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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: Projeto e Análise de Sistemas de Rádio Cognitivo.

Equipe: Prof. Evelio M. García Fernández (coordenador), Prof. Luis Henrique Assumpção Lolis, Samuel Montejo Sánchez.
Ementa: Este projeto está centrado na proposta e análise de novos esquemas de comunicação que utilizem o paradigma de rádio cognitivo, com o objetivo de aumentar o desempenho e diminuir o consumo de energia das comunicações sem fio. Nas redes de rádio cognitivo os usuários secundários (não licenciados) poderão transmitir na mesma banda de frequências que já está sendo utilizada pelos usuários primários (licenciados), desde que não interferiram a rede primária conseguindo-se, desta forma, um uso mais eficiente das bandas de frequências licenciadas. Havendo mais banda disponível por conta de um adequado gerenciamento espectral, é possivel que menos potência seja necessária para atingir a capacidade de transmissão de informação almejada. Para isto será importante identificar a relação de compromisso entre eficiência energética e qualidade de serviço que, por sua vez, impõe desafios adicionais no projeto de protocolos de camada MAC em sistemas de rádio cognitivo. Entre esses desafios este projeto pretende abordar o desenvolvimento de mecanismos de acesso ao meio que sejam capazes de se adaptar em ocasião de mudanças no meio ambiente circundante, estratégias para compartilhamento do espectro entre os usuários primários e secundários e projeto de algoritmos aplicando o intercâmbio de informações entre as diversas camadas da rede (multicamadas). Será investigado também o impacto que esta tecnologia pode ter no desempenho de sistemas de comunicações sem fio tais como redes ad hoc cognitivas, sistemas de comunicações móveis e redes de sensores sem fio e sua possível aplicação em Sistemas Smart Grid.
Palavras-chave: rádio cognitivo, rádio definido por software, canal relay, técnicas de diversidade, codificação de rede.

Título: Mecanismos para Transferência Conjunta de Informação e Energia em Redes de Comunicação sem Fio.

Equipe: Prof. Evelio M. García Fernández (coordenador).
Ementa: Este projeto tem como objetivo contribuir para a nova linha de pesquisa que integra transferência de energia e comunicação sem fio em um ambiente cooperativo. O objetivo principal consiste no desenvolvimento de mecanismos para a transferência conjunta de energia e informação que permitam aumentar o tempo de vida das redes cooperativas. Com esse objetivo, as principais técnicas de energy harvesting que têm sido investigadas na literatura serão descritas, novos mecanismos serão projetados a partir de esquemas e estratégias previamente propostos, e a eficiência destes mecanismos será avaliada tendo em conta diferentes condições operacionais, por meio de simulação computacional. Os mecanismos a serem projetados devem proporcionar ganhos significativos, em termos de eficiência energética, taxa de transferência de informação e probabilidade de outage, quando comparados com outras pesquisas semelhantes.
Palavras-chave: energy harvesting, comunicação cooperativa, rádio cognitivo, redes de comunicação sem fio.

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.

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: Desenvolvimento de modelos comportamentais de amplificadores de potência para sistemas de comunicações móveis e de linearizadores para os mesmos.

Equipe: Prof. Eduardo Gonçalves de Lima (coordenador).
Ementa: Em sistemas modernos de comunicação sem fio, a informação modula uma portadora de RF, tanto em amplitude quanto em fase, com o objetivo de melhorar a eficiência espectral. Entretanto, devido à envolvente ser variável, existe um compromisso entre linearidade e eficiência energética. A menos que um esquema de linearização seja implementado na cadeia de transmissão, o amplificador de potência deve ser operado em baixos níveis de potência para cumprir rigorosas exigências de linearidade, causando uma redução da eficiência energética. Seja para o projeto de sistemas de comunicação ou para o propósito de linearização, necessita-se de um modelo de amplificador de potência que apresente uma baixa complexidade computacional e represente de maneira precisa a relação entre os sinais complexos de informação na sua entrada e na sua saída. Nesse contexto, o presente projeto tem por objetivo o desenvolvimento de modelos comportamentais de amplificadores de potência para sistemas de comunicações móveis e de linearizadores para os mesmos.

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: Métodos numéricos aplicados à análise de circuitos de RF e microondas.

Equipe: Prof. Eduardo Gonçalves de Lima (coordenador).
Ementa: O projeto assistido por computador de sistemas modernos de comunicações móveis demanda por simulações numéricas que impõem severas restrições aos métodos numéricos tradicionais para a análise de circuitos eletrônicos. Enquanto que o método do equilíbrio harmônico não é adequado a esta aplicação, uma vez que o mesmo é limitado a análise em regime estacionário (e, portanto, para excitações periódicas), o método de simulação de transitório é capaz de realizar esta simulação porém exige um enorme esforço computacional. Nesse contexto, recentemente foram propostas diversas técnicas numéricas, conhecidas por métodos de envoltória, que, através de uma combinação engenhosa das análises no domínio do tempo e da frequência, exploram o comportamento passa-faixa dos sinais envolvidos e, dessa forma, são capazes de realizar as simulações necessárias com um esforço computacional muito menor em comparação com o método de transitório, baseado exclusivamente no domínio do tempo. O objetivo deste projeto é o estudo comparativo dos diferentes métodos de envoltória disponíveis na literatura.

Título: Transmissores com alta eficiência energética para sistemas de comunicações móveis de 4G.

Equipe: Prof. Eduardo Gonçalves de Lima (coordenador).
Ementa: A quarta geração (4G) de sistemas para comunicações móveis oferece a promessa de desempenho competitivo com os atuais modems a cabo em um cenário de completa mobilidade. Entretanto, o atual ritmo de crescimento das aplicações sem fio tem aumentado drasticamente a potência consumida por esses sistemas. Isso traz consequências indesejáveis para a estação-base, cujos transmissores são responsáveis por mais de 60% da energia total consumida, e também para o usuário, uma vez que os avanços na tecnologia das baterias para portáteis não seguem o mesmo ritmo de desenvolvimento. Como consequência, o projeto de transmissores para sistemas 4G tem sido guiado pela busca de alta eficiência energética. Isso implica praticamente abandonar a amplificação linear clássica, baseada na operação dos transistores em classes lineares (A, AB e B) e em baixos níveis de potência. Este projeto tem por objetivo 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 implementação digital (FPGAs ou ASICs) de linearizadores digitais em banda-base, para explorar a operação dos transmissores na faixa de alta eficiência energética e ao mesmo tempo cumprir as rigorosas exigências de linearidade.

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.


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