Seleção

Mestrado

  • 1. Linha de Pesquisa: Modelagem e Análise de Sistemas de Energia Elétrica

    1.1. Tema de Pesquisa: Desenvolvimento de métodos de previsão para o auxílio à tomada de decisão nos horizontes de planejamento da expansão e da operação de sistemas elétricos.

    Ao longo dos últimos anos, a literatura tem mostrado o sucesso da aplicação de Redes Neurais Artificiais em complexos problemas multivariados envolvendo bases de dados de cardinalidade elevada na área de Sistemas Elétricos de Potência. Um dos fatores que explicam este êxito consiste na elevada flexibilidade e capacidade de aproximação deste tipo de modelo, visto que, dado um número suficiente de neurônios na camada oculta, modelos neurais podem aproximar com precisão arbitrária qualquer função contínua. Além disso, ao contrário dos modelos lineares clássicos, as Redes Neurais Artificiais apresentam poucas premissas básicas a serem verificadas, aumentando, assim, a sua robustez. Neste contexto, este projeto tem por objetivo o estudo e desenvolvimento de modelos neurais autônomos e sua avaliação como ferramenta para previsão de séries temporais (Carga, Vazão, Preço da Energia e Energia dos Ventos), com aplicações em Sistemas de Energia Elétrica.
    Início: 2017
    Docentes Envolvidos:
    Vitor Hugo Ferreira
    Bruno Soares Moreira Cesar Borba
    Henrique de Oliveira Henriques
    Marcio Zamboti Fortes
    Julio Cesar Stacchini de Souza
    Sergio Gomes Junior
    Rainer Zangui

    1.2. Tema de Pesquisa: Estudo do impacto da inserção de novas fontes de geração no sistema

    Nas últimas décadas, as fontes renováveis de energia têm ganhado espaço no mundo, sendo apontadas como uma solução para a diversificação das matrizes de energia elétrica, aumento da segurança energética e redução de impactos ambientais associados com a geração de energia elétrica. Dentre as alternativas tecnológicas, merecem destaque as fontes de energia intermitentes. Fontes de energia intermitentes são recursos energéticos renováveis que, para fins de conversão em energia elétrica pelo sistema de geração, não podem ser armazenados em sua forma original. São considerados sistemas de geração intermitentes o sistema eólico, o solar fotovoltaico, e o concentrador solar sem armazenamento de energia. A interação diferenciada das fontes intermitentes com o sistema elétrico pode causar impactos locais e/ou mais amplos, devendo exigir novas abordagens e novas soluções para a operação do setor. Em sua maioria, os sistemas elétricos não apresentam dificuldade de operação quando fontes intermitentes são inseridas na matriz elétrica em pequena escala, usualmente inferior a 5% da demanda de carga, entretanto, os possíveis problemas começam a surgir quando a penetração das fontes intermitentes é mais expressiva. Neste sentido, este projeto tem por objetivo modelar e analisar o impacto da entrada em maior escala destas novas alternativas tecnológicas no setor elétrico.
    Início: 2017
    Docentes Envolvidos:
    Vitor Hugo Ferreira
    Bruno Soares Moreira Cesar Borba
    Henrique de Oliveira Henriques
    Marcio Zamboti Fortes
    Julio Cesar Stacchini de Souza
    Sergio Gomes Junior
    Yona Lopes
    Rainer Zangui

    1.3. Tema de Pesquisa: Estudos das condições operativas do sistema através da análise e monitoramento de variáveis de relevância para o sistema elétrico, incluindo técnicas de controle e estimação de estado.

    Os atuais Centros de Operação do Sistema (COS) retratam o progresso significativo alcançado pela área de tecnologia da informação. Computadores com alta capacidade de processamento e armazenamento de informações, distribuídos em rede, com facilidades gráficas, permitiram o aprimoramento dos Sistemas de Gerenciamento de Energia em um COS e de seus programas aplicativos. As funções básicas de tais sistemas dizem respeito à aquisição e visualização de informações sobre a rede elétrica supervisionada em tempo real; ao tratamento de mensagens e alarmes e ao telecomando para abertura/fechamento de chaves e disjuntores.
    Este projeto busca a aplicação de técnicas de reconhecimento de padrões para o diagnóstico de defeitos e anormalidades sistêmicas e em geradores elétricos; o emprego de meta-heurísticas para a modelagem e solução de problemas relacionados ao planejamento e operação de sistemas de distribuição; a investigação de métodos voltados para a melhoria da segurança de sistemas elétricos de potência e o desenvolvimento de metodologias para problemas relacionados à estimação de estado de sistemas de potência e para o planejamento ótimo da operação de sistemas de transmissão e distribuição.
    Início: 2017
    Docentes Envolvidos:
    Vitor Hugo Ferreira
    Bruno Soares Moreira Cesar Borba
    Henrique de Oliveira Henriques
    Marcio Zamboti Fortes
    Julio Cesar Stacchini de Souza
    Sergio Gomes Junior
    Yona Lopes
    Rainer Zangui

    1.4. Tema de Pesquisa: Estudos de Implementação de Redes Inteligentes utilizando software e hardware Livre

    O conceito de redes inteligentes (RI) representa uma das maiores evoluções em sistemas elétricos dos últimos anos. Os principais motivadores para seu estudo e desenvolvimento são: (i)Aumento do volume e da qualidade de informações a serem disponibilizadas para tomada de decisão nos processos de operação, manutenção e expansão do sistema; (ii) A crescente implantação de geração distribuída, com destaque para as fontes renováveis, estimulada pelo esgotamento futuro dos grandes aproveitamentos energéticos e a necessidade de redução dos impactos negativos ao meio ambiente.(iii) A mudança do papel do consumidor, que hoje tem um papel passivo, para interagir com o sistema elétrico, produzindo e comercializando sua energia, escolhendo seus fornecedores e gerenciando seu consumo de energia. Atualmente no Brasil, devido a uma regulação bastante rígida, este conceito tem sido expandido apenas para medições inteligentes, pois o retorno financeiro é garantido pelo combate aos furtos de energia. Outras funções tais como a reconfiguração automática da rede, integração e gerenciamento da geração distribuída, ilhamento, dentre outras, têm sido desenvolvidas em cidades inteligentes, apenas em caráter experimental ou demonstrativo. As principais ferramentas das RI’s, independente das funções a serem implementadas, são o sensoriamento, o tratamento do dado a ser adquirido, desenvolver a inteligência para análise, diagnóstico e comandos locais e a comunicação em rede, interna e externa, para algum centro de controle. Esta linha de pesquisa tenta estudar soluções de baixo custo, utilizando hardware e software livres, onde as mais modernas técnicas de inteligência computacional podem ser desenvolvidas e embarcadas em minicomputadores ou em micro-controladores, visando buscar soluções locais para problemas operacionais, qualidade de fornecimento, eficiência energética, atendendo as limitações exigidas pela regulamentação da ANEEL.
    Início: 2017
    Docentes Envolvidos:
    Vitor Hugo Ferreira
    Bruno Soares Moreira Cesar Borba
    Henrique de Oliveira Henriques
    Marcio Zamboti Fortes
    Julio Cesar Stacchini de Souza
    Yona Lopes
    Rainer Zangui

    1.5. Tema de Pesquisa: Transitórios Eletromecânicos em Sistemas Elétricos de Potência.

    Os transitórios eletromecânicos correspondem a variações das velocidades das máquinas síncronas que compõem as usinas elétricas. São transitórios de baixa frequência, da ordem do Hz, e que são associados à perda de sincronismo de usinas ou a oscilações crescentes, podendo em casos extremos, causar desligamentos de grandes proporções (black-outs). As análises dinâmicas envolvem principalmente simulações computacionais, podendo utilizar simulações no domínio do tempo por integração numérica, com modelos não lineares, ou análise linear, também utilizada na teoria de controle, com uma modelagem linearizada do sistema. Neste tema de pesquisa são investigadas modelagens e metodologias de análise dinâmica. Considera-se a iteração dinâmica dos diversos componentes, modelagem para transitórios eletromecânicos do comportamento dinâmico dos diversos componentes do sistema, análise de estabilidade eletromecânica, análise dinâmica a pequenos sinais, identificação e solução de problemas dinâmicos, ajustes coordenado de controladores e reprodução do comportamento dinâmico do sistema observados durante a operação com unidades de medição fasorial (PMUs).
    Início: 2017
    Docentes Envolvidos:
    Sergio Gomes Junior
    André Abel Augusto
    Marcio Zamboti Fortes
    Vitor Hugo Ferreira
    Rainer Zangui

    1.6. Tema de Pesquisa: Transitórios Eletromagnéticos em Sistemas Elétricos de Potência.

    Os transitórios eletromagnéticos são provocados por trocas dinâmicas de energia eletromagnética em redes de transmissão causadas por manobras ou descargas atmosféricas. São transitórios de alta frequência e resultam principalmente em sobretensões e sobrecorrentes que podem ser de intensidade muitas vezes maior que as suportadas em regime permanente, podendo em casos extremos provocar danos a equipamentos ou componentes e desligamentos. Neste tema de pesquisa são investigadas modelagens e metodologias de análise de transitórios eletromagnéticos. Considera-se principalmente as simulações computacionais de transitórios eletromagnéticos de manobra, análise linear de ressonâncias da rede de transmissão, análise de ressonância subsíncrona e o fenômeno da ferrorressonância. Considera-se ainda nesta linha de pesquisa a análise dinâmica de elos de corrente contínua e FACTS em alta frequência, incluindo ajuste de controladores, modelagem utilizando fasores dinâmicos, simulação de falhas de comutação e análise de múltiplas alimentações em corrente contínua (HVDC multi-infeed).
    Início: 2017
    Docentes Envolvidos:
    Sergio Gomes Junior
    André Abel Augusto
    Marcio Zamboti Fortes
    Vitor Hugo Ferreira
    Rainer Zangui

    1.7 Tema de Pesquisa: Métodos de Detecção, Localização e Combate às Perdas Técnicas e Não-técnicas.

    O transporte da energia, seja na Rede Básica ou na distribuição, resulta inevitavelmente em perdas técnicas relacionadas à transformação de energia elétrica em energia térmica nos condutores (efeito joule), perdas nos núcleos dos transformadores, perdas dielétricas etc. As perdas não técnicas ou comerciais decorrem principalmente de furto (ligação clandestina, desvio direto da rede) ou fraude de energia (adulterações no medidor), popularmente conhecidos como “gatos”, erros de medição e de faturamento. Este projeto visa pesquisar métodos de obtenção e monitoramento de perdas técnicas on line no seguimento de baixa tensão, utilizando o conceito de redes inteligentes e Internet of Things (IoT). Este monitoramento é essencial para determinação das perdas não técnicas, pois estas são calculadas pela diferença entre as perdas totais (valor injetado de energia – somatório das energias consumidas pelos consumidores) e as perdas técnicas. Para atingir o objetivo do projeto, é necessário estudar os tipos de sensores térmicos a serem usados e avaliar a viabilidade de se usar sensores de fibra óptica. Devem ser estudados os métodos de transdução de temperatura para perdas técnicas em cabos nus, isolados ou cobertos. Para monitoramento das perdas “on line”, é necessário estudar que tipo de rede de comunicação deve ser adotada, tanto em grandes centros urbanos como em áreas rurais.
    Dentro da filosofia de IOT’s, deverão ser estudadas e desenvolvidas interfaces com dispositivos de consulta tais como Smart Watches, celulares e tablets.
    Início: 2019
    Docentes envolvidos:
    Henrique de Oliveira Henriques;
    Vitor Hugo Ferreira;
    Bruno Soares Moreira Cesar Borba;
    Marcio Zamboti Fortes;
    Julio Cesar Stacchini de Souza.
    Yona Lopes
    Rainer Zanghi
    1.8. Tema de Pesquisa: Digitalização de Instalações dos Sistemas Elétricos de Potência.

    O processo de digitalização de instalações do sistema elétrico tem trazido ganhos em qualidade e desempenho. Além de enormes mudanças no Setor Elétrico brasileiro, inclusive em sua regulamentação, o que traz enormes desafios em pesquisa e desenvolvimento, esta crescente digitalização tem resultado na necessidade de estudo multidisciplinar para os sistemas de energia em diversas áreas como supervisão, controle, proteção e automação de sistemas elétricos e instalações. Temas extremamente relevantes na área incluem subestações digitalizadas, modelagem de sistemas elétricos com a norma IEC 61850, recuperação de falhas, segurança cibernética, Internet of Energy (IoE), dentre outros. A comunicação e a computação tornam-se essenciais no apoio a essas soluções gerando também novos desafios. Surgem novas opções de tecnologias para o sistema elétrico, como o 5G, e as Redes Definidas por Software (SDN) e adaptações na regulamentação inter(nacional) para atender a estas mudanças. Neste contexto, este projeto tem por objetivo o estudo do processo de digitalização do sistema elétrico e avaliação dos seus impactos para o avanço do sistema de energia elétrica. São estudos relevantes realizados neste projeto:
    – A investigação de soluções e impactos na utilização de novas tecnologias como o 5G e SDN no sistema elétrico;
    – A investigação de métodos voltados para a melhoria da segurança cibernética, o estudo das vulnerabilidades cibernéticas oriundas da digitalização do sistema e das formas de mitigar esses impactos;
    – O estudo de soluções de alto desempenho e baixa latência;
    – O estudo da aplicação da Norma IEC 61850 dentro e fora de subestações — incluindo seu uso em Teleproteção, Smart Meters, Qualidade de energia, E-mobility, Recursos de Energia Distribuída, Sincrofasores, dentre outros;
    – A investigação de métodos voltados para a melhoria do desempenho na comunicação para sistemas elétricos de potência e o desenvolvimento de metodologias para os problemas relacionados.
    – O estudo de redes de sensores de baixo custo (temperatura, vibração e acústico), distribuídos, utilizando novas tecnologias de comunicação (IoT), propiciando implantação de filosofias de apoio a manutenção e operação de sistemas, tais como “Deep Supervision” e “Early detection”.
    – O estudo de algoritmos inteligentes de classificação e diagnóstico de eventos que possam ser embarcados em hardware de concentradores de dados, instalados em campo.
    Início: 2019
    Docentes Envolvidos:
    Yona Lopes
    Henrique de Oliveira Henriques
    André Abel Augusto
    Marcio Zamboti Fortes
    Vitor Hugo
    Rainer Zanghi

    2. Linha de Pesquisa: Dispositivos Elétricos em Sistemas de Energia

    2.1. Tema de Pesquisa: Desenvolvimento de Dispositivos Supercondutores

    Materiais supercondutores são conhecidos por apresentarem resistência elétrica nula em corrente contínua quando submetidos a temperaturas criogênicas, dentre outras características únicas. Nas últimas duas décadas, os avanços da ciência dos materiais aliados à popularização de ferramentas computacionais viabilizaram a pesquisa e o desenvolvimento de equipamentos supercondutores em sistemas elétricos. Em um cenário mundial onde há um esforço para a elevação da eficiência energética, da qualidade da energia distribuída e difusão de fontes alternativas, estes materiais ganham notoriedade como opção para a construção de equipamentos que visam contribuir para resolver esses problemas. Dentre as aplicações possíveis na engenharia elétrica, o grupo do PPGEET se destaca no desenvolvimento de limitadores de corrente de curto-circuito (LCCCS), máquinas elétricas supercondutoras e mancais magnéticos supercondutores. Os desafios desses projetos residem na modelagem computacional dos comportamentos altamente não-lineares dos supercondutores, no desenvolvimento de equipamentos criogênicos e na obtenção das respostas transitória e em regime permanente da rede com a sua instalação, exigindo o uso de poderosas técnicas de simulação eletromagnética e térmica. Essa soma de fatores garante ao desenvolvimento de dispositivos supercondutores um caráter multidisciplinar e os coloca na vanguarda da tecnologia da engenharia elétrica.
    Início: 2017
    Docentes Envolvidos:
    Daniel Henrique Moreira Dias
    Felipe Sass
    Flavio Martins
    Guilherme Gonçalves Sotelo
    José Andrés Santisteban Larrea

    2.2. Tema de Pesquisa: Aplicações de Eletrônica de Potência em Sistemas Elétricos

    O desenvolvimento e aperfeiçoamento dos conversores eletrônicos são de fundamental importância para o bom desempenho e, quando necessário, a ampliação dos sistemas elétricos de potência. Entre as inúmeras aplicações dos conversores, podem ser mencionadas aquelas referidas aos acionamentos de máquinas elétricas, convencionais e não convencionais, aos compensadores de reativos, filtros ativos e, em geral, aos equipamentos que controlam o fluxo de potência no sistema elétrico (FACTS). Para a eficácia da operação dos mesmos, diversas áreas de conhecimento devem ser contempladas, como por exemplo, aquelas dedicadas às topologias dos conversores, à modelagem dinâmica dos mesmos e às técnicas de controle. A título de exemplo, para a interface entre fontes de energia alternativa e a rede, um dos principais conversores utilizados é o inversor. Para diminuir o conteúdo harmônico, inerente ao caráter discreto dos sinais envolvidos, o denominado inversor multinível, proposto desde os anos oitenta, tem evoluído continuamente, não somente graças ao aumento da capacidade de operação das chaves semicondutoras, mas também pelas diversas topologias propostas. No caso dos equipamentos FACTS, a evolução dos conversores eletrônicos tem permitido não somente a redução da distorção harmônica, mas também a capacidade de operação em níveis de tensão cada vez maiores.
    Início: 2017
    Docentes Envolvidos:
    Bruno Wanderley França
    Daniel Henrique Moreira Dias
    Felipe Sass
    Guilherme Gonçalves Sotelo
    José Andrés Santisteban Larrea

    2.3. Tema de Pesquisa: Mancais magnéticos

    Mancais, dispositivos utilizados em máquinas rotativas, capazes de suportar cargas elevadas ou em altas velocidades, encontram-se entre as principais necessidades de alguns sistemas mecânicos e eletromecânicos. A título de exemplo, podem ser mencionadas as ultra centrífugas para enriquecimento de urânio, turbogeradores, máquinas ferramenta e armazenadores de energia (flywheels). Já em aplicações de baixa rotação, como no caso de bombas de sangue e instrumentos espaciais, a presença de fluido lubrificante é inaceitável. Nesse sentido, os denominados mancais magnéticos se apresentam como dispositivos capazes de atender todas estas necessidades. O princípio de operação dos mesmos se baseia no aproveitamento de forças geradas por métodos passivos ou ativos. No primeiro caso, isto se consegue através da interação de fluxos magnéticos vindos de imãs permanentes ou destes com supercondutores. Já no segundo caso, diversas estruturas eletromagnéticas são projetadas para providenciar forças que mantenham os rotores em equilíbrio, utilizando sistemas de controle, em malha fechada, que fornecem correntes elétricas adequadas para suas bobinas. Em ambos os casos, os efeitos da dinâmica dos rotores em movimento continua sendo um tema amplo de pesquisa, o que sugere estruturas híbridas assim como também técnicas de controle sofisticadas. O conceito de motor-mancal eletromagnético também é um tema de pesquisa que continua sendo nobre para os pesquisadores contemporâneos, uma vez que é almejada a redução de volume nesse tipo de máquina elétrica.
    Início: 2017
    Docentes Envolvidos:
    Daniel Henrique Moreira Dias
    Felipe Sass
    Flávio Martins
    José Andrés Santisteban Larrea

    2.4. Tema de Pesquisa: Aplicação de novas tecnologias para sistemas de geração distribuída e veículos elétricos

    Este projeto tem como objetivo dar continuidade ao trabalho desenvolvido no âmbito da aplicação de novas tecnologias para sistemas de geração distribuída e para o desenvolvimento de veículos elétricos. Além disso, o impacto da inserção dessas tecnologias no sistema elétrico de potência também será foco de estudo e desenvolvimento. A motivação principal para o desenvolvimento deste projeto se deve ao forte crescimento e popularização dos veículos elétricos nos dias atuais. Apesar de se tratar de uma ideia antiga, a evolução tecnológica na área, principalmente no que diz respeito a sistemas de armazenamento eletroquímicos (Baterias), fez com que esses veículos voltassem novamente ao centro das atenções. Por outro lado, o crescimento da demanda por energia elétrica, devido a este novo cenário, aponta para a diversificação da matriz energética, que aliado à necessidade de preservação do meio ambiente favorece as pesquisas envolvendo fontes renováveis para geração de energia elétrica. Dentre as fontes alternativas para geração de energia elétrica, o uso das células fotovoltaicas vem sendo ampliado nos últimos anos. Neste contexto, este projeto tem como foco principal o estudo e desenvolvimento tecnológico dos seguintes tópicos:
    • Sistemas de geração de energia solar fotovoltaica – Aplicação e Impactos no sistema de energia elétrica
    • Veículos Elétricos – Desenvolvimento tecnológico dos componentes do sistema (Motor, Bateria, sistemas eletrônicos, etc.) e impacto do carregamento no sistema de energia elétrica.

    Início: 2017
    Docentes Envolvidos:
    Bruno Soares Moreira Cesar Borba
    Daniel Henrique Nogueira Dias
    Felipe Sass
    Rainer Zanghi

    2.5. Tema de Pesquisa: Limitadores de corrente de curto-circuito

    Um limitador de corrente de curto-circuito (LCC) é caracterizado como um equipamento de proteção, que é instalado em série com a linha de transmissão ou de distribuição, para evitar que durante uma falta a corrente elétrica não extrapole os limites suportáveis pelos disjuntores e equipamentos existentes, evitando-se assim que sejam causados danos ao sistema elétrico. Uma das principais vantagens da utilização deste equipamento é a redução no dimensionamento dos disjuntores e barramentos utilizados (no caso de novas subestações) e evitar o desligamento da linha quando for uma falta transitória. O uso de LCCs também pode aumentar a vida útil de dispositivos e equipamentos que estejam superados devido ao aumento dos níveis de corrente de curto-circuito, postergando ou evitando a recapacitação de subestações existentes.
    Neste contexto, o presente projeto estuda diferentes tecnologias de LCCs, como: baseadas em eletrônica de potência (indutor série chaveado, circuito ressonante e ponte), em dispositivos supercondutores (indutivo de núcleo saturado, indutivo de núcleo blindado e supercondutor resistivo) e soluções híbridas que combinam mais de uma configuração. Os estudos ocorrem para as tecnologias em diferentes fases da cadeia de inovação, desde pesquisas básicas, até aquelas que estão iniciando sua inserção na indústria. Todavia, o foco é único de tornar os LCCs dispositivos comerciais.
    As pesquisas envolvem modelagem matemática dos LCCs, que pode ser feita analiticamente, por programas de transitórios eletromagnéticos (olhando também sua atuação numa rede elétrica) e por métodos como elementos finitos e diferenças finitas. As investigações também abordam atividades práticas, com a construção de protótipos laboratoriais e de média tensão, que são produzidos por parceiros fabricantes em projetos de P&D, para instalação em campo.
    Início: 2018
    Docentes Envolvidos:
    Bruno França
    Daniel Henrique Moreira Dias
    Felipe Sass
    Flávio Martins
    Guilherme Gonçalves Sotelo



    Área de Sistemas de Telecomunicações

    1. Linhas de Pesquisa: Redes de Computadores

    Docentes permanentes envolvidos: Dianne Scherly Varela de Medeiros, Diogo Menezes Ferrazani Mattos, Natália Castro Fernandes, e Ricardo Campanha Carrano

    Tema 1 – Redes Multimídia

    O aumento da demanda por novos serviços de telecomunicações tem trazido grandes desafios. Para o atendimento dessa nova demanda, a estrutura e funcionalidade dos novos sistemas de telecomunicações devem ser versáteis o suficiente para rapidamente acomodar mudanças que, no passado, eram possíveis apenas com procedimentos operacionais lentos e que normalmente exigiam que o sistema fosse colocado fora de operação, como, por exemplo, atualizar ou complementar um hardware ou um software. De fato, a Internet está em constante evolução e, atualmente, existe um consenso sobre a necessidade de mudanças estruturais para que a rede continue evoluindo. Essas mudanças estruturais, contudo, dependem do desenvolvimento de redes experimentais e de novas arquiteturas de controle e gerência. Esse tema visa o desenvolvimento e a avaliação de arquiteturas de redes de computadores voltadas para a geração, transmissão e consumo de tráfego multimídia. Em especial, esse tema visa atender ao cenário de telemedicina e transmissão de imagens médicas de alta resolução.

    Tema 2 – Segurança em Rede de Computadores

    Exploração de novas vulnerabilidades (zero-day attack), ataques distribuídos de negação de serviço e uso de softwares maliciosos sofisticados têm se tornado cada vez mais frequentes na Internet. Os volumes dos ataques também crescem cada vez mais. O cenário para o futuro é ainda mais alarmante, devido à conexão dos dispositivos de Internet das Coisas (Internet of Things – IoT) à Internet comercial. Esses dispositivos com recursos limitados muitas vezes impossibilitam o provimento de serviços de redes complexos como segurança e qualidade de serviço. Nesse tema, são abordados problemas clássicos de segurança, como gestão de identidade, auditoria (accountability), mecanismos de criptografia, autenticação e provisão de qualidade de serviço. Também são estudadas novas tecnologias para prover segurança em redes, como uso de criptomoedas e cadeia de blocos (blockchain), uso de aprendizado de máquina em aplicações de segurança e provisão de segurança a
    dispositivos de IoT.

    Tema 3 – Redes de Computadores de Nova Geração e Computação em Nuvem

    Atualmente, as redes de computadores têm se tornado ambientes altamente complexos e que impõem altos custos de capital (CAPEX) e de operação (OPEX). Com o objetivo de diminuir os custos e facilitar a operação de redes de grande porte, novas arquiteturas de rede são propostas, como as redes definidas por software (Software Defined Networking – SDN) e a virtualização de redes e serviços. Nesse sentido, as novas arquiteturas de rede para prover programabilidade, como proposto nas redes definidas por software, ou para garantir uma distribuição de conteúdo eficiente, como nas redes centradas em conteúdo, são focos de pesquisa. Outras linhas abordadas incluem a virtualização de redes, de serviços e a computação em nuvem, considerando questões como a computação verde, a elasticidade dos recursos, qualidade de serviço e segurança. Em especial, vislumbra-se, como tópico de pesquisa, a virtualização de redes de grande porte para as operadoras de telecomunicações, através do desenvolvimento da virtualização de funções de rede (Network Function Virtualization – NFV) e do encadeamento de funções de serviço (Service Function Chaining – SFC). A gerência de redes também é um tema de pesquisa de grande importância, que se relaciona a sistemas e protocolos para monitoramento da operação da rede. Um dos tópicos de pesquisa atuais é a realização do gerenciamento da rede baseado em políticas, na qual é feita a especificação de parâmetros de comportamento a serem cumpridos da melhor maneira possível por cada elemento da rede, levando-se em conta suas características.

    Tema 4 – Redes Desafiadoras e a Internet das Coisas

    O surgimento da Internet das Coisas (Internet of Things – IoT) traz de volta ao foco os desafios de pesquisa encontrados em redes sem fio, agravados pela quantidade de dispositivos envolvidos. Novos algoritmos precisam ser desenvolvidos para prover comunicação eficiente nesse cenário, que, muitas vezes, não conta com uma infraestrutura cabeada para servir como apoio à comunicação entre os dispositivos, como ocorre em redes sem fio residenciais comuns. Assim, é importante estudar temas relacionados à computação ubíqua, redes de sensores, redes ad hoc, redes tolerantes a atrasos e desconexões, redes oportunistas, redes veiculares, dentre outros. Um tema de pesquisa também relevante nesse cenário é o estudo de redes complexas, que descrevem uma grande variedade de sistemas reais, incluindo redes sociais, de comunicação, a própria Internet, e outros tipos de rede, sejam elas tecnológicas ou não, como redes biológicas ou financeiras. O foco, nesse caso, está no estudo do comportamento dos participantes no sistema e dos relacionamentos existentes entre eles para compreender a dinâmica da rede e antever possíveis ocorrências que possam prejudicar o bom funcionamento do sistema. Ainda considerando o cenário da Internet das Coisas, aplicado às cidades inteligentes, cabe destacar os desafios de comunicação e gestão trazidos pelas redes elétricas inteligentes. Esse tema visa estudar a integração entre as redes de telecomunicações e as redes elétricas, vislumbrando como tópicos de pesquisa investigações relacionadas à confiabilidade, segurança, escalabilidade e desempenho.

    2. Sinais e Sistemas de Comunicações Móveis:

    Docentes permanentes envolvidos: Edson Luiz Cataldo Ferreira, Mauricio Weber Benjó da Silva, Pedro Vladimir Gonzales Castellanos, Tadeu Nagashima Ferreira e Vanessa Przybylski Ribeiro Magri
    Docente colaborador envolvido: Leni Joaquim de Matos, Victor Fernandes

    A linha de pesquisa em Sinais e Sistemas de Comunicações Móveis possui dois objetivos principais. O primeiro é o estudo das novas gerações dos Sistemas de Comunicações Móveis e as principais teorias relacionadas à irradiação e propagação das ondas eletromagnéticas em meios confinados ou abertos, abrangendo frequências até 60 GHz, incluindo o desenvolvimento de dispositivos e antenas de alta frequência em tecnologia de circuito impresso. O segundo objetivo consiste de desenvolver pesquisas relacionadas a técnicas de análise e síntese de sinais, com ênfase em: modelagem matemática e mecânica da produção da voz, identificação de patologias das cordas vocais, envelhecimento da voz, reconhecimento de voz e de locutor, algoritmos para compressão e processamento de imagens e vídeo. Assim, são abordados os seguintes temas:

    Tema 1 – Caracterização, Modelagem e Simulação do Canal Rádio Móvel

    Estuda-se o comportamento do canal rádio, caracterizando-o tanto em faixa estreita quanto faixa larga, através de medições no canal, identificando as estatísticas de variabilidade de sinal, a cobertura de sinal rádio, modelos de predição de cobertura, dispersão do sinal na frequência e no tempo, definindo-se parâmetros como Doppler, delay spread, banda de coerência, etc., que levam ao conhecimento da dispersão do sinal no canal e vão contribuir, dentre outros, para a escolha adequada da taxa de transmissão e da técnica de modulação a ser empregada no sinal a ser transmitido pelo canal de propagação. Técnicas de medição são estudadas e a aderência dos modelos de predição de cobertura às medições e mesmo o desenvolvimento de novos modelos de cobertura são tratados, além de estudo das técnicas de simulação do canal.

    Tema 2 – Sistemas Wireless

    São estudados os sistemas sem fio, abrangendo os sistemas celulares, de TV Digital e de satélites, envolvendo a caracterização de parâmetros, interface de acesso e operações em banda-básica, dentre as quais: equalização, codificação e separação de acesso múltiplo.

    Tema 3 – Processamento Digital de Voz e Imagem

    Inclui o desenvolvimento de novas classes de algoritmos de compressão de dados com perdas, baseado em recorrência de padrões multiescalas. Os algoritmos dessas classes possuem uma série de propriedades que os tornam adequados para uso com uma ampla gama de sinais diferentes, unificando soluções de problemas que, tradicionalmente, são resolvidos por métodos distintos. Esse tema integra, ainda, o estudo de modelos determinísticos para a produção da voz e a modelagem estocástica do sistema de produção de voz, buscando resultados mais próximos à realidade. Consideram-se as incertezas do processo de produção de voz e a identificação dos parâmetros desse sistema que, neste caso, são variáveis aleatórias. Com base nesses dados, estuda-se o diagnóstico de patologias relacionadas às estruturas de vocalização; a compreensão da ocorrência de determinados fenômenos relacionados à produção de voz, tais como envelhecimento da voz e mudança vocal na adolescência; o reconhecimento de voz; e o reconhecimento de locutor.

    Tema 4 – Power Line Communication (PLC)

    Power Line Communication é a tecnologia que consiste em transmitir dados, em banda larga, pela rede de energia elétrica. Assim, este tema visa modelar o canal de transmissão sem fio entre a PLC e o usuário, estudando o canal rádio móvel para frequências até 100 MHz.


    3. Sistemas de Comunicações Óticas:

    Docentes permanentes envolvidos: Andrés Pablo López Barbero, Hypolito Jose Kalinowski, Ricardo Marques Ribeiro e Vinicius Nunes Henrique Silva

    A linha de pesquisa em Sistemas de Comunicações Óticas tem como objetivos principais apresentar os conceitos utilizados em sistemas de comunicação baseados em fibra ótica e desenvolver modelos numéricos e ferramentas computacionais que permitam estudar sistemas ópticos modernos e suas aplicações. Atua em sistemas ópticos a fibras de silício, sistemas para curtas distâncias baseados em fibras óticas plásticas, sistemas de ótica do espaço livre (FSO – Free Space Optics), dispositivos ópticos baseados em cristal líquido (ex.: filtros WDM), amplificadores ópticos, dispositivos a fibras óticas plásticas, sensores a fibras óticas, assim como a integração de tecnologias consagradas como acusto-óticas e Microwave Photonics. Atualmente, desenvolve equipamentos com eletrônica embarcada microprocessada, além de realizar pesquisas utilizando a fibra e estruturas típicas de comunicações ópticas como sensores de temperatura e sensores biomédicos. Há pesquisas com transmissão de dados em ultrassom utilizando barras metálicas. São realizadas também modelagem de interferências no meio sem fio, como a turbulência atmosférica. Nesses contextos, são abordados os seguintes temas:

    Tema 1 – Dispositivos e equipamentos para sistemas e subsistemas ópticos de curta distância

    Tem por objetivos estudar e desenvolver equipamentos (de transmissão e recepção) e técnicas de compensação de distorções. Basicamente, estas questões envolvem o que costuma ser denominado na literatura como “problema da última milha”, e que envolve a utilização de fibras ópticas plásticas. Paralelamente, são também estudados e desenvolvidos sensores usando fibras ópticas plásticas.

    Tema 2 – Modelagem Numérica de Dispositivos Fotônicos

    Nesse tema, é realizada a modelagem numérica, usando as técnicas das diferenças finitas (FD) e elementos finitos (FE), tanto no domínio da frequência como no domínio do tempo, para a simulação dos mais variados dispositivos fotônicos, tanto ativos como passivos. A tecnologia fotônica vem evoluindo muito rapidamente nos últimos anos. Essa evolução tecnológica traz consigo uma maior complexidade dos circuitos ópticos envolvidos. Neste cenário de complexidade, não há espaço para empirismo, sendo necessário o domínio de técnicas numéricas que sejam capazes de simular de maneira fiel o comportamento do futuro dispositivo, para diminuir custos e prazos de fabricação destes dispositivos. Nesse sentido, busca-se desenvolver novas formulações, tanto em FD como em FE, para tornar as novas simulações cada vez mais fiéis ao comportamento esperado dos novos dispositivos.

    Tema 3 – Tecnologias Ópticas para Aplicação em Redes Locais (LAN), de Acesso, Metropolitana (MAN) e de Longa Distância (WAN)

    Em anos recentes, a grande expansão das redes de telecomunicações tem sido impulsionada, principalmente, pela demanda por largura de banda de aplicativos da Internet. Os desenvolvimentos tecnológicos das últimas duas décadas mostram claramente que a infraestrutura de telecomunicações capaz de suportar múltiplas aplicações, com elevada qualidade de serviço, deve ser baseada em redes ópticas de alta capacidade o que, necessariamente, resulta em maior e melhor exploração da capacidade das fibras ópticas. O eficiente planejamento e projeto de uma rede óptica de alta capacidade envolvem a otimização de um grande número de parâmetros associados não apenas ao meio de transmissão (fibra óptica ou espaço livre), mas também ao transmissor, receptor e, quando necessário, ao amplificador óptico. Em particular, nos sistemas WDM, a degradação da relação sinal-ruído e os efeitos não lineares em fibra devem ser criteriosamente avaliados. Atualmente, diversos grupos de pesquisa em todo o mundo dedicam-se ao desenvolvimento de ferramentas computacionais que são extensivamente usadas para modelar o comportamento de redes locais (LAN) e de acesso, metropolitana (MAN) e de longa distância (WAN) implementadas com a tecnologia óptica. As simulações numéricas permitem que os objetivos do projeto sejam alcançados a custos
    mínimos.

    Tema 4 – Sensores a Fibras Ópticas

    Os sensores baseados em fibras ópticas possuem diversas aplicações nas mais variadas áreas, tais como: sensores de parâmetros ambientais, biomédicos, elétricos, mecânicos, químicos, entre outros. Das diversas técnicas para o desenvolvimento de sensores baseados em fibras ópticas, o grupo tem se especializado em sensores interferométricos e sensores baseados em grades de Bragg (FBG´s e LPG´s).

    Tema 5 – Dispositivos Ópticos Baseados em Cristais Líquidos

    Os cristais líquidos (LCs), devido a sua birrefringência e sensibilidade ao campo elétrico, podem ser aplicados em diversos campos da ciência e da tecnologia. Trata-se de materiais que são opticamente, eletricamente e magneticamente anisotrópicos que têm como principal característica a alteração da propriedade birrefringente em função da temperatura e/ou do campo elétrico. Os LCs não somente se tornaram peças-chave na fabricação de monitores, mas também tem grande importância para aplicações em telecomunicações, sensores, óptica difrativa, hologramas, cinema 3D, etc. Essa variação controlada da birrefringência vem chamando a atenção para muitos estudos envolvendo, principalmente, as comunicações ópticas (WDM). Por exemplo, os LCs denominados Chiral Nematics refletem a luz de acordo com a qualidade do material, podendo ser utilizados para a fabricação de espelhos sintonizáveis, sensores de cor, sensores de temperatura, filtros espectrais passivos, entre outros. Os LCs simétricos são interessantes devido à característica biestável e, consequentemente, alta velocidade de comutação das moléculas que, sob a ação de um campo elétrico, têm aplicação em moduladores e obturadores (shutters) e afins. Outras aplicações, como filtros sintonizáveis, imageamento óptico, laser sintonizáveis e guias de ondas, são dispositivos úteis e que irão abrir um novo caminho para o estudo e uso de LCs em sua fabricação.

    Tema 6 – Dispositivos e Sistemas Fotônicos para Telecomunicações & Processamento Fotônico de Sinais Ópticos e de Microondas

    Observa-se uma tendência da completa “fotonização” das redes de Telecomunicações baseadas em fibra óptica, onde o processamento eletrônico é apenas realizado nas extremidades da rede. Além do mais, com a proliferação dos dispositivos móveis (e a sua capacidade) e a escassez de disponibilidade do espectro na faixa de rádio, observa-se, também, uma fusão entre as redes a fibra óptica (wireline) com as redes sem-fio (wireless). O objetivo é conceber, projetar, simular via software, montar configurações experimentais em Laboratório e, eventualmente, conceber uma implementação em optoeletrônica integrada, visando o desenvolvimento de dispositivos e sistemas de processamento óptico inovadores, aplicados às Telecomunicações, baseados nas fibras ópticas de sílica ou fibras fotônicas, nos seguintes casos: i) Redes ópticas digitais; ii) Enlaces e redes ópticas analógicas e iii) Processamento óptico de Microondas (Microwave-Photonics). São diversos os dispositivos e sistemas que aqui podem ser objeto de desenvolvimento, alguns já iniciados e outros por iniciar: filtros espectrais, filtros para Microondas, filtros temporais, lasers mode-locked, sintetizadores de pulsos, conversores de formato de modulação digital, moduladores ópticos, conversores AD e DA para comunicações a fibra, sistemas receptores de microondas analógicos para uso na área de defesa, amostragem óptica, limitadores ópticos, bloqueadores de portadora, etc. Também é considerado nesse tema o uso da nanotecnologia/nanofotônica, como em metamateriais, nos dispositivos e sistemas a serem desenvolvidos.

Doutorado

  • Nicholas Soares Leite (Aprovado)
  • Guilherme Sapede Scofano (Aprovado)

Doutorado Sanduíche

Bolsa de estudo

  • Formulário de inscrição (Clique aqui);
  • Proposta de projeto de pesquisa simplificado em PDF com assinatura do aluno e do orientador do PPGEET (até duas páginas).
  • Cópia do Curriculum Lattes;
  • Cópia do histórico escolar atual no PPGEET.
  • Cópia do histórico escolar de curso de maior titulação.