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Orientador : Eduardo Parente Ribeiro Dissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná

Orientador: Prof. Dr. Eduardo Parente Ribeiro Coorientador: Prof. Dr.-Ing. Werner Huber Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 29/08/2022 Inclui referências Resumo: Sistemas avançados de assistência ao condutor (do inglês, Advanced Driving Assistance Systems – ADAS) são sistemas que percebem o cenário em que o veículo está imerso, e auxiliam o condutor de duas formas: fornecendo informações mais detalhadas sobre o cenário ou atuando de forma direta na condução do veículo. Nesse contexto, a percepção do ambiente se dá pelos dados obtidos por diferentes sensores, dentre eles: câmeras, radares e lidares. A fim de aumentar a acurácia da percepção, estes dados podem ser combinados com diferentes métodos de fusão. Nesse âmbito existe a fusão de dados obtidos por sensores com diferentes princípios de medição, gerando uma representação do cenário em forma de modelo, o qual pode ser descrito matematicamente, que define a cena onde se encontra o veículo. Uma vez que testar algoritmos de ADAS em ambientes reais controlados é dispendioso, pode-se utilizar simulações. Contudo é necessário saber até que ponto a simulação é válida se comparada com a realidade. Este trabalho propõe estimar a distância entre simulação e realidade que pode ocorrer em testes de algoritmos de fusão de dados para algoritmos de direção automatizada. A fusão pode ser feita em vários métodos e níveis. Para isso dois métodos de fusão são implementados: um alto nível e outro de baixo nível. Testes foram realizados em uma pista de testes do CARISSMA e em laboratório com a ajuda da simulação e estimulação de sensores. Foi observado que a fusão baixo nível obteve melhores escores quando comparada com a fusão alto nível. Além disso, observou-se que a distância entre simulação e realidade foi menor na fusão baixo nível do que na de alto nível. Em baixo nível observou-se uma distância entre simulação e realidade de -5.26%(negativo nota que o simulado teve resultados melhores que o real) em cenários de dia e 20.59% em cenários com chuva. Enquanto no alto nível mostrou-se nos cenários de dia uma distância de 23.99% e na chuva uma distância de 34.67%. Isto mostra que o cenários simulados ainda requerem algum trabalho para serem mais próximos da realidade. Portanto, outros cenários próximos ao cenário de dia, utilizando a mesma metodologia e utilizando algoritmo de baixo nível podem ter resultado parecidos com aqueles dos reais. Este trabalho conclui que os cenários simulados devem ser melhorados ainda mais, para diminuir a distância entre cenários simulados e reais. Abstract: Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) are systems that perceive the scenario in which the vehicle is immersed, and assist the driver in two ways: by providing more detailed information about the scenario or by acting directly in driving the vehicle. In this context, the perception of the environment is given by the data obtained by different sensors, among them: cameras, RADARs, and LiDARs. In order to increase the accuracy of perception, this data can be combined with different fusion methods. In this scope there is the fusion of data obtained by sensors with different measurement principles, generating a representation of the scene in the form of a model, which can be described mathematically, that defines the scene where the vehicle is. As testing ADAS algorithms in real controlled environments is expensive, simulations can be used. Nonetheless, it is necessary to know how valid the simulation is when compared to reality. This study proposes to estimate the gap between simulation and realities that can occur in testing data fusion algorithms for automated driving algorithms. Fusion can be accomplished in various methods and levels. For this purpose, two fusion methods are implemented: a low level fusion and a high level fusion. Tests were performed on a CARISSMA test track and in the laboratory with assistance of simulation and sensor stimulation. It was observed that the lower level fusion obtained better scores when compared to the high level fusion. Also, it was observed that the distance between simulation and reality was smaller in the lower level fusion than that based on the higher level fusion. It was noted that mainly the uncertainties added to the extra input layers in the higher level fusion greatly influenced the result of this fusion.At low level we observed a distance between simulation and reality of -5.26%(negative note that the simulated had better results than the real one) in day scenarios and 20.59% in rain scenarios. While the high level showed a distance of 23.99% in day scenarios and 34.67% in rain scenarios. This shows that the simulated scenarios still require some work to be closer to reality. Therefore, other scenarios close to the day scenario, using the same methodology and using low-level fusion algorithm can have similar result to real ones. This paper concludes that the simulated scenarios should be further improved to decrease simulation-to-reality gap.

