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.

Planejamento de redes de comunicação sem fio para ambiente indoor considerando os efeitos da polarização das antenas: abordagem baseada em medições

Uma das principais aplicações de ondas eletromagnéticas, na atualidade, na área de telecomunicações trata dos enlaces em sistemas móveis sem fio. Sejam estes terrestres (indoor/outdoor) ou via satélites, o projetista do sistema de telecomunicações tem que ser capaz de determinar os sistemas irradiantes, as potências envolvidas, a frequência de operação do sistema, a área de cobertura e os parâmetros de qualidade do serviço. O planejamento das novas redes de comunicações sem fio representa um grande desafio ao incluir serviços cada vez mais avançados com diferentes requisitos de qualidade, suporte a mobilidade, altas taxas de transmissão e capacidades elevadas de tráfego. Os diversos ambientes nos quais essas redes operam, os fenômenos associados produzem diversos efeitos no comportamento do sinal recebido e, consequentemente, uma variação no desempenho do enlace de comunicação entre os pontos de acesso, a rede e os usuários. Por conseguinte, esses efeitos devem ser avaliados corretamente, de tal forma que o dimensionamento da rede atenda aos requisitos de qualidade regulamentados. O presente trabalho objetiva estabelecer uma metodologia para o planejamento de redes de comunicação sem fio para ambientes indoor, considerando os parâmetros de qualidade de serviços e os efeitos da polarização das antenas. Foi proposto um modelo empírico para determinar a área de cobertura desse ambiente a partir de uma abordagem baseada em medições. Como resultado de campanhas de medições, foram identificados os principais parâmetros que interferem nas perdas no enlace de propagação, destacando-se os materiais envolvidos no ambiente bem como os efeitos da polarização das antenas transmissora, entre outros. Tais efeitos, avaliados corretamente, permitirão ao projetista da rede, de uma forma crítica e com base em dados obtidos em campo, definir a melhor configuração de parâmetros e critérios de projeto para a implantação de uma rede móvel de acesso sem fio. As medições para determinação dos parâmetros de cobertura e de qualidade de serviços foram realizadas no prédio do Laboratório de Engenharia Elétrica e de Computação e no prédio de aulas do Instituto de Tecnologia da Universidade Federal do Pará. Nas campanhas de medição foram utilizadas algumas frequências, escolhidas devido à importância dos serviços disponibilizados: 2,4 GHz - redes locais sem fio (WLAN’s); 3,5 GHz - Wimax licenciado; 5,85 GHz - Wimax livre e 10 GHz (a faixa de 9,8 a 10 GHz não está ainda regulamentada, de 10 - 10,15 GHz-radioamador (Resolução Anatel, Nº 452/2006 - D.O.U. de 20.12.2006) ou serviços de comunicações multimídias (SCM) para sistemas em banda larga). Os principais resultados obtidos com o modelo proposto foram avaliados e comparados com os principais modelos da literatura e mostraram que a metodologia adotada para o planejamento de redes de comunicação sem fio em ambientes indoor teve um bom desempenho.

Predição de qualidade de experiência em redes wimax em aplicações de video baseada em aspectos de qualidade de serviço

