Teses em Engenharia Elétrica (Doutorado) - PPGEE/ITEC

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2317

O Doutorado Acadêmico inicio-se em 1998 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).

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Acesso aberto (Open Access)
Uma abordagem SDN para virtualização de redes
(Universidade Federal do Pará, 2016-11-25) PINHEIRO, Billy Anderson; ABELÉM, Antônio Jorge Gomes; http://lattes.cnpq.br/5376253015721742
As Redes Virtuais Denidas por Software (virtual SDN networks - vSDNs) surgiram da associac~ao de virtualizac~ao e Redes Denidas por Software (Software-Dened Networking - SDN), proporcionando maior controle e melhor utilização dos recursos de rede. Vários trabalhos ja mostraram a viabilidade e benefícios dessa abordagem. No entanto, o tema ainda carece de soluções que possam virtualizar uma rede de forma escalável, intuitiva e simplificada. Desta forma, esta Tese propõe uma abordagem SDN para a virtualização de redes com o objetivo de reduzir as limitações em vSDNs. Sendo assim, sugere-se adotar na virtualização de rede a separação entre planos de dados (distribuído) e controle (centralizado), visão global da rede e uso de abstração de fluxo para gerir a comunicação entre os diferentes pontos. Para sustentar nossa proposição, três soluções foram desenvolvidas: o CIM-SDN (Common Information Model for Software-Dened Networking), para viabilizar o uso de representação formal dos novos elementos das vSDNs; o NVP (Network Virtualization Proxy), para prover maior escalabilidade através da separação do plano de controle em partes centralizadas e descentralizadas; e o GVL (Graph Virtualization Layer), para fornecer maior uso de abstrações entre o hypervisor e os controladores simplicando, assim, o entendimento e uso da rede. Foram realizadas provas de conceitos para as três soluções propostas, demonstrando a viabilidade da abordagem.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação automática de questões discursivas usando LSA
(Universidade Federal do Pará, 2016-02-05) SANTOS, João Carlos Alves dos; FAVERO, Eloi Luiz; http://lattes.cnpq.br/1497269209026542
Este trabalho investiga o uso de um modelo usando Latent Semantic Analysis (LSA) na avaliação automática de respostas curtas, com média de 25 a 70 palavras, de questões discursivas. Com o surgimento de ambientes virtuais de aprendizagem, pesquisas sobre correção automática tornaram-se mais relevantes, pois permitem a correção mecânica com baixo custo para questões abertas. Além disso, a correção automática permite um feedback instantâneo e elimina o trabalho de correção manual. Isto possibilita criar turmas virtuais com grande quantidade de alunos (centenas ou milhares). Pesquisas sobre avaliação automática de textos estão sendo desenvolvidas desde a década de 60, mas somente na década atual estão alcançando a acurácia necessária para uso prático em instituições de ensino. Para que os usuários finais tenham confiança, o desafio de pesquisa é desenvolver sistemas de avaliação robustos e com acurácia próxima de avaliadores humanos. Apesar de alguns estudos apontarem nesta direção, existem ainda muitos pontos a serem explorados nas pesquisas. Um ponto é a utilização de bigramas com LSA, mesmo que não contribua muito com a acurácia, contribui com a robustez, que podemos definir como confiabilidade2, pois considera a ordem das palavras dentro do texto. Buscando aperfeiçoar um modelo LSA na direção de melhorar a acurácia e aumentar a robustez trabalhamos em quatro direções: primeira, incluímos bigramas de palavras no modelo LSA; segunda, combinamos modelos de co-ocorrência de unigrama e bigramas com uso de regressão linear múltipla; terceira, acrescentamos uma etapa de ajustes sobre a pontuação do modelo LSA baseados no número de palavras das respostas avaliadas; quarta, realizamos uma análise da distribuição das pontuações atribuídas pelo modelo LSA contra avaliadores humanos. Para avaliar os resultados comparamos a acurácia do sistema contra a acurácia de avaliadores humanos verificando o quanto o sistema se aproxima de um avaliador humano. Utilizamos um modelo LSA com cinco etapas: 1) pré- processamento, 2) ponderação, 3) decomposição a valores singulares, 4) classificação e 5) ajustes do modelo. Para cada etapa explorou-se estratégias alternativas que influenciaram na acurácia final. Nos experimentos obtivemos uma acurácia de 84,94% numa avaliação comparativa contra especialistas humanos, onde a correlação da acurácia entre especialistas humanos foi de 84,93%. No domínio estudado, a tecnologia de avaliação automática teve resultados próximos aos dos avaliadores humanos mostrando que esta alcançando um grau de maturidade para ser utilizada em sistemas de avaliação automática em ambientes virtuais de aprendizagem.