Orientador: Prof. Dr. Eduardo Parente Ribeiro Coorientador: Prof. Dr. Werner Huber Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 27/08/2020 Inclui referências: p. 103-106 Resumo: A indústria automotiva tem como uma de suas tecnologias mais notáveis e promissoras as funções de sistemas avançados de assistência ao condutor-Advanced Driver Assistance System (ADAS) e consequentemente a direção autônoma. Isto não só deve afetar positivamente a segurança atualmente encontrada no trafego urbano, mas deve revolucionar todo o modelo de negócios dessa indústria, como já se observa. Este projeto objetiva investigar se sensores acústicos automotivos podem ser considerados uma contribuição tecnológica viável ao atual grupo de sensores usualmente utilizados. Uma rede neural convolucional (CNN) foi treinada como modelo de classificação binário para detecção de veículos de emergência. O classificador que teve melhor desempenho foi obtido utilizando uma versão modificada da arquitetura AlexNet, treinada com uma variedade de sons de trafego urbano e sirenes de veículos de emergência de diversas regiões do mundo. Foi utilizado um total de 23 horas de gravação. Os segmentos de áudio foram tratados e pré-processados ate chegar a forma de espectrogramas-mel, os quais foram utilizados na camada de entrada da CNN. Isto permitiu ao modelo uma melhor capacidade de generalização sobre o conceito da presença, ou não, de um veiculo de emergência. Obteve-se um score-f1 médio de 0,935 e 0,895 no treinamento e validação cruzada, respectivamente, e um valor de 98% de área sob a curva ROC (AUC). Também se avaliou a localização da fonte sonora utilizando a técnica de correlação-cruzada generalizada - Generalized Cross-Correlation (GCC) para estimar a diferença de tempo de chegada - time difference of arrival (TDOA) das frentes de ondas, e um conjunto de regras heurísticas para obter a direção de chegada - direction of arrival (DOA). Assim se obteve o azimute relativo da fonte, com acurácia de 89,89% em cenários estáticos, mas somente 4,88% em cenários dinâmicos. O conjunto de treinamento utilizado foi uma mistura entre o banco de áudios AudioSet and ensaios gravados nas premissas Center of Automotive Research on Integrated Safety Systems and Measurement Area (CARISSMA). Os resultados da classificação foram melhores do que os encontrados em outros estudos de classificação de áudio em situações de trânsito, enquanto os resultados de localização de fontes sonoras só se mostraram eficientes em cenários estáticos. Abstract: One of the most prominent and promising technologies in the modern automotive industry is the advent of Advanced Driver Assistance System (ADAS) and the autonomous driving. It may not only change safety levels currently found in traffic, but also revolutionize the whole automotive industry business model, as we can see hints of it happening already. This project investigates whether audio sensors can be a technological viable addition to the current sensor set vehicle commonly use. A Convolutional Neural Network (CNN) was trained to classify auditory scenarios as containing emergency vehicles or not containing emergency vehicles. The best performing classifier was obtained using a slightly modified AlexNet architecture, trained with audio excerpts of various urban and traffic scenarios as well as emergency vehicle sirens from all over the world, totaling a duration of almost 23 hours. These excerpts went through a series pre-processing steps, and transformation to mel-spectrograms that were fed to CNN's input layer. That granted the model better generalization over the class of emergency vehicles, allowing the model to achieve class-averaged f1-scores for the training and validation sets of 0.935 and 0.895, respectively. Using the latter dataset, a 98% Area Under the ROC Curve (AUC) was achieved. Moreover, a sound source localization algorithm was employed using generalized cross-correlation (GCC) to provide the source's audio wavefront Time-Difference of Arrival (TDOA) on the microphone array. A group of heuristic rules were applied to disambiguate these values, transforming to Direction of Arrival (DOA). The obtained relative azimuth, presented 89.89% accuracy in static scenarios, but only 4.88% accuracy in dynamic scenarios. The training data was assembled using a mixture between AudioSet dataset and tests recorded in enter of Automotive Research on Integrated Safety Systems and Measurement Area (CARISSMA) facilities, and the latter source was also used for source localization estimation and could be validated against data recorded using the Automative Dynamic Motion Analyzer (ADMA). Results show that classification results were better than the ones found in closely correlated works, but source localization results only showed efficiency in static scenarios.

