Otimização de sistemas DSL utilizando técnicas de gerenciamento de espectro

Esta dissertação apresenta contribuições à algumas modalidades de gerenciamento de espectro em redes DSL que tem recebido pouca atenção na literatura : minimização de potência e maximização de margem de ruído. Com relação a minimização de potência, cerca de 60% da potência total consumida pelos modems DSL é utilizada na transmissão. A contribuição dessa dissertação nesse âmbito foi provar matematicamente que os algoritmos de maximização de taxa também podem ser usados para minimizar potência. Dessa forma, praticamente se elimina o atraso histórico entre o estado da arte em maximização de taxa e minimização de potência, colocando-os no mesmo nível de desenvolvimento. A segunda contribuição dessa dissertação é sobre a modalidade de maximização de margem de ruído, de modo a otimizar a estabilidade de redes DSL. Nessa linha de pesquisa, essa dissertação apresenta um novo alogoritmo para a maximização de margem multiusuário, que apresenta desempenho superior a um algoritmo publicado anteriormente na literatura especializada.

Handoff de espectro em redes baseadas em rádio cognitivo utilizando redes neurais artificiais

Hoje, o espectro de rádio é um dos mais importantes recursos naturais no mundo. Segundo relatórios da FCC (do inglês, Federal Communications Commission), as bandas licenciadas, apesar de abundantes, são pobremente utilizadas. A tecnologia de rádio cognitivo visa melhorar a eficiência espectral através do acesso oportunista ao espectro. Permite que novas aplicações baseadas em comunicação sem fio sejam suportadas, sem interferir na comunicação licenciada e buscando garantir a qualidade de serviço das aplicações que a utilizam. Neste âmbito, o handoff de espectro é um dos requisitos essenciais e críticos na adoção desta tecnologia. Este trabalho realiza uma discussão da tecnologia de rádio cognitivo, propõe e avalia uma estratégia proativa para handoff de espectro em redes baseadas em rádio cognitivo utilizando Redes Neurais Artificiais. O desempenho da proposta em termos de nível de interferência ao usuário primário, número de handoffs de espectro realizado pelo usuário secundário e utilização espectral, é comparado com o obtido por um esquema reativo. Diferentemente de outras propostas que se baseiam em modelos estocásticos pré-definidos, utilizaram-se medidas reais de sensoriamento disponibilizados pelo IEEE Dyspan 2008 para avaliar a proposta. Resultados numéricos mostram a superioridade do esquema proposto.

Um método para determinação de pontos de operação com diversidade em linha digital de assinante usando balanceamento de espectro e algoritmo evolucionário

Este trabalho apresenta um método para encontrar um conjunto de pontos de operação, os quais são ótimos de Pareto com diversidade, para linhas digitais de assinante (DSL - digital subscriber line). Em diversos trabalhos encontrados na literatura, têm sido propostos algoritmos para otimização da transmissão de dados em linhas DSL, que fornecem como resultado apenas um ponto de operação para os modems. Esses trabalhos utilizam, em geral, algoritmos de balanceamento de espectro para resolver um problema de alocação de potência, o que difere da abordagem apresentada neste trabalho. O método proposto, chamado de diverseSB , utiliza um processo híbrido composto de um algoritmo evolucionário multiobjetivo (MOEA - multi-objective evolutionary algorithm), mais precisamente, um algoritmo genético com ordenamento por não-dominância (NSGA-II - Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II), e usando ainda, um algoritmo de balanceamento de espectro. Os resultados obtidos por simulações mostram que, para uma dada diversidade, o custo computacional para determinar os pontos de operação com diversidade usando o algoritmo diverseSB proposto é muito menor que métodos de busca de “força bruta”. No método proposto, o NSGA-II executa chamadas ao algoritmo de balanceamento de espectro adotado, por isso, diversos testes envolvendo o mesmo número de chamadas ao algoritmo foram realizadas com o método diverseSB proposto e o método de busca por força bruta, onde os resultados obtidos pelo método diverseSB proposto foram bem superiores do que os resultados do método de busca por força bruta. Por exemplo, o método de força bruta realizando 1600 chamadas ao algoritmo de balanceamento de espectro, obtém um conjunto de pontos de operação com diversidade semelhante ao do método diverseSB proposto com 535 chamadas.

