A Systematic Approach to Constructing Incremental Topology Control Algorithms Using Graph Transformation

Communication networks form the backbone of our society. Topology control algorithms optimize the topology of such communication networks. Due to the importance of communication networks, a topology control algorithm should guarantee certain required consistency properties (e.g., connectivity of the topology), while achieving desired optimization properties (e.g., a bounded number of neighbors). Real-world topologies are dynamic (e.g., because nodes join, leave, or move within the network), which requires topology control algorithms to operate in an incremental way, i.e., based on the recently introduced modifications of a topology. Visual programming and specification languages are a proven means for specifying the structure as well as consistency and optimization properties of topologies. In this paper, we present a novel methodology, based on a visual graph transformation and graph constraint language, for developing incremental topology control algorithms that are guaranteed to fulfill a set of specified consistency and optimization constraints. More specifically, we model the possible modifications of a topology control algorithm and the environment using graph transformation rules, and we describe consistency and optimization properties using graph constraints. On this basis, we apply and extend a well-known constructive approach to derive refined graph transformation rules that preserve these graph constraints. We apply our methodology to re-engineer an established topology control algorithm, kTC, and evaluate it in a network simulation study to show the practical applicability of our approachComment: This document corresponds to the accepted manuscript of the referenced journal articl

Réseaux de capteurs pour applications de suivi médical

Le maintien des personnes à domicile est une perspective sérieusement envisagée dans le contexte actuel de vieillissement de la population. Selon les statistiques, près d'un habitant sur trois aurait plus de 60 ans en 2050, contre un sur cinq en 2005. Cependant, les solutions actuelles de téléassistance (bouton alarme sur un collier par exemple) ont montré leurs limites. La thèse consiste à étudier des applications du futur permettant de fournir à une personne maintenue à domicile ou à l’hôpital une meilleure solution alternative fondée sur les réseaux de capteurs, capable de mesurer certains de ses paramètres physiologiques et de transmettre des données importantes aux infirmières ou médecins. Ces applications doivent s’adapter aux besoins médicaux et avoir un coût économique faible. Nous nous sommes focalisés sur des solutions de type réseaux de capteurs qui ont un coût de développement et de mise en œuvre faibles. Ce type de réseaux de capteurs offre de nouveaux services tels que la surveillance médicale et l'amélioration de la sécurité par la propagation d'alertes d'urgence. Cependant, la forte mobilité et le changement rapide de la topologie du réseau présentent un verrou scientifique et social. En outre, l'interférence de différents capteurs augmente la difficulté d'implantation de ce genre de réseaux IEEE 802.15.4. Depuis ces dernières années, plusieurs solutions ont été étudiées, comme nous le verrons dans cette thèse. Nous nous intéressons à la fiabilité de transmission dans cette thèse, car un réseau de capteurs est très limité par la capacité de calcul, de stockage et de transfert. Nous nous interrogeons dans un premier temps sur la meilleure méthode pour la livraison des données. Nous avons sélectionné les protocoles unicast et multicast issus du domaine MANET dans le but de comparer leurs avantages et inconvénients dans le contexte des applications de surveillance médicale. Nous nous sommes intéressés aux mécanismes de mise en place et au renforcement de la route dans chacun des protocoles. Les résultats de cette première étude montrent que les protocoles multicast s’adaptent mieux aux applications, car ils permettent de réduire le nombre de paquets transmis dans le réseau. Même si certains protocoles pourraient amener une meilleure performance (en ce qui concerne le débit utile) que d’autres, aucun protocole ne satisfait une application réelle. Nous travaillons sur l’exploitation d'un réseau hétérogène en distinguant les nœuds forts et les nœuds faibles. Dans ce cadre, nous avons proposé une nouvelle approche, HMR, qui permet de mieux assurer la performance du réseau par rapport aux solutions existantes. Une dernière problématique à étudier dans cette thèse est l’agrégation de données, car les données à transmettre dans le réseau sont souvent périodiquement générées avec des tailles très restreintes (quelques octets, par exemple). Nos études montrent que l’agrégation de données est une bonne solution. Cette thèse a donné lieu à deux publications en conférences internationales avec comité de lecture