Orientador: Prof. Dr. Eduardo Parente Ribeiro Coorientador: Prof. Dr. Alberto García-Martínez Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 19/03/2020 Inclui referências: p. 65-69 Área de concentração: Telecomunicações Resumo: O problema de balanceamento de tráfego entre múltiplos caminhos tem recebido uma considerável atenção junto com os conceitos de Redes Definidas por Software - SDN (do inglês, Software Defined Network) que permite um controle centralizado para a tomada de decisões. Isto é obtido através do uso de algoritmos que utilizam a informação de fluxos disponíveis e a capacidade de caminhos para que se possa alcançar um uso eficiente dos recursos da rede, enlaces e switches. Entretanto, os esforços destes trabalhos, em geral, são mais adequados para redes internas onde as informações da rede, como demanda e capacidade dos recursos, estão mais facilmente disponíveis. No que diz respeito ao roteamento interdomínio, há uma maior dificuldade em obter as informações de capacidade disponível nos caminhos da Internet e a demanda dos fluxos de dados. Além disso, há um obstáculo em tornar uma solução compatível com os diversos Sistemas Autônomos - AS que compõem a Internet e, assim, permitir uma melhor distribuição do tráfego na rede. Esta tese propõe uma solução que permite aos sistemas autônomos realizarem o balanceamento adaptativo de tráfego de saída, procurando redistribuir o tráfego entre múltiplas rotas interdomínios, de acordo com uma medição passiva de desempenho dos caminhos disponíveis. A solução proposta baseia-se em uma arquitetura BGP-SDN que permite uma melhor utilização das rotas disponíveis de um provedor de serviço de Internet - ISP (do inglês, Internet Service Provider) que necessite distribuir grandes conteúdos de dados. A medição da capacidade disponível em cada caminho para qualquer prefixo de destino é realizada utilizando fluxos ativos e a realocação é realizada para grandes fluxos, de modo que cada caminho tenha uma quantidade de fluxos proporcional à sua capacidade. Esta estratégia reduz o tempo médio de conclusão dos fluxos em relação às técnicas de balanceamento de carga de estado da arte utilizadas pelos provedores de Internet, tais como Equal Cost Multipath - ECMP e o uso de um único caminho. Para permitir uma comparação analítica com outras técnicas, foi criado um modelo matemático para calcular o tempo médio de conclusão dos fluxos. Este modelo foi utilizado para comparar a solução proposta com o uso de ECMP e do uso do caminho único mais rápido. Em seguida, foi realizada uma análise dos traços de tráfego de dois provedores de conteúdo para demonstrar as inúmeras vantagens que os fluxos de tráfego reais poderiam se beneficiar com a solução proposta. Além disso, foi realizada uma experiência com troca de tráfego na Internet para mostrar que a solução proposta ainda pode proporcionar uma grande vantagem em comparação com o estado das implementações, mesmo na presença de tráfego de fundo interferente. Um simulador de eventos discretos utilizando as informações dos fluxos reais foi utilizado para avaliar os ganhos da solução proposta através de prefixos com diferentes números de fluxos, e fluxos com tamanhos e tempos de chegada distintos. Os resultados observados mostram que a solução proposta pode reduzir pela metade o tempo médio de conclusão dos fluxos em relação ao ECMP, quando a capacidade dos caminhos diferem por um fator de 3, ou a um sexto quando as capacidades diferem por um fator de 10. Ainda, os recursos necessários para alcançar esses desempenhos, em termos de número de entradas de fluxo em switches SDN, ou o número de requisições de alteração de entrada, estão dentro das limitações de hardware atuais. Palavras-chave: BGP, SDN, balanceamento de tráfego, multicaminhos, otimização Abstract: The problem of multiple path load balancing has received considerable attention along with the concepts of Software Defined Networks - SDN which allows centralized control for taking networking decisions. This is achieved by the use of algorithms that use the available flows information and path capacity so that an efficient use of network resources i.e. links and switches can be achieved. However, the efforts of these works in general are best suited to internal networks where the network information i.e. demand and capacity of the resources is more usually available. As far as interdomain routing is concerned, there is a greater difficulty in obtaining the prevalent network demand for dataflows and the available capacity information in Internet paths. In addition, there is an obstacle in making a solution compatible with the several Autonomous Systems - AS that compose the Internet and thus allow a better traffic distribution. This thesis proposes a solution to