste trabalho é enfatizado. O projeto de um circuito integrado dedicado que desempenhe o processo de localização em uma rede móvel é justificado pela intensa utilização de tal subsistema neste tipo de rede, além dos benefícios que um hardware dedicado traz face à redução da energia gasta nesta operação. Desta forma, o foco deste trabalho recai sobre um algoritmo de localização para redes móveis e as características desta abordagem que permitiram aumentar a precisão das estimativas de posicionamento tanto em um cenário com ausência de movimento dos nodos, quanto em outro onde o aspecto da mobilidade sem atuadores foi considerada. Os resultados obtidos nesta Tese demostraram que o CentroidM é 30% mais preciso que o Centroid para um cenário estático e 40% considerando a mobilidade da rede. O ganho alcançado em precisão teve um custo computacional que elevou em 2, 76 vezes o tempo gasto pelo CentroidM para realizar um procedimento de localização. Contudo, os resultados de simulação mostraram que é possível eliminar a sobrecarga computacional e ainda assim atingir ganhos em precisão próximos a 10%. O desenvolvimento do método de localização é complementado pela sua implementação em um circuito integrado dedicado, reduzindo a energia gasta no processo de estimativa da posição em uma ordem da magnitude face à execução do algoritmo em um microcontrolador comercial de baixo consumo.

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Spadoni, Igor Marçal Botamede. "Uma solução baseada em agentes para redes sensores sem fios." Universidade Federal de São Carlos, 2009. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/430.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2832.pdf: 2310081 bytes, checksum: 51f27f2da11aba6ac2669d6d641f7f24 (MD5) Previous issue date: 2009-07-14 Financiadora de Estudos e Projetos Typically the current monitoring systems for physical environments subject to situations of emergency, such as industrial plants, petroliferous platforms, nuclear plants, etc., do not have the accuracy required to observe emergency events due to lack of information and/or accuracy about what is occurring in the physical environment during the event. Therefore, there is no way to know exactly where, how, and why some situations of emergency have occurred. On the other hand wireless sensor networks (WSN) are being used more and more to monitor systems of critical safety. In these systems the level of data reliability is critical, mainly when situations of emergency (events) that involve risks to life and assets occur. Therefore, it is essential to monitor incidents in an accurate way all through the event. Clearly in these environments the sensors flow of information must feed a system of continuous monitoring during the event. Besides, following up all phases of the incident may be used for future investigation and prevention by revealing the source of the problem. It may also help the rescue team, regarding managing and making decisions. The WSN present limited resources, such as communication, processing, and memory, which generate great challenges for designers of solutions for networks, such as protocols of routing and applications. In this Dissertation a routing protocol, which uses the mobile agents paradigm to perform data collecting and forwarding was designed, implemented, and evaluated. With the mobile agents there is no need for sensors to send its reading to a centralized node (sink) every time an abnormality is detected in the environment being monitored. The mobile agent designed as part of this work is personalized according to the needs of the application (for example, lower latency, higher delivery rate, etc). The agent is responsible for visiting the nodes of the WSN that have identified problems, collecting the data read and performing the fusion of the data of that region. The highlight of this work relies on the flexibility of the agent for changes of behavior that grant the service quality during the collecting and delivery of data even in diverse conditions. Tipicamente, os sistemas atuais de monitoramento de ambientes físicos sujeitos a situações de emergência, tais como plantas industriais, plataformas petrolíferas, usinas nucleares etc., não possuem a precisão necessária para a observação de eventos de emergência devido à falta de informação e/ou precisão sobre o que está ocorrendo no ambiente físico durante o evento. Assim, não há como saber exatamente onde, como e por que algumas situações de emergência ocorreram. As Redes de Sensores Sem Fios (RSSFs) por sua vez, estão, cada vez mais, sendo utilizadas em sistemas de monitoramento de segurança crítica. Nestes sistemas, o nível de confiabilidade dos dados é de extrema importância, principalmente quando ocorrem situações de emergência (eventos) que podem envolver risco à vida e ao patrimônio. Portanto, é importante que incidentes possam ser monitorados, de maneira precisa, durante todo um evento. Claramente, o fluxo de informações dos sensores, nestes ambientes, deve alimentar um sistema de monitoramento contínuo durante a ocorrência de um evento. Além disso, o acompanhamento de todas as fases do incidente pode ser utilizado para investigação futura e prevenção ao revelar a fonte do problema. Pode também ajudar a equipe de salvamento, no âmbito da ação de gestão e na tomada de decisão. As RSSF apresentam limitações de recursos, tais como comunicação, processamento e memória limitados, que geram grandes desafios para os projetistas de soluções para essas redes, tais como protocolo de roteamento e aplicações. Neste trabalho de mestrado um protocolo de roteamento que utiliza o paradigma de Agentes Móveis para realizar a coleta e o escoamento dos dados da rede foi projetado, implementado e avaliado. O uso de Agentes Móveis elimina a necessidades dos sensores enviarem suas leituras a um nó centralizado (sink) toda vez que uma anormalidade é detectada no ambiente sendo monitorado. O Agente Móvel projetado como parte deste trabalho é otimizado de acordo com as necessidades da aplicação (por exemplo, menor latência, maior taxa de entrega etc). O agente é responsável por visitar os nós da RSSF que identificaram problemas, coletar os valores lidos e ainda realizar a fusão dos dados dessa região. O diferencial deste trabalho está na flexibilidade do agente para alterações de comportamento que garantem a qualidade de serviço durante a coleta e entrega dos dados mesmo diante de condições adversas.