Neurocriptococose pediátrica no Estado do Pará: espectro de achados tomográficos na infecção por Cryptococcus neoformans var. gattii

Este estudo mostra o espectro de lesões cerebrais, através de tomografia computadorizada, na neurocriptococose da infância, por Cryptococcus neoformans var. gattii, no Estado do Pará. Analisamos os achados tomográficos de onze crianças (menores de 13 anos de idade), com infecção comprovada do sistema nervoso central por Cryptococcus neoformans var. gattii, internados no Hospital Universitário João de Barros Barreto, Belém PA, entre janeiro de 1992 a dezembro de 2000. A neurocriptococose foi definida pela identificação de leveduras encapsuladas ao exame microscópico, isolamento de Cryptococcus neoformans do líquor e identificação positiva da variedade gattii, através do meio composto de canavanina, glicina e azul-de-bromotimol com, pelo menos, o estudo tomográfico no momento do diagnóstico. A idade das crianças estudadas variou entre 6 a 12 anos, com média de 8,8 anos. Cincos eram meninos e seis meninas. Os principais achados clínicos foram cefaléia, febre e rigidez de nuca (n=11), náuseas e vômitos (n=10). O tempo médio entre o início dos sintomas e o diagnóstico foi de 4,2 semanas (variando de 2 a 8 semanas). Todas as tomografias de crânio foram anormais. Em todos os pacientes foram observados nódulos hipodensos. As demais anormalidades tomográficas observadas foram: 6 pacientes com hidrocefalia, 9 com atrofia difusa e 5 com associação de hidrocefalia e atrofia difusa. Descreve-se, pela primeira vez, achados tomográficos em série de casos de neurocriptococose por Cryptococcus neoformans var. gattii em crianças imunocompetentes. Este estudo mostra que esta infecção desenvolve múltiplos nódulos hipodensos, especialmente na região dos gânglios da base e na substância branca cerebral. As lesões, aparentemente progridem para importante atrofia da substância branca, com dilatação ventricular e proeminência de sulcos cerebrais, provavelmente, conseqüência de hidrocefalia compensatória. Em geral, estes pacientes apresentaram alterações leves do córtex cerebral.

Infecções da corrente sanguínea por Klebsiella spp. produtora de Betalactamase de espectro expandido em unidades de terapia intensiva neonatal de hospital de ensino no estado do Pará: fatores de risco para letalidade

Klebsiella spp. produtora de beta-lactamases de espectro expandido (ESBL) tem emergido como um problema comum globalmente. Entretanto, dados relativos às características clínicoepidemiológicas e ao desfecho clínico em neonatos infectados por esta bactéria gram-negativa ESBL são ainda limitados. Estudo descritivo retrospectivo analítico avaliou os fatores de risco associados à letalidade e o perfil epidemiológico das Infecções de corrente sanguínea (ICS) por Klebsiella spp. ESBL em Unidade de Terapia Intensiva (UTI) neonatal de hospital de ensino no Estado do Pará, Brasil. Amostra composta por 27 neonatos, a maioria prematuros (77,8%), com a idade gestacional média de 34 semanas, variando de 27 a 41 semanas. Os episódios de ICS foram mais frequentes em recém-nascidos (RN) com peso ≤ 1500 g (40,7%), sendo que 14,8% abaixo dos de 1000g. O tempo médio de internação dos pacientes foi 40,51 dias variando de 5 a 101 dias (DP = ±29,61), com tempo médio de aparecimento da ICS de 12,2 dias após a admissão na UTI neonatal. A maioria das infecções foi provocada por bactérias da espécie Klebsiella pneumoniae (52%). A mortalidade geral encontrada foi 66,7%, com uma taxa de letalidade até o 14º dia da bacteremia de 51,8 %. O cateter vascular central (CVC) esteve presente em cerca de 60% dos RN e todos os pacientes apresentavam-se sob ventilação mecânica no momento do episódio da ICS. Quanto às variáveis associadas ao óbito até o 14° dia, apenas a inadequação da terapia antimicrobiana apresentou significância estatística (P<0,0017), já que todos os neonatos que receberam antibioticoterapia inapropriada evoluíram desfavoravelmente. As ICS causadas por Klebsiella ESBL têm se tornado um problema comum em RN prematuros com elevada mortalidade naqueles que recebem terapia inapropriada.