enable autonomous systems to perform adaptive load balancing of egress flows by seeking to redistribute the traffic between multiple interdomain routes according to a passive performance measurement of the available paths. The proposed solution is based on a BGP-SDN Architecture that enables a better use of routes which can be used by an Internet Service Provider - ISP seeking to distribute large data contents. The measurement of available capacity on each path to any destination prefix is performed using active flows and the reallocation is performed for large flows, so that each path has a quantity of flows proportional to its capacity. This strategy reduces the average time to flow completion compared to state-of-art load balancing techniques used by Internet providers such as Equal Cost Multipath - ECMP. To allow an analytical comparison with other techniques, a mathematical model was created to calculate the mean flow completion time. This model was used in order to compare the proposed solution with the state of the art ECMP and the use of the fastest single path. Next, an analysis of the traffic traces of two content providers was performed to demonstrate the numerous advantages that real-world traffic flows could benefit from the proposed solution. In addition, an experiment was carried out with Internet traffic exchange to show that the proposed solution could still provide enormous gains compared to the state of the implementations even in the presence of interfering background traffic. A discrete event simulator using the actual flow information captured was used to evaluate the proposed solution gains through prefixes with different flow numbers, and flows with different sizes and arrival times. The observed results show that the proposed solution can reduce the mean time of flow completion compared to ECMP by half, when the capacity of the path rates differ in a factor of 3, or to one sixth when path rates differ in a factor of 10. Moreover, the resources required to achieve these performances, in terms of the number of per-flow entries on SDN switches, and the the maximum entry change requests are within current hardware limitations. Keywords: BGP, SDN, load balance, multiple paths, optimization

Orientador: Prof. Dr. Eduardo Parente Ribeiro Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 29/08/2019 Inclui referências: p. 60-65 Área de concentração: Sistemas Eletrônicos Resumo: A poluição de rios e mares constitui problema ambiental grave para governos e a sociedade em geral. Os processos atuais de monitoramento da qualidade ou detecção de poluentes na água ainda são caros e lentos. O desenvolvimento de sensores e sistemas de aquisição para obter dados confiáveis, em tempo real e com custos reduzidos é importante para tornar possível ou mais acessível esse tipo de avaliação. A presente pesquisa refere-se ao desenvolvimento de um sistema de medição de impedância baseado em sensor capacitivo interdigital aplicado ao levantamento de parâmetros que auxiliem na avaliação da qualidade da água. Esse tipo de medição capacitiva já foi testado e empregado em algumas aplicações industriais e laboratoriais, obtendo bons resultados, principalmente na detecção de umidade. Porém, poucos trabalhos ou estudos reportam a utilização para monitoramento ou avaliação de parâmetros da água. O sistema proposto utiliza a técnica Lock-In digital no limite do critério de Nyquist. Essa técnica permite o uso de processadores de menor velocidade, mas com desempenho comparável a dos amplificadores Lock-In tradicionais. Palavras-chave: Sensores Capacitivos Interdigitais, Amplificador Lock-In, Impedância, Capacitância. Abstract: Sea and river pollution is a serious environmental problem for governments and society at large. Today's water quality monitoring or pollutant detection processes are still expensive and slow. Developing sensors and acquisition systems for reliable, realtime, cost-effective data is important to make this type of assessment possible or more accessible. The present research refers to the development of an impedance measurement system based on an interdigital capacitive sensor applied to the survey of parameters that help in the evaluation of water quality. This type of capacitive measurement has already been tested and used in some industrial and laboratory applications, obtaining good results, especially in moisture detection. However, few studies report on the use for monitoring or evaluation of water parameters. The proposed system uses a digital Lock-In technique at the Nyquist limit. This technique allows the use of slower processors, but with performance comparable to traditional Lock-In amplifiers. Key words: Interdigital Capacitive Sensors, Lock-In Amplifier, Impedance, Capacitance.

