Otimização de Desempenho de Análise Federada para Redes de Próxima Geração (B5G/6G)

dc.contributor.advisor-co1Ribeiro, Maria Do Rosario Campos
dc.contributor.advisor1Oliveira Júnior, Antonio Carlos de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3148813459575445
dc.contributor.referee1Oliveira Júnior, Antonio Carlos de
dc.contributor.referee2Moreira, Waldir
dc.contributor.referee3Ribeiro, Maria Do Rosario Campos
dc.contributor.referee4Lopes, Victor Hugo Lazaro
dc.creatorSebastião, Xavier Paulino
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4178039867668854
dc.date.accessioned2025-05-14T15:07:14Z
dc.date.available2025-05-14T15:07:14Z
dc.date.issued2025-02-20
dc.description.abstractThe rapid growth of interconnected devices across various sectors in the world has led to the generation of large volumes of data. Depending on its nature and specific needs, a significant part of this data is handled and analyzed using data science techniques to support decision-making. Alongside these advancements, as institutions rely more on data-driven systems, they also face increasing threats and security challenges that compromise the privacy of their clients or collaborators, consequently damaging their reputation. Federated Analytics (FA) is an innovative approach for preserving data security and privacy by implementing collaborative analysis of data from distributed devices without sharing raw data. However, in cases where FA operates over wireless transmission, challenges such as interference, signal degradation, and network congestion may arise. These factors can make the wireless transmission unreliable, introducing delays and causing corruption in responses and updates received at the central server, thereby compromising the quality of the final aggregated FA results. This work proposes an integrated framework for simulating FA in real 5G network conditions. The framework applies two algorithms: channel-aware power allocation algorithm to efficiently allocate transmission power for user equipments (UEs) based on distance and channel conditions, and synchronous FA5GLENA integrated algorithm to integrate the FA with NS-3 5G-LENA and aggregate results for optimized performance within 5G network conditions. To evaluate the impact of the network on FA, three scenarios were compared: (1) uniform maximum power allocation for all UEs, (2) random power allocation, and (3) channel-aware power allocation algorithm. The simulation results show that the channel-aware algorithm outperforms the uniform and random power allocation scenarios on both the network and FA operation. On FA, the algorithm achieved statistically higher accuracy (93.17 %), precision (93.31 %), and recall (93.09 %) compared to uniform allocation (accuracy: 55.96 %, precision: 56.02 %, recall: 55.90 %) and random allocation (accuracy: 42 %, precision: 42.02 %, recall: 41.96 %), highlighting the superiority of the algorithm in enhancing FA performance.eng
dc.description.resumoO rápido crescimento de dispositivos interconectados em diversos setores no mundo tem levado à geração de grandes volumes de dados. Dependendo de sua natureza e necessidades específicas, uma parte significativa desses dados é processada e analisada utilizando técnicas de ciência de dados para apoiar a tomada de decisões. Paralelamente a esses avanços, à medida que as instituições dependem cada vez mais de sistemas baseados em dados, elas também enfrentam ameaças e desafios de segurança crescentes que comprometem a privacidade de seus clientes ou colaboradores, prejudicando, consequentemente, sua reputação. A Análise Federada (FA) é uma abordagem inovadora para preservar a segurança e a privacidade dos dados, implementando a análise colaborativa de informações provenientes de dispositivos distribuídos sem a necessidade de compartilhar os dados brutos. No entanto, quando a FA opera por meio de transmissões sem fio, podem surgir desafios como interferência, degradação do sinal e congestionamento da rede. Esses fatores podem tornar a transmissão sem fio instável, introduzindo atrasos e causando corrupção nas respostas e atualizações recebidas no servidor central, comprometendo assim a qualidade dos resultados agregados da FA. Este trabalho propõe um framework integrado para simulação da FA em condições reais de redes 5G. O framework aplica dois algoritmos: algoritmo de alocação de potência ciente do canal para alocar eficientemente a potência de transmissão aos equipamentos de usuário (User Equipments - UEs) com base na distância e nas condições do canal, e algoritmo FA5GLENA síncrono para integrar a FA ao NS-3 5G-LENA e agregar os resultados para otimizar o desempenho dentro das condições da rede 5G. Para avaliar o impacto da rede na FA, três cenários foram comparados: (1) alocação uniforme da potência máxima para todos os UEs, (2) alocação aleatória de potência e (3) algoritmo de alocação de potência ciente do canal. Os resultados da simulação mostram que o algoritmo ciente do canal supera os cenários de alocação uniforme e aleatória de potência tanto na operação da rede quanto na FA. Na FA, o algoritmo obteve uma acurácia estatisticamente maior (93,17 %), precisão (93,31 %) e recall (93,09 %) em comparação com a alocação uniforme (acurácia: 55,96 %, precisão: 56,02 %, recall: 55,90 %) e alocação aleatória (acurácia: 42 %, precisão: 42,02 %, recall: 41,96 %), destacando a superioridade do algoritmo na melhoria do desempenho da FA.
dc.identifier.citationSEBASTIÃO, X. P. Federated Analytics Performance Optimization for Next Generation Networks (B5G/6G). Goiânia, 2025. 83 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Instituto de Informática, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2025.
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/14306
dc.languageeng
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentInstituto de Informática - INF (RMG)
dc.publisher.initialsUFGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência da Computação (INF)
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectOtimizaçãopor
dc.subjectAnálise Federadapor
dc.subjectNS-3 5G-LENApor
dc.subjectIntegraçãopor
dc.subjectB5G/6Gpor
dc.subjectOptimizationeng
dc.subjectFederated Analyticseng
dc.subjectNS-3 5G-LENAeng
dc.subjectIntegrationeng
dc.subjectB5G/6Geng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
dc.titleOtimização de Desempenho de Análise Federada para Redes de Próxima Geração (B5G/6G)
dc.title.alternativeFederated Analytics Performance Optimization for Next Generation Networks (B5G/6G)eng
dc.typeDissertação

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