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Rodrigues, Taniro Chacon. "Abordagem dirigida a modelos para redes de sensores sem fio." Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2011. http://repositorio.ufrn.br:8080/jspui/handle/123456789/18017.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:47:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TaniroCR_DISSERT.pdf: 2000139 bytes, checksum: 735cb695e5e427f975c5c2630eff3731 (MD5) Previous issue date: 2011-02-21 Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior Research on Wireless Sensor Networks (WSN) has evolved, with potential applications in several domains. However, the building of WSN applications is hampered by the need of programming in low-level abstractions provided by sensor OS and of specific knowledge about each application domain and each sensor platform. We propose a MDA approach do develop WSN applications. This approach allows domain experts to directly contribute in the developing of applications without needing low level knowledge on WSN platforms and, at the same time, it allows network experts to program WSN nodes to met application requirements without specific knowledge on the application domain. Our approach also promotes the reuse of the developed software artifacts, allowing an application model to be reused across different sensor platforms and a platform model to be reused for different applications A pesquisa sobre Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) evoluiu bastante ao longo dos ?ltimos anos com aplica??es potenciais em diversos dom?nios. No entanto, o desenvolvimento de aplica??es de RSSF ? uma tarefa complexa, dentre outros fatores, pela necessidade da programa??o no (baixo) n?vel de abstra??o provido pelo sistema operacional dos sensores e de conhecimentos espec?ficos, tanto dos diferentes dom?nios de aplica??es quanto das diferentes plataformas de sensores existentes. Neste trabalho, ? proposta uma abordagem MDA para o desenvolvimento de aplica??es de RSSF, que visa facilitar a tarefa dos desenvolvedores. Esta abordagem permite a contribui??o direta dos especialistas em dom?nio no desenvolvimento de aplica??es de RSSF sem precisar de conhecimento espec?fico de programa??o em plataformas de RSSF e, ao mesmo tempo permite que especialistas em rede programem sensores aderentes aos requisitos da aplica??o sem a necessidade de conhecimento espec?fico do dom?nio da aplica??o. A abordagem proposta tamb?m promove a reutiliza??o de artefatos de software desenvolvidos, permitindo um modelo de aplica??o ser reutilizado em diferentes plataformas de sensores e que o modelo possa ser reutilizado em diferentes aplica??es

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Nespolo, Renan Guilherme. "Sensor Deployment 3D para Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) /." São José do Rio Preto, 2016. http://hdl.handle.net/11449/143444.