Orientador: Prof. Dr. Eduardo Parente Ribeiro Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 13/12/2019 Inclui referências: p. 50-54 Resumo: Sistemas de controle via rede apresentam uma plataforma atraente em comparação com os sistemas de controle digital convencionais, mas inerentemente apresentam problemas adicionais devido a perda de pacotes. Esta dissertação descreve uma análise de soluções para perdas de medições por meio de estratégias de compensação, estimadores e técnicas de controle. Os compensadores analisados foram entrada zero, segurador de ordem zero, segurador ponderada, extrapolação linear/ cúbica e filtro de Kalman. Seis maneiras diferentes de se implementar o filtro de Kalman foram identificadas, quatro das quais foram implementadas. O desempenho das estratégias de compensação foi avaliado em simulações com diferentes taxas de perdas de pacotes para diferentes sistemas e períodos de amostragem. O filtro de Kalman também foi testado com perturbação estocástica no modelo do sistema para quantificar a precisão de identificação necessária para que o uso destes estimadores apresentassem ganho de desempenho em comparação com soluções mais simples como seguradores e extrapoladores. Além disso, um controlador nebuloso é comparado a um PID clássico em situação de perda de amostras. Por último, ambos os sinais, do sensor e do atuador são submetidos a perdas, e um sistema de controle chaveado é proposto com controladores locais e remotos. Palavras-chave: controle por rede, perda de pacotes, filtro de Kalman, controle nebuloso. Abstract: Networked control systems present an attractive platform compared to conventional digital control systems but inherently have additional problems due to packet dropouts. This paper describes an analysis of solutions to sensor measurements losses, in the form of a compensation strategy implemented in the controller that estimates the lost measurements. The analyzed compensators were zero input, hold input, weighted input, linear/cubic extrapolation and Kalman filter. Six different ways to implement Kalman filter were identified, and four of them were implemented. Performance of compensation strategies was evaluated in simulations of varying packet losses for different systems and sampling periods. Kalman filter was also tested with stochastic perturbation in the system model to quantify the required identification precision needed for estimators to be worth the design effort in comparison with simpler solutions like hold or extrapolators. Also, a fuzzy controller is compared to a classic PID in lossy scenarios. Finally, both sensor and signal are subjected to losses and a switched control system with local and remote controllers is proposed. Key-words: networked control, packet loss, compensation strategy, Kalman filter, fuzzy control.