Réseaux de capteurs pour applications de suivi médical

Le maintien des personnes à domicile est une perspective sérieusement envisagée dans le contexte actuel de vieillissement de la population. Selon les statistiques, près d'un habitant sur trois aurait plus de 60 ans en 2050, contre un sur cinq en 2005. Cependant, les solutions actuelles de téléassistance (bouton alarme sur un collier par exemple) ont montré leurs limites. La thèse consiste à étudier des applications du futur permettant de fournir à une personne maintenue à domicile ou à l’hôpital une meilleure solution alternative fondée sur les réseaux de capteurs, capable de mesurer certains de ses paramètres physiologiques et de transmettre des données importantes aux infirmières ou médecins. Ces applications doivent s’adapter aux besoins médicaux et avoir un coût économique faible. Nous nous sommes focalisés sur des solutions de type réseaux de capteurs qui ont un coût de développement et de mise en œuvre faibles. Ce type de réseaux de capteurs offre de nouveaux services tels que la surveillance médicale et l'amélioration de la sécurité par la propagation d'alertes d'urgence. Cependant, la forte mobilité et le changement rapide de la topologie du réseau présentent un verrou scientifique et social. En outre, l'interférence de différents capteurs augmente la difficulté d'implantation de ce genre de réseaux IEEE 802.15.4. Depuis ces dernières années, plusieurs solutions ont été étudiées, comme nous le verrons dans cette thèse. Nous nous intéressons à la fiabilité de transmission dans cette thèse, car un réseau de capteurs est très limité par la capacité de calcul, de stockage et de transfert. Nous nous interrogeons dans un premier temps sur la meilleure méthode pour la livraison des données. Nous avons sélectionné les protocoles unicast et multicast issus du domaine MANET dans le but de comparer leurs avantages et inconvénients dans le contexte des applications de surveillance médicale. Nous nous sommes intéressés aux mécanismes de mise en place et au renforcement de la route dans chacun des protocoles. Les résultats de cette première étude montrent que les protocoles multicast s’adaptent mieux aux applications, car ils permettent de réduire le nombre de paquets transmis dans le réseau. Même si certains protocoles pourraient amener une meilleure performance (en ce qui concerne le débit utile) que d’autres, aucun protocole ne satisfait une application réelle. Nous travaillons sur l’exploitation d'un réseau hétérogène en distinguant les nœuds forts et les nœuds faibles. Dans ce cadre, nous avons proposé une nouvelle approche, HMR, qui permet de mieux assurer la performance du réseau par rapport aux solutions existantes. Une dernière problématique à étudier dans cette thèse est l’agrégation de données, car les données à transmettre dans le réseau sont souvent périodiquement générées avec des tailles très restreintes (quelques octets, par exemple). Nos études montrent que l’agrégation de données est une bonne solution. Cette thèse a donné lieu à deux publications en conférences internationales avec comité de lecture. ABSTRACT : Keeping people at home is a perspective seriously considered in the current context of population aging. According to statistics, nearly one in three would have more than 60 years in 2050, against one in five in 2005. However, current solutions telecare (alarm button on a necklace, for example) have shown their limits. The thesis consists in studying future applications to provide, to a person kept at home or in the hospital, a better alternative solution based on sensor networks. A solution capable of measuring some of its physiological parameters and transmit important data nurses or doctors. These applications must adapt to the medical needs and have a low economic cost. We focused on solutions for sensor networks having a low-cost of development and implementation. This type of sensor networks offer new services such as medical monitoring and improving security by the propagation of emergency alerts. However, the high mobility and rapid change of the network topology present a scientific and social lock. Furthermore, interference of various sensors increases the difficulty of implantation of such networks IEEE 802.15.4. In recent years, several solutions have been studied, as discussed in this thesis. We are interested in the transmission reliability in this thesis, as a sensor network is very limited computing capacity, storage and transfer. We inquire in the first instance on the best method for data delivery. We selected unicast and multicast protocols from the field MANET in order to compare their advantages and disadvantages in the context of medical monitoring applications. We are interested in mechanisms of implementation and strengthening of the route in each of the protocols. The results of this first study show that the multicast protocols are better suited to these applications because they reduce the number of packets transmitted in the network. Although some protocols may lead to better performance (as regards the throughput) than others, no protocol satisfies a real application. We are working on the operation of a heterogeneous network distinguishing between strong and weak nodes. In this context, we proposed a new approach, HMR, to better ensure network performance over existing solutions. A final issue to consider in this thesis is the aggregation of data, because the data to be transmitted in the network are often periodically generated with very small size (a few bytes, for example). Our studies show that data aggregation is a good solution

Logical Networks: Self-organizing Overlay Networks and Overlay Computing Systems: [EPI Proposal V2.0]

