Melhoria de protocolos de encaminhamento em VANETs de alta densidade

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Fast mobility support in low-power wireless networks: smart-HOP over RPL/6LoWPAN

With the emergence of low-power wireless hardware new ways of communication were needed. In order to standardize the communication between these low powered devices the Internet Engineering Task Force (IETF) released the 6LoWPAN stand- ard that acts as an additional layer for making the IPv6 link layer suitable for the lower-power and lossy networks. In the same way, IPv6 Routing Protocol for Low- Power and Lossy Networks (RPL) has been proposed by the IETF Routing Over Low power and Lossy networks (ROLL) Working Group as a standard routing protocol for IPv6 routing in low-power wireless sensor networks. The research performed in this thesis uses these technologies to implement a mobility process. Mobility management is a fundamental yet challenging area in low-power wireless networks. There are applications that require mobile nodes to exchange data with a xed infrastructure with quality-of-service guarantees. A prime example of these applications is the monitoring of patients in real-time. In these scenarios, broadcast- ing data to all access points (APs) within range may not be a valid option due to the energy consumption, data storage and complexity requirements. An alternative and e cient option is to allow mobile nodes to perform hand-o s. Hand-o mechanisms have been well studied in cellular and ad-hoc networks. However, low-power wireless networks pose a new set of challenges. On one hand, simpler radios and constrained resources ask for simpler hand-o schemes. On the other hand, the shorter coverage and higher variability of low-power links require a careful tuning of the hand-o parameters. In this work, we tackle the problem of integrating smart-HOP within a standard protocol, speci cally RPL. The simulation results in Cooja indicate that the pro- posed scheme minimizes the hand-o delay and the total network overhead. The standard RPL protocol is simply unable to provide a reliable mobility support sim- ilar to other COTS technologies. Instead, they support joining and leaving of nodes, with very low responsiveness in the existence of physical mobility.

Pesquisa segura de dados em redes de sensores

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

A Mudança Organizativa como Projecto Crítico para a Eficiência do Sistema Público de Saúde: Análise Teórica e Estudo do Caso das Agências de Contratualização em Portugal

