Análise de desempenho de redes de comunicação wireless em aplicações de Smart Grid

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Um estudo de retas do plano e uma abordagem para o ensino médio com o software GeoGebra

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Introdução a ontologias e suas aplicações

Different vocabularies and contexts are barriers to the communication between people or software systems. It is necessary a common understanding in the domain that is talked about, so it can be obtained a correct interpretation of the information. An ontology formally models the structure of a domain and turn explicit the shared understanding in the form of concepts and relations that emerge from its observation. Constitutes a sort of framework used in the mapping to the meaning of the information that is talked about. The formal accuracy in which they are defined, by means of axioms, allow machine processing, implicating in systems interoperability. Structured this way, the knowledge is easily transferred between people or systems from different contexts. Ontologies present several applications nowadays. They are considered the infra-structure to the Semantic Web, which is composed by Web resources with embedded meaning. Thereby, the automatic execution of complex tasks is allowed, with the benefit from the effective communication between Web software agents. Among other applications, they also have been used to structure the knowledge generated from several areas, like Biology and Software Engineering.

Equações de diferenças: aplicações no ensino médio

Pós-graduação em Matemática em Rede Nacional - IBILCE

Consumo de energia em escalonadores de transações em sistemas de memória transacional em software

Pós-graduação em Ciência da Computação - IBILCE

Consumo de energia em escalonadores de transações em sistemas de memória transacional em software

Pós-graduação em Ciência da Computação - IBILCE

Soluções globais para sistemas industriais-teste de software

Relatório de estágio apresentada para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Sistemas de Informação Organizacionais

Desenvolvimento de estruturas integradas de filtros e antenas para aplicações em sistemas de comunicações sem fio

This paper presents a study of the integration of filters and microstrip antennas, yielding devices named as filtennas for applications in wireless communications systems. The design of these structures is given from the observation of filtennas based integration between horn antennas and frequency selective surfaces (FSS), used in the band X. The choice of microstrip line structures for the development of a new configuration filtennas justifies the wide application of these transmission lines, in recent decades, always resulting in the production of circuit structures with planar light-weight, compact size, low cost, easy to construct and particularly easy to integrate with other microwave circuits. In addition, the antenna structure considered for the composition of filtennas consists of a planar monopole microstrip to microstrip filters integrated in the feed line of the antenna. In particular, are considered elliptical monopole microstrip (operating in UWB UWB) microstrip filters and (in structures with associated sections in series and / or coupled). In addition, the monopole microstrip has a proper bandwidth and omnidirectional radiation pattern, such that its integration with microstrip filters results in decreased bandwidth, but with slight changes in the radiation pattern. The methods used in the analysis of monopoles, and filters were filtennas finite elements and moments by using commercial software Ansoft Designer and HFSS Ansoft, respectively. Specifically, we analyze the main characteristics of filtennas, such as radiation pattern, gain and bandwidth. Were designed, constructed and measures, several structures filtennas, for validation of the simulated results. Were also used computational tools (CAD) in the process of building prototypes of planar monopoles, filters and filtennas. The prototypes were constructed on substrates of glass-fiber (FR4). Measurements were performed at the Laboratory for Telecommunications UFRN. Comparisons were made between simulated and measured, and found good agreement in the cases considered

ArchWiSeN: uma estratégia baseada em modelos para desenvolvimento de aplicações para redes de sensores e atuadores sem fio

Wireless Sensor and Actuator Networks (WSAN) are a key component in Ubiquitous Computing Systems and have many applications in different knowledge domains. Programming for such networks is very hard and requires developers to know the available sensor platforms specificities, increasing the learning curve for developing WSAN applications. In this work, an MDA (Model-Driven Architecture) approach for WSAN applications development called ArchWiSeN is proposed. The goal of such approach is to facilitate the development task by providing: (i) A WSAN domain-specific language, (ii) a methodology for WSAN application development; and (iii) an MDA infrastructure composed of several software artifacts (PIM, PSMs and transformations). ArchWiSeN allows the direct contribution of domain experts in the WSAN application development without the need of specialized knowledge on WSAN platforms and, at the same time, allows network experts to manage the application requirements without the need for specific knowledge of the application domain. Furthermore, this approach also aims to enable developers to express and validate functional and non-functional requirements of the application, incorporate services offered by WSAN middleware platforms and promote reuse of the developed software artifacts. In this sense, this Thesis proposes an approach that includes all WSAN development stages for current and emerging scenarios through the proposed MDA infrastructure. An evaluation of the proposal was performed by: (i) a proof of concept encompassing three different scenarios performed with the usage of the MDA infrastructure to describe the WSAN development process using the application engineering process, (ii) a controlled experiment to assess the use of the proposed approach compared to traditional method of WSAN application development, (iii) the analysis of ArchWiSeN support of middleware services to ensure that WSAN applications using such services can achieve their requirements ; and (iv) systematic analysis of ArchWiSeN in terms of desired characteristics for MDA tool when compared with other existing MDA tools for WSAN.