Contents 1 Team on March 15, 2010 ...........................................42 Capsule ...........................................52.1 Slogan and logo............................................ 5 2.2 One equation fits all and keywords ................................. 6 2.3 How to read this proposal ...................................... 63 Vertical view ...........................................63.1 Panorama............................................... 6 3.2 General definitions .......................................... 8 3.3 Virtual organization ......................................... 9 3.4 Execution model ........................................... 94 Horizontal view ...............................................94.1 Panorama............................................... 94.2 Arigatoni overlay network ...................................... 10 4.2.1 Arigatoni units........................................ 10 4.2.2 Virtual organizations in Arigatoni ............................. 12 4.2.3 Resource discovery protocol (RDP)............................. 12 4.2.4 Virtual Intermittent Protocol (VIP) ............................ 13 4.2.5 iNeu: librairies for network computing........................... 144.3 Babelchord, a DHT’s tower ..................................... 144.4 Synapse,interconnecting heterogeneous overlay networks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154.5 Cross-layer overlay design for geo-sensible applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 Diagonal view...............................................175.1 Panorama............................................... 17 5.2 Trees versus graphs: a conflict without a cause .......................... 17 5.3 Fault tolerance ............................................ 18 5.4 Parametricity and universality ................................... 18 5.5 Social networking........................................... 19 5.6 Choice of development platform................................... 19 5.7 Quality metrics for an overlay computer .............................. 19 5.8 Trust and security .......................................... 20 5.9 New models of computations .................................... 216 Topics and time line...............................................226.1 Panorama............................................... 226.2 Topicview............................................... 22 6.2.1 Vertical issues......................................... 22 6.2.2 Horizontal issues ....................................... 22 6.2.3 Diagonalissues........................................ 236.3 Timeview............................................... 23 6.3.1 Short-term .......................................... 23 6.3.2 Medium-term......................................... 24 6.3.3 Long-term........................................... 247 Potential application domains ...........................................247.1 Panorama............................................... 24 7.2 P2P social networks ......................................... 25 7.3 Overlay computer for mobile ad hoc networks........................... 25 7.4 OverStic: the mesh overlay network in Sophia Antipolis ..................... 27 7.5 Reducing the Digital Divide..................................... 28 7.6 GRID applications: scenario for seismic monitoring ....................... 29 7.7 Interconnection of heterogeneous overlay networks ........................ 30 7.8 Toward an overlay network of things (RFID) ........................... 318 Software ...........................................328.1 Panorama............................................... 328.2 Prototype software.......................................... 32 8.2.1 Arigatoni simulator ..................................... 32 8.2.2 Ariwheels........................................... 32 8.2.3 BabelChord.......................................... 36 8.2.4 Synapse............................................ 37 8.2.5 Open-Synapse Client..................................... 38 8.2.6 myTransport Gui....................................... 39 8.2.7 CarPal: a P2P carpooling service ............................. 39 8.2.8 Husky interpreter....................................... 408.3 Potential software .......................................... 41 8.3.1 myMed (in french), see http://www-sop.inria.fr/mymed . . . . . . . . . . . . . . . . 419 Contracts...........................................439.1 INTERREG Alcotra: myMed,2010-2013.............................. 43 9.2 COLOR:JMED,2010 ........................................ 43 9.3 FP6 FET GlobalComputing: IST AEOLUS, 2006-2010 ..................... 43 9.4 JET TEMPUS DEUKS, 2007-2009................................. 4410 Collaborations ...........................................4411 Self assessment ...........................................4411.1 Trivia ................................................. 45 11.2 Conclusions.............................................. 45We propose foundations for generic overlay networks and overlay computing systems. Such overlays are built over a large number of distributed computational agents, virtually organized in colonies or virtual organizations, and ruled by a leader (broker) who is elected democratically (vox populi, vox dei) or imposed by system administrators (primus inter pares). Every agent asks the broker to log in the colony by declaring the resources that can be offered (with variable guarantees). Once logged in, an agent can ask the broker for other resources. Colonies can recursively be considered as evolved agents who can log in an outermost colony governed by another super-leader. Communications and routing intra-colonies goes through a broker-2-broker PKI-based negotiation. Every broker routes intra- and inter- service requests by filtering its resource routing table, and then forwarding the request first inside its colony, and second outside, via the proper super-leader (thus applying an endogenous-first-estrogen- last strategy). Theoretically, queries are formulæ in first-order logic equipped with a small program used to orchestrate and synchronize atomic formulæ (atomic services). When the client agent receives notification of all (or part of) the requested resources, then the real resource exchange is performed directly by the server(s) agents, without any further mediation of the broker, in a pure peer-to-peer fashion. The proposed overlay promotes an intermittent participation in the colony, since peers can appear, disappear, and organize themselves dynamically. This implies that the routing process may lead to failures, because some agents have quit or are temporarily unavailable, or they were logged out manu militari by the broker due to their poor performance or greediness. We aim to design, validate through simulation, and implement these foundations in an overlay network computer system. (From [Liquori-Cosnard TGC-07 paper])

Faculty Publications and Creative Works 2004

Faculty Publications & Creative Works is an annual compendium of scholarly and creative activities of University of New Mexico faculty during the noted calendar year. Published by the Office of the Vice President for Research and Economic Development, it serves to illustrate the robust and active intellectual pursuits conducted by the faculty in support of teaching and research at UNM

Telecos Sense Fronteres: Pla de telecomunicacions per a la regió del Kukra River. Fase I.