O comportamento de crianças com Transtorno do Espectro Autístico no contexto de educação musical: estudo de caso

O Transtorno do Espectro Autístico (TEA) é uma síndrome complexa, com prevalência maior no sexo masculino, em que as dificuldades manifestam-se antes dos três anos de idade e concentram-se em três áreas principais: desvios qualitativos na comunicação, interação social e comportamento repetitivo e estereotipado. São variadas as propostas terapêuticas aplicadas a crianças com Autismo, sendo algumas notadamente mais destacadas no meio científico, tais como o Picture Exchange Communication System (PECS) e a Intervenção Comportamental. Outras intervenções, complementares, são consideradas importantes no desenvolvimento de habilidades comunicativas, diminuição de problemas comportamentais e incentivo à interação social de crianças com TEA. Estas atividades organizam espaços promotores de experiências positivas a indivíduos com diversos transtornos como, por exemplo, os grupos de educação musical. Utilizando o contexto da educação musical, o presente estudo teve por objetivo descrever o comportamento de duas crianças autistas em contexto de aulas de música (percussão). Para tanto, foi desenvolvido o Protocolo de Observação da Criança com o Transtorno do Espectro Autístico em Contexto de Aulas de Música (percussão), cujas categorias contemplam as principais características dos quadros de TEA, manifestadas, durante as aulas de música, em momentos de interação com os adultos e com os pares, assim como as respostas emitidas mediante as tarefas. Os resultados indicam que a criança A, não-verbal, apresentou maior frequência quanto a responder funcionalmente às iniciativas de interação dos adultos, iniciar interações funcionais com adultos e diminuição do comportamento repetitivo e estereotipado ao longo das aulas. A criança B, verbal, apresentou maior frequência quanto a iniciar interações não-adaptativas com adultos, responder de forma não-adaptativa aos adultos e manutenção do comportamento repetitivo e estereotipado no curso das aulas.

Políticas de alocação de espectro em roteamento baseado em balanceamento de cargas e fragmentação para redes ópticas elásticas

A natureza rígida de redes de multiplexação por divisão de comprimentos de onda (WDM) provoca exploração ineficiente de capacidade espectral. Dessa forma, redes flexíveis são um possível avanço para a tecnologia óptica por viabilizarem melhor aproveitamento dos recursos espectrais disponíveis. Com o intuito de aferir a possível aplicabilidade de redes flexíveis, este trabalho propõe uma estratégia de avaliação de desempenho baseada em simulações e comparações entre resultados obtidos. Para tanto, várias simulações a tempo discreto foram implementadas em dois simuladores desenvolvidos em Matlab a fim de analisar diferentes políticas de alocação de espectro (First-Fit, Smallest-Fit, Exact-Fit e Random-Fit) em três algoritmos de roteamento por caminhos ópticos não híbridos: o roteamento por fragmentação externa (FA), por caminhos mais curtos com máxima eficiência de reuso espectral (SPSR) e por balanceamento de cargas (BLSA). Duas topologias de rede foram utilizadas: um pequeno subconjunto de 6 nós da Cost239 e uma topologia aleatória de 7 nós. Admitindo-se que efeitos de camada física não foram configurados como restrições, foram realizadas comparações entre as diversas técnicas estudadas, objetivando-se apontar, baseado nas especificidades dos cenários propostos, qual o método mais adequado de alocação espectral em termos de frequência de bloqueio entre as quatro políticas de alocação de espectro consideradas.

Investigação dos genes Bla SHV, Bla TEM e Bla CTX-M produtoras de beta-lactamases de espectro estendido em E. coli e Klebsiella spp isoladas de gestantes com infecção do trato urinário atendidas em unidade básica de saúde de Imperatriz-MA

