Informação quântica e relatividade

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desenvolvimento, implementação e testes de um sistema de comunicação sem fio heterogêneo para acesso à serviços: aplicações na telemedicina e domótica

Nos últimos de 20 anos, economia e tecnologia evoluíram em muitas direções e em novas áreas. Muitas dessas evoluções criaram oportunidades que estão sendo consideradas na concepção de futuras redes de comunicação. Estas novas possibilidades estão relacionadas à, sobretudo, utilização da internet para o acesso à serviços e englobam: mobilidade; tecnologias de baixo custo; crescimento e empregos (pela Internet participa-se de cada processo de negócios e produção); serviços; educação (oportunidade para as pessoas crescerem e se desenvolverem); entretenimento (mundos virtuais para o lazer, compras e jogos); volume de tráfego maior (texto, voz, imagens, vídeo). Como uma consequência, a Internet se tornou, semelhante a eletricidade ou água, um bem público. Com quase 2 bilhões de usuários (aproximadamente 28% da população mundial), a Internet está se tornando, cada vez mais, uma infraestrutura difusivo oferecendo em qualquer lugar, a qualquer momento conectividade e serviços. Este mundo da Internet atual é o resultado de sucessivas alterações que aconteceram desde o seu surgimento e que tornaram a infraestrutura de comunicação de importância crítica. Em termos de tecnologias de comunicação, os sistemas móveis sem fio têm um lugar especial devido a sua difusão excepcional na última década e que, junto com a Internet, tem permitido o aparecimento de dispositivos inteligentes, a introdução de novos serviços inovadores e exigindo, para tanto, um ambiente que suporte a inovação e criatividade. Porém, os vários padrões de redes para suporte, principalmente, ao acesso de última milha são desvantagens na perspectiva do usuário, pois este tem de se habilitar nessas redes (contratar os serviços) e, não raro, ter terminais específicos para o acesso. A idéia de um padrão único para estas redes não obteve resultados satisfatórios e uma solução aponta para a integração dessas redes para prover acesso único e transparente ao usuário. Esse trabalho, portanto, apresenta uma solução embarcada para integrar padrões de comunicações sem fio heterogênea do tipo IEEE 802.15.4 ZigBee, IEEE 802.20 GSM/GPRS e IEEE 802.2 Wi-Fi. Essa heterogeneidade de tecnologias sem fio permite a um usuário em movimento, através de seu terminal local ou remoto, acessar aplicativos e serviços de forma transparente. A avaliação de desempenho da solução foi realizada utilizando-se dois tipos de serviços: domótica e telemedicina. Os resultados indicaram que a solução proposta consegue integrar e prover os serviços com segurança e confiabilidade.

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.

SwImax: um simulador em realidade virtual para auxiliar o ensino do padrão WiMAX

O padrão IEEE 802.16, também chamado de WiMAX, é uma tecnologia da rede banda larga sem fio para áreas metropolitanas, utilizado como alternativa para transmissão de sinal de Internet a regiões que não possuem infraestrutura de rede cabeada. Atualmente, o ensino desta tecnologia em sala de aula é meramente teórico, o que dificulta a compreensão dos alunos com relação a determinadas funcionalidades do WiMAX. Nesse sentido, a presente dissertação aborda o projeto de desenvolvimento de um simulador em Realidade Virtual, chamado SwImax, voltado para auxílio do ensino do padrão IEEE 802.16. Assim, o SwImax simula algumas características do funcionamento deste padrão, quais sejam: faixas de frequência de operação, área de cobertura, procedimento de handover, transmissão sem linha de visada, entre outros. A dissertação apresenta os trabalhos correlatos que influenciaram o desenvolvimento do projeto, além de um resumo acerca do padrão IEEE 802.16. O texto apresenta também as ferramentas utilizadas no desenvolvimento do SwImax e a implementação do simulador. Ao final do desenvolvimento, o software foi submetido a uma avaliação dos usuários, de modo que os resultados também são abordados nesta dissertação.