Acesso aberto (Open Access)
Classificação automática de modulação baseada em aprendizagem discriminativa
(Universidade Federal do Pará, 2015-06-19) CARVALHO JUNIOR, Claudomir Cardoso de; KLAUTAU JÚNIOR, Aldebaro Barreto da Rocha; http://lattes.cnpq.br/1596629769697284
A principal finalidade dos algoritmos para classificação automáica de modulacão em um receptor inteligente para rádio cognitivo ou aplicacões militares é a identificacão da modulacão de um sinal para que o receptor possa, posteriormente, realizar o processo de de modulacão e em seguida o processamento da informacão recebida. A falta de conhecimento acerca de parâmetros como, por exemplo: potência do sinal, frequência e fase da portadora, sincronismo temporal e outros; somados aos efeitos dos canais como desvanecimento de multipercurso, tornam o problema de classificação automática de modulacão desafiador e bastante investigado atualmente. Neste contexto, esta Tese apresenta uma investigação sobre algoritmos de classificação automática de modulacão baseados na aprendizagem discriminativa e avalia o desempenho dos mesmos em distintos cenários de uso. A Tese apresenta uma nova proposta de classificação baseada no extrator de parâmetro (front end) chamado de HISTO. A classificação é realizada sobre os síımbolos recebidos, onde os histogramas de magnitude e fase são calculados. Os resultados obtidos usam o extrator de parâmetro proposto e o algo- ritmo Máquina de Vetores de Suporte (MVS), os quais são comparados com outras técnicas. Na literatura, alguns dos algoritmos propostos são avaliados assumindo-se o conhecimento de parâmetros da modulacão e em cenários distintos, dificultando a comparação entre os algoritmos. Nesta Tese, algoritmos representativos do estado da arte são comparados com os propostos de maneira sistemática e uniforme, incluindo-se cenários não-ideais como os com phase jitter e offset de frequência. Os resultados das simulações mostram que proposta de classificação baseada em histogramas é eficiente com relativo baixo custo computacional.
Acesso aberto (Open Access)
Cross-layer optimizations for multimedia distribution over Wireless Multimedia Sensor Networks and Flying Ad-Hoc Networks with quality of experience support
(Universidade Federal do Pará, 2014-07-16) ROSÁRIO, Denis Lima do; BRAUN, Torsten Ingo; http://lattes.cnpq.br/5439824326239585; CERQUEIRA, Eduardo Coelho; http://lattes.cnpq.br/1028151705135221
A proliferação de conteúdo multimídia bem como a demanda por novos serviços de áudio ou vídeo promoveram o desenvolvimento de uma nova era baseada em informações multimídia, o que permitiu a evolução das Redes de Sensores Sem Fio Multimídia (RSSFM) e também das redes ad-hoc desenvolvimento formadas por VANTs (FANETs). Desta forma, serviços multimídia em tempo real requerem transmissões de vídeo em tempo real com uma baixa taxa de perda de quadros, atraso fim-a-fim tolerável, para apoiar a disseminação de vídeo com qualidade de Experiência (QoE) assegurada. Desta forma, um princípio fundamental de uma abordagem ciente de QoE é a transmissão de quadros de vídeo com alta prioridade, baixa taxa de perda de pacotes, bem como baixa sobrecarga da rede, a fim de protegê-los. Além disso, o conteúdo multimídia devem ser transmitidos a partir de um determinado nó de origem para um nó de destino através de nós intermediários com alta confiabilidade em um cenário de grande escala. O serviço de roteamento deve lidar com topologias dinâmicas causadas por falha de um nó ou a mobilidade do mesmo, bem como as mudanças no canal sem fio, a fim de continuar a operar mesmo em casos de mudanças de topologia durante a transmissão multimídia. Por fim, o mapeamento da satisfação do usuário ao assistir um determinado vídeo está se tornando um requisito fundamental para a entrega de conteúdos multimídia com suporte à QoE. Com estes objetivos em mente, soluções envolvendo transmissões multimídia deve levar em conta as características de vídeo e do usuário para melhorar a entrega de vídeo com qualidade assegurada. As principais contribuições desta tese são conduzidos pela seguinte questão de pesquisa: como para fornecer distribuição de multimídia com alta eficiência energética, confiabilidade, robustez, escalabilidade e suporte à QoE em redes sem fio ad hoc. A tese aborda vários domínios de problemas com contribuições em diferentes camadas da pilha de comunicação. Na camada de aplicação, apresentamos um mecanismo de redundância de pacotes ciente de QoE para reduzir o impacto da não confiabilidade do canal sem fio, e assim prover disseminação de conteúdo multimídia em tempo real com suporte à QoE. Na camada de rede, apresentamos dois protocolos de roteamento, ou seja, o video-aware Multi-hop and multi-path hierarchical routing protocol for Efficient VIdeo transmission for static WMSN scenarios (MEVI) e o cross-layer link quality and geographical-aware beaconless OR protocol for multimedia FANET scenarios (XLinGO). Ambos os protocolos de roteamento permitem a disseminação de conteúdo multimídia com eficiência energética, confiabilidade e suporte à QoE. Isto é alcançado através da combinação de métricas de múltiplas camadas para a tomada de decisão para o roteamento de pacotes, e assim estabelecer rotas confiáveis.
Acesso aberto (Open Access)
Estratégia de projeto de atribuição de comprimento de onda com restrição de camada física em redes WDM
(Universidade Federal do Pará, 2014-03-28) MIRANDA, André Moacir Lage; SEGATTO, Marcelo Eduardo Vieira; http://lattes.cnpq.br/2379169013108798; COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434
O sistema WDM (Wavelength Division Multiplexing) é considerado como uma tecnologia madura para ser usada no backbone de redes ópticas. Entretanto, encontrar uma solução ótima para o algoritmo de atribuição de comprimento de onda no projeto e operação destas redes, ainda é uma questão em aberto. A pesquisa realizada nesta tese aborda os principais aspectos relacionados ao processo de atribuição de comprimento de onda em sistemas WDM, e como resultado foi proposta uma metodologia que minimiza a degradação do sinal óptico gerada pela modulação de fase cruzada (XPM – Cross-Phase Modulation). Esta proposta é composta por uma metodologia híbrida baseada em Coloração de Grafo e Algoritmo Genético (AG), sendo que o primeiro tem a função de reduzir o número de comprimentos de onda necessários para atender a matriz de tráfego (que é fornecida a priori) e o último tem a função de encontrar a ordem de ativação de canais na grade de comprimentos de onda, com o objetivo de reduzir o efeito XPM. A proposta foi comparada com o algoritmo First-Fit em diferentes cenários e topologias de redes, e demonstrou uma considerável redução na probabilidade de bloqueio.
Acesso aberto (Open Access)
Framework para criação de laboratórios virtuais: diminuindo a lacuna entre teoria e prática em engenharia elétrica
(Universidade Federal do Pará, 2015-05-08) BARATA, Pebertli Nils Alho; RIBEIRO FILHO, Manoel; http://lattes.cnpq.br/9329438229733907
Dentro do campo de estudo de Engenharia Elétrica, o entendimento de alguns equipamentos pode ser frustrante e desmotivador devido à falta de uma visão clara de como estes equipamentos funcionam e operam em um ambiente real. Tanto estudantes quanto profissionais têm dificuldades para conhecer ou treinar com estes equipamentos, por fatores como segurança, custo para manter um laboratório ou impedimentos para treinamento em instalações reais. Diversas formas de ensino e aprendizado têm sido utilizadas para melhorar este aspecto prático do aprendizado em Engenharia Elétrica. Dentre essas formas, o uso de realidade virtual tem tido bons resultados por fornecer um ambiente seguro, controlado e barato em relação a um laboratório real. Porém, ainda há lacunas que podem ser sanadas nesses experimentos, como por exemplo, atender tanto alunos como profissionais, facilidade de criação dos laboratórios e reproduzir situações reais dos equipamentos e assim aproximar a teoria da prática. Assim, esta tese propõe um framework conceitual para criação de laboratórios virtuais para preencher estas lacunas. Uma revisão sistemática foi conduzida para reunir características, oportunidades e desafios da neste tema. O framework apresenta métodos, técnicas e melhores práticas para a definição, criação, execução e medição de experimentos de Realidade Virtual aplicados à Engenharia Elétrica. São apresentados experimentos que foram conduzidos para validar o framework. Um experimento demonstra o ensino do funcionamento de transformadores elétricos em subestações para estudantes de graduação de Engenharia Elétrica. Outro experimento treina profissionais para operação e manutenção de uma turbina hidrogeradora em uma usina hidrelétrica. Os resultados mostram que o framework possibilitou o melhor estudo prático ao mostrar cenários e situações reais dos conceitos apresentados e melhorou aspectos de ensino e aprendizado como notas, motivação e obtenção do conhecimento, tanto para alunos e profissionais quanto para o professor.
Acesso aberto (Open Access)
Um ambiente colaborativo de aprendizagem interdisciplinar apoiado por interfaces adaptativas
(Universidade Federal do Pará, 2006-12-07) LIMA, Paulo Sérgio Rodrigues; SILVA, Orlando Fonseca; http://lattes.cnpq.br/7387718587227127; BARREIROS, José Augusto Lima; http://lattes.cnpq.br/1246564618922453
A utilização de Ambientes Virtuais de Aprendizagem (AVAs) torna-se, a cada dia, mais evidente em diversas instituições de ensino público e particular, assim como em órgãos governamentais e privados. Várias versões de AVAs encontram-se disponíveis para utilização gratuita, cada uma com suas idiossincrasias. No Brasil, já são quase mil instituições que utilizam referidos ambientes. Esses números expressam a necessidade de investimentos e de novas pesquisas na área. Este trabalho especifica e desenvolve um AVA que tem por objetivo minimizar problemas encontrados em muitas abordagens de ambientes atualmente disponíveis, propondo um ambiente denominado de Ambiente Colaborativo de Aprendizagem Interdisciplinar (ACAI), desenvolvido para disponibilizar uma infra-estrutura que permita integrar os conceitos de: trabalho colaborativo, comunidades virtuais de aprendizagem, interdisciplinaridade, adaptação de interfaces e, de forma complementar, permitir a geração de recomendações automáticas a seus usuários baseadas em seus perfis.

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