ISEP - DM – Engenharia Electrotécnica e de Computadores
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1. Telecomunicações -
O Instituto Superior de Engenharia do Porto possui um longo historial de formação de profissionais conceituados nas áreas de Telecomunicações, constituindo-se como uma das Escolas de referência tanto na sua área geográfica de influência como a nível nacional. Os profissionais formados pelo ISEP são frequentemente procurados pelos principais operadores de telecomunicações e empresas de serviços de comunicação.
A área de especialização em “Telecomunicações” do Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores permite dar continuidade a esta tradição, através de uma oferta actualizada de competências chave em áreas tecnológicas de topo. Os profissionais formados nesta área de especialização ficam habilitados a satisfazer as necessidades de pessoal qualificado por parte do tecido empresarial cujo crescimento é ainda expectável.
2. Automação e Sistemas -
Esta área de especialização corresponde a um perfil de formação com forte tradição no ISEP e com grande ligação às entidades empregadoras. Caracteriza-se por ser uma especialização balanceada entre as abordagens teóricas características da área de Sistemas e as abordagens tecnológicas oriundas das áreas da Automação e Robótica.
A rápida evolução dos sistemas computacionais e a sua integração nas mais diversas actividades são um dos principais motores da renovação industrial, originando uma generalização e aprofundamento dos conceitos técnicos e científicos oriundos da automação. A formação proposta é de espectro largo e tem por suporte um longo historial de ensino/aprendizagem na área dos sistemas e da automação.
3. Sistemas e Planeamento Industrial -
A área de especialização em “Sistemas e Planeamento Industrial” pretende responder às solicitações identificadas no domínio do Planeamento Industrial nos últimos anos. De facto, tem havido uma preocupação crescente na criação de formação pós-graduada que alia formação de cariz tecnológico, com conhecimentos em Gestão e Métodos Quantitativos de apoio à tomada de decisão. Aliada a essa preocupação, a procura crescente de informação actualizada, em tempo real, e consequente extracção de conhecimento, são necessidades transversais a todas as áreas de Engenharia, nomeadamente à Engenharia Electrotécnica.
4. Sistemas Autónomos -
Esta área de especialização reforça a interacção quer com os grupos de I&D quer com as empresas, não só pela sua organização curricular, que promove em várias etapas do processo de formação o contacto do aluno com estas entidades, mas sobretudo pela metodologia de ensino que molda a estrutura de competências obtidas em torno da capacidade de resolução de problemas. Complementarmente, esta área e os seus conteúdos curriculares surgem como uma das prioridades fundamentais no desenvolvimento da oferta de formação superior pós-graduada para um conjunto de empresas de diferentes áreas de especialização.
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- Videovigilância, compressão e criptografiaPublication . Carvalho, José Fernando de OliveiraO estudo desta tese centra-se em torno de uma ideia que envolve condições aparentemente controversas, i.e. video vigilância segura, usando sistemas de baixo custo, através de redes baixo débito. Pretende-se com esta tese demonstrar que, recorrendo a determinados mecanismos de optimização e simplificação da compressão, se podem satisfazer simultaneamente as diversas condições, de forma a tornar a solução segura. Para esse efeito são estudados e implementados algoritmos de compressão (com e sem perdas) e de criptografia, num sistema de baixo custo, desenvolvido de raiz no projecto da Licenciatura, o sistema VideoVigi. Em relação à compressão implementou-se uma versão adaptada da recomendação H.263 do ITU-T que inclui compressão de redundância espacial, temporal e de símbolos. No que diz respeito à criptografia foi implementado um algoritmo de encriptação simétrica, o standard AES. Os desenvolvimentos efectuados tiveram em conta o formato de vídeo CIF na sua versão monocromática. Para se avaliar a nova solução VideoVigi realizaram-se diversos ensaios num ambiente semi-real. Para isso recorreu-se a um acesso ADSL de baixo débito (BW= 64 kbps) configurado num DSLAM ligado à rede IP. Nos testes realizados obteve-se uma taxa de 3 frames por segundo, com encriptação, e 6 frames por segundo, sem encriptação. A compressão atingiu valores superiores a 99%, assegurando um fluxo contínuo de imagens perfeito para a video vigilância. De outro modo, na rede usada para teste e sem recorrer à compressão, a taxa de frames por segundo não foi além de 0,06. Os mecanismos de optimização da compressão e encriptação implementados, alteraram os dados do vídeo o suficiente, para poderem ser enviados por uma rede de baixo débito (64 kbps), e encriptados para poderem ser transferidos, de um modo seguro, sobre uma rede partilhada como a Internet. A simplificação destes mecanismos tornaram o seu algoritmo suficientemente ―leve‖ para ser implementado em sistemas de baixo custo (30 MIPS). Desta forma, sistemas de baixo custo, como o VideoVigi, podem tornar a video vigilância de locais remotos viável através de redes de baixo débito (e.g. General Packet Radio Service – GPRS).