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Orientador: Leandro Alves Neves Banca: Alessandro Santana Martins Banca: Rogéria Cristiane Gratão de Souza Resumo: A distribuição de nodos sensores para redes de sensores sem fio é um tema desafiador e de relevância científica, com aplicações nos mais diferentes tipos de contextos. O núcleo do problema está em obter distribuições que forneçam a maior área de cobertura, com o mínimo de nodos sensores, principalmente quando a superfície de interesse é tridimensional. No presente trabalho é proposto um novo método para distribuição de nodos sensores para obter a cobertura máxima de uma área tridimensional, selecionando o menor número de nodos sensores. A distribuição de posições candidatas foi realizada por meio da dualidade triangulação de Delaunay/diagrama de Voronoi. O processo para seleção de posições considerou os vértices dos elementos geométricos e um raio de comunicação �� ou de sensoriamento ��. As posições foram selecionadas a partir da cobertura máxima e existência de comunicação. A garantia de comunicação foi dada aplicando o algoritmo de árvores geradoras mínimas. O método foi testado em diferentes superfícies tridimensionais, comumente encontradas na natureza e explorados em trabalhos da área. Os resultados foram relevantes, com áreas de coberturas entre 74% e 100%, valores que superaram os fornecidos por métodos reconhecidos da área Abstract: The sensor deployment for wireless sensor networks (WSN), is a challenging and important scientific topic, with applications in several different contexts. The main problem is getting deployments that provide the largest coverage area with minimal sensor nodes, especially when the surface of interest is threedimensional. In this work is proposed a new method to obtain the deployment of sensor nodes with a maximum coverage area using a minimum number of sensor nodes in three-dimensional surfaces. The deployment was performed using the dual Delaunay triangulation/Voronoi diagram. The positions selection process considered vertices of geometric elements and communication radius �� or sensing ��. The positions were selected based on the maximum area coverage and the existence of communication among them. The verification of the communication is accomplished by the minimum spanning tree algorithm. To certify the versatility of the proposed method, we show the deployment in distinct surface areas commonly explored for WSN monitoring. The results were significant, with coverage area between 74% and 100% for distinct types of reliefs Mestre

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Ruiz, Linnyer Beatrys. "MANÁ:: uma arquitetura para gerenciamento de redes de sensores semfFio." Universidade Federal de Minas Gerais, 2003. http://hdl.handle.net/1843/SLBS-5WAJRV.

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Abstract:

Esta tese apresenta um arcabouço para o gerenciamento de redes de sensores sem fio que inclui a especificação de uma arquitetura chamada MANNA1. Esta arquitetura estabelece uma separação entre as funcionalidades da aplicação e as funcionalidades do gerenciamento através da proposição de três arquiteturas (funcional, de informação e física). O arcabouço introduz uma organização para ogerenciamento de redes de sensores sem fio considerando duas dimensões de gerenciamento tradicionais sendo áreas funcionais e níveis de gerenciamento e definindo uma nova dimensão chamada funcionalidades das redes de sensores sem fio. Esta organização tridimensional é importante na definição de serviços, funções e informação de gerenciamento assim como na proposição de soluçõesintegradas dE gerenciamento. Um dos principais objetivos da arquitetura MANNA é promover a produtividade dos recursos da rede e a qualidade dos serviços providos.

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Aquino, Juliana Franca Santos. "Algoritmo de codificação diferenciada para redes de sensores sem fio." Universidade Federal de Minas Gerais, 2007. http://hdl.handle.net/1843/RVMR-79SQBC.

