Optimización en redes. El problema del transporte

El texto está dividido en tres capítulos. Se explicarán conceptos, teoría y modelos que intervendrán de manera directa en los capítulos posteriores. En el primer capítulo se abordarán los problemas lineales de redes. Se describe la teoría relativa a redes y con ello se desarrolla el método simplex para redes, una especialización del método simplex. Además se introducen los problemas de flujo de redes a costo mínimo. En el segundo capítulo se exponen los problemas de transporte y algún caso particular del mismo, para lo cual no será prácticamente necesario el desarrollo de nueva teoría, siendo válido todo lo expuesto en el capítulo previo. En el tercer capítulo se extiende el concepto de problemas de transporte, mediante modelos más completos que pretenden adecuarse algo más a los modelos de la vida real. A pesar de no ser problemas de transporte, están estrechamente relacionados con ellos y por lo tanto podrá ser explotada su estructura interna de problema de transporte. Por último, en los apéndices se encuentran los programas utilizados para resolver los problemas y los ejemplos del texto, se explica como resolver el problema de costo mínimo, de transporte o de transbordo computacionalmente y se realizan pruebas computacionales que demuestran la importancia de las propiedades de los problemas de redes.

El comportamiento estatal en los Juegos Olímpicos durante la Guerra Fría y Posguerra Fria: Una análisis desde el realismo neoclásico de Relaciones Internacionales.

342 p.

A emergência da banda de rock Forfun: um estudo sobre estratégias comunicacionais, complexidade, tecnologia e redes

O advento das tecnologias digitais permitiu alterações significativas na maneira de produzir, divulgar e consumir música. As grandes gravadoras deixaram de ser os principais agentes articuladores da indústria da música, que está cada vez mais organizada em rede. A produção musical cresce de forma exponencial e está atomizada e espalhada por uma miríade de artistas de todos os níveis. Entretanto, só alguns se destacam em meio a essa galáxia de produtores de conteúdo e conseguem atingir algum grau de sustentabilidade. Estes são aqueles que conhecem as regras de funcionamento dessa rede, ainda que não saibam explicitá-las. O objetivo do presente trabalho é contribuir para a construção do enunciado dessas regras. Para tanto, consultou-se literatura sobre música e comunicação produzida por pesquisadores ligados aos Estudos Culturais, na qual se pôde identificar o grande número de variáveis envolvidas na questão, e por isso buscou-se uma articulação com a noção de sistemas complexos. Em função do tipo de objeto e da abordagem propostos, foi realizado um estudo de caso sobre a banda de rock Forfun, que possibilitou, a partir da comparação com outros casos de sustentabilidade, identificar linhas gerais de conduta e oportunidade que acabam por revelar certas regras

Uma abordagem matricial para modelagem e simulação de redes de trocadores de calor com aplicações para o gerenciamento da deposição

Uma rede de trocadores de calor pode ser definida como um grupo de trocadores de calor interligados com o objetivo de reduzir a necessidade de energia de um sistema, sendo largamente usada nas indústrias de processos. Entretanto, uma rede está sujeita à deposição, a qual causa um decréscimo na efetividade térmica dos trocadores. Este fenômeno é provocado pelo acúmulo de materiais indesejáveis sobre a superfície de troca térmica. Para compensar a redução de efetividade térmica causada pela deposição, torna-se necessário um aumento no consumo de utilidades. Isto eleva os custos de operação, assim como os custos de manutenção. Estima-se que os custos associados à deposição atinjam bilhões de dólares anualmente. Em face a este problema, vários trabalhos de pesquisa têm investigado métodos para prevenir a deposição e/ou gerenciar as operações em uma rede. Estudos envolvem desde a otimização de trocadores de calor individuais, simulação e monitoramento de redes, até a otimização da programação das paradas para limpeza de trocadores de calor em uma rede. O presente trabalho apresenta a proposição de um modelo para simulação de redes de trocadores de calor com aplicações no gerenciamento da deposição. Como conseqüência, foi desenvolvido um conjunto de códigos computacionais integrados, envolvendo a simulação estacionária de redes, a simulação pseudo-estacionária do comportamento de redes em relação à evolução da deposição, a estimação de parâmetros para diagnóstico do problema da deposição e a otimização operacional deste tipo de sistema. Com relação ao simulador estacionário, o modelo da rede foi formulado matricialmente e os balanços de massa e energia são resolvidos como sistemas de equações lineares. Do ponto de vista da otimização, o procedimento proposto redistribui as vazões, visando um melhor aproveitamento térmico dos trocadores da rede, como, por exemplo, buscando as vazões da rede que maximizem a temperatura da corrente de entrada no forno em unidades de destilação atmosférica de óleo cru. Os algoritmos foram implementados em alguns exemplos da literatura e em um problema de uma refinaria real. Os resultados foram promissores, o que sugere que a proposta deste trabalho pode vir a ser uma abordagem interessante para operações envolvendo redes de trocadores de calor

