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TELECOMUNICAÇÕES

Sistemas de Comunicação

Título: Sistemas VoD para IPTV.

Equipe: Prof. Carlos Marcelo Pedroso.
Ementa: O IPTV (Internet Protocol Television) é um serviço multimídia de entrega de TV/vídeo/áudio/dados sobre uma rede baseada no protocolo IP (Internet Protocol). O serviço VoD (Video on Demand) permite que o usuário tenha acesso à vídeos armazenados em um servidor, com interação que permite avançar, retroceder e pausar o vídeo. A transmissão em unicast para tais sistemas se tornará proibitiva, devido ao alto volume de tráfego gerado. Desta forma, torna-se importante o estudo de novas abordagens para implementação de sistemas VoD, incluindo sistemas híbridos P2P, algoritmos de distribuição de conteúdo e tecnologias multicast.

Título: Transmissão multimédia para sistemas VoD para IPTV.

Equipe: Prof. Carlos Marcelo Pedroso.
Ementa: Devido ao grande volume de tráfego, os sistemas IPTV serão obrigados a implementar transmissão multimedia no núcleo da rede. Para os canais transmitidos em broadcast, a tecnologia disponível é adequada. No entanto, considerando sistemas VoD, surgem novos desafios para implementação de multicast, de forma a reduzir a necessidade de banda – o uso de multicast com VoD impacta na qualidade do serviço ofertado, resultando em redução do nível de interação do usuário. Deseja-se estudar novos algoritmos que superem os métodos atuais disponíveis.

Título: Aplicação da Gerência Ativa de Filas para Melhoria de Qualidade em Video Streaming sobre IP

Equipe: Prof. Carlos Marcelo Pedroso.
Ementa: O tráfego gerado pelos sistemas IPTV apresenta um comportamento em rajada, devido aos algoritmos utilizados para a codificação de vídeo (codecs) possuírem características de taxa variável. O comportamento em rajada do tráfego pode levar a situações de congestionamento temporário, com descarte de pacotes. É conhecido que em sistemas IPTV um nível de descarte de 1% ou mais pode resultar em uma grande degradação da QoE (Quality of Experience). Neste projeto serão estudados algoritmos de gerência ativa de filas, implementados nos roteadores, que permita reduzir o nível de descartes e melhorar a QoE na transmissão de vídeo H.264/SVC ou H.265.

Título: Melhoria da qualidade de vídeo streaming sobre LTE

Equipe: Prof. Carlos Marcelo Pedroso.
Ementa: Uma das principais aplicações em uso sobre a rede LTE é o streaming de vídeo. A reserva de recursos (frequências vs. tempo) no LTE é realizada de maneira centralizada pela estação rádio base (eNodeB). O objetivo deste projeto é propor alterações nos algoritmos de escalonamento de recursos para obter melhorias de qualidade de reprodução de vídeo. A utiliza o simulador NS3 na implementação de novos módulos, testes e comparação de desempenho. Programação em C/C++ é fundamental.

Título: Machine-to-Machine Communication (M2M) over LTE Networks.

Equipe: Prof. Carlos Marcelo Pedroso.
Ementa: A tecnologia 3GPP (Long Term Evolution, LTE) é considerada uma solução promissora para integração de sistemas Smartgrid porque ela provê largura de banda e baixa latência. No entanto, o LTE não foi projetado originalmente para aplicações deste tipo, que possuem como padrão a transmissão de mensagens pequenas em curtos períodos de tempo. O escalonamento de recursos do LTE utiliza um sistema de acesso randômico para possibilitar que um dispositivo móvel solicite à eNodeB a alocação de recursos para transmissão. Como este tipo de aplicação exige a transmissão de pequenas mensagens em curtos períodos, o acesso randômico tem apresentado prolemas de bloqueio (a rede fica livre, mas os canais de sinalização ficam saturados). O objetivo deste projeto é estudar os diversos métodos disponíveis para resolver o problema de bloqueio no acesso randômico para comunicação M2M no LTE e propor melhorias.

Título: Comunicação de dados em sistemas multiabrigados.