A crescente utilização dos serviços de telecomunicações principalmente sem fio tem exigido a adoção de novos padrões de redes que ofereçam altas taxas de transmissão e que alcance um número maior de usuários. Neste sentido o padrão IEEE 802.16, no qual é baseado o WiMAX, surge como uma tecnologia em potencial para o fornecimento de banda larga na próxima geração de redes sem fio, principalmente porque oferece Qualidade de Serviço (QoS) nativamente para fluxos de voz, dados e vídeo. A respeito das aplicações baseadas vídeo, tem ocorrido um grande crescimento nos últimos anos. Em 2011 a previsão é que esse tipo de conteúdo ultrapasse 50% de todo tráfego proveniente de dispositivos móveis. Aplicações do tipo vídeo têm um forte apelo ao usuário final que é quem de fato deve ser o avaliador do nível de qualidade recebida. Diante disso, são necessárias novas formas de avaliação de desempenho que levem em consideração a percepção do usuário, complementando assim as técnicas tradicionais que se baseiam apenas em aspectos de rede (QoS). Nesse sentido, surgiu a avaliação de desempenho baseada Qualidade de Experiência (QoE) onde a avaliação do usuário final em detrimento a aplicação é o principal parâmetro mensurado. Os resultados das investigações em QoE podem ser usados como uma extensão em detrimento aos tradicionais métodos de QoS, e ao mesmo tempo fornecer informações a respeito da entrega de serviços multimídias do ponto de vista do usuário. Exemplos de mecanismos de controle que poderão ser incluídos em redes com suporte a QoE são novas abordagens de roteamento, processo de seleção de estação base e tráfego condicionado. Ambas as metodologias de avaliação são complementares, e se usadas de forma combinada podem gerar uma avaliação mais robusta. Porém, a grande quantidade de informações dificulta essa combinação. Nesse contexto, esta dissertação tem como objetivo principal criar uma metodologia de predição de qualidade de vídeo em redes WiMAX com uso combinado de simulações e técnicas de Inteligência Computacional (IC). A partir de parâmetros de QoS e QoE obtidos através das simulações será realizado a predição do comportamento futuro do vídeo com uso de Redes Neurais Artificiais (RNA). Se por um lado o uso de simulações permite uma gama de opções como extrapolação de cenários de modo a imitar as mesmas situações do mundo real, as técnicas de IC permitem agilizar a análise dos resultados de modo que sejam feitos previsões de um comportamento futuro, correlações e outros. No caso deste trabalho, optou-se pelo uso de RNAs uma vez que é a técnica mais utilizada para previsão do comportamento, como está sendo proposto nesta dissertação.

Gerenciamento de mobilidade transparente com suporte integrado a QoS/QoE em redes heterogêneas

Os avanços nas tecnologias de comunicação sem fio, a demanda por novas aplicações multimídia em tempo real, com requisitos de Qualidade de Serviço (QoS) e Qualidade de Experiência (QoE), e a proliferação de equipamentos móveis, originam o surgimento de soluções que permitem mobilidades horizontais e verticais em redes heterogêneas, de modo transparente. Esses dispositivos móveis apresentam múltiplas interfaces sem fio, onde os usuários se conectam para realizar tarefas e serviços variados no seu dia a dia, mediante a tecnologia de redes diferentes, proporcionando um cenário heterogêneo com diversas oportunidades de conectividade para os usuários móveis. Visando solucionar o problema de várias conexões, feitas por usuários móveis, em uma mesma rede Wi-Fi (Wireless Fidelity) e/ou WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) com diferentes serviços executados, porém, utilizando incorretamente a rede, esta dissertação propõe uma técnica hierárquica de decisão de mobilidade transparente, baseada em uma função de custo, no padrão IEEE 802.21 e no mapeamento de classes de serviço para garantir QoS/QoE para usuários em períodos de mobilidade chamada de MIH2Q, onde essa política informa a melhor rede para ser utilizada, de acordo com o serviço utilizado pelo usuário móvel. A avaliação do impacto e os benefícios da proposta são feitas através de simulação no NS-2 (Network Simulator - version 2) e no evalvid, utilizando métricas de QoS e QoE para verificação dos resultados.