Aspectos de avaliação de desempenho em redes ponto a ponto e ponto multiponto baseados em modelagem Markoviana e medições

Esta tese apresenta uma metodologia para avaliação de desempenho de redes de acesso banda larga. A avaliação de desempenho de redes é uma forma de identificar e analisar como determinadas características tais como diferentes tipos de tráfego ou formas de utilização, por exemplo, podem influenciar no comportamento da rede em foco, podendo assim prever como tal rede se comportará frente a situações futuras. A metodologia apresentada é composta de duas abordagens: uma abordagem baseada em medições e outra baseada em modelagem via processos Markovianos. As redes analisadas englobam os dois tipos básicos de arquitetura de acesso: redes ADSL2+ (linha digital do assinante assimétrica 2+ – Asymmetric Digital Subscriber Line 2+), as quais são redes cabeadas que utilizam cabos metálicos de pares trançados; redes FBWN (rede sem fio banda larga fixa – Fixed Broadband Wireless Network), as quais são redes sem fio (wireless) baseadas no padrão IEEE 802.16. A abordagem de medições é focada na forma como a rede analisada se comporta frente a três situações: transmissão de um tráfego genérico; impacto de ruídos não-estacionários no sistema; e uso da rede como meio de transmissão de tráfego multimídia em tempo real. A abordagem de modelagem, por sua vez, ´e baseada em prever o comportamento das redes analisadas utilizando uma formulação matemática fundamentada em processos Markovianos. Os resultados apresentados indicam a viabilidade de aplicação desta metodologia como forma de avaliação de desempenho. Os resultados ainda tornam possível a extensão desta metodologia a outros tipos de redes de acesso banda larga, tais como: redes de fibras ópticas, redes de enlaces de microondas, redes VDSL/VDSL2 (linha digital do assinante de alta taxa de dados – Very-high-data-rate DSL), etc.

Color vision loss in patients treated with chloroquine

Pacientes que fazem uso de cloroquina ou hidróxi-cloroquina, drogas que são freqüentemente administradas para o tratamento de artrite reumatóide, lúpus eritrematoso ou malária, podem sofrer alterações na visão de cores e na sensibilidade de contraste. O presente estudo avaliou a função visual destes pacientes em um estudo conjunto da Universidade de São Paulo (USP), em São Paulo, e da Universidade Federal do Pará (UFPA), em Belém. Trinta e dois pacientes usuários de cloroquina sem alterações no exame de fundo de olho foram avaliados em São Paulo (n=10, 38 a 71 anos, média=55,8 anos) e em Belém (n=22, 20 a 67 anos, média=40 anos). A dose acumulada de cloroquina prescrita foi de 45 a 430 g (média=213 g; dp=152 g) para o grupo de São Paulo, e de 36 a 540 g (média=174 g; dp=183 g) para o grupo de Belém. Os testes foram realizados monocularmente com o estado refracional corrigido. A discriminação de cor foi avaliada utilizando o Teste de Cor de Cambridge (CCT): o limiar de discriminação de cor foi mensurado primeiro nos eixos protano, deutano e tritano, e em seqüência, três elipses de MacAdam foram determinadas. A visão de cores dos pacientes também foi avaliada com testes de arranjo de cores: o teste de 100 matizes de Farnsworth-Munsell (FM100), o D15 de Farnsworth-Munsell, e o teste Lanthony Dessaturado (D15d). A sensibilidade de contraste foi também medida com grades senoidais preto-e-brancas em 22 pacientes. Os resultados foram comparados com controles sem patologias oftalmológicasou neuro-oftalomológicas. 24 pacientes apresentaram discromatopsia adquirida, com perdas seletivas (11 pessoas) ou difusas (13 pessoas). Embora as perdas estivessem presentes no FM100, não houve correlação entre o escore de erro do FM100 e a área elíptica medida pelo CCT. Além disso, três pacientes que tiveram escores normais no FM100 falharam para alcançar limiares normais no CCT. O teste de Lanthony foi menos sensível do que os outros dois testes, tal que falhou em indicar perda em cerca de metade dos pacientes afetados, e o D15 foi o teste menos sensível, deixando de indicar déficits em 9 de 10 pacientes. A sensibilidade de contraste esteve dentro dos valores normais para pacientes submetidos a este teste. A extensão das perdas na discriminação de cores foi positivamente correlacionada com a dose acumulada. O CCT é recomendado para o acompanhamento destes pacientes, pois forneceu dados quantitativos que podem ser diretamente interpretados no espaço cromático da CIE (Commission Internationelle d'Éclairage).

