106 research outputs found

    Secure Real-time Data Transmission for Drone Delivery Services using Forward Prediction Scheduling SCTP

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    Drone technology is considered the most effective solution for the improvement of various industrial fields. As a delivery service, drones need a secure communication system that is also able to manage all of the information data in real-time.  However, because the data transmission process occurs in a wireless network, data will be sent over a channel that is more unstable and vulnerable to attack. Thus, this research, purposes a  Forward Prediction Scheduling-based Stream Control Transmission Protocol (FPS-SCTP) scheme that is implemented on drone data transmission system. This scheme supports piggybacking, multi-streaming, and Late Messages Filter (LMF) which will improve the real-time transmission process in IEEE 802.11 wireless network. Meanwhile, on the cybersecurity aspect, this scheme provides the embedded option feature to enable the encryption mechanism using AES and the digital signatures mechanism using ECDSA. The results show that the FPS-SCTP scheme has better network performance than the default SCTP, and provides full security services with low computation time. This research contributes to providing a communication protocol scheme that is suitable for use on the internet of drones’ environment, both in real-time and reliable security levels

    On the Use of SCTP in Wireless Networks

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    Concurrent Multipath Transfer: Scheduling, Modelling, and Congestion Window Management

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    Known as smartphones, multihomed devices like the iPhone and BlackBerry can simultaneously connect to Wi-Fi and 4G LTE networks. Unfortunately, due to the architectural constraints of standard transport layer protocols like the transmission control protocol (TCP), an Internet application (e.g., a file transfer) can use only one access network at a time. Due to recent developments, however, concurrent multipath transfer (CMT) using the stream control transmission protocol (SCTP) can enable multihomed devices to exploit additional network resources for transport layer communications. In this thesis we explore a variety of techniques aimed at CMT and multihomed devices, such as: packet scheduling, transport layer modelling, and resource management. Some of our accomplishments include, but are not limited to: enhanced performance of CMT under delay-based disparity, a tractable framework for modelling the throughput of CMT, a comparison of modelling techniques for SCTP, a new congestion window update policy for CMT, and efficient use of system resources through optimization. Since the demand for a better communications system is always on the horizon, it is our goal to further the research and inspire others to embrace CMT as a viable network architecture; in hopes that someday CMT will become a standard part of smartphone technology

    Design of interface selection protocols for multi-homed wireless networks

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    The IEEE 802.11/802.16 standards conformant wireless communication stations have multi-homing transmission capability. To achieve greater communication efficiency, multi-homing capable stations use handover mechanism to select appropriate transmission channel according to variations in the channel quality. This thesis presents three internal-linked handover schemes, (1) Interface Selection Protocol (ISP), belonging to Wireless Local Area Network (WLAN)- Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) environment (2) Fast Channel Scanning (FCS) and (3) Traffic Manager (TM), (2) and (3) belonging to WiMAX Environment. The proposed schemes in this thesis use a novel mechanism of providing a reliable communication route. This solution is based on a cross-layer communication framework, where the interface selection module uses various network related parameters from Medium Access Control (MAC) sub-layer/Physical Layer (PHY) across the protocol suite for decision making at the Network layer. The proposed solutions are highly responsive when compared with existing multi-homed schemes; responsiveness is one of the key factors in the design of such protocols. Selected route under these schemes is based on the most up to date link-layer information. Therefore, such a route is not only reliable in terms of route optimization but it also fulfils the application demands in terms of throughput and delay. Design of ISP protocol use probing frames during the route discovery process. The 802.11 mandates the use of different rates for data transmission frames. The ISP-metric can be incorporated into various routing aspects and its applicability is determined by the possibility of provision of MAC dependent parameters that are used to determine the best path metric values. In many cases, higher device density, interference and mobility cause variable medium access delays. It causes creation of ‘unreachable zones’, where destination is marked as unreachable. However, by use of the best path metric, the destination has been made reachable, anytime and anywhere, because of the intelligent use of the probing frames and interface selection algorithm implemented. The IEEE 802.16e introduces several MAC level queues for different access categories, maintaining service requirement within these queues; which imply that frames from a higher priority queue, i.e. video frames, are serviced more frequently than those belonging to lower priority queues. Such an enhancement at the MAC sub-layer introduces uneven queuing delays. Conventional routing protocols are unaware of such MAC specific constraints and as a result, these factors are not considered which result in channel performance degradation. To meet such challenges, the thesis presents FCS and TM schemes for WiMAX. For FCS, Its solution is to improve the mobile WiMAX handover and address the scanning latency. Since minimum scanning time is the most important issue in the handover process. This handover scheme aims to utilize the channel efficiently and apply such a procedure to reduce the time it takes to scan the neighboring access stations. TM uses MAC and physical layer (PHY) specific information in the interface metric and maintains a separate path to destination by applying an alternative interface operation. Simulation tests and comparisons with existing multi-homed protocols and handover schemes demonstrate the effectiveness of incorporating the medium dependent parameters. Moreover, show that suggested schemes, have shown better performance in terms of end-to-end delay and throughput, with efficiency up to 40% in specific test scenarios.EThOS - Electronic Theses Online ServiceGBUnited Kingdo