Análise de desempenho de redes p2p com protocolo push/pull para distribuição de vídeo na presença de nós não-cooperativos.

O uso de Internet para a distribuição de fluxos de vídeo tem se mostrado uma tendência atual e traz consigo grandes desafios. O alicerce sobre qual a Internet está fundamentada, comutação por pacotes e arquitetura cliente-servidor, não proporciona as melhores condições para este tipo de serviço. A arquitetura P2P (peer-to-peer) vem sendo considerada como infraestrutura para a distribuição de fluxos de vídeo na Internet. A idéia básica da distribuição de vídeo com o suporte de P2P é a de que os vários nós integrantes da rede sobreposta distribuem e encaminham pedaços de vídeo de forma cooperativa, dividindo as tarefas, e colocando à disposição da rede seus recursos locais. Dentro deste contexto, é importante investigar o que ocorre com a qualidade do serviço de distribuição de vídeo quando a infraestrutura provida pelas redes P2P é contaminada por nós que não estejam dispostos a cooperar, já que a base desta arquitetura é a cooperação. Neste trabalho, inicialmente é feito um estudo para verificar o quanto a presença de nós não-cooperativos pode afetar a qualidade da aplicação de distribuição de fluxo de vídeo em uma rede P2P. Com base nos resultados obtidos, é proposto um mecanismo de incentivo à cooperação para que seja garantida uma boa qualidade de vídeo aos nós cooperativos e alguma punição aos nós não-cooperativos. Os testes e avaliações foram realizados utilizando-se o simulador PeerSim.

Uma nova métrica para protocolos de roteamento em redes em malha sem fio.

Este trabalho propõe uma nova métrica denominada AP (Alternative Path), a ser utilizada para o cálculo de rotas em protocolos de roteamento em redes em malha sem fio. Esta métrica leva em consideração a interferência causada por nós vizinhos na escolha de uma rota para um destino. O desempenho da métrica AP é avaliado e comparado com o da métrica ETX (Expected Transmission Count) e com o da métrica número de saltos (Hop Count). As simulações realizadas mostram que a métrica AP pode propiciar desempenho superior à rede quando comparada com as outras duas métricas. A métrica AP apresenta melhor desempenho em cenários com maior diversidade de caminhos alternativos.

Roteamento e alocação de comprimento de onda em redes WDM segundo algoritmo baseado em regras da natureza.

O surgimento de novos serviços de telecomunicações tem provocado um enorme aumento no tráfego de dados nas redes de transmissão. Para atender a essa demanda crescente, novas tecnologias foram desenvolvidas e implementadas ao longo dos anos, sendo que um dos principais avanços está na área de transmissão óptica, devido à grande capacidade de transporte de informação da fibra óptica. A tecnologia que melhor explora a capacidade desse meio de transmissão atualmente é a multiplexação por divisão de comprimento de onda ou Wavelength Division Multiplexing (WDM) que permite a transmissão de diversos sinais utilizando apenas uma fibra óptica. Redes ópticas WDM se tornaram muito complexas, com enorme capacidade de transmissão de informação (terabits por segundo), para atender à explosão de necessidade por largura de banda. Nesse contexto, é de extrema importância que os recursos dessas redes sejam utilizados de forma inteligente e otimizada. Um dos maiores desafios em uma rede óptica é a escolha de uma rota e a seleção de um comprimento de onda disponível na rede para atender uma solicitação de conexão utilizando o menor número de recursos possível. Esse problema é bastante complexo e ficou conhecido como problema de roteamento e alocação de comprimento de onda ou, simplesmente, problema RWA (Routing and Wavelentgh Assignment problem). Muitos estudos foram realizados com o objetivo de encontrar uma solução eficiente para esse problema, mas nem sempre é possível aliar bom desempenho com baixo tempo de execução, requisito fundamental em redes de telecomunicações. A técnica de algoritmo genético (AG) tem sido utilizada para encontrar soluções de problemas de otimização, como é o caso do problema RWA, e tem obtido resultados superiores quando comparada com soluções heurísticas tradicionais encontradas na literatura. Esta dissertação apresenta, resumidamente, os conceitos de redes ópticas e de algoritmos genéticos, e descreve uma formulação do problema RWA adequada à solução por algoritmo genético.

Determinação de posicionamento de nós roteadores em redes sem fio utilizando redes imunológicas.

A tecnologia sem fio (wireless) vem tomando conta do mundo. A cada dia mais pessoas estão trocando seus equipamentos com fio por equipamentos com a tecnologia wireless. Isso vem crescendo, devido as suas vantagens, tais como: facilidade de instalação e manutenção, redução de tempo de instalação de dispositivos, inexistência de estrutura de cabeamento, economia no custo de projetos, economia em infraestrutura, flexibilidade de configuração de dispositivos, economia no custo de montagem, flexibilidade na alteração de arquiteturas existentes e outros. Por essas facilidades supracitadas a área de automação industrial está também aumentando o seu interesse nessa tecnologia wireless. Nessa área, a segurança, confiabilidade e robustez dos dados são de suma importância. Então, para minimizar os efeitos das interferências geradas nesse meio são usadas técnicas de espalhamento em frequência e topologia em malha ou árvore para transmissão dos dados enviados pelos sensores aos nós roteadores até chegar ao gateway. Sendo assim, o posicionamento dos nós roteadores na rede em malha garantirá a menor influência dessas interferências. Esse trabalho propõe uma ferramenta de posicionamento de nós roteadores intermediários, chamado POSIMNET (Positioning Immune Network Rede Imunológica de Posicionamento), que auxilia o projetista da rede de automação industrial a encontrar a melhor configuração da rede sem fio. O POSIMNET é baseado nas redes imunológicas artificiais, que propõe criar n caminhos quaisquer ou disjuntos para as informações enviadas pelos nós sensores chegarem ao gateway, através da supressão, clonagem e reconfiguração de nós roteadores intermediários. Além disso, o algoritmo também é capaz de atender os critérios de baixo grau de falha e baixo número de retransmissão pelos roteadores. Esses critérios podem ser habilitados individualmente ou combinados com pesos iguais ou diferentes para cada um, a critério do usuário. A ferramenta POSIMNET é formada por dois módulos: (i) Rede Imunológica agrega elementos de dois modelos de redes imunológicas (SSAIS e AiNet); (ii) Campos Potenciais - posiciona os nós roteadores pelos campos potenciais, onde os sensores críticos os atraem enquanto que os obstáculos e outros roteadores os repelem.

Conservação de energia em redes de sensores sem fio.

Esta dissertação tem por objetivo propor algoritmos para conservação de energia de uma rede de sensores sem fio (RSSF) aplicada ao monitoramento de um processo suave f(x , y, t), que depende das coordenadas x e y dos nós sensores, e do tempo t, de forma a aumentar a autonomia da rede. Os algoritmos rodam na camada de aplicação de cada nó, e visam a economia de energia dos nós através do gerenciamento da necessidade de transmissões. Após a primeira amostra transmitida, apenas amostras com uma variação percentual maior do que um dado limiar são transmitidas. Além disso, cada nó pode permanecer inativo (economizando energia) entre essas transmissões. Em RSSfs de salto único, são propostos dois algoritmos: um baseado na fonte, onde cada nó é responsável por todo o processamento e tomada de decisões, e outro baseado no sorvedouro, onde todo o processamento e a tomada de decisões são realizadas pelo sorvedouro. Além disso, uma extensão de algoritmo baseado na fonte é proposta, para RSSFs de múltiplos saltos. Através dos resultados obtidos, observa-se que os algoritmos conseguiram uma redução significativa da quantidade de transmissões, o que leva a um aumento do tempo de vida e o erro na reconstrução do processo é apresentada. Desta forma, pode-se conjugar a relação entre tempo de vida máximo e erro de reconstrução mínimo.

Educação nas redes: professores em cotidianos de produções televisivas

O que fazem profissionais de educação numa produção televisiva? Nesta pesquisa, por meio de 'conversas' com praticantespensantes que atuam em produção de TV, e no uso de outros documentos (programas editados, argumentos, textos e roteiros), busco responder a essa pergunta e compreender as redes de conhecimentos e significações relativas aos espaçostempos de ação desses profissionais, entendidos como entre-lugares de educação e comunicação. A pesquisa, na perspectiva dos estudos com os cotidianos, se articula ao GRPESQ Currículo, redes educativas e imagens, do Laboratório Educação e Imagem/ProPEd/UERJ, e busca apoio em conversas/narrativas com/de professores que trabalharam/trabalham em televisão em especial, no programa Salto para o Futuro integrando a equipe de educação da TV Escola (MEC), ou atuando como consultores de séries temáticas. Sobre o assunto, também foram ouvidos responsáveis pela assessoria pedagógica dos canais Encuentro e Pakapaka, na Argentina, em doutorado-sanduíche, com o apoio da Capes. Como fundamentação teórica, além de pesquisas com os cotidianos, a partir de textos de Michel de Certeau, de Nilda Alves e de Inês Barbosa de Oliveira, dos quais emergem algumas das noções que permeiam essa investigação, ressalto a contribuição de autores da sociologia, como Pierre Bourdieu e Boaventura de Sousa Santos e, ainda, de represe ntantes dos chamados estudos culturais, entre eles Jesús Martín-Barbero, Nestor Canclini, Stuart Hall, Homi Bhabha entre outros. A questão do outro, da alteridade, que permeia a tese, em sua tessitura com narrativas e imagens, busca inspiração também nos escritos e em conversas com Carlos Skliar e nos textos de Jorge Larrosa. As conclusões possíveis destacam a importância das ações desses profissionais (professores) nesses espaçostempos televisivos.

Redes neurais artificiais aplicadas à determinação do tamanho ótimo da malha para o cálculo da intensidade útil

Neste trabalho é apresentado um estudo para a determinação do tamanho ótimo da malha de elementos, utilizando redes neurais artificiais, para o cálculo da intensidade útil. A ideia principal é treinar as redes de modo a possibilitar a aprendizagem e o reconhecimento do melhor tamanho para diversas áreas superficiais em fontes sonoras com geometria plana. A vantagem de se utilizar redes neurais artificiais deve-se ao fato de apresentarem um único tamanho para a obtenção da intensidade útil, consequentemente, uma redução significativa de tempo computacional quando comparado com o tempo de cálculo de uma malha bem refinada. Ensaios numéricos com placas planas - geometria separável que permite uma solução analítica - são utilizados para se realizar comparações. É apresentado um estudo comparativo entre o tempo computacional gasto para a obtenção da intensidade útil e o mesmo com a malha otimizada via redes neurais artificiais. Também é apresentada uma comparação do nível de potência sonora mediante solução numérica, a fim de validar os resultados apresentados pelas redes neurais.

Narrativas audiovisuais e redes de significações sobre gênero e sexualidades nos/com os cotidianos de um curso de formação de professores

Pensar as redes de conhecimentos e significações sobre gênero e sexualidades tecidas a partir de apropriações do cinema em espaçostempos de formação de professores é a proposta central desse projeto de dissertação, que foi desenvolvido durante os semestres letivos 2012.2 e 2013.1, tendo como campo de estudo uma turma do curso de Pedagogia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), na disciplina Pesquisa e Prática Pedagógica. A proposta foi investigar fragmentos da tessitura das redes de saberesfazeres sobre gênero e sexualidades criadas com diferentes usos de narrativas cinematográficas em múltiplos contextos cotidianos dentrofora da UERJ, porém, buscando percebê-las e problematizá-las no momento em que estão sendo entrelaçadas e transformadas nos cotidianos do curso de formação. Para vivenciar fragmentos dessas redes, nos espaçostempos dessa pesquisa-intervenção, criei, num primeiro momento, rodas de conversas para trazer à tona memórias fílmicas. Nessa atividade, pude experimentar o modo como determinados significados são sentidos, pensados e negociados pelas professoras em formação. As análises que desenvolvi buscaram compreender como essas professoras se apropriavam dos saberes e significações contidos nesses filmes que elas próprias apontaram como tendo marcado suas vidas, e como tais saberes se expressavam em suas reflexões sobre as práticas pedagógicas e sobre as sensibilidades e subjetividades docentes. Outros procedimentos metodológicos foram, ainda, desenvolvidos no sentido de produzir e questionar os conhecimentos tecidos em meio a essas redes, possibilitando novas e diferentes conexões. Entre eles, estão leituras de textos, exibição de filmes, realização de debates e a desnaturalização dos modos hegemônicos de fazer ciência e dos conteúdos escolares, com o propósito de incentivar novas conversas e, com isso, o engendramento de outras significações possíveis sobre gênero e sexualidades. Essa pesquisa se insere na tendência de pesquisas em educação, conhecida como nos/dos/com os cotidianos e, assim, entende que as professoras em formação pesquisadas são, acima de tudo, sujeitos e coautoras do estudo desenvolvido. Com este trabalho, afirmo que a formação de professores nunca estará concluída, mas em constante processo de produção. Apesar disso, aposto na germinação de algumas sementes que foram lançadas em uma busca constante, tanto da minha parte, quanto das alunas, na perspectiva de serem instituídas relações mais justas, combatentes dos processos de violência e exclusões motivados por diferenças de gênero e sexualidades. Por fim, defendo que diferentes usos de audiovisuais, especialmente nas práticas educativas, podem produzir maneiras para se inventar sensibilidades e estéticas-éticas de existência.

Implementação distribuída de auto-cura em redes inteligentes de distribuição de energia elétrica utilizando árvores de extensão mínima.

A propriedade de auto-cura, em redes inteligente de distribuição de energia elétrica, consiste em encontrar uma proposta de reconfiguração do sistema de distribuição com o objetivo de recuperar parcial ou totalmente o fornecimento de energia aos clientes da rede, na ocorrência de uma falha na rede que comprometa o fornecimento. A busca por uma solução satisfatória é um problema combinacional cuja complexidade está ligada ao tamanho da rede. Um método de busca exaustiva se torna um processo muito demorado e muitas vezes computacionalmente inviável. Para superar essa dificuldade, pode-se basear nas técnicas de geração de árvores de extensão mínima do grafo, representando a rede de distribuição. Porém, a maioria dos estudos encontrados nesta área são implementações centralizadas, onde proposta de reconfiguração é obtida por um sistema de supervisão central. Nesta dissertação, propõe-se uma implementação distribuída, onde cada chave da rede colabora na elaboração da proposta de reconfiguração. A solução descentralizada busca uma redução no tempo de reconfiguração da rede em caso de falhas simples ou múltiplas, aumentando assim a inteligência da rede. Para isso, o algoritmo distribuído GHS é utilizado como base na elaboração de uma solução de auto-cura a ser embarcada nos elementos processadores que compõem as chaves de comutação das linhas da rede inteligente de distribuição. A solução proposta é implementada utilizando robôs como unidades de processamento que se comunicam via uma mesma rede, constituindo assim um ambiente de processamento distribuído. Os diferentes estudos de casos testados mostram que, para redes inteligentes de distribuição compostas por um único alimentador, a solução proposta obteve sucesso na reconfiguração da rede, indiferentemente do número de falhas simultâneas. Na implementação proposta, o tempo de reconfiguração da rede não depende do número de linhas nela incluídas. A implementação apresentou resultados de custo de comunicação e tempo dentro dos limites teóricos estabelecidos pelo algoritmo GHS.