Equipe: Prof. Eduardo Parente Ribeiro (coordenador), Prof. Carlos Marcelo Pedroso.
Ementa: Sistemas multiabrigados (multihomed) possuem mais de uma conexão com a internet. Esta condição é inicialmente utilizada para aumentar a resiliência, mas pode proporcionar também uma melhoria na qualidade da comunicação em termos de redução da latência ou perdas de pacotes e aumento do “throughput”. Há algum tempo, o SCTP (Stream Control Transmission Protocol) foi padronizado pelo IETF como um novo protocolo de camada 4, se juntando aos protocolos TCP e UDP atualmente em uso. Este novo protocolo permite a utilização de multifluxos (multistream) em sistemas multiabrigados (multihomed). Este projeto visa estudar métodos de seleção de caminho para a melhoria do desempenho da comunicação.

Título: Redes Definidas por Software – RDS (Software Defined Networks - SDN).

Equipe: Prof. Eduardo Parente Ribeiro (coordenador).
Ementa: Redes definidas por software constituem um novo paradigma de arquitetura para se obter mais flexibilidade e eficiência no provimento de serviços de comunicação. Baseia-se no desacoplamento do plano de dados e plano de controle permitindo que a rede seja diretamente reconfigurável e as funções de rede possam ser virtualizadas. Um importante padrão atualmente utilizado é o protocolo openflow que define a comunicação entre o controlador e os elementos de rede (switches). Este projeto visa avaliar os ganhos proporcionados por esta arquitetura bem como pesquisar inovações que permitam melhorar escalabilidade e desempenho desta abordagem.

Título: SeMOVER - Segurança para a Mobilidade Veicular em Rede.

Equipe: Prof. Evelio M. García Fernández (coordenador), Prof. Alessandro Zimmer, Thiago Camargo Vieira, João Victor Bruneti Severino.
Ementa: Este projeto visa promover a cooperação acadêmica e científica entre o Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da UFPR e o programa de mestrado de International Automotive Engineering da Technische Hochschule Ingolstadt (THI), Alemanha. Pretende-se aumentar a robustez do reconhecimento de pedestres através de um sistema composto por quatro sensores com pequeno alcance e largura de banda aumentada, considerando o efeito micro-Doopler. Em segundo lugar pretende-se avaliar o impacto de modelos de radio propagação no desempenho de redes veiculares cooperativas. Estes objetivos serão cumpridos através da inserção de estudantes de mestrado no centro de pesquisas CARISSMA da THI.
Palavras-chave: VANETs, radiopropagação, detecção de pedestre, radar.

Título: Sistemas de Controle em Rede (NCS).

Equipe: Prof. Eduardo Parente Ribeiro (coordenador), Diego Tefili.
Ementa: Sistemas de controle digital em malha fechada (NCS - Networked Control Systems) tem obtido grande vantagem e flexibilidade com a comunicação de dados em rede com fio ou sem fio. No entanto, o atraso e perda de pacotes podem influenciar a estabilidade e desempenho destes sistemas. Este projeto visa estudar esses efeitos bem como propor e analisar soluções que minimizem as degradações e melhorem a operação dos sistemas de controle em rede em situações adversas.
Palavras-chave: controle realimentado, redes de pacotes, redes sem fio, sistemas de controle.

Título: Comunicação multicaminho em redes de pacote.

Equipe: Prof. Eduardo Parente Ribeiro (coordenador).
Ementa: Computadores e dispositivos móveis frequentemente possuem mais de uma conexão com a internet, condição designada multihome. A criteriosa escolha da rota de saída para cada destino pode representar melhora no desempenho da comunicação. Propõe-se o estudo de métodos de comunicação por múltiplos caminhos de forma inteligente e controlada sem a necessidade de troca de informações sobre rotas com os protocolos de roteamento.

Título: Sistemas para comunicação sem fio baseados no tempo discreto, reconfiguráveis e com reconhecimento do espectro: Novas arquiteturas, modulações e sensoriamento espectral.