Orientador: Eduardo Parente Ribeiro Coorientador: Luis Lolis Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 19/11/2018 Inclui referências: p. 62-64 Área de concentração: Telecomunicações Resumo: Esta dissertação traz uma análise de desempenho do Filter Bank Multicarrier (FBMC) e suas vantagens como uma técnica alternativa a ser adotada futuramente em tecnologia de quinta geração (5G), onde sistemas de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) de múltiplos usuários (MU) serão implementados. O estudo compara o desempenho entre Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM), que é o principal modelo de multiplexação adotado em redes 4G, e o FBMC, que é considerado um dos mais fortes candidatos a substituir o OFDM em 5G. Essa comparação avalia a eficiência espectral (ES) na ligação ascendente (uplink) do sistema MIMO Massivo (MM) em um ambiente de célula única. A diversidade presente em MM permite uma auto-equalização do canal, da qual o FBMC se beneficia devido ao confinamento da subportadora em uma faixa atribuída. Devido à ausência do prefixo cíclico, o FBMC possui melhor ES que o OFDM conforme a relação sinal-ruído (SNR) é aumentada. Pode-se observar que há escassa literatura a contemplar a análise de FBMC em um cenário de MIMO multiusuário em larga escala, que considera um grande número de antenas na estação rádio base (ERB). Neste estudo, porém, cenários distintos são considerados ao se variar o número de antenas, usuários e diferentes raios de célula. Além disso, as modulações da subportadora são simuladas, não sendo consideradas como distribuições Gaussianas como na teoria dos limites de Shannon para capacidade do canal. Assim, as simulações mostram que em casos de elevado SNR percebido em uma configuração onde o número de antenas na ERB é fixo, o FBMC permite dobrar o raio da célula para um mesmo valor de ES dado em bits/s/Hz/usuário quando comparado ao OFDM. Já para o cenário onde o raio da célula permanece o mesmo, o OFDM chega a requerer até três vezes mais antenas que o FBMC quando ambas as modulações estão sob as mesmas condições, e o mesmo valor de ES é usado como parâmetro. Palavras-chave: MIMO, FBMC, mimo massivo, filter bank multicarrier, efficiência espectral, 5G. Abstract: This dissertation covers the potential of Filter Bank Multicarrier (FBMC) modulation as an alternative to be used in the future 5G wireless networks where Massive Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) will be deployed. The study compares orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) with FBMC. The former is the multiplexing technique in 4G communications and the latter is one of the strongest candidates to replace OFDM in 5G networks. This comparison evaluates the spectral efficiency (SE) of a Massive MIMO (MM) system uplink under a single-cell environment. The diversity in MM permits a self-equalization of the channel, which the FBMC further benefits from, due to the confinement of the subcarrier in an assigned range. Due to the absence of the cyclic prefix, the FBMC has better SE than the OFDM for increasing signal-to-noise-ratio (SNR). One may find a scarce literature covering the FBMC in a large-scale multi user MIMO scenario, which considers a large number of antennas at the base station (BS). Various scenarios are considered by varying the number of antennas, users and different cell radius. Moreover, the subcarrier modulations are simulated, and not considered Gaussian distributed, as in Shannon limit theory of channel capacity. Thus, simulations show that in cases of high perceived SNR in a configuration where the number of antennas in the ERB is fixed, the FBMC allows the cell radius to be doubled to a given value of ES in [bits/s/Hz/user] when compared to OFDM. For the scenario where the radius of the cell is kept the same, OFDM requires up to three times more antennas than the FBMC when both modulations are under the same conditions, and the same ES value is used as a parameter. Keywords: MIMO, FBMC, massive mimo, filter bank multicarrier, spectral efficiency, 5G.

Orientador: Prof. Dr. Eduardo Parente Ribeiro Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 31/07/2018 Inclui referências: p.56-58 Resumo: Redes controladas por software estão ganhando espaço devido a suas vantagens, como flexibilidade e escalabilidade. Esta pesquisa se baseia em simulações de comportamentos que potencialmente podem apresentar essas redes quando submetidas à sobrecarga, situação que pode causar perda de qualidade do serviço de transmissão de dados. Neste trabalho foi testada uma solução de descarte de pacotes. Foram explorados os problemas decorrentes de congestionamento na interface entre switch e controlador para diferentes limites de capacidade de transferência. O tráfego nessa interface ocorre para instanciação de novos fluxos ou outros eventos. Verificou-se a mudança na ordenação dos pacotes, o volume de perda de pacotes e a banda correspondente nesses cenários. Esta análise permitiu estimar que o congestionamento na comunicação entre controlador e switch pode levar a degradação de desempenho a usuários e indicou que é justificável tomar medidas mitigadoras para prevenir uma degradação acentuada. Então, foi verificado o desempenho de mecanismo de descarte de pacotes tipo Blackhole como solução por comparação com o comportamento padrão do switch SDN, e ele mostrou-se melhor para o cenário avaliado. Palavras-chave: SDN. Controlador. Interface. Restauração. Blackhole. Abstract: Software defined networks are gaining ground because of their advantages, such as flexibility and scalability. This thesis presents a research based on simulations of behaviours that networks can potentially present when subjected to overload. This situation can cause loss of quality of the data transmission service. In this work, a packet discard solution was tested. The problems of traffic increase in the interface between switch and controller for different limits of transfer capacity were investigated. The traffic on this interface occurs for new flows instantiation or others events. Packages reordering and bandwidth variation in those scenarios were verified. This analysis allowed to estimate that the congestion in the communication between controller and switch can lead to the degradation of performance for users and indicates that it justifies taking action to prevent severe degradation. The performance of a packet discard mechanism like Blackhole was verified as a solution by comparison with the standard behaviour of the SDN switch, and it proved be better for the evaluated scenario. Keywords: SDN. Controller. Interface. Restauration. Blackhole.