    MP-CFM: MPTCP-Based communication functional module for next generation ERTMS

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    184 p. El contenido de los capítulos 4,5,6,7,8 y 9 está sujeto a confidencialidadEl Sistema Europeo de Gestión del Tráfico Ferroviario (ERTMS, por sus siglasen inglés), fue originalmente diseñado para los ferrocarriles europeos. Sinembargo, a lo largo de las dos últimas décadas, este sistema se ha convertidoen el estándar de-facto para los servicios de Alta Velocidad en la mayoría depaíses desarrollados.El sistema ERTMS se compone de tres subsistemas principales: 1) el Sistemade Control Ferroviario Europeo (ETCS, por sus siglas en inglés), que actúacomo aplicación de señalización; 2) el sistema Euroradio, que a su vez estádividido en dos subsistemas, el Módulo de Seguridad Funcional (SFM, porsus siglas en inglés), y el Módulo de Comunicación Funcional (CFM, porsus siglas en inglés); y 3) el sistema de comunicaciones subyacente, GSM-R,que transporta la información intercambiada entre el sistema embarcado enel tren (OBU, por sus siglas en inglés) y el Centro de Bloqueo por Radio(RBC, por sus siglas en inglés). El sistema de señalización ETCS soporta tresniveles dependiendo del nivel de prestaciones soportadas. En el nivel 3 seintroduce la posibilidad de trabajar con bloques móviles en lugar de bloquesfijos definidos en la vía. Esto implica que la distancia de avance entre dos trenesconsecutivos puede ser reducida a una distancia mínima en la que se garanticela seguridad del servicio, aumentando por tanto la capacidad del corredorferroviario. Esta distancia de seguridad viene determinada por la combinaciónde la distancia de frenado del tren y el retraso de las comunicaciones deseñalización. Por lo tanto, se puede afirmar que existe una relación directaentre los retrasos y la confiabilidad de las transmisiones de las aplicaciones deseñalización y la capacidad operacional de un corredor ferroviario. Así pues,el estudio y mejora de los sistemas de comunicaciones utilizados en ERTMSjuegan un papel clave en la evolución del sistema ERTMS. Asimismo, unaoperatividad segura en ERTMS, desde el punto de vista de las comunicacionesimplicadas en la misma, viene determinada por la confiabilidad de lascomunicaciones, la disponibilidad de sus canales de comunicación, el retrasode las comunicaciones y la seguridad de sus mensajes.Unido este hecho, la industria ferroviaria ha venido trabajando en ladigitalización y la transición al protocolo IP de la mayor parte de los sistemasde señalización. Alineado con esta tendencia, el consorcio industrial UNISIGha publicado recientemente un nuevo modelo de comunicaciones para ERTMSque incluye la posibilidad, no solo de operar con el sistema tradicional,basado en tecnología de conmutación de circuitos, sino también con un nuevosistema basado en IP. Esta tesis está alineada con el contexto de migraciónactual y pretende contribuir a mejorar la disponibilidad, confiabilidad yseguridad de las comunicaciones, tomando como eje fundamental los tiemposde transmisión de los mensajes, con el horizonte puesto en la definición deuna próxima generación de ERTMS, definida en esta tesis como NGERTMS.En este contexto, se han detectado tres retos principales para reforzar laresiliencia de la arquitectura de comunicaciones del NGERTMS: 1) mejorarla supervivencia de las comunicaciones ante disrupciones; 2) superar laslimitaciones actuales de ERTMS para enviar mensajes de alta prioridad sobretecnología de conmutación de paquetes, dotando a estos mensajes de un mayorgrado de resiliencia y menor latencia respecto a los mensajes ordinarios; y3) el aumento de la seguridad de las comunicaciones y el incremento de ladisponibilidad sin que esto conlleve un incremento en la latencia.Considerando los desafíos previamente descritos, en esta tesis se proponeuna arquitectura de comunicaciones basada en el protocolo MPTCP, llamadaMP-CFM, que permite superar dichos desafíos, a la par que mantener laretrocompatibilidad con el sistema de comunicaciones basado en conmutaciónde paquetes recientemente propuesto por UNISIG. Hasta el momento, esta esla primera vez que se propone una arquitectura de comunicaciones completacapaz de abordar los desafíos mencionados anteriormente. Esta arquitecturaimplementa cuatro tipos de clase de servicio, los cuales son utilizados porlos paquetes ordinarios y de alta prioridad para dos escenarios distintos; unescenario en el que ambos extremos, el sistema embarcado o OBU y el RBC,disponen de múltiples interfaces de red; y otro escenario transicional en el cualel RBC sí tiene múltiples interfaces de red pero el OBU solo dispone de unaúnica interfaz. La arquitectura de comunicaciones propuesta para el entornoferroviario ha sido validada mediante un entorno de simulación desarrolladopara tal efecto. Es más, dichas simulaciones demuestran que la arquitecturapropuesta, ante disrupciones de canal, supera con creces en términos derobustez el sistema diseñado por UNISIG. Como conclusión, se puede afirmarque en esta tesis se demuestra que una arquitectura de comunicaciones basadade MPTCP cumple con los exigentes requisitos establecidos para el NGERTMSy por tanto dicha propuesta supone un avance en la evolución del sistema deseñalización ferroviario europeo

    Reducing Internet Latency : A Survey of Techniques and their Merit

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    Bob Briscoe, Anna Brunstrom, Andreas Petlund, David Hayes, David Ros, Ing-Jyh Tsang, Stein Gjessing, Gorry Fairhurst, Carsten Griwodz, Michael WelzlPeer reviewedPreprin
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