As beta-lactamases são produzidas por bactérias gram-positivas e gram-negativas. Cerca de 40% a 50% das mulheres desenvolveram um infecção urinária durante a sua vida adulta. O objetivo o presente trabalho foi realizar a caracterização dos genes Bla _SHV, Bla _TEM e Bla _CTX-M produtoras de beta-lactamases de espectro estendido em E. coli e Klebsiella spp isoladas de gestante com infecção do trato urinário atendidas na Unidade Básica de Saúde de Imperatriz - MA no período de maio a agosto de 2012. Participaram do presente estudo 50 de mulheres grávidas maiores de 18 anos, que apresentaram sintomas com caracterização clínica de infecção do trato urinário (ITU), referenciadas no ambulatório na Unidade Básica de Saúde Imperatriz - MA. Foi coletada urina, para realização da urinocultura e antibiograma, posteriormente foi realizado a Reação em Cadeia da Polimerase (PCR) detectar a presença dos genes Bla _SHV, Bla _TEM e Bla _CTX-M produtores das enzimas Beta-lactamases. A média de idade destes pacientes foi de 21 anos, sendo 42% estando na faixa etária de 18 a 25 anos, 70% destas tem residência fixa em Imperatriz e os outros 30% são oriundos de outros municípios. Entre estas, 24% das voluntárias já apresentaram ITU durante a gravidez e fora do estado gravídico e 80% delas afirmaram fazer o uso de antibióticos sem prescrição médica. Das 12 amostras com crescimento microbiológico positivo, 11 foram positivas para Escherichia coli com resultados do antibiograma que apresentaram resistência para o antibiótico cefalotina, em 91,7%. Sendo isolado, uma cepa de Klebsiella ssp, e esta apresentou resistência a todos os antibióticos testados. Pela análise dos resultados da PCR das amostras isoladas, os três genes Bla _SHV, Bla _TEM e Bla _CTX-M, não foram observadas nas amostras P9, P11 e P12, porém nas demais amostras houve a ocorrência de pelo menos um dos genes. Este estudo confirmou a presença dos três tipos de genes (Bla _SHV, Bla _TEM e Bla _CTX-M) entre as amostras estudada.

Comportamentos de crianças do espectro do autismo com seus pares no contexto de educação musical

O Transtorno do espectro do autismo (TEA) é marcado por prejuízos nas áreas de interação social, comunicação, comportamento e processamento sensorial. Aspectos relacionados a prejuízos no repertório de interação social, bem como estratégias para torná-la mais adequada têm sido amplamente estudados. Dentre estas estratégias, as que utilizam música têm recebido atenção. O presente estudo tem como objetivo investigar os benefícios da educação musical ao desenvolvimento da interação social de crianças com seus pares, focando-se na qualidade e na frequência da apresentação de tais comportamentos. Participaram duas crianças com TEA, com idades de cinco e seis anos, em aulas de percussão em grupo. Os instrumentos utilizados foram a Ficha de dados sociodemográficos e de desenvolvimento, para traçar os perfis dos participantes; e o Protocolo de observação de comportamentos de crianças com TEA com seus pares, para a análise comportamental, durante oito aulas/percussão (240 minutos). Os resultados sugerem que ambos apresentaram tendência ao aumento de iniciativas e respostas espontâneas e à diminuição de comportamentos não funcionais. Verificou-se a ocorrência do uso de estereotipias para tentativas de/e interações, embora esporadicamente. Destacaram-se os papéis do contexto, dos perfis das crianças, e do manejo comportamental por adultos, na promoção de interações.

Método de otimização não-linear para impor PSDs arbitrárias em modems DSL: análise estatística e prática

Este trabalho tem como objetivo apresentar um método para solucionar o problema de mapeamento entre as soluções teóricas de gerenciamento dinâmico de espectro (DSM) e os parâmetros de controle das densidades espectrais de potência (PSDs) de transmissão dos modems comerciais. O método utiliza algoritmos genéticos (AG) codificado em inteiros para solucionar o problema. O AG é responsável por achar os melhores parâmetros para representar uma PSD arbitrária, considerando as restrições impostas pelos equipamentos e padrões atuais DSL. O trabalho apresenta ainda um estudo comparativo do método proposto com um concorrente, além de estudo estatístico do método proposto, considerando média, desvio padrão e intervalo de confiança. Adicionalmente, são apresentados dois setups para uso em laboratório, sendo um para medição de PSDs e o outro para funções de transferência, os quais podem ser reaproveitados em outros trabalhos.