- Solução doméstica para televisão digitalPublication . Silva, Rui Carlos Neves; Leitão, João Miguel Queirós MagnoA Internet Protocol Televison (IPTV) é uma tecnologia desconhecida da maioria dos portugueses, embora já seja usada por alguns cidadãos. Esse desconhecimento e a necessidade de conhecer a arquitectura da IPTV, levaram a um estudo de uma rede IPTV, apresentado neste documento, onde é também demonstrado um protótipo de uma solução doméstica de IPTV. Uma solução doméstica típica de IPTV utiliza um HomeGateway para receber os vários tipos de dados, e uma box junto a cada televisor para tornar possível visualizar numa TV os conteúdos recebidos. A solução aqui proposta, comparativamente às soluções oferecidas no mercado, inclui um servidor na casa de cada cliente. Este servidor é colocado entre as boxes de cada TV e a HomeGateway e é o responsável por receber conteúdos vídeo do servidor central do serviço e enviá-los para as boxes. O protótipo implementado divide-se em duas partes: servidor (o servidor local) e cliente (as boxes). O servidor foi desenvolvido é capaz de receber vários pedidos de ligação e gerilos independentemente; para o cliente implementaram-se as seguintes funcionalidades, usando apenas software livre: interacção por parte do utilizador através de um comando, alteração do volume, corte do som, paragem em tempo real, guia de programação, Video on Demand (VoD), agendamento de gravação e reprodução de conteúdos gravados. Na elaboração deste protótipo foi usado um media player, o VLC, para se poder ler e enviar vídeos através de uma rede IP. Para o desenvolvimento desta aplicação foi usada a linguagem de programação C e alguns pacotes de bibliotecas auxiliares que são: Libvlc, para a criação de uma janela VLC; Xlib, para permitir aceder ao servidor de janelas X; GTK, para o desenvolvimento do interface gráfico; Libxml, para permitir parcelar um ficheiro XMLTV. Para testar o protótipo desenvolvido foi utilizado um repositório de conteúdos local.
- On the use of IEEE 802.15.4/Zigbee for time-sensitive wireless sensor network applicationsPublication . Severino, Ricardo; Alves, Mário Jorge de Andrade Ferreira; Koubâa, AnisRecent advancements in information and communication technologies are paving the way for new paradigms in embedded computing systems. This, allied with an increasing eagerness for monitoring and controlling everything, everywhere, is pushing forward the design of new Wireless Sensor Network (WSN) infrastructures that will tightly interact with the physical environment, in a ubiquitous and pervasive fashion. Such cyber-physical systems require a rethinking of the usual computing and networking concepts, and given that the computing entities closely interact with their environment, timeliness is of increasing importance. This Thesis addresses the use of standard protocols, particularly IEEE 802.15.4 and ZigBee, combined with commercial technologies as a baseline to enable WSN infrastructures capable of supporting the Quality of Service (QoS) requirements (specially timeliness and system lifetime) that future large-scale networked embedded systems will impose. With this purpose, in this Thesis we start by evaluating the network performance of the IEEE 802.15.4 Slotted CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) mechanism for different parameter settings, both through simulation and through an experimental testbed. In order to improve the performance of these networks (e.g. throughput, energyefficiency, message delay) against the hidden-terminal problem, a mechanism to mitigate it was implemented and experimentally validated. The effectiveness of this mechanism was also demonstrated in a real application scenario, featuring a target tracking application. A methodology for modelling cluster-tree WSNs and computing the worst-case endto-end delays, buffering and bandwidth requirements was tested and validated experimentally. This work is of paramount importance to understand the behaviour of WSNs under worst-case conditions and also to make the appropriate network settings. Our experimental work enabled us to identify a number of technological constrains, namely related to hardware/software and to the Open-ZB implementation in TinyOS. In this line, a new implementation effort was triggered to port the Open-ZB IEEE 802.15.4/ZigBee protocol stack to the ERIKA real-time operating system. This implementation was validated experimentally and its behaviour compared with the TinyOS–based implementation.