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Abstract:

Wireless sensor network is a type of ad hoc network that can be used to monitor a variety of environmental characteristics such as sound, temperature, humidity, pressure and noise levels. A typical problem of these networks is how to collect and send historical information from allsensor nodes to the base station. Due to the resource limitations such as energy, it may be impracticable to transmit a full-resolution data feed from each sensor node. Therefore, it is necessary to minimize the communication among sensor nodes and the base station, since thatthe communication in wireless media is the primary consumer of energy. So, it is important to apply techniques for the reduction of the data so that the fewest bits can be transmitted in the wireless medium. In this master thesis, a differential coding algorithm for wireless sensor networks was considered, where sensor nodes report just the differences among their readings for a common database. The simulation results have shown that the algorithm presented a good performance in applications where sensor nodes collect similars readings over time. Rede de sensores sem fio é um tipo de rede ad hoc que pode ser usada com o propósito de monitorar uma variedade de características ambientais, tais como som, temperatura, umidade, pressão, níveis de ruído, dentre outros. Um problema típico dessas redes é como coletar eenviar informações históricas de todos os nós sensores da rede para a estação base. Como a energia disponível desses nós é um recurso crítico, é impraticável transmitir todo o conjunto de dados de cada nó sensor para o nó sorvedouro. Há, portanto, a necessidade de minimizara comunicação entre os nós sensores e o nó sorvedouro, visto que a comunicação no meio sem fio é o consumidor primário de energia nessas redes. Conseqüentemente, é importante aplicar técnicas para redução dos dados para que menos bits possam ser transmitidos pelo meio sem fio. Neste trabalho, é proposto um algoritmo de codificação diferenciada para redes de sensores sem fio, no qual os nós de sensoriamento enviam apenas as diferenças de suas leituras parauma base comum de dados. Os resultados de simulação mostraram que o algoritmo apresentou um bom desempenho em aplicações onde os nós sensores coletam leituras similares ao longo do tempo.

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Vitorino, Breno Augusto Dias, and Antonio Otavio Fernandes. "Arquitetura para construção de software adaptativo para redes de sensores." Universidade Federal de Minas Gerais, 2006. http://hdl.handle.net/1843/RVMR-7DZH7S.

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Abstract:

This work proposes a systematic approach for adaptation and redundancy employment in wireless sensor networks through a novel architecture. The sensor networks appear as a new computation paradigm. It allows the incorporation of physical data, like temperature, pressure, and light level, to existing software infrastructure. These new oportunities to explore the world also brings interesting challenges. One distinguishing challenge is the autonomic network operation. It means that the network has to work in a totally automatic way, with little or no human intervention. For such situation to become a reality, the application must be adaptive, in the sense that the software must change the execution flow to maintain its services' quality. The change in execution implies in the usage of a new data set, with greater quality, obtained from available redundant resources.The architecture proposes the modeling of an application for sensor networks in abstraction layers, which correspond to successive refinements in the process of understading and organizing this application. In each layer there is a adaptation strategy, which are: role assignment, adoption of alternatives to the roles implementation, specification of execution flows, and inclusion of distributed algorithms. As we specify when and where to use each adaptation strategy during the modeling, we inhibit ad hoc techniques which are usually applied in the project and implementation of sensor networks. For the inspection of services' quality, there is a adaptation data layer shared with all other layers. It contains a set of values that allows the effectiveness' evaluation of both the current adaptation and its alternatives. The architecture viability was analyzed in a case study that involved the modeling of a typical sensor network application. Este trabalho propõe uma abordagem sistemática sobre o uso da adaptação e redundância em redes de sensores sem fio, através de uma nova arquitetura para aplicações nessa plataforma. A rede de sensores surge como um novo paradigma à computação. Ela incorporar dados sobre o mundo físico, como temperatura, pressão e luminosidade, à infraestrutura de software já existente. Essas novas oportunidades de explorar o mundo também trazem interessantes desafios. Entre eles, destaca-se a operação autônoma da rede, ou seja, de forma totalmente automática, sem intervenção humana. Para que isso se torne realidade, a aplicação deve ser adaptativa, no sentido em que o software altera seu fluxo de execução de forma a manter a qualidade do serviços prestados. A mudança de execução implica na utilização de um novo conjunto de dados, com maior qualidade, obtido através dos recursos redundantes disponíveis.A arquitetura propõe a modelagem de uma aplicação para redes de sensores em planos de abstração, os quais correspondem a refinamentos sucessivos no processo de entendimento e organização dessa aplicação. Em cada um dos planos há uma estratégia de adaptação, a saber: assinalamento de papéis, adoção de alternativas à implementação de papéis, especificação de fluxos de execução e inclusão de algoritmos distribuídos. Especifica-se exatamente quando adotar cada estratégia durante o processo de modelagem, trazendo uma metodologia que inibe as técnicas ad hoc que vêm sendo geralmente empregadas no projeto e implementação de redes de sensores. Para fins de inspeção da qualidade dos serviços, há uma camada de dados de adaptação compartilhada entre os planos. Ela contém um conjunto de valores que permitem a avaliação da eficácia da adaptação corrente e das alternativas de adaptação disponíveis. A viabilidade da arquitetura foi analisada em um estudo de caso, o qual envolveu a modelagem de uma aplicação típica para RSSFs.