Uma abordagem para otimização do período de sensoriamento em rádio cognitivo com algoritmo genético multiobjetivo

A eficiência espectral em redes baseadas na tecnologia de Rádio Cognitivo (RC) pode ser comprometida caso o rádio seja utilizado por muito tempo para a detecção em vez da transmissão de dados. Por isso, tornam-se necessários esquemas de sensoriamento que tenham o objetivo de obter o máximo possível de utilização do espectro, evitando sensoriamento desnecessário, bem como, obtendo o mínimo de interferência na transmissão do usuário primário decorrente de detecção incorreta de sua transmissão. Neste trabalho, propomos a utilização de Algoritmos Genéticos para realizar a adaptação do período de sensoriamento. O objetivo é obter um período de sensoriamento ótimo para os canais com vistas a maximizar a descoberta de oportunidades no espectro e minimizar o overhead decorrente do sensoriamento. A maioria dos trabalhos relacionados a este assunto considera que o overhead de sensoriamento é fixo, não levando em conta que alguns canais podem ter menor tolerância à interferência que outros. A proposta apresentada neste trabalho pode adaptar-se aos requisitos de tolerância à interferência no canal licenciado por meio da determinação de um período de sensoriamento que otimize as oportunidades para qualquer valor de overhead definido. Nossa proposta consegue obter um ganho de até 90% em relação às técnicas não otimizadas no número de oportunidades encontradas, até 40,9% no ganho de transmissão útil e obteve uma redução no tempo de interferência de 66,83%, bem como resultados similares aos obtidos por uma proposta otimizada presente na literatura, com a vantagem de permitir a adaptação do overhead de sensoriamento.

Técnicas de otimização não-linear aplicada a algoritmos DSM

Esta dissertação apresenta os algoritmos considerados estado-da-arte para gerenciamento dinâmico de espectro (DSM). As técnicas de otimização utilizadas nos algoritmos DSM são abordadas e brevemente discutidas para melhor entendimento, descrição e comparação dos algoritmos. A análise comparativa entre os algoritmos foi realizada considerando o ganho em taxa (kbps) obtido em simulações. Para tanto, foi realizado em laboratório um conjunto de medições de função de transferência direta e de acoplamento, posteriormente utilizadas nas simulações dos algoritmos IWF, ISB e SCALE. Os resultados obtidos nas simulações através do uso das funções de transferência medidas mostraram melhor desempenho quando comparados aos demais resultados ao considerar funções de transferência obtidas a partir do padrão 1% pior caso, resultado este reflexo da aproximação 1% em que os pares apresentam maiores níveis de crosstalk em todas as frequências da função de transferência. Dentre os algoritmos comparados, o ISB e SCALE obtiveram desempenho semelhante em canais padronizados, ficando o IWF com o desempenho próximo ao SSM. No entanto, nas simulações em cenários com canais medidos, os três algoritmos tiveram ganhos muito próximo devido ao baixo nível de crosstalk.

Predição dos campos elétricos na faixa de ondas médias em ambiente rural utilizando equações parabólicas

O Brasil está realizando testes para selecionar o padrão de transmissão digital a ser adotado. Sistemas como Digital Radio Mondiale (DRM) e Rádio de Alta Definição (HD Radio), desenvolvido apenas para frequências abaixo de 30 MHz permitem a operação com largura de banda compatível com a utilizada no país, abrindo a possibilidade de coexistência de radiodifusão analógica e digital. Para qualquer sistema a ser adotado são necessários estudos que permitem uma melhor gestão do espectro eletromagnético, que exige conhecimento real do alcance do sinal. A propagação de ondas eletromagnéticas na faixa de ondas médias (MW) é caracterizada pela dependência do campo em relação aos parâmetros elétricos do solo. Para contribuir para o planejamento e adaptação do Plano Básico de Radiodifusão em Onda Média – PMWB, a inclusão de novas estações que operam principalmente em simulcast-canal, torna-se necessário desenvolver ferramentas que permitem a avaliação das características do solo onde não fornece dados precisos, permitindo uma revisão de modelos teóricos para prever a adoção, contribuindo para a implantação do rádio digital em nosso país. Este trabalho apresenta os resultados dos ensaios de campo realizados pela ANATEL (Agência Nacional de Telecomunicações) e Radiobrás para analisar um sistema de DRM (Digital Radio Mondiale) na faixa de ondas médias. Foi gerada uma potência de 50kW, com antenas omni-direcionais operando na frequência de 980kHz e utilizando um veículo de medição para recepção fixa e móvel. Várias vias radiais foram percorridas a partir do transmissor localizado em uma área urbana e rural nos entorno da capital do Brasil, Brasília. A partir desses dados é proposto um modelo para avaliação das características elétricas do solo correspondente ao campo elétrico, através da aplicação do método de Equações Parabólicas e comprovação da eficácia do modelo proposto.