Algumas Contribuições para Algoritmos de Controle de Filtros Ativos e Híbridos Conectados em Paralelo com Redes Elétricas Trifásicas a 3 ou a 4 Fios.

Este trabalho apresenta contribuições para algoritmos de controle utilizados em filtros ativos e híbridos conectados em redes elétricas trifásicas a 3 ou a 4 fios. Em relação aos algoritmos de controle para filtros ativos, a contribuição consiste em estender o conceito da filtragem harmônica seletiva para compensação de correntes harmônicas e desequilibradas em uma rede trifásica a 4 fios. Esses algoritmos derivam dos conceitos utilizados na teoria da potência instantânea (teoria pq), em conjunto com um circuito de sincronismo PLL. É importante ressaltar que estes algoritmos não utilizam as correntes consumidas pelas cargas, ou seja, apenas as tensões no ponto da rede onde o filtro está conectado são utilizadas para determinação das correntes harmônicas de referência. Apenas as correntes na saída do conversor são utilizadas como realimentação do controle PWM. Estes algoritmos também foram utilizados no filtro híbrido para compensação de correntes harmônicas em uma rede trifásica a 3 fios. Por fim foi feito uma alteração nesses algoritmos de controle que permite eliminar as correntes utilizadas na realimentação do controle PWM. Resultados de simulação são apresentados com objetivo de observar o comportamento desses algoritmos tanto no filtro ativo quanto no híbrido nas condições mencionadas.

Análise de desempenho do protocolo TCP em Redes LTE.

O crescimento dos serviços de banda-larga em redes de comunicações móveis tem provocado uma demanda por dados cada vez mais rápidos e de qualidade. A tecnologia de redes móveis chamada LTE (Long Term Evolution) ou quarta geração (4G) surgiu com o objetivo de atender esta demanda por acesso sem fio a serviços, como acesso à Internet, jogos online, VoIP e vídeo conferência. O LTE faz parte das especificações do 3GPP releases 8 e 9, operando numa rede totalmente IP, provendo taxas de transmissão superiores a 100 Mbps (DL), 50 Mbps (UL), baixa latência (10 ms) e compatibilidade com as versões anteriores de redes móveis, 2G (GSM/EDGE) e 3G (UMTS/HSPA). O protocolo TCP desenvolvido para operar em redes cabeadas, apresenta baixo desempenho sobre canais sem fio, como redes móveis celulares, devido principalmente às características de desvanecimento seletivo, sombreamento e às altas taxas de erros provenientes da interface aérea. Como todas as perdas são interpretadas como causadas por congestionamento, o desempenho do protocolo é ruim. O objetivo desta dissertação é avaliar o desempenho de vários tipos de protocolo TCP através de simulações, sob a influência de interferência nos canais entre o terminal móvel (UE User Equipment) e um servidor remoto. Para isto utilizou-se o software NS3 (Network Simulator versão 3) e os protocolos TCP Westwood Plus, New Reno, Reno e Tahoe. Os resultados obtidos nos testes mostram que o protocolo TCP Westwood Plus possui um desempenho melhor que os outros. Os protocolos TCP New Reno e Reno tiveram desempenho muito semelhante devido ao modelo de interferência utilizada ter uma distribuição uniforme e, com isso, a possibilidade de perdas de bits consecutivos é baixa em uma mesma janela de transmissão. O TCP Tahoe, como era de se esperar, apresentou o pior desempenho dentre todos, pois o mesmo não possui o mecanismo de fast recovery e sua janela de congestionamento volta sempre para um segmento após o timeout. Observou-se ainda que o atraso tem grande importância no desempenho dos protocolos TCP, mas até do que a largura de banda dos links de acesso e de backbone, uma vez que, no cenário testado, o gargalo estava presente na interface aérea. As simulações com erros na interface aérea, introduzido com o script de fading (desvanecimento) do NS3, mostraram que o modo RLC AM (com reconhecimento) tem um desempenho melhor para aplicações de transferência de arquivos em ambientes ruidosos do que o modo RLC UM sem reconhecimento.