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Silva, Ana Paula Ribeiro da. "Detecção de intrusos descentralizada em redes de sensores sem fio." Universidade Federal de Minas Gerais, 2005. http://hdl.handle.net/1843/RVMR-6EAFSY.

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Abstract:

Wireless sensor networks (WSNs) have many potential applications. Furthermore, in many scenarios WSNs are of interest to adversaries and they become susceptible to some types of attacks since they are deployed in open and unprotected environments and are constitutedof cheap small devices. Preventive mechanisms can be applied to protect WSNs against some types of attacks. However, there are some attacks for which there is no known prevention methods. For these cases, it is necessary to use some mechanism of intrusion detection. Besides preventing the intruder to cause damages to the network, the intrusion detection system (IDS) can acquire information related to the attack techniques, helping in the development of prevention systems. In this work we propose a distributed IDS that ts the demands and restrictions of WSNs. Simulation results reveal that the proposed IDS is ecient and accurate in detecting dierent kinds of simulated attacks. Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) constituem um novo paradigma de monitoração ambiental com muitas aplicações em potencial. Em muitos cenários, as informações transmitidas nas RSSFs podem ser do interesse de adversários visto que elas são usualmente implantadas em ambientes abertos e desprotegidos, além de serem constituídas por dispositivos de tamanho reduzido e de baixo custo. Mecanismos preventivos podem ser aplicados para proteger as RSSFs contra alguns tipos de ataques. Existem, no entanto, ataques para os quais não são conhecidos métodos de prevenção. Para esses casos, faz-se necessário algum mecanismo de detecção de intrusão. Além de evitar que intrusos causem danos à rede, um sistema de detecção de intrusos (IDS) pode adquirir informações sobre técnicas de ataque, auxiliando no desenvolvimento de mecanismos de prevenção. Neste trabalho propomos um IDS distribuído que atende às demandas e restrições das RSSFs. Resultados de simulação mostram que o IDS proposto é eficiente e preciso na detecção de diferentes tipos de ataques.

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Assuncao, Helen Peters de. "Gerenciamento de serviços em redes de sensores sem fio autonômicas." Universidade Federal de Minas Gerais, 2007. http://hdl.handle.net/1843/BUDB-8D2P8G.