Este estudo aborda a relevância da mudança organizativa como suporte para reformas do sistema público de Saúde português. Tanto a reforma como a mudança organizativa sectorial são enquadradas no contexto da modernização da Administração Pública, em Portugal e no conjunto da OCDE. O trabalho tem duas componentes: por um lado, procuram-se as ligações conceituais entre diferentes disciplinas para compreender a complexidade dos motivos e mecanismos da reforma da Administração Pública e da intervenção estatal em Saúde; por outro, faz-se o estudo do caso das Agências de Contratualização de Serviços de Saúde em Portugal, nos anos 1996 – 1999 (estendendo-se, às experiências de fragmentação institucional introduzidas pelo Executivo Governamental 2002 – 2004). Utilizam-se os paradigmas das diferentes disciplinas e a avaliação das experiências de outros países com mudanças organizativas sectoriais anteriores para analisar a experiência portuguesa. A experiência portuguesa com as Agências de Contratualização de Serviços de Saúde demonstra que já se tinha identificado a necessidade de mudança organizativa para apoiar reformas sectoriais: a separação entre financiador e prestador resultou de diferentes diagnósticos sobre os limites do modelo integrado de “comando – e – controle” para a intervenção pública em Saúde. Aliás, a sucessão de propostas das equipes dirigentes do Ministério da Saúde, em 1996 – 1999 e 2002 – 2004 incluem instrumentos semelhantes (autonomização das instituições prestadoras, contratação, estruturas ad-hoc) embora em apoio a estratégias de reforma com objectivos diferentes. Este estudo procura trazer três contribuições para o debate da reforma das instituições envolvidas na materialização dos objectivos do Sistema Nacional de Saúde, em Portugal. Por um lado, faz-se uma análise do comportamento dos diferentes tipos de instituições que compõem o SNS e a sua administração de apoio, o que permite identificar algumas das contradições entre as mesmas, bem como alguns dos potenciais motivos da sua tradicional lentidão de resposta às pressões dos utentes e sociedade. Por outro lado, é abordada a influência da profissão médica como determinante das organizações, que cria um caso particular de alianças entre interesses profissionais e a procura da legitimação dos modernos Estados de Bem – Estar. O terceiro aporte é a análise das limitações da aplicação das técnicas do managerialismo ao campo da Saúde, em particular os mecanismos contratuais. A análise das instituições do SNS revela um conjunto “virado para dentro”, lento na reacção às mudanças ambientais. Tal como noutras grandes organizações, a defesa da estabilidade reage à mudança, e a satisfação dos interesses internos pode sobrepor-se às responsabilidades sociais da rede institucional. As diferentes organizações componentes do SNS apresentam também conflitos e contradições entre si: por um lado, a normatização característica das grandes redes choca-se com a discrição procurada pelos profissionais médicos; por outro, a gestão centralizada não permite incorporar a diversidade e complexidade da produção de serviços realizada nos diversos pontos da rede. A experiência das Agências de Contratualização teve curta duração e limitou a possibilidade de avaliar o seu desempenho face aos objectivos inicialmente propostos. O tempo foi suficiente, no entanto, para demonstrar a resistência à mudança organizativa das estruturas regionais habituadas ao “comando – e - controle”. Identificaram-se também dificuldades que poderiam advir da descentralização de poder sobre financiamento e controle de despesa, dados os escassos recursos humanos das Agências de Contratualização. As mudanças organizativas introduzidas pela equipe dirigente do Ministério da Saúde entre 2002 – 2004 deslocam o foco do nível regional para o central, em consonância com os diferentes objectivos estratégicos. O estudo identifica limites e obstáculos à aplicação de técnicas managerialistas na gestão de um sistema público prestador de cuidados de saúde. Por um lado, na Administração Pública em geral, as mudanças organizativas podem coincidir com momentos de limitação orçamental (prolongado sub – financiamento no caso dos hospitais públicos portugueses): para evitar a derrapagem de despesas, a descentralização recomendada para responder à fragmentação das necessidades da sociedade pós – fordista tem que ser contida por controlo centralizado através de designados políticos. Num sistema público de Saúde, os benefícios potenciais da aplicação de contratos são limitados por características sectoriais específicas. Oligopólio e oligopsónio juntam-se para permitir a “captura” do mercado por médicos e gestores, desviando as instituições dos seus objectivos sociais. A cooperação entre profissionais situados tanto nas instituições prestadoras como nos loci de planeamento suplanta a competição e limita o papel disciplinador dos contratos. E a intenção de obter resultados de melhoria de estado de saúde é operacionalmente mais complexa que a simples resposta à procura de cuidados médicos: tanto o conteúdo dos contratos a negociar como a sua monitorização são mais complexos do que no domínio empresarial. A constatação das limitações não deve, no entanto, ser motivo de resignação pessimista. As pressões pela mudança organizativa vão continuar a manifestar-se, mantendo-se o conflito entre contracção fiscal e fragmentação das necessidades da sociedade pós – fordista, e poderão ter consequências ainda mais agudas na Administração Pública portuguesa, que teve crescimento recente para responder à montagem tardia do Estado de Bem – Estar. As instituições autonomizadas do sector Saúde poderão, paralelamente a re – engenharias suscitadas pela gestão da qualidade, mostrar diversas manifestações de alianças entre médicos e gestores, defendendo a sua sobrevivência financeira através de desnatação da procura. A Administração Pública e os órgãos de estratégia devem evitar que os objectivos sociais do sistema sejam prejudicados por esta continuada captura do mercado pelas instituições. Por um lado, com melhor inteligência para negociar contratos baseados em necessidades. Por outro lado, incentivando a competição entre instituições e profissionais em diferentes níveis da rede prestadora e, por último, fomentando os mecanismos de prestação de contas. São feitas diversas sugestões para adequação da AP sectorial aos novos desafios. Discute-se a adequação do nível regional para sede da gestão de contratos, baseada nas exigências de tratamento de informação que respeite a complexidade técnica da produção e a adequação à variedade das necessidades locais. A discussão da adequação do nível regional prolonga-se com a necessidade de incentivar a inteligência das Administrações Regionais de Saúde, em paralelo ao reforço do poder e organização das instituições do nível primário como contratadores de serviços dos hospitais, considerado um dos poucos meios de restringir o comportamento oligopólico destes últimos. Considera-se ainda que é necessário continuar a experimentar gerir as inovações com estruturas ad – hoc, paralelas à administração tradicional de organização hierarquizada. As vantagens destas estruturas estarão na sua independência das alianças políticas locais, indutoras de ineficiências, e na facilidade em estabelecer ligações de trabalho informais, mas funcionais, entre diferentes departamentos.

El ocio cotidiano de los estudiantes: de educación secundaria en Espanã

Partiendo de la interrelación existente entre la educación cultural de las personas y el uso que hacen de sus tiempos cotidianos, en el artículo se pone de manifiesto la relevancia que tiene el ocio en el desarrollo humano. Más aún cuando nos referimos a adolescentes y jóvenes que, dada la realidad socio familiar que les ha venido impuesta, ven condicionada la satisfacción de muchas de las necesidades básicas que favorecen una vida de y con calidad, en cuyo logro el derecho al ocio adquiere un protagonismo clave. En este sentido, se presentarán parte de los resultados de un proyecto de investigación, cuyo objetivo principal residía en conocer e interpretar cómo inciden los tiempos escolares en los procesos de socialización adolescente y juvenil, así como en los modos de configurar su tiempo libre. Más en concreto: se analizarán algunos de los datos obtenidos en un cuestionario diseñado ad hoc y aplicado a una muestra de 3.306 alumnos/as de entre 12 y 17 años que cursaban Educación Secundaria Obligatoria (ESO) en centros educativos de la geografía española en el curso académico 2010-2011. Conocer la utilización que hace este colectivo de sus tiempos, tiene para nosotros en este artículo una doble finalidad: reflexionar en qué medida las actividades que realizan favorecen la adquisición de aprendizajes de carácter cultural; indagar si existe alguna relación significativa entre la edad, el contexto familiar y las actividades que llevan a cabo.

Desenvolvimento de uma infra-estrutura de software para suportar conceitos de eficiência energética usando sistemas móveis pró-activos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Replication vs erasure coding in data centric storage for wireless sensor networks

In-network storage of data in wireless sensor networks contributes to reduce the communications inside the network and to favor data aggregation. In this paper, we consider the use of n out of m codes and data dispersal in combination to in-network storage. In particular, we provide an abstract model of in-network storage to show how n out of m codes can be used, and we discuss how this can be achieved in five cases of study. We also define a model aimed at evaluating the probability of correct data encoding and decoding, we exploit this model and simulations to show how, in the cases of study, the parameters of the n out of m codes and the network should be configured in order to achieve correct data coding and decoding with high probability.

RoutesMobilityModel: easy realistic mobility simulation using external information services

Workshop on ns-3 (WNS '15). 13, May, 2015. Castelldefels, Spain.

Sensor Integration for Smart Cities Using Multi-Hop Networks

Smart Cities are designed to be living systems and turn urban dwellers life more comfortable and interactive by keeping them aware of what surrounds them, while leaving a greener footprint. The Future Cities Project [1] aims to create infrastructures for research in smart cities including a vehicular network, the BusNet, and an environmental sensor platform, the Urban Sense. Vehicles within the BusNet are equipped with On Board Units (OBUs) that offer free Wi-Fi to passengers and devices near the street. The Urban Sense platform is composed by a set of Data Collection Units (DCUs) that include a set of sensors measuring environmental parameters such as air pollution, meteorology and noise. The Urban Sense platform is expanding and receptive to add new sensors to the platform. The parnership with companies like TNL were made and the need to monitor garbage street containers emerged as air pollution prevention. If refuse collection companies know prior to the refuse collection which route is the best to collect the maximum amount of garbage with the shortest path, they can reduce costs and pollution levels are lower, leaving behind a greener footprint. This dissertation work arises in the need to monitor the garbage street containers and integrate these sensors into an Urban Sense DCU. Due to the remote locations of the garbage street containers, a network extension to the vehicular network had to be created. This dissertation work also focus on the Multi-hop network designed to extend the vehicular network coverage area to the remote garbage street containers. In locations where garbage street containers have access to the vehicular network, Roadside Units (RSUs) or Access Points (APs), the Multi-hop network serves has a redundant path to send the data collected from DCUs to the Urban Sense cloud database. To plan this highly dynamic network, the Wi-Fi Planner Tool was developed. This tool allowed taking measurements on the field that led to an optimized location of the Multi-hop network nodes with the use of radio propagation models. This tool also allowed rendering a temperature-map style overlay for Google Earth [2] application. For the DCU for garbage street containers the parner company provided the access to a HUB (device that communicates with the sensor inside the garbage containers). The Future Cities use the Raspberry pi as a platform for the DCUs. To collect the data from the HUB a RS485 to RS232 converter was used at the physical level and the Modbus protocol at the application level. To determine the location and status of the vehicles whinin the vehicular network a TCP Server was developed. This application was developed for the OBUs providing the vehicle Global Positioning System (GPS) location as well as information of when the vehicle is stopped, moving, on idle or even its slope. To implement the Multi-hop network on the field some scripts were developed such as pingLED and “shark”. These scripts helped upon node deployment on the field as well as to perform all the tests on the network. Two setups were implemented on the field, an urban setup was implemented for a Multi-hop network coverage survey and a sub-urban setup was implemented to test the Multi-hop network routing protocols, Optimized Link State Routing Protocol (OLSR) and Babel.

mRPL: Boosting mobility in the Internet of Things

The 6loWPAN (the light version of IPv6) and RPL (routing protocol for low-power and lossy links) protocols have become de facto standards for the Internet of Things (IoT). In this paper, we show that the two native algorithms that handle changes in network topology – the Trickle and Neighbor Discovery algorithms – behave in a reactive fashion and thus are not prepared for the dynamics inherent to nodes mobility. Many emerging and upcoming IoT application scenarios are expected to impose real-time and reliable mobile data collection, which are not compatible with the long message latency, high packet loss and high overhead exhibited by the native RPL/6loWPAN protocols. To solve this problem, we integrate a proactive hand-off mechanism (dubbed smart-HOP) within RPL, which is very simple, effective and backward compatible with the standard protocol. We show that this add-on halves the packet loss and reduces the hand-off delay dramatically to one tenth of a second, upon nodes’ mobility, with a sub-percent overhead. The smart-HOP algorithm has been implemented and integrated in the Contiki 6LoWPAN/RPL stack (source-code available on-line mrpl: smart-hop within rpl, 2014) and validated through extensive simulation and experimentation.

Quality-of-service aware routing for static and mobile IPv6-based low-power and lossy sensor networks using RPL

The Internet of Things (IoT) has emerged as a paradigm over the last few years as a result of the tight integration of the computing and the physical world. The requirement of remote sensing makes low-power wireless sensor networks one of the key enabling technologies of IoT. These networks encompass several challenges, especially in communication and networking, due to their inherent constraints of low-power features, deployment in harsh and lossy environments, and limited computing and storage resources. The IPv6 Routing Protocol for Low Power and Lossy Networks (RPL) [1] was proposed by the IETF ROLL (Routing Over Low-power Lossy links) working group and is currently adopted as an IETF standard in the RFC 6550 since March 2012. Although RPL greatly satisfied the requirements of low-power and lossy sensor networks, several issues remain open for improvement and specification, in particular with respect to Quality of Service (QoS) guarantees and support for mobility. In this paper, we focus mainly on the RPL routing protocol. We propose some enhancements to the standard specification in order to provide QoS guarantees for static as well as mobile LLNs. For this purpose, we propose OF-FL (Objective Function based on Fuzzy Logic), a new objective function that overcomes the limitations of the standardized objective functions that were designed for RPL by considering important link and node metrics, namely end-to-end delay, number of hops, ETX (Expected transmission count) and LQL (Link Quality Level). In addition, we present the design of Co-RPL, an extension to RPL based on the corona mechanism that supports mobility in order to overcome the problem of slow reactivity to frequent topology changes and thus providing a better quality of service mainly in dynamic networks application. Performance evaluation results show that both OF-FL and Co-RPL allow a great improvement when compared to the standard specification, mainly in terms of packet loss ratio and average network latency. 2015 Elsevier B.V. Al

Amostragem Adaptativa em Redes de Sensores

Uma nova área tecnológica está em crescente desenvolvimento. Esta área, denominada de internet das coisas, surge na necessidade de interligar vários objetos para uma melhoria a nível de serviços ou necessidades por parte dos utilizadores. Esta dissertação concentra-se numa área específica da tecnologia internet das coisas que é a sensorização. Esta rede de sensorização é implementada pelo projeto europeu denominado de Future Cities [1] onde se cria uma infraestrutura de investigação e validação de projetos e serviços inteligentes na cidade do Porto. O trabalho realizado nesta dissertação insere-se numa das plataformas existentes nessa rede de sensorização: a plataforma de sensores ambientais intitulada de UrbanSense. Estes sensores ambientais que estão incorporados em Data Collect Unit (DCU), também denominados por nós, medem variáveis ambientais tais como a temperatura, humidade, ozono e monóxido de carbono. No entanto, os nós têm recursos limitados em termos de energia, processamento e memória. Apesar das grandes evoluções a nível de armazenamento e de processamento, a nível energético, nomeadamente nas baterias, não existe ainda uma evolução tão notável, limitando a sua operacionalidade [2]. Esta tese foca-se, essencialmente, na melhoria do desempenho energético da rede de sensores UrbanSense. A principal contribuição é uma adaptação do protocolo de redes Ad Hoc OLSR (Optimized Link State Routing Protocol) para ser usado por nós alimentados a energia renovável, de forma a aumentar a vida útil dos nós da rede de sensorização. Com esta contribuição é possível obter um maior número de dados durante períodos de tempo mais longos, aproximadamente 10 horas relativamente às 7 horas anteriores, resultando numa maior recolha e envio dos mesmos com uma taxa superior, cerca de 500 KB/s. Existindo deste modo uma aproximação analítica dos vários parâmetros existentes na rede de sensorização. Contudo, o aumento do tempo de vida útil dos nós sensores com recurso à energia renovável, nomeadamente, energia solar, incrementa o seu peso e tamanho que limita a sua mobilidade. Com o referido acréscimo a determinar e a limitar a sua mobilidade exigindo, por isso, um planeamento prévio da sua localização. Numa primeira fase do trabalho analisou-se o consumo da DCU, visto serem estes a base na infraestrutura e comunicando entre si por WiFi ou 3G. Após uma análise dos protocolos de routing com iv suporte para parametrização energética, a escolha recaiu sobre o protocolo OLSR devido à maturidade e compatibilidade com o sistema atual da DCU, pois apesar de existirem outros protocolos, a implementação dos mesmos, não se encontram disponível como software aberto. Para a validação do trabalho realizado na presente dissertação, é realizado um ensaio prévio sem a energia renovável, para permitir caracterização de limitações do sistema. Com este ensaio, tornou-se possível verificar a compatibilidade entre os vários materiais e ajustamento de estratégias. Num segundo teste de validação é concretizado um ensaio real do sistema com 4 nós a comunicar, usando o protocolo com eficiência energética. O protocolo é avaliado em termos de aumento do tempo de vida útil do nó e da taxa de transferência. O desenvolvimento da análise e da adaptação do protocolo de rede Ad Hoc oferece uma maior longevidade em termos de tempo de vida útil, comparando ao que existe durante o processamento de envio de dados. Apesar do tempo de longevidade ser inferior, quando o parâmetro energético se encontra por omissão com o fator 3, a realização da adaptação do sistema conforme a energia, oferece uma taxa de transferência maior num período mais longo. Este é um fator favorável para a abertura de novos serviços de envio de dados em tempo real ou envio de ficheiros com um tamanho mais elevado.

Intrusion tolerant routing with data consensus in wireless sensor networks

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Relatório de estágio no Centro de Arbitragem Comercial na Câmara de Comércio e Indústria Portuguesa

O presente relatório é o resultado do estágio de seis meses efetuado entre setembro de 2014 e fevereiro de 2015 no Centro de Arbitragem Comercial da Câmara de Comércio e Indústria Portuguesa. O presente texto descreve as diversas atividades desenvolvidas durante o período do estágio, assim como uma análise teórica do instituto de arbitragens paralelas. Foi também efetuada uma atualização de dados recolhidos sobre processos arbitrais do Centro de Arbitragem já terminados, entre os anos 1990 e 2015, e adicionados dados novos, sobre as diferentes pessoas jurídicas que recorrem ao CAC, tanto em arbitragens institucionalizadas como arbitragens ad hoc.

Relatório de estágio no Centro de Arbitragem Comercial da Câmara de Comércio e Indústria Portuguesa

This report is the outcome of an internship that took place in Centro de Arbitragem Comercial da Câmara de Comércio e Indústria Portuguesa and its completion is an essential part of the path towards obtaining the Master’s Degree in Faculdade de Direito da Universidade Nova de Lisboa. This report has been structured in two stages – firstly, the presentation of the Centro de Arbitragem Comercial, focusing on its field of expertise, organic structure, principles and advantages. Then, the description of the activities developed within the Secretariat over the several stages of the arbitration procedure – since the reception of the arbitration requirement in institutional proceedings, terms of reference in ad hoc procedures, through the monitoring of the arbitral tribunal sessions (preliminary hearings, submission of evidence and final allegations) and the notification of the arbitration award. The second stage of this report is related to the description of the functions and powers of the President of Centro de Arbitragem Comercial. Firstly, it defines those powers by analyzing the statutes and rules of proceedings of the Centro de Arbitragem, drawing comparisons between the above mention and the rules of proceedings of others arbitral institutional centres, some of them are international references. The report assesses and describes the presidential powers, such as: configuration and composition of the arbitral tribunal (including arbitrator’s replacements, excuses and refusals); deadline extensions; determination of procedural rules and decision-making on any procedural incidents which arise before the constitution of the arbitral tribunal; definition of arbitration costs and fees; joinder of parties and consolidation of proceedings admission; and appointment of an emergency arbitrator. Lastly, this report analyzes some decisions delivered by the President in the respective institutional procedures which took place in the Centre.