AdaptMCloud: uma estratégia para adaptação dinâmica de aplicações Multi-Cloud

Multi-Cloud Applications are composed of services offered by multiple cloud platforms where the user/developer has full knowledge of the use of such platforms. The use of multiple cloud platforms avoids the following problems: (i) vendor lock-in, which is dependency on the application of a certain cloud platform, which is prejudicial in the case of degradation or failure of platform services, or even price increasing on service usage; (ii) degradation or failure of the application due to fluctuations in quality of service (QoS) provided by some cloud platform, or even due to a failure of any service. In multi-cloud scenario is possible to change a service in failure or with QoS problems for an equivalent of another cloud platform. So that an application can adopt the perspective multi-cloud is necessary to create mechanisms that are able to select which cloud services/platforms should be used in accordance with the requirements determined by the programmer/user. In this context, the major challenges in terms of development of such applications include questions such as: (i) the choice of which underlying services and cloud computing platforms should be used based on the defined user requirements in terms of functionality and quality (ii) the need to continually monitor the dynamic information (such as response time, availability, price, availability), related to cloud services, in addition to the wide variety of services, and (iii) the need to adapt the application if QoS violations affect user defined requirements. This PhD thesis proposes an approach for dynamic adaptation of multi-cloud applications to be applied when a service is unavailable or when the requirements set by the user/developer point out that other available multi-cloud configuration meets more efficiently. Thus, this work proposes a strategy composed of two phases. The first phase consists of the application modeling, exploring the similarities representation capacity and variability proposals in the context of the paradigm of Software Product Lines (SPL). In this phase it is used an extended feature model to specify the cloud service configuration to be used by the application (similarities) and the different possible providers for each service (variability). Furthermore, the non-functional requirements associated with cloud services are specified by properties in this model by describing dynamic information about these services. The second phase consists of an autonomic process based on MAPE-K control loop, which is responsible for selecting, optimally, a multicloud configuration that meets the established requirements, and perform the adaptation. The adaptation strategy proposed is independent of the used programming technique for performing the adaptation. In this work we implement the adaptation strategy using various programming techniques such as aspect-oriented programming, context-oriented programming and components and services oriented programming. Based on the proposed steps, we tried to assess the following: (i) the process of modeling and the specification of non-functional requirements can ensure effective monitoring of user satisfaction; (ii) if the optimal selection process presents significant gains compared to sequential approach; and (iii) which techniques have the best trade-off when compared efforts to development/modularity and performance.

Controle de mobilidade infraestruturado e orientado à qualidade para maximização de admissões em sistemas WiNeMO: uma abordagem definida por software

The spread of wireless networks and growing proliferation of mobile devices require the development of mobility control mechanisms to support the different demands of traffic in different network conditions. A major obstacle to developing this kind of technology is the complexity involved in handling all the information about the large number of Moving Objects (MO), as well as the entire signaling overhead required to manage these procedures in the network. Despite several initiatives have been proposed by the scientific community to address this issue they have not proved to be effective since they depend on the particular request of the MO that is responsible for triggering the mobility process. Moreover, they are often only guided by wireless medium statistics, such as Received Signal Strength Indicator (RSSI) of the candidate Point of Attachment (PoA). Thus, this work seeks to develop, evaluate and validate a sophisticated communication infrastructure for Wireless Networking for Moving Objects (WiNeMO) systems by making use of the flexibility provided by the Software-Defined Networking (SDN) paradigm, where network functions are easily and efficiently deployed by integrating OpenFlow and IEEE 802.21 standards. For purposes of benchmarking, the analysis was conducted in the control and data planes aspects, which demonstrate that the proposal significantly outperforms typical IPbased SDN and QoS-enabled capabilities, by allowing the network to handle the multimedia traffic with optimal Quality of Service (QoS) transport and acceptable Quality of Experience (QoE) over time.

An automated approach for performance deviation analysis of evolving software systems

