Self-optimization of dense wireless sensor networks based on simulated annealing

Wireless sensor network (WSN) Is a technology that can be used to monitor and actuate on environments in a non-intrusive way. The main difference from WSN and traditional sensor networks is the low dependability of WSN nodes. In this way, WSN solutions are based on a huge number of cheap tiny nodes that can present faults in hardware, software and wireless communication. The deployment of hundreds of nodes can overcome the low dependability of individual nodes, however this strategy introduces a lot of challenges regarding network management, real-time requirements and self-optimization. In this paper we present a simulated annealing approach that self-optimize large scale WSN. Simulation results indicate that our approach can achieve self-optimization characteristics in a dynamic WSN. © 2012 IEEE.

(m,k)-Gur game: Exploiting message discards in order to increase the lifetime and spatial diversity in autonomic wireless sensor networks

The main concern in Wireless Sensor Networks (WSN) algorithms and protocols are the energy consumption. Thus, the WSN lifetime is one of the most important metric used to measure the performance of the WSN approaches. Another important metric is the WSN spatial coverage, where the main goal is to obtain sensed data in a uniform way. This paper has proposed an approach called (m,k)-Gur Game that aims a trade-off between quality of service and the increasement of spatial coverage diversity. Simulation results have shown the effectiveness of this approach. © 2012 IEEE.

Creating capabilities in local environments and production networks

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An approach to implement data fusion techniques in wireless sensor networks using genetic machine learning algorithms

Wireless Sensor Networks (WSNs) can be used to monitor hazardous and inaccessible areas. In these situations, the power supply (e.g. battery) of each node cannot be easily replaced. One solution to deal with the limited capacity of current power supplies is to deploy a large number of sensor nodes, since the lifetime and dependability of the network will increase through cooperation among nodes. Applications on WSN may also have other concerns, such as meeting temporal deadlines on message transmissions and maximizing the quality of information. Data fusion is a well-known technique that can be useful for the enhancement of data quality and for the maximization of WSN lifetime. In this paper, we propose an approach that allows the implementation of parallel data fusion techniques in IEEE 802.15.4 networks. One of the main advantages of the proposed approach is that it enables a trade-off between different user-defined metrics through the use of a genetic machine learning algorithm. Simulations and field experiments performed in different communication scenarios highlight significant improvements when compared with, for instance, the Gur Game approach or the implementation of conventional periodic communication techniques over IEEE 802.15.4 networks. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Nuevas experiencias de concertación público-privada: las corporaciones para el desarrollo local: estudio de casos en la comunas de Santiago y Huechuraba, Area Metropolitana de Santiago de Chile

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A contribuition to the study of channel coding in wireless communication systems

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

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.

Planejamento participativo, desenvolvimento local e metodologias participativas: projetos de intervenção e participação em pequenas comunidades rurais da Amazônia paraense

O Estudo examina as possibilidades e os limites do planejamento participativo como um instrumento para o desenvolvimento local em comunidades rurais da Amazônia, a partir de suas potencialidades locais (redes de relações sociais e institucionais e recursos naturais) e das relações territoriais com sua área de entorno. Em particular, o estudo analisa uma comunidade quilombola denominada Itacoã-Miri, localizada no município de Acará, Estado do Pará. A questão central da pesquisa é: em que medida a participação das pessoas em um projeto de desenvolvimento comunitário significa a incorporação do conhecimento empírico local e as demandas da comunidade para legitimar um processo de planejamento? O arcabouço teórico é alicerçado na seguinte literatura: (a) significados e inter-relações entre planejamento, desenvolvimento e participação; e, (b) conhecimento informal para alternativas de desenvolvimento sustentável. Adicionalmente, a pesquisa também considera os conceitos de redes sociais e organizações locais por suas relações com a discussão principal da pesquisa. O arcabouço teórico foi utilizado para entender as relações que tem sido estabelecidas entre instituições governamentais e organizações locais (associações, grupos de produção, cooperativas, etc.) e também entre atores governamentais locais e as pessoas da comunidade para a construção de projetos de desenvolvimento local usando o approach de planejamento participativo. O foco principal é a Amazônia Brasileira. As unidades de análise foram o grupo social que foi formado para elaboração do projeto de desenvolvimento local e o processo participativo levado a cabo por este grupo para a construção do projeto em causa. Isto por três razões básicas: primeiro, porque um grupo social se apresenta como a arena política onde os atores sociais interagem entre si; segundo, porque o grupo social é o espaço onde os atores sociais implementam os seus significados de participação social; e, terceiro, porque é dentro do grupo social que internas e externas (e também formais e informais) relações ocorrem para fazer efetivo o planejamento participativo. O estudo conclui que a maioria do planejamento comunitário e regional levado a cabo pelo governo federal e estadual entre as décadas de 1970 e 1990 não obtiveram êxito por três razões: (1) primeiro, porque havia lacunas entre as demandas das populações locais e as ações dos governos; (2) segundo, o planejamento regional não levou em consideração as diferenças interculturais entre a população local e os agentes do estado; e, (3) terceiro, a falta de um instrumento participativo para envolvimento das pessoas no processo de planejamento. O estudo aplicou um arcabouço metodológico inovativo para participação das pessoas da comunidade no processo de planejamento de projeto e encontrou que a população local tem uma significativa capacidade cognitiva para participar a partir de seu conhecimento empírico. Encontrou, também, que este conhecimento é resultado do envolvimento histórico da comunidade em diversos espaços de interação com atores externos (organizações governamentais e não governamentais). Entretanto, o estudo mostra que o macro cenário político tem significativa (positiva e negativa) influencia no nível de participação das pessoas em um processo de planejamento.

Social wasp-flower visiting guild interactions in less structurally complex habitats are more susceptible to local extinction

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A Dataset for Evaluating Intrusion Detection Systems in IEEE 802.11 Wireless Networks

Internet access by wireless networks has grown considerably in recent years. However, these networks are vulnerable to security problems, especially those related to denial of service attacks. Intrusion Detection Systems(IDS)are widely used to improve network security, but comparison among the several existing approaches is not a trivial task. This paper proposes building a datasetfor evaluating IDS in wireless environments. The data were captured in a real, operating network. We conducted tests using traditional IDS and achieved great results, which showed the effectiveness of our proposed approach.

Automatic classification of prostate stromal tissue in histological images using Haralick descriptors and Local Binary Patterns

In this paper we presente a classification system that uses a combination of texture features from stromal regions: Haralick features and Local Binary Patterns (LBP) in wavelet domain. The system has five steps for classification of the tissues. First, the stromal regions were detected and extracted using segmentation techniques based on thresholding and RGB colour space. Second, the Wavelet decomposition was applied in the extracted regions to obtain the Wavelet coefficients. Third, the Haralick and LBP features were extracted from the coefficients. Fourth, relevant features were selected using the ANOVA statistical method. The classication (fifth step) was performed with Radial Basis Function (RBF) networks. The system was tested in 105 prostate images, which were divided into three groups of 35 images: normal, hyperplastic and cancerous. The system performance was evaluated using the area under the ROC curve and resulted in 0.98 for normal versus cancer, 0.95 for hyperplasia versus cancer and 0.96 for normal versus hyperplasia. Our results suggest that texture features can be used as discriminators for stromal tissues prostate images. Furthermore, the system was effective to classify prostate images, specially the hyperplastic class which is the most difficult type in diagnosis and prognosis.

An evolutionary approach to improve connectivity prediction in mobile wireless sensor networks

Connectivity is the basic factor for the proper operation of any wireless network. In a mobile wireless sensor network it is a challenge for applications and protocols to deal with connectivity problems, as links might get up and down frequently. In these scenarios, having knowledge of the node remaining connectivity time could both improve the performance of the protocols (e.g. handoff mechanisms) and save possible scarce nodes resources (CPU, bandwidth, and energy) by preventing unfruitful transmissions. The current paper provides a solution called Genetic Machine Learning Algorithm (GMLA) to forecast the remainder connectivity time in mobile environments. It consists in combining Classifier Systems with a Markov chain model of the RF link quality. The main advantage of using an evolutionary approach is that the Markov model parameters can be discovered on-the-fly, making it possible to cope with unknown environments and mobility patterns. Simulation results show that the proposal is a very suitable solution, as it overcomes the performance obtained by similar approaches.

A transmission power self-optimization technique for wireless sensor networks

Wireless sensor networks (WSNs) are generally used to monitor hazardous events in inaccessible areas. Thus, on one hand, it is preferable to assure the adoption of the minimum transmission power in order to extend as much as possible the WSNs lifetime. On the other hand, it is crucial to guarantee that the transmitted data is correctly received by the other nodes. Thus, trading off power optimization and reliability insurance has become one of the most important concerns when dealing with modern systems based on WSN. In this context, we present a transmission power self-optimization (TPSO) technique for WSNs. The TPSO technique consists of an algorithm able to guarantee the connectivity as well as an equally high quality of service (QoS), concentrating on the WSNs efficiency (Ef), while optimizing the transmission power necessary for data communication. Thus, the main idea behind the proposed approach is to trade off WSNs Ef against energy consumption in an environment with inherent noise. Experimental results with different types of noise and electromagnetic interference (EMI) have been explored in order to demonstrate the effectiveness of the TPSO technique.

Influence of mobility models in precision spray aided by wireless sensor networks

Precision Spray is a technique to increase performance of Precision Agriculture. This spray technique may be aided by a Wireless Sensor Network, however, for such approach, the communication between the agricultural input applicator vehicle and network is critical due to its proper functioning. Thus, this work analyzes how the number of nodes in a wireless sensor network, its type of distribution and different areas of scenario affects the performance of communication. We performed simulations to observe system's behavior changing to find the most fitted non-controlled mobility model to the system.

Organization model for mobile wireless sensor networks inspired in artificial bee colony

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)