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Abstract:

A Wireless Sensor Network is a distributed sensing tool, that disseminates collected data and processed information to one or more external entities called observers. WSNs can provide three types of basic services: sensing, processing and disseminating. A shortcoming of any of these services can disturb the network goals. However, failures are not exceptions in WSNs, since problems as energy exhaustion, communication range loss or physical damages are usual incidents. Considering the need of managing WSNs in an efficient manner, improving information quality and availability, and taking into account that in the future the management of these networks will be integrated, this work proposes the use of the Information Technology Infrastructure Library (ITIL), a de facto standard for IT service management, in the design of self-healing WSNs. We also propose a service management approach for a self-managed network that dynamically adapts itself in order to maintain the service availability and to promote the resources productivity. This approach aims to employ the self-healing service in WSNs, allowing them to discover, examine, diagnose and react to dysfunctions. Results show that service management applied to a self-healing WSN extends the longevity and availability of the network. Uma Rede de Sensores Sem Fio (RSSF) é uma ferramenta de sensoriamento distribuído de fenômenos, processamento e disseminação de dados coletados e informações processadaspara um ou mais observadores. As RSSFs podem prover três tipos básicos de serviços: coleta, processamento e disseminação de dados. Uma falha em qualquer um desses serviços pode comprometer a qualidade do serviço provido. Em RSSFs falhas não são exceções, uma vez que problemas de exaustão de energia, perda do alcance de comunicação ou danos físicos são incidentes usuais. Considerando a necessidade de gerenciar as RSSFs de maneira eficiente, melhorando a qualidade e disponibilidade da informação, e que no futuro o gerenciamento dessas redes deverá ser integrado, este trabalho propõe o uso da Biblioteca de Infra-estrutura de Tecnologia da Informação (Information Technology Infrastructure Library - ITIL), um padrão de facto no gerenciamento de serviços de TI, no projeto de uma RSSF que implemente o serviço de auto-cura. Também é proposta uma abordagem de gerenciamento para uma rede auto-gerenciável que se adapta dinamicamente a fim de manter a disponibilidade do serviço e promover produtividade dos recursos. Esta abordagem tem por finalidade empregar o serviço de auto-cura em RSSF, permitindo à rede descobrir, examinar, diagnosticar e reagir a disfunções. Os resultados mostram que as funções e serviços de gerenciamento propostos aplicados a uma RSSF que implementa o serviço de auto-cura aumentam a longevidade e disponibilidade da rede.

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Souza, Euzebio das Dores de. "Monitoramento de painéis fotovoltaicos com redes de sensores sem fio." Universidade Federal de Minas Gerais, 2013. http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9K9R3Q.

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Abstract:

Este trabalho busca fazer um estudo sobre as tecnologias empregadas em redes de sensores sem fio com foco no monitoramento de plantas de geração fotovoltaica. Este esforço se deve à crescente demanda por novas fontes de energia limpas e renováveis, com destaque para as plantas fotovoltaicas, sendo esta tecnologia alvo de estudo em todo o mundo. As plantas fotovoltaicas podem ter sua capacidade de geração afetada por fatores como contaminação dos painéis por poeira ou desgaste natural. Logo o número de painéis, em condições operacionais e a energia entregue por estes impacta diretamente a capacidade de geração da planta. O entendimento das topologias de redes de sensores sem fio aplicáveis ao monitoramento de plantas de geração fotovoltaica tem como objetivo principal obter informação sobre do estado dos painéis, garantindo assim a maximização da energia gerada, atingindo a melhor relação entre geração e captação.

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Menezes, João Guilherme Maia de. "Um protocolo para reconfiguração de redes de sensores sem fio." Universidade Federal de Minas Gerais, 2009. http://hdl.handle.net/1843/ESBF-9JTJHK.

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Abstract:

Reprogramming is an important and challenging problem in wireless sensor networks because it is often necessary to in-network sensor reprogramming. Thus, Over-the-Air Programming is a fundamental service that relies upon reliable broadcast for efficient distribution. In this work, it is proposed the Over-the-Air Programming Protocol based on Small World (OAP-SW), a novel protocol for wireless sensor network reprogram- ming that uses small world features. The small world based protocol takes into account the communication workflow of sensor networks to create shortcuts toward the sink, thus improving the reprogramming process. The endpoints of these shortcuts are no- des with more powerful hardware, resulting in a heterogeneous wireless sensor network. Furthermore, the proposed protocol was extended to perform multicast communication in order to allow the reprogramming of a subset of the nodes in the sensor network. The multicast is not performed by other reprogramming protocols. Simulation results showed the feasibility of the protocol regarding the number of messages transmitted and the time to reconfigure the network, presenting satisfactory results. Reprogramação é um problema importante e desafiador para as redes de sensores sem fio já que usualmente os softwares dos sensores precisam ser reprogramados. Nessa direção, Over-the-Air Programming é um serviço fundamental que faz uso de broadcast confiável para a distribuição eficiente dos dados. Neste trabalho, é proposto o Over-the-Air Programming Protocol based on Small World (OAP-SW), um novo protocolo de reconfiguração para redes de sensores sem fio que faz uso de conceitos de redes small world. Esse protocolo considera o fluxo de comunicação de dados nas redes de sensores para a criação de atalhos em direção ao nó sorvedouro, tornando dessa forma o processo de reconfiguração mais eficiente. Os nós finais desses atalhos são nós com um hardware diferenciado, resultando assim em uma rede de sensores heterogênea. Além disso, realizou-se a extensão do protocolo proposto para suportar multicast, permitindo assim que um subconjunto dos nós sejam reconfigurados, funcionalidade que não está presente nos protocolos existentes na literatura. Resultados de simulação mostram a eficiência do protocolo em relação ao número de mensagens transmitidas e o tempo gasto para realizar a reconfiguração, apresentando resultados satisfatórios.

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Antunes, Daniel Alexandre Estilita. "Integração de modelos BIM com redes de sensores num edifício." Master's thesis, Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2013. http://hdl.handle.net/10362/10398.

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Abstract:

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica e Computadores Uma das principais preocupações do ser humano é a energia, sem esta não seria possível manter e continuamente desenvolver as nossas sociedades e o nosso modo de vida atual, sejam elas civilizações mais ou menos evoluídas. Esta exponencial procura de energia por parte mundo global leva a que se considerem cenários de rutura na produção e distribuição de energia, principalmente das energias de origem fóssil, sendo estas motivo de conflitos um pouco por todo o mundo. Neste contexto, os líderes de alguns países, começaram a investir mais seriamente nas chamadas energias alternativas, provenientes de fontes renováveis e como tal inesgotáveis. Mas não foi só na produção de energia que se investiu. Tão ou mais importante do que gerar energia limpa é necessário gerir e otimizar os gastos energéticos. Chegamos assim aos conceitos de eficiência energética e sustentabilidade, nomes que para muitos representam já o presente mas essencialmente o futuro da civilização tal como a conhecemos. Começaram a aparecer as casas inteligentes, os edifícios net-zero energy e muitos mais tipos de estruturas cujo objetivo primordial passa por reduzir drasticamente o consumo de recursos energéticos e tornar a sua utilização mais racional. Para tal, várias ferramentas surgiram na indústria da construção civil com o intuito de apoiar desde a conceção (pré-construção), até à manutenção e exploração (pós-construção) de um edifício passando claro pela construção propriamente dita. Assim nascem o Building Information Modeling, ou BIM, ferramenta poderosa de CAD 3D e o formato IFC de interoperabilidade para partilha e transferência de dados. Foi inspirado nestes conceitos que surgiu esta dissertação de mestrado, no sentido de explorar a integração de um com o outro e de que forma essa integração irá refletir-se em melhores e mais inteligentes sistemas de gestão de energia. Para isso foram estudados dois dos mais relevantes programas de 3D BIM existentes no mercado, o ArchiCAD 15 e o Revit Architecture 13, onde em cada um deles se testou a integração de uma rede de sensores variados, desde sensores de humidade até sensores de CO₂, corrente elétrica ou ocupação, entre outros. Verificou-se de que forma estes programas interagiam com o mundo exterior, nomeadamente de que forma se efetua a partilha da informação criada nos modelos 3D com recurso a exportação para o formato IFC.