Equipe: Prof. Luis Henrique Assumpção Lolis (coordenador).
Ementa: Esse projeto visa explorar novas técnicas que aumentem a capacidade, flexibilidade e robustez ao ruído / distorções de sistemas de comunicação sem fio. O trabalho é dividido em três eixos: circuitos e sistemas de conversão em frequência para transmissores e receptores de rádio frequência baseados em n-path filters, mixer first, ou outras técnicas de circuitos chaveados; estudo da iteração entre novas modulações, códigos corretores de erro e técnicas de MIMO massivo para comunicação móvel de próxima geração; e estudo de novas estratégias em sensoriamento espectral e identificação de modulação, focadas na implementação, para sistemas de rádio cognitivo. Sobre os circuitos e sistemas de conversão em frequência, espera-se apontar arquiteturas em tempo discreto que sejam mais adaptadas para cada tipo de cenário, a citar:alta taxa e banda de transmissão, alta eficiência energética, alta flexibilidade de bandas e normas. Arquiteturas que apresentem novidades em termos do processamento do sinal em tempo discreto, que por ventura sejam criadas, poderão ser implementadas a nível de circuito integrado através de projetos parceiros. Sobre o estudo da iteração entre novas modulações, códigos corretores de erro e técnicas de MIMO massivo para comunicação móvel de próxima geração, espera-se avaliar como diferentes modulações e técnicas de multiplexação interagem com um cenário de MIMO Massivo em relação à eficiência espectral, energética e robustez em relação ao ruído / distorções. Modulações como a FBMC e combinadores lineares não ótimos são os pontos de partida desse eixo do projeto. Sobre o estudo de novas estratégias em sensoriamento espectral e identificação de modulação, o foco é implementar calculadores de métricas, redes neurais, e novos algoritmos de sensoriamento / identificação de modulação, em circuitos digitais, dedicados ou de uso geral. Os circuitos digitais dedicados são implementados em VHDL, e primeiramente validados em FPGA, para posterior fabricação em ASIC. A implementação em processadores de uso geral faz-se através de DSPs.
Palavras-chave: N-PATH filters, FBMC, Spectrial Efficiency, FPGA, Neural Networks, MIMO.

Micro-ondas e Eletromagnetismo Aplicado

Título: Estudo Teórico-Experimental de Propagação de Ondas Eletromagnéticas e Caracterização de Antenas em Diversas Faixas de Frequência.

Equipe: Prof. Cesar Augusto Datora.
Ementa: O estudo da propagação e geração de ondas eletromagnéticas é de fundamental importância em diversas áreas da pesquisa científica e aplicação tecnológica, cabendo destacar os sistemas de comunicações móveis sem-fio, comunicações via-satélite, radar, dispositivos e sistemas de GPS. Apesar de ter cedido espaço para as comunicações ópticas guiadas por fibra óptica, a faixa das microondas ganhou novo impulso na década de 1990 com a expansão em escala global da telefonia móvel celular e suas ilimitadas possibilidades. Este projeto visa o estudo de efeitos de atraso, atenuação por absorção, dispersão e difração na propagação das ondas em meios materiais, bem como o estudo e caracterização de antenas, sobretudo na faixa das micro-ondas.

Título: Eletrodinâmica Computacional de Alto Desempenho.

Equipe: Prof. Wilson Artuzi, Prof. Marlio Bonfim.
Ementa: A eletrodinâmica computacional é a área de estudo que compreende os métodos numéricos usados para obter a solução das equações diferenciais parciais de Maxwell visando à interação de ondas eletromagnéticas com objetos físicos e o ambiente. Na prática, o uso da eletrodinâmica computacionl permite analisar com detalhe o comportamento de dispositivos de rádio frequência, microondas e ópticos e auxilia a compreensão de problemas que envolvem propagação e interferência de ondas eletromagnéticas. Embora não exista um método numérico universal que possa ser considerado como o mais eficiente nesse extenso leque de aplicações, o método dos elementos fintitos torna-se uma poderosa ferramenta de análise quando a geometria é complexa e a precisão desejada para a solução é variãvel no domínio espacial do problema. Este projeto de pesquisa consiste na investigação e implementação de alternativas eficientes que permitam aumentar o desempenho do método dos elementos finitos no contexto da eletrodinâmica computacional abordando tópicos como: processamento paralelo, funções de base de alta ordem, elementos curvilíneos, modelos não-lineares.
Palavras-chave: Eletrodinãmica computacional, método dos elementos finitos, ondas eletromagnéticas.