Orientador: Eduardo Parente Ribeiro Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa : Curitiba, 27/07/2018 Inclui referências: p. 61-64 Área de concentração: Telecomunicações Resumo: A heterogeneidade dos caminhos disponíveis nos dispositivos atuais, como redes WiFi, WiMAX e LTE, causa grande impacto no atraso e na taxa de transferência quando são empregados protocolos de múltiplos caminhos, como o Multipath TCP (MPTCP). Um dos principais problemas causadores dessa situação é o atraso decorrente do reordenamento dos pacotes no buffer de recebimento. Este trabalho propõe uma análise do impacto na taxa de transferência de uma conexão MPTCP de um caminho degradado por perda de pacotes, estuda um limiar da razão de perda de pacotes a partir do qual é melhor utilizar uma única conexão TCP pelo melhor caminho disponível e, por fim, propõe um método dinâmico para a filtragem do caminho mais degradado. Este trabalho descreve testes em cenários de rede heterogêneas comumente encontrados em dispositivos móveis, compostos por uma conexão WiFi e outra de rede celular, no simulador de redes NS-3. Palavras-chave: MPTCP, escalonador, multi-abrigado, multi-caminhos, seleção de caminho. Abstract: The heterogeneity of available paths in the current devices, such as WiFi, WiMAX and LTE networks, has a great impact on delay and throughput when multipath protocols, such as Multipath TCP, are used. One of the main causes of this situation is the delay caused by reordering the packets in the receive buffer. This work proposes an analysis of the impact on the transfer rate of an MPTCP connection of a degraded path by the packet loss. A threshold of packet loss ratio from which it is best to use a single TCP connection with the best available path is studied, and, finaly, a dynamic method for filtering the most degraded path is proposed. This work describes tests in a heterogeneous network scenario commonly seen in mobile devices, consisting of aWiFi connection and a cellular network, in the NS-3 network simulator. Keywords: MPTCP, scheduler, multihomed, multipath, path selection.

Orientadora: Profª Dra. Thais Helena Sydenstricker Flores-Sahagun Coorientador: Prof. Dr. Eduardo Parente Ribeiro Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Defesa : Curitiba, 21/02/2017 Inclui referências: p. 98-103 Resumo: A poluição dos ecossistemas aquáticos por óleos pode ocorrer por diversas causas, incluindo o transporte, a exploração de óleo, acidentes em indústrias próximas a rios ou durante o descarte de águas oleosas não tratadas. Para mensurar o teor de óleo em um meio aquático é necessário análises químicas que necessitam de equipamentos, reagentes e/ou deslocamento para laboratórios especializados, o que gera custos e demandam tempo. A existência de uma resposta rápida indicando a presença de óleo em meio aquático, além de facilitar a detecção de um acidente e diminuir o impacto ambiental, ajudaria a direcionar os ensaios químicos, reduzindo os custos de análise. Para aproveitar a alta capacidade hidrofóbica e oleofílica da paina (Chorisia speciosa) foi associado o uso desta fibra com o conceito de capacitância elétrica, formando um sensor de resposta rápida. Foram realizados ensaios de sorção, verificando a variação da capacitância para soluções de água destilada, água do mar artificial, água do mar natural com óleo mineral, óleo vegetal ou petróleo. Para caracterizar o sensor foram realizados ensaios para verificar a influência da posição, da agitação e do tempo em relação à variação da capacitância. Para validar os valores aferidos, estes foram comparados com os resultados obtidos no analisador de óleos TOG/TPH Analyzer da Wilks. Foram obtidos resultados de capacitância com faixas bem definidas para cada meio e assim, mostrou-se que a presença do óleo em meio aquático é detectável quando a capacitância se encontra na faixa correspondente à do óleo. Palavras-chave: Sensor, ecossistemas aquáticos, variação de capacitância impedância, águas oleosas, petróleo e paina (Chorisia speciosa). Abstract: Pollution of aquatic ecosystems by oils can occur due to a variety of reasons, including