WiMAX interoperabilidade mundial para acesso de microondas

This paper presents a technique dubbed WiMAX radio link, the IEEE 802.16 was completed in October 2001 and published on April 8, 2002 and is constantly updated, this technology specifies an interface for wireless metropolitan networks (WMAN) and is under control of the WiMAX Forum, which is a group of companies responsible for the dissipation of this technology in the world, the great benefit of this standard is to offer broadband Internet connection in areas where there is no infrastructure such as fiber optics that has a cost higher. The main purpose of this paper is to present the theoretical and technical characteristics of this technology for both the standard for fixed and mobile standard, regulation of frequency bands by the FCC and description of the physical layer, through to basic concepts are used in many other types of radio link and technologies have been adapted and updated for this little-known standard, allowing a greater range and speed, which are specified and differentiate these advancements is one of the contributions of the work done here. After the theoretical conceptualization stage, a real case study has been inserted in this work to demonstrate the effectiveness of this technology deployed. The idea of presenting this case study is linked to a better view of the use of standard in the market, nationwide

Evolução da tecnologia móvel até 2013

In this paper expounds on the major phases or generations of the evolutionary process of wireless mobile communication, emphasizing their characteristics and changes over time. The main benefit of this process is the rate of data transfer remembering capacity spectral and methods of harnessing and improving its efficiency. The current network today is 4G and the technologies developed over the following requirements of the ITU are: Long Term Evolution Advanced (LTE-Advanced) and WirelessMAN-Advanced as part of the WiMAX IEEE 802.16m also described in this graduate work

Semi-supervised learning for relevance feedback on image retrieval tasks

Relevance feedback approaches have been established as an important tool for interactive search, enabling users to express their needs. However, in view of the growth of multimedia collections available, the user efforts required by these methods tend to increase as well, demanding approaches for reducing the need of user interactions. In this context, this paper proposes a semi-supervised learning algorithm for relevance feedback to be used in image retrieval tasks. The proposed semi-supervised algorithm aims at using both supervised and unsupervised approaches simultaneously. While a supervised step is performed using the information collected from the user feedback, an unsupervised step exploits the intrinsic dataset structure, which is represented in terms of ranked lists of images. Several experiments were conducted for different image retrieval tasks involving shape, color, and texture descriptors and different datasets. The proposed approach was also evaluated on multimodal retrieval tasks, considering visual and textual descriptors. Experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed approach.

Image segmentation through combined methods: watershed transform, unsupervised distance learning and normalized cut

Research on image processing has shown that combining segmentation methods may lead to a solid approach to extract semantic information from different sort of images. Within this context, the Normalized Cut (NCut) is usually used as a final partitioning tool for graphs modeled in some chosen method. This work explores the Watershed Transform as a modeling tool, using different criteria of the hierarchical Watershed to convert an image into an adjacency graph. The Watershed is combined with an unsupervised distance learning step that redistributes the graph weights and redefines the Similarity matrix, before the final segmentation step using NCut. Adopting the Berkeley Segmentation Data Set and Benchmark as a background, our goal is to compare the results obtained for this method with previous work to validate its performance.

Constrained least square pre-distortion scheme for multiuser ultra-wideband

The study proposes a constrained least square (CLS) pre-distortion scheme for multiple-input single-output (MISO) multiple access ultra-wideband (UWB) systems. In such a scheme, a simple objective function is defined, which can be efficiently solved by a gradient-based algorithm. For the performance evaluation, scenarios CM1 and CM3 of the IEEE 802.15.3a channel model are considered. Results show that the CLS algorithm has a fast convergence and a good trade-off between intersymbol interference (ISI) and multiple access interference (MAI) reduction and signal-to-noise ratio (SNR) preservation, performing better than time-reversal (TR) pre-distortion.