Título: Concepção de Rádioenlace em Altas Frequências.

Equipe: Prof. Horacio Tertuliano Filho.
Ementa: A concepção de um enlace de comunicação requer não só habilidade técnica por parte do projetista, mas também e acima de tudo o conhecimento da legislação nacional e internacional vigente (recomendações do ITU e recomendações da ANATEL dentre outras), bem como de todos os fatores que podem vir a degradar a confiabilidade do mesmo. Este projeto de pesquisa tem por objetivo, equacionar os parâmetros geométricos, de freqüência e potência que para as faixas de freqüências comerciais e para os grandes centros urbanos tanto degradam a qualidade do mesmo. Ênfase especial é dada as atenuações ocorridas nos grandes centros urbanos. Os aspectos de rádio propagação indoor e outdoor são levados em consideração bem como a utilização de um modelo especifico desenvolvido em laboratório de pesquisa para equalização destes fatores.
Palavras-chave: Telecomunicações, Teoria Eletromagnética, Microondas, Propagação de Ondas, Antenas, Antenas Adaptativas, Cobertura de Sistemas Celulares, Aplicações / Serviços, Componentes Dedicados.

Título: Amplificadores de potência CMOS e transformadores integrados para radiofrequência

Equipe: Prof. Bernardo Leite (coordenador).
Ementa: O desenvolvimento deste projeto abrange o projeto e simulação de amplificadores de potência integrados em tecnologias CMOS para RF usando softwares dedicados e a sua caracterização experimental. Os PAs projetados visam a obtenção de altos níveis de linearidade e eficiência, privilegiando comportamentos reconfiguráveis e adaptativos. Além disso, uma parcela importante do trabalho consiste no projeto, simulação eletromagnética e caracterização de transformadores integrados e estruturas derivadas tais como combinadores de potência.

Título: Análise e Otimização de Emissões Eletromagnéticas em Sistemas Eletro-Eletrônicos e de Comunicação

Equipe: Prof. Marlio Bonfim (coordenador).
Ementa: Com o crescente desenvolvimento e expansão dos sistemas eletro-eletrônicos e a utilização destas tecnologias em vários equipamentos, problemas como interferências eletromagnéticas tornam-se cada vez mais presentes no dia-a-dia. Este fato ocorre de forma significativa em equipamentos que contam com conversores chaveados, que são elementos potenciais geradores de emissões eletromagnéticas. Estes conversores estão presentes na quase totalidades dos equipamentos modernos (eletro-eletrônicos e de comunicações), pois possibilitam alta eficiência na conversão de energia. A otimização do projeto destes equipamentos deve levar em consideração os aspectos de emissão e susceptibilidade às Interferências Eletromagnéticas, de modo a garantir confiabilidade no funcionamento do mesmo e demais equipamentos no seu entorno. Esta pesquisa visa à otimização do lay-out e disposição dos componentes em um circuito, desenvolvimento de novas topologias que possibilitem uma baixa emissão de radiação eletromagnética, bem como a redução da susceptibilidade eletromagnética às interferências externas.

Título: Transmissores com alta eficiência energética para sistemas de comunicações sem fio.

Equipe: Prof. Eduardo Gonçalves de Lima (coordenador).
Ementa: Este projeto de pesquisa dedica-se às duas temáticas de maior relevância para o projeto de transmissores para sistemas de comunicações sem fio modernos: a busca por novas arquiteturas de transmissores, capazes de manter o transmissor operando com alta eficiência energética em uma ampla faixa de potência de saída; e a linearização de transmissores, para explorar a operação dos transmissores na faixa de alta eficiência energética e, ao mesmo tempo, cumprir as rigorosas exigências de linearidade.


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