transportation, oil exploration, accidents in industries near rivers or during the disposal of untreated oily waters. To measure the oil content in an aquatic environment, it is necessary to carry out chemical analyzes that require equipment, reagents, and specialized laboratories, which generates costs and demands time. The existence of a rapid response sensor indicating the presence of oil in the aquatic environment, as well as facilitating the detection of an accident and reducing the environmental impact, would help to direct the chemical tests, reducing the costs of analysis. In order to use the high hydrophobic and oleophilic capacity of silk-floss (Chorisia speciosa), the use of this fiber was associated with the concept of electrical capacitance, forming a sensor. Sorption tests were carried out, verifying the capacitance variation for solutions of distilled water, artificial sea water, natural sea water with mineral oil, vegetable oil and petroleum. To characterize the sensor, tests were carried out to verify the influence of the position, the agitation and of the time in relation to the variation of the electrical capacitance. To validate the values obtained, they were compared with the results obtained in the Wilks TOG / TPH oil analyzer. Capacitance results were obtained with well defined bands for each environment, it was shown that the presence of the oil in the aquatic environment is detectable when the capacitance is in the corresponding range of the oil electrical capacitance impedance. Keywords: Sensor, aquatic ecosystems, capacitance impedance variation, oily waters, petroleum and silk-floss (Chorisia speciosa).

Orientador: Eduardo Parente Ribeiro Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 2005 Inclui bibliografia

Orientador: Prof. Dr. Eduardo Parente Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Inclui referências: p. 100-106 Resumo: Este trabalho realiza uma análise teórica de segurança do protocolo para comunicações seguras SSL - Secure Sockets Layer. Inicialmente o protocolo é descrito, bem como os algoritmos utilizados em sua construção. Logo após, situações que possam gerar falhas na segurança do protocolo são analisadas e as conclusões são feitas. Finalizando, sugestões para a melhoria do nível de segurança das implementações do SSL são propostas. Abstract: This work realizes a theoretical security analysis of the secure communications protocol SSL - Secure Sockets Layer. First, the protocol is described, as well the algorithms used in its construction. After that, situations that can generate security flaws of the protocol are analyzed and conclusions are made. Ending, suggestions to make better the security level fo implementations of SSL are proposed.

Orientador: Eduardo Parente Ribeiro Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná Resumo: Este trabalho trata do desenvolvimento de um algoritmo utilizando o conceito de redes neurais para reconstrução de imagens tomográficas. Mostramos que através de uma rede neural parcialmente conectada é possível reconstruir imagens com mais rapidez e mesma qualidade utilizando conceitos de tomografia em relação a algoritmos tradicionais. Senogramas referentes a várias seções de imagens de um determinado objeto podem ser reconstruídos por uma única rede parcialmente conectada. Esta estrutura não precisa ser treinada, sendo baseada na geometria da relação entre o espaço de projeção e o espaço da imagem final. Abstract: This work presents a novel approach for tomographic image reconstruction by using neural networks. The reconstruction is performed by a partially connected neural network, using the same concepts from tomography. The processing time is smaller that traditional reconstruction yielding images with the same quality. Sinograms from different cross-sections of the object can be reconstructed by the same partially connected neural network. This structure doesn't need to be trained because it is based on the geometric relationship among the projection space and final image space.

Orientador: Eduardo Parente Ribeiro Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná