Cross-layer optimizations for multimedia distribution over Wireless Multimedia Sensor Networks and Flying Ad-Hoc Networks with quality of experience support

The proliferation of multimedia content and the demand for new audio or video services have fostered the development of a new era based on multimedia information, which allowed the evolution of Wireless Multimedia Sensor Networks (WMSNs) and also Flying Ad-Hoc Networks (FANETs). In this way, live multimedia services require realtime video transmissions with a low frame loss rate, tolerable end-to-end delay, and jitter to support video dissemination with Quality of Experience (QoE) support. Hence, a key principle in a QoE-aware approach is the transmission of high priority frames (protect them) with a minimum packet loss ratio, as well as network overhead. Moreover, multimedia content must be transmitted from a given source to the destination via intermediate nodes with high reliability in a large scale scenario. The routing service must cope with dynamic topologies caused by node failure or mobility, as well as wireless channel changes, in order to continue to operate despite dynamic topologies during multimedia transmission. Finally, understanding user satisfaction on watching a video sequence is becoming a key requirement for delivery of multimedia content with QoE support. With this goal in mind, solutions involving multimedia transmissions must take into account the video characteristics to improve video quality delivery. The main research contributions of this thesis are driven by the research question how to provide multimedia distribution with high energy-efficiency, reliability, robustness, scalability, and QoE support over wireless ad hoc networks. The thesis addresses several problem domains with contributions on different layers of the communication stack. At the application layer, we introduce a QoE-aware packet redundancy mechanism to reduce the impact of the unreliable and lossy nature of wireless environment to disseminate live multimedia content. At the network layer, we introduce two routing protocols, namely video-aware Multi-hop and multi-path hierarchical routing protocol for Efficient VIdeo transmission for static WMSN scenarios (MEVI), and cross-layer link quality and geographical-aware beaconless OR protocol for multimedia FANET scenarios (XLinGO). Both protocols enable multimedia dissemination with energy-efficiency, reliability and QoE support. This is achieved by combining multiple cross-layer metrics for routing decision in order to establish reliable routes.

Um modelo cross layer para predição de parâmetros de desempenho em redes sem fio baseados em OFDM

Esta dissertação tem como objetivo o desenvolvimento de um modelo matemático capaz de ajustar dados obtidos através de campanhas de medição por meio de um protótipo de um cenário da tecnologia WiMAX. As campanhas de medição foram feitas na Universidade Federal do Pará. Foram utilizadas antenas WiMAX, sendo uma como servidor, localizada em cima do prédio do Laboratório de Planejamento de Redes de Alto Desempenho (LPRAD), e a outra, receptora, que ficou em cima de um móvel para que os pontos fossem coletados. O método de ajuste utilizado foi o dos Mínimos Quadrados Lineares. Por meio dos dados coletados, aplica-se o método e estuda seu comportamento, verificando o quanto a otimização foi eficiente nos casos apresentados. A utilização da tecnologia em questão como acesso à Internet em alguns programas como o NAVEGAPARÁ, a busca de melhoramentos ou criação de modelos de propagação e a análise cross-layer das métricas utilizadas no trabalho, como a influência da relação sinal-ruído na perda de quadros, são fatores motivadores para a pesquisa desta dissertação.

Modelagem sísmica e inversão na presença de anisotropia

A necessidade da adoção de modelos elásticos anisotrópicos, no contexto da sísmica de exploração, vem crescendo com o advento de novas técnicas de aquisição de dados como VSP, walkway VSP, tomografia poço a poço e levantamentos sísmicos com grande afastamento. Meios anisotrópicos, no contexto da sísmica de exploração, são modelos efetivos para explicar a propagação de ondas através de meios que apresentam padrões de heterogeneidade em escala muito menor que o comprimento de onda das ondas sísmicas. Particularmente, estes modelos são muito úteis para explicar o dado sísmico mais robusto que são as medidas de tempo de trânsito. Neste trabalho, são investigados aspectos da propagação de ondas, traçado de raios e inversão de tempos de trânsito em meios anisotrópicos. É estudada a propagação de ondas SH em meios anisotrópicos estratificados na situação mais geral onde estas ondas podem ocorrer, ou seja, em meios monoclínicos com um plano vertical de simetria especular. É mostrado que o campo de ondas SH refletido a partir de um semi-espaço estratificado, não apresenta qualquer informação sobre a possível presença de anisotropia em subsuperfície. São apresentados métodos simples e eficientes para o traçado de raios em 3D através de meios anisotrópicos estratificados, baseados no princípio de Fermat. Estes métodos constituem o primeiro passo para o desenvolvimento de algoritmos de inversão de tempos de trânsito para meios anisotrópicos em 3D, a partir de dados de VSP e walkaway VSP. Esta abordagem é promissora para determinação de modelos de velocidade, que são necessários para migração de dados sísmicos 3D na presença de anisotropia. É efetuada a análise da inversão tomográfica não linear, para meios estratificados transversalmente isotrópicos com um eixo de simetria vertical(TIV). As limitações dos dados de tempo de trânsito de eventos qP para determinação das constantes elásticas, são estabelecidas e caracterizados os efeitos da falta de cobertura angular completa na inversão tomográfica. Um algoritmo de inversão foi desenvolvido e avaliado em dados sintéticos. A aplicação do algoritmo a dados reais demonstra a consistência de meios TIV. Esta abordagem é útil para casos onde há informação a priori sobre a estratificação quase plana das formações e onde os próprios dados do levantamento poço a poço apresentam um alto grau de simetria especular em relação a um plano vertical. Também pode ser útil em interpretações preliminares, onde a estimativa de um meio estratificado, serve como modelo de fundo para se efetuar análises mais detalhadas, por exemplo, como um modelo de velocidades anisotrópico para migração, ou como um modelo de calibração para análises de AVO.

Morfoestratigrafia do noroeste da planície costeira de São João de Pirabas (Nordeste do Pará)

Na Planície Costeira de São João de Pirabas (NE do Pará), ocorrem principalmente depósitos terciários e quaternários, cuja distribuição e espessura foram influenciadas por movimentos neotectônicos e oscilações do nível do mar atuantes desde o Mioceno. A análise estratigráfica com base em testemunhos (com até 6 m de comprimento), permitiu a identificação de um padrão de sedimentação, visualizado através de quatro sucessões marinhas: sucessão marinha retrogradacional basal - SB (lamas de intermaré, areias de antigos cordões praiais e areias de canais de maré); sucessão marinha retrogradacional - S1 (sedimentos predominantemente arenosos de face praial); sucessão progradacional - S2 (ambiente de planície de maré e "chêniers" associados) e; sucessão retrogradacional atual - S3 (cordões duna-praia, barras arenosas longitudinais e de baías, que migram sobre os manguezais). A evolução desta planície está relacionada às oscilações do nível do mar que, inicialmente, deram origem a sucessão Retrogradacional Basal (SB), durante uma fase transgressiva relacionada ao Pleistoceno Terminal (?), enquanto as sucessões S1, S2 e S3 teriam evoluído a partir da atuação de ciclos transgressivos e regressivos, desde aproximadamente 5.100 anos A.P até os dias atuais.

Determinação de parâmetros para a avaliação de carcaça em bubalinos machos no Estado do Pará

O presente estudo objetivou criar um protocolo para identificação da qualidade da carcaça de bubalinos machos abatidos no Estado do Pará. Para isso, efetuou-se o estudo em duas etapas: na primeira, utilizou-se 174 animais para a criação e implantação do protocolo de identificação da idade através do desenvolvimento dos pares de dentes incisivos e das mensurações lineares, altura de garupa e cernelha, perímetro torácico e comprimento corporal. A segunda etapa constou da comprovação do protocolo pré-estabelecido inserido dentro da avaliação das características de carcaça, através dos rendimentos de carcaça quente e fria, do traseiro, dianteiro, ponta de agulha, área de olho de lombo e espessura de gordura subcutânea de 76 animais abatidos. Verificou-se a ausência dos cantos decíduos 4º par nos animais de zero a três meses de idade. Os cantos estabeleceram-se definitivamente entre três e seis meses de idade. A partir dos seis meses de idade, os dentes incisivos decíduos estão todos presentes e estabelecidos. Aos 24 meses observou-se o início da troca dentária das pinças (1º par). Entre os 30 a 55 meses de idade ocorreu a troca dentária dos primeiros e segundos médios (2º e 3º par, respectivamente) e acima dos 55 meses, a troca dos cantos. Dos 55 aos 100 meses de idade, todos os dentes incisivos permanentes estavam estabelecidos. O peso vivo dos animais apresentou uma correlação positiva e significativa com as mensurações lineares, altura de garupa e cernelha, perímetro torácico e comprimento corporal. Dos 25,7 meses até os 30 meses de idade houve uma redução da taxa de crescimento, conseqüência da puberdade e acabamento da gordura de cobertura. A partir dos 18 meses de idade não houve diferença significativa de rendimento de carcaça quente e fria, do traseiro, da área de olho de lombo e da espessura de gordura subcutânea dos animais. O rendimento dianteiro foi maior em búfalos acima de 24 meses de idade e o rendimento de ponta de agulha foi maior para búfalos mais jovens. Concluiu-se que o início da troca dentária das pinças é a idade ideal para o abate, onde coincide com a redução da taxa de crescimento e da deposição de gordura de cobertura da carcaça.

Inversão gravimétrica usando regularização entrópica

Apresentamos um novo método para inversão gravimétrica da distribuição espacial do contraste de densidade no plano horizontal, baseado na combinação da maximização da entropia de ordem zero com a minimização da entropia de ordem um. O topo e a base das fontes gravimétricas são presumidos ser planos e horizontais e o modelo interpretativo consiste de uma malha de prismas justapostos em ambas às direções horizontais, sendo os contrastes de densidade de cada prisma os parâmetros a serem estimados. A maximização da entropia de ordem zero é similar ao vínculo de suavidade global, enquanto a minimização da entropia de ordem um favorece descontinuidades na distribuição do contraste de densidade. Conseqüentemente a combinação judiciosa de ambas pode levar a soluções apresentando regiões com contrastes de densidade virtualmente constantes (no caso de corpos homogêneos), separadas por descontinuidades abruptas. O método foi aplicado a dados sintéticos simulando a presença de corpos intrusivos em sedimentos. A comparação dos resultados com aqueles obtidos através do método da suavidade global mostra que ambos os métodos localizam as fontes igualmente bem, mas o delineamento de seus contornos é efetuado com maior resolução pela regularização entrópica, mesmo no caso de fontes com 100 m de largura separadas entre si por uma distância de 50 m. No caso em que o topo da fonte causadora não é plano nem horizontal, tanto a regularização entrópica como a suavidade global produzem resultados semelhantes. A metodologia apresentada, bem como a suavidade global foram aplicadas a dois conjuntos de dados reais produzidos por intrusões em rochas metamórficas. O primeiro é proveniente da região de Matsitama, no nordeste de Botswana, centro sul da África. A aplicação das duas metodologias a estes dados produziu resultados similares, indicando que o topo das fontes não é plano nem horizontal. O segundo conjunto provém da região da Cornuália, Inglaterra e produziu uma distribuição estimada de contraste de densidade virtualmente constante para a regularização entrópica e oscilante para a suavidade global, indicando que a fonte gravimétrica apresenta topo aproximadamente plano e horizontal, o que é confirmado pela informação geológica disponível.

Mapeamento de magnetização aparente usando regularização entrópica

Apresentamos um novo método de mapeamento de magnetização aparente no plano horizontal que combina a minimização da entropia de primeira ordem com a maximização da entropia de ordem zero dos contrastes de magnetização estimados. O modelo interpretativo é uma malha de prismas verticais justapostos ao longo de ambas as direções horizontais. Presumimos que o topo e a base das fontes magnéticas são planos e horizontais e estimamos os contrastes de magnetização dos prismas. A minimização da entropia de primeira ordem favorece soluções de bordas abruptas e a maximização da entropia de ordem zero evita a tendência de a fonte estimada ser um único prisma. Desta forma, uma combinação judiciosa de ambos os vínculos pode levar a soluções caracterizadas por regiões de contraste de magnetização virtualmente constantes separadas por descontinuidades abruptas. Aplicamos este método a dados sintéticos produzidos por intrusões simuladas em sedimentos e que apresentam topo e base planos e horizontais. Comparando nossos resultados com aqueles obtidos pelo vínculo da suavidade, mostramos que ambos os métodos produzem uma boa e equivalente localização do centro das fontes. Todavia, a regularização entrópica delineia as bordas do corpo com maior detalhe. Ambos os vínculos (suavidade e regularização entrópica) foram aplicados a uma anomalia real sobre um escarnito magnético em Butte Valley, Nevada, Estados Unidos. A regularização entrópica produziu uma estimativa da distribuição de magnetização com bordas mais abruptas, menor volume e maiores valores de magnetização aparente comparados àqueles produzidos pelo vinculo da suavidade.

Revisão de Aceratodes Amyot & Serville, 1843 (Heteroptera, Pentatomidae, Edessinae)

Edessinae é uma das maiores e mais diversas subfamílias de Pentatomidae, sendo encontrada apenas na região Neotropical e sul dos Estados Unidos. Este fato se deve ao grande número de espécies descritas (cerca de 260) e ainda não descritas (cerca de 300). Compreende atualmente seis gêneros: Edessa, Brachystethus, Peromatus, Olbia, Pantochlora e Doesburgedessa. Ao longo do tempo, as espécies que não se encaixavam em nenhum dos outros gêneros foram sendo alocadas em Edessa, levando a uma confusão entre os limites do gênero e da subfamília. O grande número de espécies levou a uma concentração dos problemas taxonômicos e nomenclaturais de Edessinae em Edessa. Portanto, são necessários estudos taxonômicos que visem solucionar estes problemas, revisando os gêneros conhecidos, reavaliando os subgêneros de Edessa, redescrevendo espécies existentes e realizando novos arranjos nomenclaturais. O presente trabalho objetivou reavaliar o status taxonômico de Aceratodes, bem como resolver problemas nomenclaturais. Foram estudados 283 exemplares obtidos por empréstimos de 22 instituições, nacionais e estrangeiras. Para cada espécie, são apresentadas descrições, medidas, fotografias, desenhos de estruturas com importância sistemática (processo metasternal e genitália de ambos os sexos), chave dicotômica e mapa de distribuição. Aceratodes é elevado a gênero com base em caracteres morfológicos comuns as espécies, tais como: ângulo umeral não desenvolvido e arrendondado; placas genitais da fêmea não, ou pouco projetadas posteriormente; segmento abdominal VI não projetado posteriormente; hemiélitro com embólio apresentando textura, coloração e padrão de pontuação distintos do restante do cório; braços do processo metasternal achatados lateralmente e não atingindo o terço anterior do mesosterno. Aceratodes passou a ser formado por 19 espécies. Uma espécie nova da Mata Atlântica; duas originalmente descritas neste gênero: A. albomarginatus e A. marginalis; e 16 transferidas de Edessa: E. abdominalis, E. aulacosterna, E. brasiliensis, E. carnosa, E. castaneolineta, E. cerradensis, E. chapadensis, E. fulvicornis, E. luteovenulata, E. meditabunda, E. mexicana, E. ovalis, E. piperitia, E. rufodorsata e E. rufomarginata, E. sternalis. A fêmea de A. meditabundus é descrita pela primeira vez. O lectótipo de Edessa mexicana foi aqui designado. As espécies Edessa corallipes, Edessa cogitabunda e Edessa virididorsata foram sinonimizadas a A. carnosus, A. meditabundus e A. fulvicornis, respectivamente.