Persistent luminescence behavior of materials doped with Eu2+ and Tb3+

In this work, the persistent luminescence mechanisms of Tb3+ (in CdSiO3) and Eu2+ (in BaAl2O4) based on solid experimental data are compared. The photoluminescence spectroscopy shows the different nature of the inter- and intraconfigurational transitions for Eu2+ and Tb3+, respectively. The electron is the charge carrier in both mechanisms, implying the presence of electron acceptor defects. The preliminary structural analysis shows a free space in CdSiO3 able to accommodate interstitial oxide ions needed by charge compensation during the initial preparation. The subsequent annealing removes this oxide leaving behind an electron trap. Despite the low band gap energy for CdSiO3, determined with synchrotron radiation UV-VUV excitation spectroscopy of Tb3+, the persistent luminescence from Tb3+ is observed only with UV irradiation. The need of high excitation energy is due to the position of F-7(6) level deep below the bottom of the conduction band, as determined with the 4f(8)-> 4f(7)5d(1) and the ligand-to-metal charge-transfer transitions. Finally, the persistent luminescence mechanisms are constructed and, despite the differences, the mechanisms for Tb3+ and Eu2+ proved to be rather similar. This similarity confirms the solidity of the interpretation of experimental data for the Eu2+ doped persistent luminescence materials and encourages the use of similar models for other persistent luminescence materials. (C) 2012 Optical Society of America

Effects of circuit-based exercise programs on the body composition of elderly obese women

Aim: The aim of this study was to investigate the impact of circuit-based exercise on the body composition in obese older women by focusing on physical exercise and body weight (BW) gain control in older people. Methods: Seventy older women (>60 years old) voluntarily took part in the study. Participants were randomized into six different groups according to body mass index (BMI): appropriate weight (AW) control (AWC) and trained (AWT) groups, overweight (OW) control (OWC) and trained (OWT) groups, and obesity (O) control (OC) and trained (OT) groups. The exercise program consisted of 50 minutes of exercise three times per week for 12 weeks. The exercises were alternated between upper and lower body using rest between sets for 40 seconds with intensity controlled by heart rate (70% of work). The contraction time established was 5 seconds to eccentric and concentric muscular action phase. The following anthropometric parameters were evaluated: height (m), body weight (BW, kg), body fat (BF, %), fat mass (FM, kg), lean mass (LM, kg), and BMI (kg/m(2)). Results: The values (mean +/- standard deviation [SD]) of relative changes to BW (-8.0% +/- 0.8%), BF (-21.4% +/- 2.1%), LM (3.0% +/- 0.3%), and FM (-31.2% +/- 3.0%) to the OT group were higher (P < .05) than in the AWT (BW: -2.0% +/- 1.1%; BF: -4.6% +/- 1.8%; FM: -7.0% +/- 2.8%; LM: 0.2% +/- 1.1%) and OWT (BW: -4.5% +/- 1.0%; BF: -11.0% +/- 2.2%; FM: -16.1% +/- 3.2%; LM: -0.2% +/- 1.0%) groups; additionally, no differences were found for C groups. While reduction (P < .03) in BMI according to absolute values was observed for all trained groups (AWT: 22 +/- 1 versus 21 +/- 1; OWT: 27 +/- 1 versus 25 +/- 1, OT: 34 +/- 1 versus 30 +/- 1) after training, no differences were found for C groups. Conclusion: In summary, circuit-based exercise is an effective method for promoting reduction in anthropometrics parameters in obese older women.

Comparison of multiple-input single-output single-user ultra-wideband systems with pre-distortion

This paper presents a performance analysis of a baseband multiple-input single-output ultra-wideband system over scenarios CM1 and CM3 of the IEEE 802.15.3a channel model, incorporating four different schemes of pre-distortion: time reversal, zero-forcing pre-equaliser, constrained least squares pre-equaliser, and minimum mean square error pre-equaliser. For the third case, a simple solution based on the steepest-descent (gradient) algorithm is adopted and compared with theoretical results. The channel estimations at the transmitter are assumed to be truncated and noisy. Results show that the constrained least squares algorithm has a good trade-off between intersymbol interference reduction and signal-to-noise ratio preservation, providing a performance comparable to the minimum mean square error method but with lower computational complexity. Copyright (C) 2011 John Wiley & Sons, Ltd.