Avaliação do programa de HIV/Aids na concepção dos usuários: o caso em um hospital de referência em Belém-PA

Estudo referente a avaliação do Programa de HIV/aids em um hospital de referência, na concepção dos usuários. O objetivo geral da pesquisa foi descrever a concepção dos usuários na unidade de internação e ambulatorial, sobre o programa de HIV/aids em um hospital universitário de referência na cidade de Belém-PA. Para o estudo foram traçados como objetivos específicos: apresentar as sugestões dos usuários do programa para a melhoria no desenvolvimento das atividades do programa e fornecer as ferramentas mínimas para a construção de um modelo de avaliação para o programa. No referencial foi utilizado o panorama da epidemia de HIV/AIDS, políticas de saúde no Brasil e a aids, e a avaliação de programas e serviços em saúde. O método e a abordagem foram qualitativo, descritivo do tipo estudo de caso. Foi utilizado um roteiro de entrevistas semi-estruturado sobre a temática. A pesquisa foi desenvolvida nas dependências do HUJBB, mais especificamente nos serviços do Programa de HIV/aids, em que foram entrevistados usuários do SAE e os internados na clínica de doenças infecto-parasitárias. Através da análise dos dados, foram divididas as falas em quatro categorias: caracterização do usuário quanto ao acesso ao serviço; a motivação do usuário pela qualidade do serviço; dificuldades frente às atividades e orientações do serviço; expectativas para a melhoria do programa. O resultado da pesquisa esclarece as restrições e qualidades do programa; a insatisfação do usuário no acesso ao serviço; o alto grau de motivação bem como a ausência da mesma; as principias dificuldades dos usuários em aderir as orientações e atividades do programa, como o medo de encarar a morte, a falta de recurso para chegar ao serviço, o preconceito vivido pelas pessoas com HIV/aids e a promiscuidade sexual; e as expectativas dos usuários para o programa: rapidez no atendimento, melhor infraestrutura. Conclui-se com as melhorias que podem contribuir para a qualidade de vida dos usuários, subsidiar demanda suficiente de profissionais para atender no programa e oferecer tratamento completo às pessoas que vivem com HIV/aids atendidas no programa do HUJBB.

Avaliação operacional do Programa de Controle da Hanseníase nas unidades de saúde do Distrito Dagua no município de Belém-PA

O presente estudo descreve a avaliação operacional das açoes de controle do programa da hanseniase nas unidades de saúde do distrito administrtivo do Guamá- dagua do municipio de Belém no Estado do Pará. Trata de um estudo quantitativo ecológico do tipo transversal. Realizada no periodo de 2005 a 2010 em 11 unidades de saúde sendo 05 Centros de saude e 06 casas familias . Os dados utilizados foram secundários obtidos através do Sistema de informação de agravos de notificação- SINAN relacionado a 05 indicadores operacionais utilizados pelo Ministerio da Saúde para avaliação do Programa de Controle da Hanseniase e os dados primários coletados por meio de entrevistas com os profissionais de saúde . Os resultados encontrados no distrito foram: coeficiente de detecção no periodo de 22,6 a 39,7 casos de hanseníase por 100.000 habitantes muito alto de acordo com os parametros do MS.Na avaliação de incapacidade no momento do diagnóstico o resultado encontrado foi regular (81,3%) levando-se em consideração o total dos casos notificados.Evidenciou-se uma precariedade na avaliação do grau de incapacidade dos casos curados em todo o período de estudo. Quanto as altas curadas o percentual encontrado foi acima de 90% na maioria das unidades.Observou-se que o abandono de tratamento nas unidades do Distrito Dagua se manteve estável, apresentando percentuais abaixo de 10% em (6) seis das onze unidades.Identificou-se que as unidades do bairro da Terra Firme contribuíram para elevação dos percentuais de alta por abandono.Na entrevista realizada com profissionais sobre as capacitações recebidas, a associação entre as variáveis, aptidão para diagnosticar e tratar hanseníase e complicações e ou reações, com as variáveis como idade, categoria profissional e tempo de serviço. identificou-se que a variável tempo de serviço foi considerada estatisticamente significante com um p= 0,0206. Conclui-se que a qualidade do serviço nas unidades do Distrito dagua esta aquém do preconizado em função do real papel e cobertura das equipes de saude da familia e que o controle da hanseníase como problema de saúde pública em Belém requer medidas adicionais de vigilância epidemiológica, além daquelas que atualmente vêm sendo utilizadas.