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is a plus, it can limit the quality of service (QoS) for the users and reduce the efficiency of the network, based on outdated allocation parameters such as signal power level.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%.

Efeitos do fogo recorrente na serrapilheira: consequências para artrópodes, decomposição e mineralização de carbono e nitrogênio em uma floresta de transição da Amazônia

Os artrópodes possuem uma importante função no ecossistema, pois participam da ciclagem de nutrientes, decomposição, trituração e mistura da serrapilheira. Os incêndios florestais, cada vez mais freqüentes na Amazônia, destroem a camada de serrapilheira e os artrópodes que nela vivem. O objetivo desta tese é investigar como o fogo recorrente atua sobre este processo, investigando a abundância e densidade de artrópodes de serrapilheira e as taxas de decomposição da matéria orgânica e a mineralização de C e N em uma floresta de transição da Amazônia no município de Querência, estado do Mato Grosso. Para tanto, uma parcela de 50 ha de floresta primária (500 x 1000 m) foi queimada experimentalmente a cada ano a partir de 2004, e outra área de mesmo tamanho foi mantida intacta para controle. Os artrópodes foram coletados aleatoriamente em 40 pontos distribuídos dentro da parcela, por meio de armadilhas de solo (“pitfalls”) e em 40 pontos sendo extraídos da serrapilhaira através de funis de Berlese. As coletas foram realizadas em fevereiro, abril (estação chuvosa), junho e agosto (estação seca) de 2007, após a terceira queima experimental anual. Os artrópodes foram analisados até o nível taxonômico de ordem e as formigas foram identificadas até gênero. O estudo de decomposição foi feito com 480 bolsas se serrapilheira distribuídas aleatoriamente, com 240 em cada parcela, quatro meses após a última queimada. As bolsas foram confeccionadas com malhas de nylon com aberturas de 2 mm (malha fina), e em metade delas foram feitos três orifícios de 1 cm² de cada lado, permitindo a entrada de macroartrópodes (malha grossa). Em cada bolsa foi inserido cerca de 10 g de folhas secas. A cada dois meses 30 bolsas de cada tipo de malha foi retirada de cada parcela, totalizando duas retiradas na estação seca e duas na estação chuvosa. As bolsas foram secas em estufa e pesadas novamente. A diferença entre peso seco inicial e final representou a taxa de decomposição. A cada retirada de um lote de bolsas de cada tipo de malha e de cada parcela, uma subamostra (10) destas bolsas foram selecionadas aleatoriamente para análises de análise de C e N das folhas. Os artrópodes apresentaram fortes diferenças sazonais. Na estação seca os colêmbolas ocorreram em menor abundância e as formigas ocorreram em maior abundância. Concomitantemente aos efeitos de sazonalidade, os artrópodes apresentaram diversas respostas ao fogo, com alguns grupos apresentando aumento e outros redução em abundância e densidade em diferentes datas pós-fogo, em comparação a floresta controle. Os ortópteros se destacaram por terem apresentado maior abundância em todas as datas pós-fogo em comparação a floresta controle. Em geral os macropredadores freduziram sua abundância e densidade após o fogo (formigas, besouros, dentre outros) e os engenheiros de ecossistema e decompositores foram mais abundantes (baratas, ácaros, dentre outros) em relação à floresta controle. As formigas também apresentaram diferenças entre as parcelas: maior diversidade e modificações na composição de gêneros durante a estação seca, pois o fogo favoreceu o aumento em abundância de formigas generalistas. As taxas de decomposição na parcela queimada foram menores do que na parcela controle, e as bolsas de malha fina com menores taxas de decomposição do que as bolsas de malha grossa. As taxas de C e N também foram diferentes entre as parcelas, e a razão C/N, na parcela queimada se manteve estável em todas as datas pós-fogo, enquanto na parcela controle houve declínio gradual durante o experimento seguindo as estações. Estes resultados indicam que o fogo modifica a fauna de serrapilheira, reduzindo diversas populações de artrópodes e modificando a composição deste grupo. As bolsas de malha fina indicam que a exclusão de macroartrópodes reduzem a taxa de decomposição da matéria orgânica e que os microartrópodes são mais prejudicados. O fogo também reduz o processo de mineralização de C e N já que a razão C/N se manteve estável na parcela queimada. Este estudo demonstra que o fogo recorrente tem forte efeito sobre artrópodes de serrapilheira e ciclagem de nutrientes em florestas de transição da Amazônia.

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.