A manutenção e evolução de sistemas de software tornou-se uma tarefa bastante crítica ao longo dos últimos anos devido à diversidade e alta demanda de funcionalidades, dispositivos e usuários. Entender e analisar como novas mudanças impactam os atributos de qualidade da arquitetura de tais sistemas é um pré-requisito essencial para evitar a deterioração de sua qualidade durante sua evolução. Esta tese propõe uma abordagem automatizada para a análise de variação do atributo de qualidade de desempenho em termos de tempo de execução (tempo de resposta). Ela é implementada por um framework que adota técnicas de análise dinâmica e mineração de repositório de software para fornecer uma forma automatizada de revelar fontes potenciais – commits e issues – de variação de desempenho em cenários durante a evolução de sistemas de software. A abordagem define quatro fases: (i) preparação – escolher os cenários e preparar os releases alvos; (ii) análise dinâmica – determinar o desempenho de cenários e métodos calculando seus tempos de execução; (iii) análise de variação – processar e comparar os resultados da análise dinâmica para releases diferentes; e (iv) mineração de repositório – identificar issues e commits associados com a variação de desempenho detectada. Estudos empíricos foram realizados para avaliar a abordagem de diferentes perspectivas. Um estudo exploratório analisou a viabilidade de se aplicar a abordagem em sistemas de diferentes domínios para identificar automaticamente elementos de código fonte com variação de desempenho e as mudanças que afetaram tais elementos durante uma evolução. Esse estudo analisou três sistemas: (i) SIGAA – um sistema web para gerência acadêmica; (ii) ArgoUML – uma ferramenta de modelagem UML; e (iii) Netty – um framework para aplicações de rede. Outro estudo realizou uma análise evolucionária ao aplicar a abordagem em múltiplos releases do Netty, e dos frameworks web Wicket e Jetty. Nesse estudo foram analisados 21 releases (sete de cada sistema), totalizando 57 cenários. Em resumo, foram encontrados 14 cenários com variação significante de desempenho para Netty, 13 para Wicket e 9 para Jetty. Adicionalmente, foi obtido feedback de oito desenvolvedores desses sistemas através de um formulário online. Finalmente, no último estudo, um modelo de regressão para desempenho foi desenvolvido visando indicar propriedades de commits que são mais prováveis a causar degradação de desempenho. No geral, 997 commits foram minerados, sendo 103 recuperados de elementos de código fonte degradados e 19 de otimizados, enquanto 875 não tiveram impacto no tempo de execução. O número de dias antes de disponibilizar o release e o dia da semana se mostraram como as variáveis mais relevantes dos commits que degradam desempenho no nosso modelo. A área de característica de operação do receptor (ROC – Receiver Operating Characteristic) do modelo de regressão é 60%, o que significa que usar o modelo para decidir se um commit causará degradação ou não é 10% melhor do que uma decisão aleatória.

An automated approach for performance deviation analysis of evolving software systems

A manutenção e evolução de sistemas de software tornou-se uma tarefa bastante crítica ao longo dos últimos anos devido à diversidade e alta demanda de funcionalidades, dispositivos e usuários. Entender e analisar como novas mudanças impactam os atributos de qualidade da arquitetura de tais sistemas é um pré-requisito essencial para evitar a deterioração de sua qualidade durante sua evolução. Esta tese propõe uma abordagem automatizada para a análise de variação do atributo de qualidade de desempenho em termos de tempo de execução (tempo de resposta). Ela é implementada por um framework que adota técnicas de análise dinâmica e mineração de repositório de software para fornecer uma forma automatizada de revelar fontes potenciais – commits e issues – de variação de desempenho em cenários durante a evolução de sistemas de software. A abordagem define quatro fases: (i) preparação – escolher os cenários e preparar os releases alvos; (ii) análise dinâmica – determinar o desempenho de cenários e métodos calculando seus tempos de execução; (iii) análise de variação – processar e comparar os resultados da análise dinâmica para releases diferentes; e (iv) mineração de repositório – identificar issues e commits associados com a variação de desempenho detectada. Estudos empíricos foram realizados para avaliar a abordagem de diferentes perspectivas. Um estudo exploratório analisou a viabilidade de se aplicar a abordagem em sistemas de diferentes domínios para identificar automaticamente elementos de código fonte com variação de desempenho e as mudanças que afetaram tais elementos durante uma evolução. Esse estudo analisou três sistemas: (i) SIGAA – um sistema web para gerência acadêmica; (ii) ArgoUML – uma ferramenta de modelagem UML; e (iii) Netty – um framework para aplicações de rede. Outro estudo realizou uma análise evolucionária ao aplicar a abordagem em múltiplos releases do Netty, e dos frameworks web Wicket e Jetty. Nesse estudo foram analisados 21 releases (sete de cada sistema), totalizando 57 cenários. Em resumo, foram encontrados 14 cenários com variação significante de desempenho para Netty, 13 para Wicket e 9 para Jetty. Adicionalmente, foi obtido feedback de oito desenvolvedores desses sistemas através de um formulário online. Finalmente, no último estudo, um modelo de regressão para desempenho foi desenvolvido visando indicar propriedades de commits que são mais prováveis a causar degradação de desempenho. No geral, 997 commits foram minerados, sendo 103 recuperados de elementos de código fonte degradados e 19 de otimizados, enquanto 875 não tiveram impacto no tempo de execução. O número de dias antes de disponibilizar o release e o dia da semana se mostraram como as variáveis mais relevantes dos commits que degradam desempenho no nosso modelo. A área de característica de operação do receptor (ROC – Receiver Operating Characteristic) do modelo de regressão é 60%, o que significa que usar o modelo para decidir se um commit causará degradação ou não é 10% melhor do que uma decisão aleatória.

Aplicações de telemedicina usando WEBRTC

O uso das tecnologias de informação e comunicação em Portugal na área médica tem tido um grande aumento nas últimas décadas. Tal pode constatar-se a vários níveis, como sejam a implementação crescente e em larga escala de sistemas de informação em hospitais e centros de saúde, o desenvolvimento de aplicações para auxiliar a análise dos principais meios complementares de diagnóstico, a receita eletrónica e o registo de paciente eletrónico, apenas para citar alguns exemplos. A procura crescente de profissionais de saúde de várias especialidades tem tido um aumento considerável nos últimos anos. Por um lado, a população está cada vez mais envelhecida, por via do aumento da esperança média de vida. Por outro lado tem aumentado a preocupação com a saúde e o bem estar próprio dos cidadãos, levando-os a recorrer mais vezes e a mais especialidades do que no passado. O êxodo da população do interior do país para os grandes centros no litoral, complementado pelas políticas orçamentais restritivas na área da saúde, tem acentuado as diferenças de prestação de cuidados de saúde a toda a população do país, de forma equitativa e eficaz. Para tal tem ainda contribuído o emagrecimento dos orçamentos dos hospitais e a pressão para que estes cumpram as metas de produtividade definidas, com custos cada vez mais reduzidos. Um dos contributos das tecnologias de informação para mitigar o afastamento entre o paciente e os profissionais de saúde, consiste na implementação de soluções de consulta "à distância", com a utilização de vídeo e voz, através de aplicações de telemedicina. Ao nível da teleconsulta e da telemedicina têm existido alguns avanços significativos, sendo possível encontrar alguns casos de sucesso na utilização destes meios para facilitar o acesso generalizado de toda a população a cuidados médicos de saúde. Constata-se contudo que as aplicações usadas são geralmente proprietárias, carecem de instalação de software específico, muitas vezes proprietário e por vezes com custos para as entidades que disponibilizam o serviço. Por exemplo, a utilização de uma ligação por Skype para uma teleconsulta obriga a que a aplicação esteja instalada em ambos os computadores (médico e paciente). Nesta dissertação apresenta-se uma solução de telemedicina baseada na Application Programming Interface (API) Web Real-Time Comunication (WebRTC), que permite o envio de voz e imagem entre dois browsers usando os protocolos de comunicação na Web. Além do vídeo e da voz foram integrados na aplicação duas funcionalidades particularmente interessantes numa teleconsulta: envio bidirecional de ficheiros (por exemplo, ficheiro PDF com o resultado das últimas análise que o paciente realizou) e desenho num "quadro branco", permitindo ao paciente ou ao médico ilustrarem de forma livre algum aspeto associado à consulta em causa. A aplicação utiliza exclusivamente componentes de software opensource e apenas necessita que ambos os computadores tenham instalado um browser de acesso à Web que suporte a comunicação por WebRTC, como o Google Chrome ou o Firefox. Pretende-se desta forma facilitar o acesso aos serviços de telemedicina evitando a instalação e configuração de software específico, bem como reduzir os custos através de soluções opensource com licença General Public License (GPL) e isenta de custos. Foram realizados alguns testes de aceitação da solução, em ambiente hospitalar. Genericamente, pretendeu-se validar o funcionamento da API WebRTC, aferir sobre a aceitação das funcionalidades implementadas e identificar obstáculos técnicos à sua implementação na rede de um hospital ou centro de saúde. Embora tenham sido identificados alguns problemas na comunicação, resultantes maioritariamente do tipo de configurações da rede em que os computadores estavam instalados, os resultados globais obtidos são bastante promissores, dando-nos boas perspetivas quanto à sua implementação em ambiente de produção.

Algumas aplicações da Estatística na área de Economia e Gestão

"[…]. A aplicação de técnicas estatísticas na análise de problemas económicos, em que é necessário testar hipóteses sobre as relações económicas e prever mudanças nos valores de variáveis relevantes, tem tido uma importância crescente. Algumas relações teóricas entre variáveis económicas podem ser expressas usando modelos matemáticos, cujos parâmetros podem ser estimados usando métodos estatísticos. […].Os gestores de empresas são frequentemente confrontados com processos de tomada de decisão, pelo que a posse de conhecimentos de Estatística e o domínio de software que permita a gestão de informação em tempo real é uma mais-valia, principalmente na análise de situações que incluam cenários de incerteza. Nessa perspetiva, os gestores e todos os outros tomadores de decisão têm de ser capazes de entender a informação e usá-la eficazmente, não esquecendo que “se gerir é tomar decisões, gerir bem é tomar boas decisões".