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Denardin, Gustavo Weber. "Roteamento geográfico para redes de sensores e atuadores sem fio em redes urbanas de comunicação." Universidade Federal de Santa Maria, 2012. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3671.

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Abstract:

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Smart grids and smart utility networks are the next-generation utility networks that intend to provide efficient control and management of utilities such as electricity, natural gas, water and sewage. Communication technology is the essential element for enabling formation of networks where control messages and metering data can be exchanged. In this work it is shown that wireless sensor and actuator networks are suitable candidates to implement this intelligent networks. The main routing algorithms for this category of wireless network are investigated in order to verify its performance when applied to the characteristics of smart utility networks, which are mainly related for large scale networks formed by hundreds to thousands of devices. It is shown that geographic routing is one of the most suitable routing strategies for large scale wireless networks, due to its low overhead and high scalability features. Usually, a geographic routing scheme combines a geographic greedy forwarding with a recovery mechanism to solve the local minima problem. Solutions proposed in the literature commonly combine greedy forwarding with the well known face routing for achieving this goal. However, the average path length in number of hops produced by face routing could be much worse than the optimal topological path in most realistic scenarios. In this work, it is proposed a new intermediate procedure between the geographic greedy mode and the recovery mode in order to improve routing efficiency in number of hops, without network overhead. It exploits the optimal topological route to base stations, obtained by beacon messages, as a resource to find better routes than the ones created by face routing. It is shown by simulations that the proposed hybrid approach leads to a significant improvement of routing performance when applied to combined greedy-face routing algorithms. Furthermore, experimental results obtained through testbeds shown that the proposed maintenance procedures are capable of avoid uctuations in the network infrastructure, providing robust routes for packet forwarding in large scale networks. Smart grids e redes urbanas de comunicação formam a próxima geração de redes que pretende fornecer controle e gestão é eficiente aos servicos publicos como eletricidade, gás natural, água e esgoto. A tecnologia de comunicação é o elemento essencial para permitir a formação de redes em que mensagens de controle e dados de medição possam ser transmitidos. Neste trabalho demonstra-se que as redes de sensores e atuadores sem fio são candidatas viáveis e adequadas para implementar estas redes. Os principais algoritmos de roteamento para esta categoria de rede sem fios são investigados, a fim de verificar o seu desempenho quando aplicados às características das redes urbanas de comunicação, que geralmente são redes de grande escala formadas por centenas a milhares de dispositivos. Ainda, demostra-se que o roteamento geográfico �e uma das estratégias mais adequadas de roteamento para redes sem fio de grande escala, devido às suas características de baixa sobrecarga e alta escalabilidade. Estes algoritmos geralmente combinam um encaminhamento geográfico greedy com um mecanismo de recuperação para solucionar o problema dos mínimos locais, sendo o roteamento por faces a solução mais empregada na literatura como método de recuperação. No entanto, o número médio de saltos nos caminhos produzidos pelo roteamento por faces pode ser muito maior do que o caminho topológico ótimo na maioria dos cenários reais. Neste trabalho propõe-se um procedimento intermediário entre o encaminhamento geográfico greedy e o modo de recuperação, a fim de melhorar a eficiência em número de saltos sem gerar sobrecarga de mensagens de controle. Este procedimento explora as rotas topológicas ótimas para as estações base como um recurso adicional para encontrar rotas melhores para outros nós do que as geradas pelo roteamento por faces. Demonstra-se ainda através de simulações que a abordagem híbrida proposta melhora significativamente o desempenho do encaminhamento de pacotes quando aplicada a algoritmos greedy combinados com roteamento por faces. Ademais, os resultados experimentais obtidos através da planta teste comprovam que os procedimentos de manutenção propostos são capazes de evitar flutuações na infra-estrutura de rede, oferecendo rotas robustas para o encaminhamento de pacotes em redes de grande escala.

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Dissertations / Theses on the topic 'Redes de sensores acústicos'

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