Des de Telecos Sense Fronteres en aquest treball es pretén donar una solució tècnica al problema de la incomunicació de diferents entitats mèdiques del país de Nicaragua. A la conca del Kukra River, riu de la regió de la RAAS de Nicaragua, hi viuen diverses comunitats en situació molt precària. Una d’elles és La Aurora, l’única que disposa d’un Puesto de Salud molt rudimentari per atendre les necessitats de totes les comunitats. El personal sanitari d’aquesta comunitat ha de fer viatges de fins a deu hores a peu, a cavall o en barca per arribar a les altres comunitats o a un hospital amb recursos. L’hospital més proper es troba a la ciutat de Bluefields, capital de la RAAS, a unes vuit hores de navegació en barca. Existeix un pla per al desenvolupament de la zona. La primera fase d’aquest pla, comunicar l’hospital de Bluefields amb la comunitat de La Aurora, és l’objecte d’aquest TFC. Per tal d’aconseguir-ho s’han utilitzat les tecnologies Wi-Fi i VoIP. Es vol que entre els dos emplaçaments es puguin fer trucades telefòniques, videoconferències i transferència d’arxius (com ara referents a informació epidemiològica). Aquests dos llocs estan separats per uns 33 quilòmetres aproximadament però no gaudeixen de visibilitat directa. Per resoldre-ho s’ha utilitzat un punt intermedi, el Cerro Aberdeen. El treball, doncs, ha consistit en l’anàlisi del problema, la tria de les tecnologies, el hardware i el software més adients, l’adquisició dels equips i el posterior viatge a Nicaragua per a la seva implantació. El disseny i les proves del sistema han estat satisfactoris però la implantació no s’ha pogut realitzar completament per problemes burocràtics en l’enviament dels equips

Data Acquisition Applications

Data acquisition systems have numerous applications. This book has a total of 13 chapters and is divided into three sections: Industrial applications, Medical applications and Scientific experiments. The chapters are written by experts from around the world, while the targeted audience for this book includes professionals who are designers or researchers in the field of data acquisition systems. Faculty members and graduate students could also benefit from the book

How to accelerate your internet : a practical guide to bandwidth management and optimisation using open source software

xiii, 298 p. : ill. ; 24 cm.Libro ElectrónicoAccess to sufficient Internet bandwidth enables worldwide electronic collaboration, access to informational resources, rapid and effective communication, and grants membership to a global community. Therefore, bandwidth is probably the single most critical resource at the disposal of a modern organisation. The goal of this book is to provide practical information on how to gain the largest possible benefit from your connection to the Internet. By applying the monitoring and optimisation techniques discussed here, the effectiveness of your network can be significantly improved

Telecos Sense Fronteres: Pla de telecomunicacions per a la regió del Kukra River. Fase I.

Des de Telecos Sense Fronteres en aquest treball es pretén donar una solució tècnica al problema de la incomunicació de diferents entitats mèdiques del país de Nicaragua. A la conca del Kukra River, riu de la regió de la RAAS de Nicaragua, hi viuen diverses comunitats en situació molt precària. Una d’elles és La Aurora, l’única que disposa d’un Puesto de Salud molt rudimentari per atendre les necessitats de totes les comunitats. El personal sanitari d’aquesta comunitat ha de fer viatges de fins a deu hores a peu, a cavall o en barca per arribar a les altres comunitats o a un hospital amb recursos. L’hospital més proper es troba a la ciutat de Bluefields, capital de la RAAS, a unes vuit hores de navegació en barca. Existeix un pla per al desenvolupament de la zona. La primera fase d’aquest pla, comunicar l’hospital de Bluefields amb la comunitat de La Aurora, és l’objecte d’aquest TFC. Per tal d’aconseguir-ho s’han utilitzat les tecnologies Wi-Fi i VoIP. Es vol que entre els dos emplaçaments es puguin fer trucades telefòniques, videoconferències i transferència d’arxius (com ara referents a informació epidemiològica). Aquests dos llocs estan separats per uns 33 quilòmetres aproximadament però no gaudeixen de visibilitat directa. Per resoldre-ho s’ha utilitzat un punt intermedi, el Cerro Aberdeen. El treball, doncs, ha consistit en l’anàlisi del problema, la tria de les tecnologies, el hardware i el software més adients, l’adquisició dels equips i el posterior viatge a Nicaragua per a la seva implantació. El disseny i les proves del sistema han estat satisfactoris però la implantació no s’ha pogut realitzar completament per problemes burocràtics en l’enviament dels equips