- Navegação de um robô autónomo semi-industrial usando diferentes técnicas sensoriaisPublication . Resende, Gil António Nunes; Alves, Mário Jorge de Andrade Ferreira; Lomba, EmmanuelEsta dissertação endereça a navegação de um robô móvel semi-industrial usando diferentes técnicas sensoriais. Foi desenvolvido um sistema de Navegação Autónoma com funcionalidades básicas de navegação e integrado um equipamento Laser Range Finder (LRF) para melhorar a navegabilidade num ambiente semi-estruturado interior. A plataforma robótica utilizada é um robô semi-industrial chamado Robuter. A solução desenvolvida mostra como a utilização do Laser Range Finder permite melhorar a navegação em ambientes com corredores e zonas estreitas, onde as manobras são difíceis. Foi implementado um algoritmo para navegação que pode ser adaptado para outros robôs. Os objectivos iniciais foram atingidos e validados experimentalmente.
- Projecto de implementação RFID na empresa ATECPublication . Teixeira, Manuel Fernando Gonçalves; Figueiredo, Lino Manuel BaptistaA presente tese contém uma primeira parte que serve para contextualizar um pouco o projecto. Foi então feito o estudo do Estado da Arte do RFID (Radio Frequency Identification). Com isso pretende-se entrar em comparação de tecnologias existentes no mercado e tirar conclusões acerca da viabilidade de certas questões que devem ser levadas em conta. A segunda parte trata a implementação propriamente dita, na perspectiva da validação dos dados do controlo de acessos de activos da Academia de Formação ATEC. Através de equipamentos de leitura foi desenvolvido um software de reconhecimento, validação, tratamento e arquivo de dados para posterior consulta.
- Bancada laboratorial remota para o ensino da electrónicaPublication . Sousa, Nuno; Gericota, Manuel Gradim de Oliveira; Alves, Gustavo Ribeiro da CostaOs constantes avanços tecnológicos ao nível de equipamentos de desenvolvimento, de infra-estruturas de rede e a difusão de computadores pessoais com custos cada vez mais reduzidos, tem potenciado o aparecimento de novos paradigmas que visam tirar proveito destas evoluções. De entre estes destaca-se o desenvolvido nesta dissertação, os laboratórios remotos. Este paradigma estipula que um utilizador seja capaz de aceder através de uma rede informática a uma ou mais experiências que podem ser virtuais ou reais podendo ou não exercer algum tipo de controlo, mas obtendo sempre algum tipo de informação que de alguma forma permita aumentar o seu conhecimento. Este paradigma engloba também o conceito de partilha e acessibilidade, não só com o fim de aumentar a rentabilização de equipamentos dispendiosos, mas também, com o de partilhar conhecimento entre instituições, docentes, investigadores ou alunos. A rentabilização pode ser alcançada pelo alargar da disponibilidade dos equipamentos, quer em número de horas, quer em número de utilizadores, ao permitir o acesso a elementos de outras instituições, os quais por sua vez, podem partilhar os seus recursos aumentando assim a sua utilização. No enquadramento da acessibilidade encontra-se não só o acesso por parte de utilizadores com mobilidade reduzida, como também utilizadores que apesar de usufruírem plenamente da sua condição física não se possam deslocar até ao local da experiência, ora por estarem impedidos de o fazer ou porque as distâncias não o permitem. Para a implementação deste tipo de laboratório é importante definir o tipo de experiência que se pretende partilhar, o nível de interactividade associado e os objectivos a longo prazo, antes de avançar com qualquer outro passo. Isto porque estas decisões determinam um conjunto de parâmetros importantes e o custo dos recursos necessários à sua implementação. Após reflexão sobre estes pontos, é então necessário proceder à selecção da arquitectura mais apropriada, devendo o volume de investimento a efectuar ser sempre ponderado com os proveitos esperados e principalmente com o objectivo de longo prazo, isto é, uma experiência de curta duração não justiça uma estrutura demasiado complexa e robusta com elevados custos associados. Deve-se por isso, primar pela simplicidade. No entanto, com um objectivo de longo prazo facilmente se rentabiliza o esforço inicial. No projecto da arquitectura devem também ser maximizados os recursos que já se encontrem disponíveis, tais como correio electrónico ou aplicações de gestão de conteúdos, tais como o Moodle. Neste contexto, o Laboratório de Investigação em Sistemas (LABORIS) adquiriu uma plataforma de desenvolvimento (NI-ELVIS) com o objectivo de criar e disponibilizar um sistema estável e reconfigurável que, numa perspectiva de longo prazo, seja capaz de disponibilizar experiências na área da electrónica. Com este objectivo definido, no âmbito desta dissertação é criada e implementada uma estrutura suportada em várias linguagens de programação, tais como PHP e LabVIEW, que usufruindo da aplicação Moodle já existente no Instituto Superior de Engenharia do Porto permitem a implementação de experiências remotas. Esta estrutura apresenta como grande vantagem a sua modularidade, robustez e expansibilidade, tendo sido desenvolvida como referido numa perspectiva de longo prazo. Para este fim, é também criado um conjunto de circuitos electrónicos que montados em placa de circuito impresso e dispostos de forma modular permitem alargar o alcance das funcionalidades do NI-ELVIS. Como caso de estudo, é disponibilizada, recorrendo à estrutura desenvolvida, uma experiência escolhida entre as várias que são leccionadas na disciplina de Electrónica II do curso de Electrónica e de Computadores, cujos resultados são aferidos por docentes, técnicos e alunos.
- Aplicação web para tratamento estatístico de dados de testePublication . Pacheco, Nuno Miguel Ferreira; Malheiro, Maria Benedita Campos Neves; Soares, Manuel GonçalvesEste relatório apresenta o trabalho realizado no âmbito da Tese/Dissertação do Mestrado em Engenharia Electrotécnica e Computadores - Ramo de Telecomunicações. Este projecto resultou da identificação de uma necessidade do Departamento de Engenharia de Software e Testes da empresa Preh Portugal e tem por objectivo criar uma solução/metodologia que permita o tratamento, armazenamento e processamento estatístico dos dados gerados pelo processo de teste de placas electrónicas. A solução a adoptar deverá permitir armazenar informação e aceder `as bases de dados SQL de uma forma simples e segura, possibilitando a sua actualização e manutenção assim como a avaliação de resultados mediante o cálculo de parâmetros diversos, a geração de relatórios e o lançamento semiautomático de pedidos de intervenção. Este sistema será instalado no referido departamento, ficando acessível a todos os seus membros. Este projecto foi dividido em quatro partes principais: • Escolha da arquitectura mais indicada para desenvolver a solução, pesquisa das tecnologias mais adequadas e a escolha do ambiente de desenvolvimento; • Criação de uma aplicação que extrai os dados dos ficheiros de texto gerado pelas máquinas de teste, os converta para um formato de representação apropriado e os armazene em bases de dados MySQL; • Configuração de um servidor de aplicações, desenvolvimento da aplicação web, depuração e teste; • Avaliação da nova metodologia na empresa. Foi adoptado um modelo que se integra facilmente no cenário actual da empresa onde: (i) todos os utilizadores têm um computador ligado à rede e utilizam o navegador Internet Explorer 6 constituindo a camada de interface com o utilizador; (ii) a instalação de um servidor de bases de dados MySQL irá permitir armazenar a informação do processo de teste; (iii) a instalação de um servidor de aplicações (camada de negócio) do tipo código aberto, irá processar e disponibilizar a informação requerida pelos utilizadores. O servidor de Aplicações seleccionado foi o Apache Tomcat 6 que disponibiliza as tecnologias Java Server Pages (JSP), Javaserver Faces (JSF) e JavaServer Tag Library (JSTL).
- QoS em WIMAX – Análise e avaliação de módulos para simulação com o ns-2Publication . Matos, Fernando Miguel Ribeiro Bartilotti de; Mamede, Jorge Botelho da CostaA tecnologia WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), definida na norma IEEE 802.16, tem recebido grande destaque no que diz respeito a tecnologias de acesso sem fios em banda larga (BWA – Broadband Wireless Access). O WIMAX oferece acessos sem fios com características específicas, tal como, o suporte de qualidade de serviço (QoS) na camada MAC. Estando esta tecnologia ainda em evolução, a implementação de soluções é, normalmente, precedida por fases de estudos e de simulações de forma a encontrar soluções que viabilizem o seu sucesso. O simulador ns-2 (Network Simulator) é uma das ferramentas mais utilizadas para a simulação de redes computacionais. Esta ferramenta permite a simulação de redes com e sem fios, bem como de vários protocolos utilizados na internet. No entanto, o ns-2 ainda não permite simular a tecnologia WIMAX, levando os investigadores a proporem módulos que, integrados na ferramenta ns-2, possibilitem a simulação desta tecnologia. Este trabalho apresenta um estudo do WIMAX efectuando-se uma comparação de três módulos implementados para a simulação deste protocolo no ns-2. A norma IEEE 802.16 não especifica como deve ser controlado o escalonamento de QoS, pelo que o objectivo deste trabalho centrou-se na comparação dos módulos disponíveis, avaliando-se quais os que apresentam uma abordagem mais rigorosa ao nível do escalonamento de QoS. O primeiro módulo simulado foi desenvolvido pela Networks & Distributed Systems Laboratory (NDSL) tendo a capacidade de efectuar o controlo de QoS na camada MAC enquanto que, o segundo módulo, implementado pelo National Institute of Standards and Technology, NIST, não tem essa competência. Recentemente foi disponibilizado mais um módulo capaz de garantir a qualidade de serviço, implementado pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Os resultados obtidos nas simulações efectuadas neste trabalho tentam comparar os módulos, verificando se estes são capazes de assegurar as especificações da norma 802.16, para todas as classes de serviços e em diferentes cenários de simulação.
- Segurança contra intrusão em redes informáticasPublication . Duarte, Nuno Filipe Lopes da Costa; Mamede, Jorge Botelho da CostaDevido ao facto de hoje em dia a informação que é processada numa rede informática empresarial, ser cada vez mais de ordem confidencial, torna-se necessário que essa informação esteja o mais protegida possível. Ao mesmo tempo, é necessário que esta a informação esteja disponível com a devida rapidez, para os parceiros certos, num mundo cada vez mais globalizado. Com este trabalho pretende-se efectuar o estudo e implementação da segurança, numa pequena e genérica rede de testes, que facilmente seja extrapolada, para uma rede da dimensão, de uma grande empresa com potenciais ramificações por diversos locais. Pretende-se implementar/monitorização segurança quer externamente, (Internet service provider ISP) quer internamente (activos de rede, postos de trabalho/utilizadores). Esta análise é baseada na localização (local, wireless ou remota), e, sempre que seja detectada qualquer anomalia, seja identificada a sua localização, sendo tomadas automaticamente acções de protecção. Estas anomalias poderão ser geridas recorrendo a ferramentas open source ou comerciais, que façam a recolha de toda a informação necessária, e tomem acções de correcção ou alerta mediante o tipo de anomalia.
- Gestão e monitorização de uma rede departamental: um caso de estudoPublication . Mendes, Helder; Mamede, Jorge Botelho da CostaDe há uns anos a esta parte, no Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) tem-se verificado um crescimento da utilização das tecnologias de informação, nomeadamente das redes informáticas. A rede de dados do Departamento de Engenharia Geotécnica (DEG) do ISEP cresceu em complexidade e dimensão, de acordo com as necessidades dos seus utilizadores. Hoje é uma rede que disponibiliza aos seus utilizadores vários serviços informáticos, como o serviço da página de internet, o serviço de contas de utilizadores, o servidor de ficheiros, o serviço de impressão através da rede, entre outros. A rede informática do DEG não dispõe de um sistema centralizado que permitisse fazer a gestão e monitorização dos equipamentos e serviços informáticos. Para realizar as várias tarefas associadas à gestão e manutenção da rede são utilizadas várias ferramentas em separado, levando muitas vezes a perdas de tempo desnecessárias. A monitorização da rede através de uma aplicação dedicada para o efeito também não é possível. As operações de monitorização estão restringidas às já incluídas nos activos de rede. Uma das operações que gera mais problemas é a de instalação de imagens de software através da rede. Apesar de evitar a formatação dos computadores um a um, a instalação de imagens de software implica que o instalador visite cada um dos computadores, inicie uma aplicação por Compact Disk (CD), e depois de algumas configurações, começa o processo de instalação da imagem de software. No final é necessário visitar novamente cada um dos computadores para os desligar. Um outro problema associado à instalação de imagens de software através da rede é o de congestionamento de tráfego nas intersecções de rede. Sempre que se instalam imagens de software nos computadores de uma ou mais salas de informática, existem problemas de congestionamento nos acessos à internet, ao servidor de ficheiros e ao servidor das páginas de internet, entre outros. O trabalho que conduziu a esta Tese pretende implementar uma solução de software de apoio à gestão e monitorização na rede de dados do DEG. Após uma análise das características da rede de dados do DEG, identificaram-se os principais requisitos de gestão e monitorização. Estes requisitos dividem-se em dois grandes grupos, por um lado a gestão e monitorização da rede, por outro lado a gestão de imagens de software. Uma das tarefas associadas à gestão de imagens de software é a instalação de imagens de software em computadores remotos (através da rede de dados). A instalação de imagens de software iv deve ser feita com controlo dinâmico do débito do servidor em função do estado da rede, para evitar o congestionamento de tráfego nas intersecções de rede. Para dar resposta aos problemas de gestão da rede do DEG desenvolveu-se o Network Management System with Imaging Support (NMSIS). O NMSIS resulta da integração entre as ferramentas Network Administration Visualized (NAV) e Free Open Source Ghost (FOG) e segue as linhas de orientação do modelo funcional de gestão FCAPS (fault, configuration, account, performance, security), definido pela International Organization of Standardization (ISO). O modelo FCAPS divide a gestão de redes em 5 grandes áreas: a gestão de falhas, a gestão de configurações, a gestão de contas, a gestão da performance e a gestão da segurança. Desenvolveram-se três módulos para integrar o NAV e o FOG, o Database Synchronization Module (DBSM), o Group Equipment Synchronization Module (GESM) e o Dynamic Host Configuration Protocol Synchronizer (DHCPSYNC). A instalação de imagens através da rede evita a formatação dos computadores um a um, no entanto, tem o inconveniente de utilizar elevada largura de banda. Com o intuito de minimizar os efeitos negativos da instalação de imagens de software através da rede, desenvolveu-se um software que faz o controlo dinâmico do débito de dados do servidor de imagens, em função da utilização da rede. Deste modo evita-se o conjestionamento de tráfego nas intersecções de rede. O software foi designado de BandWidth-Traffic Control (BWTC), sendo parte integrante do NMSIS. O BWTC é constituído por três módulos, o BandWidth/Traffic Control Address Resolution Protocol (BWTC_ARP), o BandWidth/Traffic Control Calculate (BWTC_CALC) e o BandWidth/Traffic Control Statistics (BWTC_STATISTICS). Para verificar a fiabilidade do BWTC foram projectados e executados vários cenários de teste, em ambiente real.