Projeto de um monopolo Hi para aplicações no sistema brasileiro de TV digital

A presente pesquisa trata o projeto e análise de uma antena monopolo planar com geometria modificada visando sua utilização para recepção do sinal de TV digital operante no Brasil na faixa de 470 MHz a 806 MHz. Faixa essa contida no espectro de UHF – Ultra High Frequency (300 MHz a 3 GHz). Para desenvolvimento desse trabalho foi tomado como referência à antena denominada “The Hi Monopole”. Que originalmente foi apresentada para operar em sistemas UWB (Ultra Wide Band) em 3,1 a 10,6 GHz. Para o desenvolvimento do trabalho proposto, diferentes técnicas de adequação da antena podem ser utilizadas para operação em banda larga, tais como: modificação na estrutura da antena, carregamento resistivo, chaveamento, utilização de elementos parasitas e estruturas de casamento. O projeto de antenas banda larga pode ser realizado a partir de três abordagens diferentes: domínio do tempo, domínio da frequência e método de expansão por singularidades. O método no domínio da frequência foi empregado neste trabalho para o projeto da antena proposta, algumas das técnicas supracitadas foram analisadas almejando o aumento da largura de banda, sendo confeccionado um protótipo da antena para validar os conceitos empregados. A antena foi então projetada para a faixa de 470 MHz a 890 MHz. O protótipo construído para essa mesma faixa apresentou bons resultados, o que valida à técnica empregada. Aspectos positivos e negativos do uso desta técnica são discutidos ao longo do trabalho. O programa computacional comercial CST® MICROWAVE STUDIO, baseado na Técnica da Integração Finita (FIT), foi usado para simulações no domínio da frequência.

Infecção do trato urinário em crianças de um hospital público do Pará-Brasil: perfil clínico-epidemiológico e genotipagem dos uropatógenos

A infecção do trato urinário (ITU) é uma das doenças mais comuns na infância e em 80 a 90% dos casos é causada por bactérias da família Enterobacteriaceae, especialmente Escherichia coli e Klebsiella pneumoniae, as quais no mundo inteiro têm emergido como produtoras de ESBL, um dos principais mecanismos de resistência bacteriana a cefalosporinas de espectro-estendido e monobactans. A prevalência da ITU em crianças, bem como as variáveis, sexo, idade, febre, bactéria mais frequente, presença de refluxo vesico-ureteral (RVU), presença de cicatrizes renais foram avaliadas no período de janeiro de 2006 a março de 2009, em hospital público de belém, região norte do Brasil e no período de abril a agosto de 2009, isolados de cepas de E. coli e K. pneumoniae foram obtidos de urina de crianças menores de 16 anos e avaliados fenotipicamente através do método automatizado de caracterização de ESBL, Vitek2, juntamente com a PCR para determinar se os genes ^blaTEM, ^blaSHV e ^blaCTX-M1 estavam presentes em cada organismo. Foram confirmados 199 casos de ITU no período estudado, 54,2% eram do sexo feminino, 46,2% eram menores de 02 anos de idade, febre ocorreu em 37,3% dos casos, RVU foi identificado em 38,6% das crianças com ITU e cicatriz renal em 38%, a bactéria mais frequente foi a E. coli (60%). Foram isoladas 43 amostras ( E. coli e K. pneumoniae, 74,4% e 25,6%, respectivamente), 95% foi resistente a ampicilina e sulfametoxazol-trimetroprim; 23,2% apresentaram fenótipo ESBL. O gene ^blaCTX-M1 foi o mais prevalente, encontrado em 19 cepas, seguido do gene ^blaTEM (18 cepas) e ^blaSHV (8 cepas). Esse estudo mostrou que bactérias com perfil de resistência ESBLcirculam no ambiente hospitalar em Belém e que os genes ^blaCTX-M1 e ^blaTEM e ^blaSHV estão presentes em cepas de E. coli e K. pneumoniae causadoras de ITU em crianças na região norte do Brasil.