Green-Markov models - new optimization strategies: a case study for user allocation in co-channel macro/femto networks

ABSTRACT: The femtocell concept aims to combine fixed-line broadband access with mobile telephony using the deployment of low-cost, low-power third and fourth generation base stations in the subscribers' homes. While the self-configuration of femtocells is a plus, it can limit the quality of service (QoS) for the users and reduce the efficiency of the network, based on outdated allocation parameters such as signal power level. To this end, this paper presents a proposal for optimized allocation of users on a co-channel macro-femto network, that enable self-configuration and public access, aiming to maximize the quality of service of applications and using more efficiently the available energy, seeking the concept of Green networking. Thus, when the user needs to connect to make a voice or a data call, the mobile phone has to decide which network to connect, using the information of number of connections, the QoS parameters (packet loss and throughput) and the signal power level of each network. For this purpose, the system is modeled as a Markov Decision Process, which is formulated to obtain an optimal policy that can be applied on the mobile phone. The policy created is flexible, allowing different analyzes, and adaptive to the specific characteristics defined by the telephone company. The results show that compared to traditional QoS approaches, the policy proposed here can improve energy efficiency by up to 10%.

Green markov - uma abordagem híbrida de política markoviana e simulação discreta para planejamento de alocação de usuários em redes macro-femto

O uso da comunicação de voz e dados através de dispositivos móveis vem aumentando significativamente nos últimos anos. Tal expansão traz algumas dificuldades inerentes, tais como: ampliação constante de capacidade das redes e eficiência energética. Neste contexto, vem se consolidando o conceito de Green networks, que se concentra no esforço para economia de energia e redução de CO2. Neste sentido, este trabalho propõe validar um modelo de uma política baseado em processo markoviano de decisão, visando a otimizar o consumo de energia, QoS e QoE, na alocação de usuários em redes macrocell e femtocell. Para isso o modelo foi inserido no simulador NS-2, aliando a solução analítica markoviana à flexibilidade característica da simulação discreta. A partir dos resultados apresentados na simulação, a política obteve uma economia significativa no consumo energético, melhorando a eficiência energética em até 4%, além de melhorar a qualidade de serviço em relação às redes macrocell e femtocell, demonstrando-se eficaz, de modo a alterar diretamente as métricas de QoS e de QoE.

Estratégia de otimização para a melhoria da interpretabilidade de redes bayesianas: aplicações em sistemas elétricos de potência

A investigação de métodos, técnicas e ferramentas que possam apoiar os processos decisórios em sistemas elétricos de potência, em seus vários setores, é um tema que tem despertado grande interesse. Esse suporte à decisão pode ser efetivado mediante o emprego de vários tipos de técnicas, com destaque para aquelas baseadas em inteligência computacional, face à grande aderência das mesmas a domínios com incerteza. Nesta tese, são utilizadas as redes Bayesianas para a extração de modelos de conhecimento a partir dos dados oriundos de sistemas elétricos de potência. Além disso, em virtude das demandas destes sistemas e de algumas limitações impostas às inferências em redes bayesianas, é desenvolvido um método original, utilizando algoritmos genéticos, capaz de estender o poder de compreensibilidade dos padrões descobertos por essas redes, por meio de um conjunto de procedimentos de inferência em redes bayesianas para a descoberta de cenários que propiciem a obtenção de um valor meta, considerando a incorporação do conhecimento a priori do especialista, a identificação das variáveis mais influentes para obtenção desses cenários e a busca de cenários ótimos que estabeleçam valores, definidos e ponderados pelo usuário/especialista, para mais de uma variável meta.

Processo markoviano de decisão para alocação dinâmica de recursos e controle de admissão de conexão em redes IEEE 802.16

Este trabalho apresenta uma solução para o problema de controle admissão de conexão e alocação dinâmica de recursos em redes IEEE 802.16 através da modelagem de um Processo Markoviano de Decisão (PMD) utilizando o conceito de degradação de largura de banda, o qual é baseado nos requisitos diferenciados de largura de banda das classes de serviço do IEEE 802.16. Para o critério de desempenho do PMD é feita a atribuição de diferentes retornos a cada classe de serviço, fazendo assim o tratamento diferenciado de cada fluxo. Nesse sentido, é possível avaliar a política ótima, obtida através de um algoritmo de iteração de valores, considerando aspectos como o nível de degradação médio das classes de serviço, utilização dos recursos e probabilidades de bloqueios de cada classe de serviço em relação à carga do sistema. Resultados obtidos mostram que o método de controle markoviano proposto é capaz de priorizar as classes de serviço consideradas mais relevantes para o sistema.

Controle conjunto de admissão de chamadas em redes sem fio co-localizadas

Gerenciamento de recursos de rádio é um tema importante e desafiador em redes sem fio. Na próxima geração de redes (redes 4G) esse tema é ainda mais desafiador devido à necessidade de gerenciamento de recursos das diversas redes sem fio de forma conjunta. Algoritmos de controle de admissão de chamadas (CAC) é uma alternativa viável e amplamente estudada em redes homogêneas para este fim. Contudo, os algoritmos de CAC propostos para redes homogêneas não são adequados para a próxima geração de redes sem fio por não possuírem uma visão global do sistema. Diante da importância de gerenciamento de recursos de rádio e da escassez de algoritmos de CAC destinados às redes heterogêneas, tem-se este tema como foco primário deste trabalho. Além da confecção de um modelo para controle conjunto de admissão de chamadas através da utilização de processos semi-markovianos de decisão, dada a existência de um conglomerado de tecnologias de acesso sem fio atuando colaborativamente, um estudo é realizado buscando-se avaliar o impacto da proporcionalidade existente entre os tamanhos de áreas de coberturas, no desempenho do sistema.

O Conselho Estadual de Saúde - CES/PA - em foco: uma análise da participação e do controle social

Analisar o tipo de Participação e Controle Social exercidos no Conselho Estadual de Saúde no Estado do CES/PA no período de 2001 até 2009 foi objetivo central deste estudo, pois naquele momento duas leis regulamentavam o Conselho. A Lei Estadual N° 5.751/93 e a Lei Estadual N° 6.370/01 que contrariavam e eliminavam o princípio básico de participação da sociedade civil organizada para constituição e composição do CES/PA, listando explicitamente os nomes das entidades que poderiam ter assento no referido colegiado. Este foi o motivo pelo qual permaneceram as mesmas entidades naquele espaço, por mais de oito anos e as nomeações e posse de conselheiros ocorriam naturalmente por meio dos Decretos que os gestores entendessem necessários. Esta determinação na legislação negava a população paraense o direito de participar de um processo aberto e amplo de consulta popular na escolha de novas entidades e conselheiros a cada dois anos naquele colegiado. Esta prática contribuiu para que a sociedade paraense passasse a chamar ironicamente o CES/PA de "Conselho Biônico" a partir de 2001. Para execução desta dissertação elegeu-se a abordagem qualitativa, pois foi o método que melhor se adequou à análise de processos sociais. A pesquisa documental realizada nas atas, relatórios, decretos, portarias e outros documentos constituíram a análise empírica. Os resultados da pesquisa permitem concluir que: (1) o tipo de participação exercido no CES/PA nos nove anos pesquisados foi a da concepção liberal e o Controle Social foi o exercido pelo Estado sobre os setores da sociedade civil; (2) a relação que se estabeleceu entre Estado e os setores da sociedade civil organizada no Conselho foi aquela caracterizada pela cooptação da sociedade civil, convertendo-se num instrumento de colaboração, limitando-se o CES/PA a aprovar decisões tomadas antecipadamente pelo Estado; e (3) o protagonismo dos setores da sociedade civil nos processos decisórios e nas atividades do exercício de Participação e do Controle Social no Conselho revelou-se do tipo passivo.

QoS management in smart grids: a Markovian approach

In Smart Grids, a variety of new applications are available to users of the electrical system (from consumers to the electric system operators and market operators). Some applications such as the SCADA systems, which control generators or substations, have consequences, for example, with a communication delay. The result of a failure to deliver a control message due to noncompliance of the time constraint can be catastrophic. On the other hand, applications such as smart metering of consumption have fewer restrictions. Since each type of application has different quality of service requirements (importance, delay, and amount of data to transmit) to transmit its messages, the policy to control and share the resources of the data communication network must consider them. In this paper Markov Decision Process Theory is employed to determine optimal policies to explore as much as possible the availability of throughput in order to transmit all kinds of messages, considering the quality of service requirements defined to each kind of message. First a non-preemptive model is formulated and after that a preemptive model is derived. Numerical results are used to compare FIFO, non-preemptive and preemptive policies.

O papel da incerteza no planejamento de sistemas de educação a distância

A tarefa de projetar um sistema de educação a distância (SEAD) é um processo complexo devido ao número de componentes envolvidos, às diferentes visões e abordagens quanto à sua eficácia, aos valores em disputa, aos interesses em jogo e às decisões urgentes. Este trabalho, partindo da experiência constante de livros e artigos dos autores, faz um recorte na tese de doutoramento de um deles a fim de descrever a importância da análise de incertezas em programas de educação a distância, o que se acredita levar à redução da probabilidade de ocorrência de eventos indesejáveis e/ou inesperados em várias situações caracterizadas por ambientes complexos. Descreve-se a trajetória da incerteza na perspectiva da ciência e apresenta-se um referencial teórico para dar suporte à temática do planejamento de SEADs. São citadas, também, as formas como as incertezas podem incidir nos processos decisórios e de implantação de SEADs, tomando por base uma pesquisa realizada no estado do Pará. Estratégias foram especificadas na perspectiva de melhorar a articulação entre as iniciativas das diversas áreas, de modo a potencializar a participação dos diferentes atores e reforçar o papel da educação a distância como política pública para a inclusão social. Nas considerações finais, reforça-se a adaptabilidade da investigação para outras situações. O trabalho pretende ser uma contribuição na indicação de diretrizes estratégicas para subsidiar a implantação de SEADs.