Encaminhamento óptimo do tráfego em redes Triple Play

A Internet é responsável pelo surgimento de um novo paradigma de televisão – IPTV (Televisão sobre IP). Este serviço distingue-se de outros modelos de televisão, pois permite aos utilizadores um elevado grau de interactividade, com um controlo personalizado sobre os conteúdos a que pretende assistir. Possibilita ainda a oferta de um número ilimitado de canais, bem como o acesso a conteúdos de Vídeo on Demand (VoD). O IPTV apresenta diversas funcionalidades suportadas por uma arquitectura complexa e uma rede convergente que serve de integração a serviços de voz, dados e vídeo. A tecnologia IPTV explora ao máximo as características da Internet, com a utilização de mecanismos de Qualidade de Serviço. Surge ainda como uma revolução dentro do panorama televisivo, abrindo portas a novos investimentos por parte das empresas de telecomunicações. A Internet também permite fazer chamadas telefónicas sobre a rede IP. Este serviço é denominado VoIP (Voz sobre IP) e encontra-se em funcionamento já há algum tempo. Desta forma surge a oportunidade de poder oferecer ao consumidor final, um serviço que inclua os serviços de Internet, de VoIP e de IPTV denominado serviço Triple Play. O serviço Triple Play veio obrigar a revisão de toda a rede de transporte de forma a preparar a mesma para suportar este serviço de uma forma eficiente (QoS), resiliente (recuperação de falhas) e optimizado (Engenharia de tráfego). Em redes de telecomunicações, tanto a quebra de uma ligação como a congestão nas redes pode interferir nos serviços oferecidos aos consumidores finais. Mecanismos de sobrevivência são aplicados de forma a garantir a continuidade do serviço mesmo na ocorrência de uma falha. O objectivo desta dissertação é propor uma solução de uma arquitectura de rede capaz de suportar o serviço Triple Play de uma forma eficiente, resiliente e optimizada através de um encaminhamento óptimo ou quase óptimo. No âmbito deste trabalho, é realizada a análise do impacto das estratégias de encaminhamento que garantem a eficiência, sobrevivência e optimização das redes IP existentes, bem como é determinado o número limite de clientes permitido numa situação de pico de uma dada rede. Neste trabalho foram abordados os conceitos de Serviços Triple Play, Redes de Acesso, Redes Núcleo, Qualidade de Serviço, MPLS (Multi-Protocolo Label Switching), Engenharia de Tráfego e Recuperação de falhas. As conclusões obtidas das simulações efectuadas através do simulador de rede NS-2.33 (Network Simulator versão 2.33) serviram para propor a solução da arquitectura de uma rede capaz de suportar o serviço Triple Play de uma forma eficiente, resiliente e optimizada.

Actividade lectiva supervisionada como forma de aprender a ser Professor de Matemática

O presente documento consiste numa reflexão sobre a importância das várias actividades e orientação ao longo período de actividade lectiva na formação de professores de Matemática do 3º ciclo do Ensino Básico e do Secundário. É feita uma revisão de literatura para dar a conhecer alguns trabalhos realizados por outros autores, trabalhos estes que abordam a importância do ensino e a forma como deve ser encarado para que seja adequado às necessidades da sociedade actual. Nesta revisão foram abordados temas como: a Matemática, o seu contributo e importância na sociedade; o papel do professor de Matemática e trabalhos que foram desenvolvidos sobre a formação de professores. São descritas também as actividades desenvolvidas com as turmas em estudo do 8º e 9º ano de escolaridade. Por fim é feita uma análise sobre todo o percurso desenvolvido, tendo especial atenção à forma como foram elaboradas as planificações, ao facto de estarem presentes quatro professores dentro da sala de aula, as reflexões feitas após as aulas e a realização de actividades extra aula.

Multilayer optimization in radio resource allocation for the packet transmission in wireless networks

In the last decade mobile wireless communications have witnessed an explosive growth in the user’s penetration rate and their widespread deployment around the globe. It is expected that this tendency will continue to increase with the convergence of fixed Internet wired networks with mobile ones and with the evolution to the full IP architecture paradigm. Therefore mobile wireless communications will be of paramount importance on the development of the information society of the near future. In particular a research topic of particular relevance in telecommunications nowadays is related to the design and implementation of mobile communication systems of 4th generation. 4G networks will be characterized by the support of multiple radio access technologies in a core network fully compliant with the Internet Protocol (all IP paradigm). Such networks will sustain the stringent quality of service (QoS) requirements and the expected high data rates from the type of multimedia applications to be available in the near future. The approach followed in the design and implementation of the mobile wireless networks of current generation (2G and 3G) has been the stratification of the architecture into a communication protocol model composed by a set of layers, in which each one encompasses some set of functionalities. In such protocol layered model, communications is only allowed between adjacent layers and through specific interface service points. This modular concept eases the implementation of new functionalities as the behaviour of each layer in the protocol stack is not affected by the others. However, the fact that lower layers in the protocol stack model do not utilize information available from upper layers, and vice versa, downgrades the performance achieved. This is particularly relevant if multiple antenna systems, in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) configuration, are implemented. MIMO schemes introduce another degree of freedom for radio resource allocation: the space domain. Contrary to the time and frequency domains, radio resources mapped into the spatial domain cannot be assumed as completely orthogonal, due to the amount of interference resulting from users transmitting in the same frequency sub-channel and/or time slots but in different spatial beams. Therefore, the availability of information regarding the state of radio resources, from lower to upper layers, is of fundamental importance in the prosecution of the levels of QoS expected from those multimedia applications. In order to match applications requirements and the constraints of the mobile radio channel, in the last few years researches have proposed a new paradigm for the layered architecture for communications: the cross-layer design framework. In a general way, the cross-layer design paradigm refers to a protocol design in which the dependence between protocol layers is actively exploited, by breaking out the stringent rules which restrict the communication only between adjacent layers in the original reference model, and allowing direct interaction among different layers of the stack. An efficient management of the set of available radio resources demand for the implementation of efficient and low complexity packet schedulers which prioritize user’s transmissions according to inputs provided from lower as well as upper layers in the protocol stack, fully compliant with the cross-layer design paradigm. Specifically, efficiently designed packet schedulers for 4G networks should result in the maximization of the capacity available, through the consideration of the limitations imposed by the mobile radio channel and comply with the set of QoS requirements from the application layer. IEEE 802.16e standard, also named as Mobile WiMAX, seems to comply with the specifications of 4G mobile networks. The scalable architecture, low cost implementation and high data throughput, enable efficient data multiplexing and low data latency, which are attributes essential to enable broadband data services. Also, the connection oriented approach of Its medium access layer is fully compliant with the quality of service demands from such applications. Therefore, Mobile WiMAX seems to be a promising 4G mobile wireless networks candidate. In this thesis it is proposed the investigation, design and implementation of packet scheduling algorithms for the efficient management of the set of available radio resources, in time, frequency and spatial domains of the Mobile WiMAX networks. The proposed algorithms combine input metrics from physical layer and QoS requirements from upper layers, according to the crosslayer design paradigm. Proposed schedulers are evaluated by means of system level simulations, conducted in a system level simulation platform implementing the physical and medium access control layers of the IEEE802.16e standard.

Localização e simulação de som tridimensional

Orientador: António Manuel Casimiro

Studies in non-Gaussian analysis

This thesis presents general methods in non-Gaussian analysis in infinite dimensional spaces. As main applications we study Poisson and compound Poisson spaces. Given a probability measure μ on a co-nuclear space, we develop an abstract theory based on the generalized Appell systems which are bi-orthogonal. We study its properties as well as the generated Gelfand triples. As an example we consider the important case of Poisson measures. The product and Wick calculus are developed on this context. We provide formulas for the change of the generalized Appell system under a transformation of the measure. The L² structure for the Poisson measure, compound Poisson and Gamma measures are elaborated. We exhibit the chaos decomposition using the Fock isomorphism. We obtain the representation of the creation, annihilation operators. We construct two types of differential geometry on the configuration space over a differentiable manifold. These two geometries are related through the Dirichlet forms for Poisson measures as well as for its perturbations. Finally, we construct the internal geometry on the compound configurations space. In particular, the intrinsic gradient, the divergence and the Laplace-Beltrami operator. As a result, we may define the Dirichlet forms which are associated to a diffusion process. Consequently, we obtain the representation of the Lie algebra of vector fields with compact support. All these results extends directly for the marked Poisson spaces.

The combination of neural estimates in prediction and decision problems

In this dissertation, different ways of combining neural predictive models or neural-based forecasts are discussed. The proposed approaches consider mostly Gaussian radial basis function networks, which can be efficiently identified and estimated through recursive/adaptive methods. Two different ways of combining are explored to get a final estimate – model mixing and model synthesis –, with the aim of obtaining improvements both in terms of efficiency and effectiveness. In the context of model mixing, the usual framework for linearly combining estimates from different models is extended, to deal with the case where the forecast errors from those models are correlated. In the context of model synthesis, and to address the problems raised by heavily nonstationary time series, we propose hybrid dynamic models for more advanced time series forecasting, composed of a dynamic trend regressive model (or, even, a dynamic harmonic regressive model), and a Gaussian radial basis function network. Additionally, using the model mixing procedure, two approaches for decision-making from forecasting models are discussed and compared: either inferring decisions from combined predictive estimates, or combining prescriptive solutions derived from different forecasting models. Finally, the application of some of the models and methods proposed previously is illustrated with two case studies, based on time series from finance and from tourism.

inVídeo: uma aplicação de vídeo interactivo sobre a Internet

A utilização de vídeo e áudio sobre a Internet tem ganho nos últimos anos um interesse crescente. Na verdade, o interesse não é recente, mas os limites tecnológicos de variadíssimas ordens impediam o desenvolvimento e a utilização alargada de aplicações com media ricos. Os avanços nas tecnologias relacionadas com, por exemplo, a compressão, as redes e as ferramentas multimédia possibilitaram o desenvolvimento e o funcionamento, de uma forma alargada, de sistemas multimédia. O trabalho apresentado nesta dissertação descreve a especificação e a implementação de um sistema de formação à distância, designado inVídeo, que utiliza o vídeo como elemento central. O sistema tem como objectivo proporcionar formação por intermédio de uma aplicação que permite a visualização paralela de um vídeo com imagens ou animações, acompanhada com outros dados, como texto e acesso a ficheiros que podem ser descarregados. O enquadramento para esta aplicação surgiu das necessidades de formação contínua de um centro hospitalar, todavia a aplicação foi desenvolvida para poder ser utilizada noutras instituições. A especificação passou pela descrição do problema e sua modelação utilizando um método para o desenvolvimento de aplicações interactivas, o WISDOM. A implementação descreve o sistema desenvolvido, a justificação das opções tecnológicas e os resultados de um inquérito feito aos utilizadores do sistema. O desenvolvimento do sistema levou ao estudo e, em alguns casos, à utilização de um conjunto de tecnologias distintas. Os estudos iniciais abordaram as tecnologias que possibilitam a utilização do vídeo sobre a Internet e algumas das suas condicionantes. Seguiram-se a composição, sincronização e interactividade multimédia, e por fim o uso de metadados para conteúdos educacionais. A resposta dada pelos utilizadores durante a utilização do sistema foi bastante satisfatória e revelou um grande interesse no uso do vídeo sobre a Internet. A construção de aplicações para Internet utilizando media exigentes deixou de ser a tarefa complexa que era há alguns anos, isto devido aos avanços tecnológicos. Todavia o desenvolvimento ainda necessita de muita ponderação e do enquadramento de muitos factores relacionados com a codificação dos media e com a heterogeneidade das redes, dos utilizadores e dos equipamentos.

SMART: system of augmented reality for teaching

Os computadores e os jogos de consola, são um vocabulário bem comum dos jovens e das crianças de hoje. No entanto, na maior parte das escolas, o processo de ensino-aprendizagem continua a ser feito da forma tradicional através do recurso aos quadros pretos e aos cadernos. Este projecto pretende mostrar que, se as aulas forem dadas de uma forma mais interactiva, as crianças estarão mais motivadas e consequentemente a taxa de aprendizagem terá tendência a aumentar. Pretende-se então, utilizar a tecnologia – a Realidade Aumentada, acreditando que será uma mais valia para o ensino, pois permite estabelecer novas relações com o saber, ultrapassando os limites dos materiais tradicionais e contribuindo para a diminuição da distância entre os alunos e o conhecimento.

Patologias das fundações: fundações em depósitos de vertentes na cidade de Machico

O seguinte trabalho está dividido em duas partes, a primeira parte consiste na análise dos problemas que podem surgir nas fundações de uma estrutura e determinar as suas origens, segundo Schnaid et al. (2005), as origens destes problemas podem ser:  Caracterização do comportamento do maciço;  Análise e projecto das fundações;  Execução das fundações;  Acções pós-conclusão das fundações;  Degradação dos materiais constituintes das fundações. Ao longo do trabalho vai ser explicada cada uma destas causas, mostrando os problemas decorrentes e, sempre que possível, exemplificando de forma que seja mais fácil de compreender. Os problemas a nível das fundações são muito complexos de determinar uma vez que podem ter origens muito variadas e em diferentes fases da obra, para além de serem tecnicamente muito difíceis de solucionar e implicarem elevados custos adicionais. Na segunda parte vão ser analisados os vários tipos de movimentos de vertente. Sendo que vão ser analisados de forma mais profunda os movimentos do tipo fluxo (flow), especialmente do tipo creep, que são os movimentos predominantes no vale de Machico e que provocam inúmeros danos nas estruturas sobre ele assente, devido a sistemas de fundações inadequados para aquele tipo de solo e a falta de prospecção/caracterização dos solos. Também vão ser analisados os solos expansivos que formam os depósitos de vertente do vale de Machico assim como uma caracterização geotécnica destes depósitos. Será também feito um estudo das patologias que surgiram nas várias habitações afectadas no vale de Machico.Para finalizar vão ser apresentadas várias soluções para este tipo de solos que passam por medidas sobre o local onde vão ser implantadas as estruturas e por soluções técnicas sobre a própria estrutura que minimiza os efeitos do movimento do solo.

Arquitectura semântica para a integração de sistemas no domínio do turismo

A indústria do turismo caracteriza-se pela sua heterogeneidade e pelo grande volume de transacções realizadas on-line. Cada vez mais os pequenos operadores turísticos optam por desenvolver os seus pequenos sistemas de reservas, para não terem de estar submetidos ao pagamento de comissões às entidades que gerem os grandes sistemas de informação turística. Devido a este facto, têm surgido um grande número de novas fontes de informação turística na Internet. A proliferação de informação turística torna complexo o planeamento das férias por parte do turista. A implementação de sistemas de integração de informação turística torna-se uma necessidade urgente. Ao mesmo tempo que ajudam o turista no planeamento das férias, também permitem aos operadores implementarem novas estratégias de marketing. Uma destas novas estratégias de marketing passa pela implementação do conceito de “Dynamic Packaging”. O “Dynamic Packaging” permite ao turista, ou ao agente turístico, a construção de pacotes que incluem produtos turísticos escolhidos por este sem qualquer limitação. Aos operadores turísticos, permite a criação de regras de negócio sobre a constituição de um pacote. As regras são depois aplicadas dinamicamente à medida que os pacotes são definidos. A arquitectura SEED define a implementação de um sistema de integração de informação turística. Pretende também disponibilizar a base para a implementação de sistemas que suportem o “Dynamic Packaging”. A integração da informação é realizada através da utilização das tecnologias associadas à Web Semântica. A implementação do “Dynamic Packaging” é suportada pela utilização de motores de inferência que permitem a definição e interpretação de regras semânticas.

Tábula: uma framework para o desenvolvimento de aplicações REST

O desenvolvimento de aplicações web nos nossos dias é uma área importante, devido à disseminação do acesso à Internet e à utilização do browser como uma aplicação cliente universal. A aplicação web típica em HTML está sendo desafiada por tecnologias que permitem interfaces ricas que comunicam com um backend através de serviços. As ferramentas existentes para criar aplicações web ainda não adoptaram esta abordagem e o suporte existente é omissa em oferecer programadores ferramentas dinâmicas e fáceis de usar. Web Services tradicionais baseados em SOAP e Representacional State Transfer (REST) são alternativas para a comunicação entre o frontend e no backend. O REST ganhou recentemente visibilidade e a sua menor dificuldade de aprendizagem parece adequada para muitas aplicações. No entanto, a falta de normas leva a implementar serviços REST de muitas formas diferentes, mesmo na mesma plataforma, não existindo um acordo comum sobre como descrevê-los. Nesta dissertação, propomos uma nova framework para o desenvolvimento rápido de aplicações baseadas em REST. Para esse efeito, especificações e serviços de administração são apresentadas a fim de resolver os problemas de configuração de uma camada de serviços baseada em REST. Além disso, é apresentada uma nova abordagem para processar os pedidos, permitindo também a aplicação dos princípios AOP. Finalmente, é apresentada a implementação de uma framework que suporte estas especificações. Neste âmbito, temos por objectivo expor as potencialidades dinâmicas desta framework, tendo em vista a maximização da produtividade do programador na criação de aplicações baseadas em REST, minimizando o reinício do servidor e suportando dinamicamente uma ampla gama de mudanças.

Sensores em fibra óptica para monitorização ambiental

Fruto da crescente preocupação face à bioacumulação e bioconcentração de poluentes e conscientização dos efeitos do aquecimento global, nos últimos anos têm sido adoptadas inúmeras acções e medidas que visam o controlo de parâmetros indicadores da qualidade do meio, a detecção de substâncias potencialmente perigosas e a promoção/utilização de energias alternativas não poluentes. Neste âmbito, a monitorização em tempo real revela-se fundamental para a análise contínua do equilíbrio dos ecossistemas. Neste contexto, os sensores de fibra óptica, mais concretamente os sensores químicos em fibra óptica possuem um conjunto de características, como por exemplo a miniaturização, baixo custo, versatilidade, biocompatibilidade, capacidade de monitorização remota, que representam uma alternativa tecnológica e economicamente viável. Por outro lado, a utilização de redes de difracção em sensores de fibra óptica, é em adição uma mais-valia para este tipo de sistemas, as redes de período longo pela sua sensibilidade intrínseca ao índice de refracção, e as redes de Bragg pela sua facilidade de interrogação e facilidade de multiplexagem. A presente dissertação tem por objectivo o estudo, desenvolvimento e análise de sensores em fibra óptica para monitorização de espaços ambientais. O presente documento encontra-se organizado em cinco capítulos. O capítulo 1 faz um enquadramento dos sensores de fibra óptica para monitorização ambiental dando relevo aos sensores químicos em fibra óptica. No capítulo 2 expõe-se o conjunto de conceitos necessários para a compreensão do trabalho. A começar pelas redes de difracção em fibra óptica e a suas potencialidades como elementos sensores. Algumas configurações foram detalhadas assim como alguns princípios para interrogação das mesmas. A medição multi-parâmetro e o fabrico de membranas de sensibilidade selectiva são também abordados. O Capitulo 3 refere a primeira configuração desenvolvida, trata-se de um sensor interferométrico baseado numa cavidade Fabry-Pérot, constituído por uma rede de Bragg e a reflectividade da ponta da fibra. O objectivo do sensor é a monitorização do ácido acético e outras espécies carboxílicas em bioreactores. Para tornar a configuração sensível ao ácido foi aplicado um revestimento de Silane-PVP à extremidade da fibra. A configuração sensora demonstrada aufere de características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, não utilização de indicadores, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das telecomunicações. O Capítulo 4 apresenta a segunda configuração desenvolvida que tem por objectivo a medição simultânea de salinidade e temperatura. A medição de salinidade é baseada no índice de refracção. Trata-se de um sensor de intensidade auto-referenciado, baseado em três redes de difracção. Uma rede de período longo sensível ao índice de refracção e temperatura e duas redes de Bragg, para interrogação da da rede de período longo e compensação de temperatura. Para discriminação dos parâmetros de interesse foi utilizado o método matricial. A configuração exposta exibe características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, discriminação de índice de refracção e temperatura, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das telecomunicações. O Capitulo 5 contém as conclusões e comentários finais ao trabalho. No final da tese seguem-se os anexos, onde se encontram as publicações e comunicações resultantes do trabalho realizado.

Organizational modeling with a semantic wiki: formalization of content and automatic diagram generation

A key to maintain Enterprises competitiveness is the ability to describe, standardize, and adapt the way it reacts to certain types of business events, and how it interacts with suppliers, partners, competitors, and customers. In this context the field of organization modeling has emerged with the aim to create models that help to create a state of self-awareness in the organization. This project's context is the use of Semantic Web in the Organizational modeling area. The Semantic Web technology advantages can be used to improve the way of modeling organizations. This was accomplished using a Semantic wiki to model organizations. Our research and implementation had two main purposes: formalization of textual content in semantic wiki pages; and automatic generation of diagrams from organization data stored in the semantic wiki pages.

Os robots nas aulas de informática: plataformas e problemas

Desde há alguns anos que vêm sendo desenvolvidas, em vários sítios do mundo, experiências com a utilização de Robots como uma ferramenta educativa, com especial incidência ao nível do Ensino Superior e em alguns casos no Ensino Básico ou Secundário. Neste trabalho de investigação pretende-se fazer uma análise crítica sobre o uso dos robots no ensino da programação nas disciplinas de Informática do Ensino Secundário e disciplina de Inteligência Artificial da Licenciatura do Curso de Engenharia Informática. Com o objectivo de usar o robot como mediador entre o aluno e o ensino da programação, identificamos os conteúdos programáticos das diversas disciplinas do Ensino Secundário e fizemos o levantamento de ferramentas e soluções tecnológicas existentes que pudessem ser aplicadas nas aulas. Como contributo desta investigação pretende-se: (i)disponibilizar uma série de problemas adequados aos vários conteúdos programáticos, para serem utilizados nas salas de aulas; (ii) criar e optimizar ferramentas, mais concretamente plataformas de programação, para os alunos resolverem os problemas através dos robots.

MetaSketch OCL Interpreter

No contexto das tecnologias propostas pela OMG, o MOF é utilizado para definir a sintaxe de linguagens de modelação, contudo, os aspectos semânticos não podem ser capturados usando esta linguagem. A descrição dos aspectos não sintácticos é realizada com recurso à linguagem OCL. Consequentemente, para uma completa definição de uma linguagem de modelação é necessário incorporar o OCL no MOF, criando uma infra-estrutura que possui a expressividade necessária para realizar esta função. Este projecto visa complementar a ferramenta de metamodelação MetaSketch Editor, introduzindo a capacidade de executar expressões em OCL e permitindo, desta forma, a verificação semântica dos modelos construídos usando o MetaSketch Editor. A gramática da linguagem OCL adoptada está de acordo com a especificação elaborada pela OMG (2006-05-01), juntando-se algumas contribuições de trabalhos existentes sobre esta linguagem. O projecto envolveu a implementação de um parser com recurso ao sistema GOLD Parser, a implementação da standard library do OCL em C# e, por último, a implementação de uma estratégia de execução das expressões em OCL.