grupo de pesquisa em prototipagem rápida de soluções para comunicação

Grupo de Pesquisa em

Prototipagem Rápida de Soluções

para Comunicação

GppCom

Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)

©Grupo GppCom@DCO-UFRN 2

O Grupo de Pesquisa em Prototipagem Rápida de Soluções

para Comunicação Sem Fio (GppCom) foi concebido com

intuito de criar na UFRN um ambiente propício a

concepção de soluções para sistemas de comunicação e sua

avaliação através da prototipagem rápida via simulação.

Com forte apelo na capacitação profissional e pesquisa

aplicada, o grupo conta com profissionais com vasta

experiência em projetos com empresas privadas e

institutos de pesquisa nacionais e internacionais.

Sobre o GppCOM


Objetivos do GppCOM


Linhas de Pesquisa


Bolsistas de Graduação:

• José Hélio (REUNI - IT)

• Yuri Victor (REUNI - IT)

• Tales Camara (REUNI-IT)

• Marina Anders (REUNI-IT)

• Marcos Coppa (PET-EE)

• Marcela Miasato (PROPESQ – IT)

• Caio Cesar (PROPESQ – IT)

• Michelle Kitayama (voluntário– IC)

• Rhenan Bezerra (Voluntário -IC)

• Joyciane Regis (IC-Volutário)

• Daniel Dantas (Volutário)

• Gabriela Maria Figueiredo de Freitas (Projeto)

• Saulo Loiola Rêgo (Projeto)

• Giovanna Bruna Leão de Oliveira (Projeto-Voluntária)

• Thais Isabelle Alves de Lima (IC)

• Hugo Sergio Tavares (IC)

Bolsistas de Mestrado:

• Níbia Bezerra (GTEL-UFC)

• Benedito Almeida (GREAT-UFC)

Bolsistas de Doutorado:

• Fuad Abinader (UFRN, ingresso em 2011.1)

Professores

• Vicente Sousa

• Luiz Gonzaga Silveira

• Luiz Felipe Silveira

• Cristhianne Vasconcelos

• Márcio Rodrigues

• Adaildo G. D’Assunção

• Cláudio Muniz

Membros

©Grupo GppCom@DCO-UFRN

• Número de Pesquisadores/Professores: 6 (5 do DCO; 1 do DCA)

• Número de Bolsistas de Doutorado: 1

• Número de Bolsistas de Mestrado: 2

• Número de Bolsistas de Graduação: 17

6

Professores

23%

Doutorandos

4%

Mestrandos

8%Graduandos

65%

Membros

Professores Doutorandos Mestrandos Graduandos


Concepção de

Algoritmos

&

Prototipagem

&

Análise de

Desempenho

Gerência de Recursos de Rádio (RRM & CRRM)

Rádio Cognitivo e Whitespace

Teoria da Comunicação

Esquemas de Múltiplas Antenas (MIMO)

Redes de Sensores

Internet das Coisas

Computação Evolutiva

Protocolos de Internet

Otimização Crosslayer

Linha de Pesquisa: Soluções para Sistemas e Redes de Comunicação


Objetivo

Desenvolver competência chave em

simulação e tecnologia de sistemas e

redes de comunicação voltadas ao

desenvolvimento de novas soluções e

análise de valor agregado das mesmas.



Tecnologias e

Ferramentas

Tecnologias legadas e

emergentes (WIFI, Adhoc,

mesh, redes de sensores, etc)

Ferramentas Matemáticas

(Redes neurais,

Otimização, Teoria

estatística, Computação

Evolutiva, Inteligência

Artificial, Teoria dos

Jogos)

Redes 4G (LTE Advanced,

IEEE 802.16m)

Redes 3G, 3.5G (WCDMA,

WIMAX, HSPA, HSPA+,

LTE)

Prototipagem em hardware:

GNU Radio, USRP, FGPA

Redes Multi-RAT

Rádio Cognitivo e IEEE

802.22

Prototipagem em software:

Simuladores comerciais e

proprietários em Matlab e

C++ (NS-2, NS-3)



Foco: Otimização e concepção de soluções para sistemas e redes de

comunicação e sua avaliação através da prototipagem rápida via simulação

Concepção e

análise de

viabilidade de

funcionalidades

para sistemas e

redes de

comunicação



Melhorias podem ser concebidas e testadas de maneira mais

eficiente

Rede Real Protótipo SimulaçãoAnálise

Matemática

Simulação é uma forma de meio termo (compromisso entre

complexidade, precisão e custo) entre análise matemática e

testes em ambientes reais.

Maior custo e precisão

Emulação*

Menor custo e precisão



Codificação

&

Rádio

Dinamicamente

Configuráveis

Rádio Dinamicamente Configuráveis

Simulação em Hardware

Teoria da Comunicação

Rádio definido por Software (SDR)

Rádio Cognitivo & Whitespace

Processamento de Sinais

Sistemas de Comunicações Codificados

Teoria da Informação e Codificação

Teoria Wavelet

Linha de Pesquisa: Soluções para o Enlace de Comunicação


Objetivos

Explorar novas formas de codificação,

modulação e transmissão em sistemas de

comunicação.

Aplicar técnicas de processamento de

sinais, otimização e inteligência artificial

para a obtenção de rádios

dinamicamente configuráveis.



Tecnologias e

ferramentasConcepção de codificadores

Prototipagem em hardware:

GNU Radio, USRP, FGPA

Teoria Wavelets aplicada a

soluções de

telecomunicações

Simulação e Análise de

Desempenho de Sistemas de

Comunicações Codificados

Rádio definido por Software

(SDR)

Rádio Cognitivo

Concepção de Rádios

Dinamicamente Configuráveis

Prototipagem em software:

Simuladores proprietários

em C++ e Matlab



Foco: Investigar soluções para os principais desafios tecnológicos do rádio

cognitivo, de forma a contribuir com a implantação e consolidação desses

sistemas.



Modelagem

&

Solução Ótima

Redes Bayesianas

Computação Evolutiva

Redes Neurais Artificiais

Análise de Componentes Independentes

Otimização Multi-Objetivo

Aprendizagem por Reforço

Teoria dos Jogos

Séries Temporais

Time-dependent Optimization

Redes Bayesianas

Redes Neurais Artificiais

Linha de Pesquisa: Soluções para Problemas de Otimização


Objetivo

Desenvolver competência chave em

modelagem determinística e estocástica

de problemas de alta complexidade

visando a busca de soluções ótimas.



Tecnologias e

ferramentas

GMM (Gaussian Mixture

Models)

Algoritmos Proprietários

Discipulus™

Inferência Bayesiana

WEKA (Waikato

Environment for Knowledge

Analysis)

Toolboxes do Matlab®



Foco: Modelar e escolher melhor ferramenta para soluções de problemas de

otimização em busca do ótimo global.



Concepção de

Algoritmos

&

Prototipagem

Processamento de Imagens Médicas

Visão Computacional

Arquiteturas de Hardware para Processamento de Sinais

Processamento de Sinais Vibracionais

Aquisição e Tratamento de Sinais

Teste de Circuitos Analógicos para SoC (System on Chip)

Fotogenia

Teoria Wavelets

Restauração Dinâmica

Linha de Pesquisa: Análise e Classificação de Sinais e Imagens


Objetivo

Desenvolver competência chave na

análise e classificação de sinais e imagens

visando a concepção de soluções de alto

valor agregado.



Tecnologias e

ferramentasAnalisadores Lógicos

Osciloscópios analógicos e

digitaisKits de desenvolvimento da

Analog Devices

Placas para prototipagem em

FPGA

Kits de desenvolvimento da

Gidel (GiDEL's PROC

Development Kit)

kit DSP TMS320C5416

(Code Composer Studio)

Analisador de Espectro

Toolboxes do Matlab®



Foco: Esta linha de pesquisa é voltada à concepção rápida, seletiva e integrada de tecnologias

embarcadas, com arquitetura co-design, capazes de proporcionar soluções de baixo custo na análise e

classificação de sinais e imagens.



PIG6490-2010: Decodificação Iterativa em Sistemas de

Comunicações Codificados por Wavelets

PIG6025-2010: Seleção de Acesso para Redes 4G usando

Estratégias de Computação Evolutiva

PIG6085-2010: Gerência de Recurso de Rádio Comum

(CRRM) para Redes Cooperativas de Quarta Geração (4G)

PIG6149-2010: Tráfego IP Sobre Redes Ópticas WDM

PIG6013-2010: Metodologia Experimental para

Desenvolvimento de Metamateriais

PVG6041-2010: Sistema de Rádio Definido por Software

com Modulação Codificada por Wavelets.

Projetos de Pesquisa em Andamento


PJ014-2011: Projeto F3E: Formação Extracurricular em Engenharia

Elétrica, de Computação e de Redes de Comunicação

EV117-2011: Primeira Escola de Verão de Tecnologias Emergentes de

Comunicação Sem Fio: Rádio Cognitivo

CR198-2010: Introdução a programação em Matlab e seu uso como

ferramenta de auxílio a Engenheiros

CR195-2010: Editor Latex para TCCs, Dissertações, Teses e

Publicações de Artigos Científicos na Área de Engenharia

CR197-2010: Padronização, evolução e desafios para a próxima

geração dos sistemas de comunicações móveis (4G)

EV389-2010: Palestras convidadas do projeto F3E com profissionais

do Vale do Silício (Finalizado)

Projetos de Extensão em Andamento


2011: Ensino, Pesquisa e Extensão: Aplicações da Inferência

Bayesiana em Problemas de Diagnóstico

2011: Análise e Otimização de Estruturas Planares sobre Substratos

Metamateriais Utilizando Redes Neurais Artificiais e Algoritmos de

Otimização Natural

Projetos de Ações Associadas em Andamento

©Grupo GppCom@DCO-UFRNSli

de

s

a

dic

ion

ais

27


• LAboratório de PrototiPagem Rápida via SimulaçãO de Sistemas de

TeleComunicação em Hardware

– Status: em implantação

– Propósito: fornecer estrutura básica de simulação em hardware baseado na

plataforma GNU-Radio, possibilitando a criação de rádios funcionais a partir

de modelos de alto nível utilizando computadores pessoais.

– Objetivo: fomentará ações envolvendo as áreas de ensino, pesquisa e extensão

através flexibilidade do Rádio Definido por Software (mesmo com a

transmissão em tempo real do sinal eletromagnético, todo o processamento

digital do sinal é feito via software).

– Curto-prazo: objetivo da tecnologia RDS é digitalizar o sinal o mais próximo

possível da antena, e fazer todo o Processamento Digital do Sinal via software.

O laboratório viabilizará a prototipagem rápida de soluções via simulação em

hardware para sistemas como: TV Digital do padrão brasileiro (SBTVD),

Sistemas Celulares de Terceira Geração (3G-UMTS e 3G-WIMAX) e sistemas

celulares de quarta geração (4G-LTE e 4G-IEEE 802.16m), entre outros.

28

Laboratório APPROACH


• A lista de blocos de processamento específicos do GNU Radio é muito longo para detalhar nesta apresentação, mas segue enumerado abaixo alguns blocos disponíveis:– FIR filters, both complex and real

– IIR filters

– FFT filters

– FFT processing

– Demodulators

– Multipliers

– Adders

– Complex-to-real and Real-to-Complex converters

– Filter coefficient design functions for various kinds of highpass, lowpass, and bandpass filters

– Decimation

– Interpolation

– Signal generators

– NCOs

– GUI functions: buttons, sliders, etc

– Display functions: FFT, Waterfall, Oscilloscope, Stripchart

– Mute/Squelch functions

– Miscellaneous: serial-to-parallel, parallel-to-serial

• GNU Radio já disponibiliza o conjunto completo de transmissor e receptor HDTV, um analisador de espectro, um osciloscópio, receptor multicanal e uma crescente coleção de moduladores e demoduladores.



• Pesquisa em sistemas de comunicação sem fio (“The open and easy to use USRP product family enables rapid prototyping of innovative new communication systems. The low cost allows deployment of significant numbers of nodes in a test-bed for studying large-scale network effects”)

– Sistemas MIMO

– Redes Ad-hoc e mesh

– Protocolos da camada MAC

– Melhoramentos da camada PHY

– Ocupação de espectro, sensoriamento de espectro

– Rádio Cognitivo

– Prototipagem rápida de sistemas de comunicações sem fio

• Ensino (“Many universities and training centers around the world have equipped student labs with USRP systems. The low cost, extreme flexibility, and open-source nature of the USRP product family and GNU Radio make them ideal for use in teaching”)

– Rádio Definido por Software

– Sinais e Sistemas

– Processamento Digital de Sinais

– Sistemas de Comunicações

– Redes Sem Fio

– Projetos em FPGA



• LAboratório de PrototiPagem RápidA vIa Simulação baseadas em

SoftwarE


– Propósito: implementar da uma estrutura básica para simulação de sistema de

comunicação sem fio de grande porte. Para tal fim será adquirido um

supercomputador (Cluster de simulação) que será instalado nas dependências

da UFRN.

– Objetivo: criar um ambiente computacional capaz de simular (e emular) novas

funcionalidades para sistemas de comunicação sem fio emergentes tais como:

redes cooperativas de quarta geração, sistemas 3GPP (LTE, LTE-Advanced,

HSPA), sistemas IEEE (WIMAX, WIFI, 802.16m, 802.22), sistemas

whitespace, rádio cognitivo bem como prototipagem de antenas e modelos de

propagação.

– Curto-prazo: aquisição de infraestrutura inicial (servidor, rack e infra-estrutura

de internet), construção de simulador proprietário da tecnologia LTE e módulos

de cognição no simulador NS-3.

31

Laboratório APPRAISE


Cluster de Simulação

Rack 1

LAN

Clients

Rack 2

Laboratório APPRAISE


• Laboratório de Análise e Processamento de Imagens e Sinais


– Propósito: implementar da uma estrutura básica para análise, classificação e

avaliação de sinais e imagens digitais. Para tal fim será adquirido um

supercomputador (Cluster de simulação) que será instalado nas dependências

da UFRN e sua integração aos sistemas de computação em Grid, OurGrid, da

UFCG.

– Objetivo: O Laboratório de Análise e Processamento de Imagens e Sinais tem

como objetivo oferecer ferramentas apropriadas ao estudo, concepção e

avaliação de novas tecnologias aplicadas a área de Processamento de Sinais e

Imagens, além de favorecer as atividades de ensino, pesquisa e extensão de

temas correlatos a essas áreas visando uma integração operacional do mesmo

com o HP Lab Palo Alto, E.U.A e com o CENPES/Petrobras

– Curto-prazo: aquisição de infra-estrutura computacional, integração do cluster

com o grid computacional da UFCG, implantação e desenvolvimento de

pacotes computacionais específicos para análise de sinais vibracionais e de

faces humanas.

33

Laboratório LAPIS


• Laboratório de Análise e Processamento de Imagens e Sinais

– Linhas de Pesquisa

• Processamento Digital de Sinais

• Processamento de imagens médicas e visão computacional

• Desenvolvimento de algoritmos para processamento de imagens

• Desenvolvimento de arquiteturas de hardware para processamento de Sinais

• Projetos de circuitos ASIC para aquisição e tratamento de sinais

• Processamento de sinais vibracionais

• Teste de circuitos analógicos para SoC

– Previsão de Infra-Estrutura• Está prevista a construção de espaço físico de área igual a 700m2, distribuídos

conforme os ambientes abaixo

– Equipamentos• Kits de desenvolvimento da Analog Devices, Kits de desenvolvimento da Gidel

(GiDEL's PROC Development Kit), Osciloscópios analógicos e digitais,

Analisadores lógicos, Geradores de funções, Microscópio Eletrônico de Varredura,

Placas para prototipagem em FPGA , Microcomputadores iMac e Licença para

Software MATLAB e Toolbox de Processamento de Sinais

34

Laboratório LAPIS


Responsáveis e Contatos


Informações

36Sli

de

s

a

dic

ion

ais


Luiz Gonzaga de Queiroz Silveira Júnior

Educação

Graduação (1998-2002): Engenharia Elétrica/Telecomunicações, pelaUniversidade Federal de Campina Grande. Conceito A no Exame Nacional de Cursos.Prêmio Motorola “Missão XXI”. Aluno do PCT-Eldorado/Motorola.Mestrado (2002-2003): em Engenharia Elétrica, pela Universidade Federal deCampina Grande, tendo desenvolvido o trabalho intitulado “Uma Aplicação de RedesBayesianas no Auxílio à Tomada de Decisões Médicas”Doutorado (2004:2008): em Engenharia Elétrica/Telecomunicações, pelaUniversidade Federal de Campina Grande, tendo desenvolvido o trabalho intitulado“Decodificação Iterativa em Sistemas com Codificação Wavelet”.

Experiência Profissional

2003-2003: Co-fundador do IQUANTA - Instituto de Estudos em Computação eInformação Quânticas.2008-2008: Pesquisador Sênior no projeto iPhotoBot, pesquisa colaborativa emProcessamento de Imagens Digitais, realizado via colaboração entre o Departamento deSistemas e Computação da UFCG, o HP Lab. Palo Alto e HP R&D Brazil.01/2008 - 07/2010. Prof. Adjunto UFERSA, Curso de Ciência da Computação, área de Redes de Computadores de Alta Velocidade e Sistemas Distribuídos.07/2010-hoje. Prof. Adjunto UFRN, Departamento de Engenharia de Comunicações, Área de Processamento Digital de Sinais

Áreas de atuação

Radio Cognitivo, Decodificação Turbo, Modulação Adaptativa, Inferência Probabilística em Redes Bayesianas e Processamento de Imagens Digitais.

Produção Científica (3 últimos anos)

International Magazine: 1 (Transaction on Wireless Communications)Anais de Conferência Nacional: 4Anais de Conferência Internacional: 3Orientação de Mestrado: 01


Luiz Felipe de Queiroz SilveiraEducação

Engenharia Elétrica (UFPB, 2000): Compressão EZW de Imagens Digitais

Msc. (UFCG, 2002): Desempenho de Sistemas com Codificação Wavelet e Diversidade

Espácio-Temporal em Canais Sujeitos ao Desvanecimento Rayleigh Plano

Dr. (UFCG, 2006): Análise da Codificação Wavelet em Sistemas Sujeitos ao

Desvanecimento Rayleigh Plano


2003-2003: Co-fundador do IQUANTA - Instituto de Estudos em Computação e Informação Quânticas. 2005-2006: Professor do Centro Universitário de João Pessoa – UNIPE. 2006-2010: Professor: Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte – IFRN.

– Coordenador do Curso de Tecnologia em Redes de Computadores, 2008-2010– Líder do grupo de pesquisa em Telemática, 2008-2010

2010-Atual: Professor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte.– Avaliador INEP/MEC de Instituições e de Cursos de Graduação, 2010-Atual

Áreas de atuação

Sistemas de Comunicações Sem Fio

Processamento Digital de Sinais e Imagens

Radio Cognitivo


Periódico Internacional: 1

Anais de Conferência Nacional/internacional: 4/3

Orientações de Mestrado: 1

Orientações de Iniciação Científica: 1

Orientações de TCC: 2


Vicente Angelo de Sousa Junior

Educação

EE (UFC, 2000): Aluno do PCT/Eldorado/Motorola

Msc (UFC, 2002): Análise de desempenho de sistemas multi-serviço WCDMA com

antenas inteligentes (financiado pela Ericsson)

PhD (UFC, 2009): Seleção de Acesso e Gerenciamento de Recursos de Rádio em Redes

Multi-Acesso (parcialmente financiado pela Ericsson)


Pesquisador: Cooperação Técnico-Científica entre a Ericsson do Brasil e a Universidade

Federal do Ceará (UFC, GTEL, Ceará, 2001-2006).

Professor substituto: Universidade Federal do Ceará , 2003-2004.

Pesquisador: Instituto Nokia de Tecnologia - INdT, Manaus, 2006-2007.

Coordenador e Líder de P&D: INdT, Manaus, 2008-2009.

Prof. Adjunto UFRN: 2009-hoje.

Áreas de atuação

Desenvolvimento de simuladores sistêmicos de sistemas móveis sem-fioInteroperabilidade entre sistemas de comunicação sem-fioOtimização e computação evolutiva aplicada a problemas de telecomunicaçõesComputação Evolutiva aplicada a problemas de telecomunicaçõesRadio Cognitivo e Whitespace


Jornal Internacional: 2

Anais de Conferência Nacional e internacional: 4 / 15

Capítulo de livro internacional: 1

Tutorias, mini-cursos em congresso Nacional: 2

Patentes: 1 EUA (+1 em processo de avaliação)


Cristhianne Linhares de Vasconcelos

Educação

Tecnologia em Sistemas de Telecomunicações (IFPB, 2004): Avaliação de sinais

desvanecentes provenientes de uma ERB na cidade de João Pessoa-PB

Msc EE (UFRN, 2006): Antena de microfita com patch em anel com múltiplas camadas dielétricas anisotrópicas uniaxiais

PhD EE (UFRN, 2010): Desenvolvimento de Antenas de microfita com patch em anel utilizando materiais ferrimagnéticos e matemateriais


Professora: Propagação e Antenas – SENAI-CTI, 2008

Professora: UFRN – Departamento de Engenharia de Comunicações (DCO) –Engenharia de Telecomunicações, 2010-Atual

Áreas de atuação

Antenas e Propagação;

Redes de Computadores;

Computação Evolutiva.


Periódico Internacional (QUALIS A1): 2

Anais de Conferência Nacional: 4

Anais de Conferência Internacional: 5

Projeto aprovado como coordenadora: 1 (2 bolsas)

Orientações de Iniciação Científica: 2

Orientações de TCC: 1


Marcio Eduardo da Costa Rodrigues

Educação

Graduação (UFF/RJ, 1997): Engenharia de Telecomunicações.

Mestrado (PUC/RJ, 2000): Engenharia Elétrica/Telecomunicações. Técnicas de

Traçado de Raios em 3D para Cálculo de Campos em Ambientes Interiores e Exteriores.Doutorado (PUC/RJ, 2010): Engenharia Elétrica/Telecomunicações. Síntese deSéries Temporais de Atenuação por Chuva para Enlaces Satélite em Áreas de ClimaTropical e Equatorial.


Engenheiro e líder de equipe: WiNGS Telecom (co-fundador). Soluções de comunicaçõessem fio e algoritmos para software de cálculo de rádio-enlaces. Atuação e consultoriajunto a operadoras de telefonia celular e ANATEL. (2000-2004)Engenheiro Sênior: Claro S.A. Departamento de Rádio-frequência. (2005-2006)Professor adjunto: UFRN, Departamento de Engenharia de Comunicações. (2011-atual)

Áreas de atuação

Rádio-propagaçãoSistemas de comunicações sem fioModelagem do canal rádio


Anais de Conferência Nacional: 3Anais de Conferência Internacional: 6Participação na submissão de contribuições à ITU-R e ações européias COST

grupo de pesquisa em prototipagem rápida de soluções para comunicação

Education