Management and Service-aware Networking Architectures (MANA) for Future Internet Position Paper: System Functions, Capabilities and Requirements

Future Internet (FI) research and development threads have recently been gaining momentum all over the world and as such the international race to create a new generation Internet is in full swing: GENI, Asia Future Internet, Future Internet Forum Korea, European Union Future Internet Assembly (FIA). This is a position paper identifying the research orientation with a time horizon of 10 years, together with the key challenges for the capabilities in the Management and Service-aware Networking Architectures (MANA) part of the Future Internet (FI) allowing for parallel and federated Internet(s)

Bioans: bio-inspired ambient intelligence protocol for wireless sensor networks

This paper describes the BioANS (Bio-inspired Autonomic Networked Services) protocol that uses a novel utility-based service selection mechanism to drive autonomicity in sensor networks. Due to the increase in complexity of sensor network applications, self-configuration abilities, in terms of service discovery and automatic negotiation, have become core requirements. Further, as such systems are highly dynamic due to mobility and/or unreliability; runtime self-optimisation and self-healing is required. However the mechanism to implement this must be lightweight due to the sensor nodes being low in resources, and scalable as some applications can require thousands of nodes. BioANS incorporates some characteristics of natural emergent systems and these contribute to its overall stability whilst it remains simple and efficient. We show that not only does the BioANS protocol implement autonomicity in allowing a dynamic network of sensors to continue to function under demanding circumstances, but that the overheads incurred are reasonable. Moreover, state-flapping between requester and provider, message loss and randomness are not only tolerated but utilised to advantage in the new protocol

Connectivity Management for HetNets based on the Principles of Autonomicity and Context-Awareness

Στο περιβάλλον του Διαδικτύου του Μέλλοντος, η Πέμπτη γενιά (5G) δικτύων έχει ήδη αρχίσει να καθιερώνεται. Τα δίκτυα 5G αξιοποιούν υψηλότερες συχνότητες παρέχοντας μεγαλύτερο εύρος ζώνης, ενώ υποστηρίζουν εξαιρετικά μεγάλη πυκνότητα σε σταθμούς βάσης και κινητές συσκευές, σχηματίζοντας ένα περιβάλλον ετερογενών δικτύων, το οποίο στοχεύει στο να καλυφθούν οι απαιτήσεις της απόδοσης ως προς την μικρότερη δυνατή συνολική χρονοκαθυστέρηση και κατανάλωση ενέργειας. Η αποδοτική διαχείριση της συνδεσιμότητας σε ένα τόσο ετερογενές δικτυακό περιβάλλον αποτελεί ανοιχτό πρόβλημα, με σκοπό να υποστηρίζεται η κινητικότητα των χρηστών σε δίκτυα διαφορετικών τεχνολογιών και βαθμίδων, αντιμετωπίζοντας θέματα πολυπλοκότητας και διαλειτουργικότητας, υποστηρίζοντας τις απαιτήσεις των τρεχουσών εφαρμογών και των προτιμήσεων των χρηστών και διαχειρίζοντας ταυτόχρονα πολλαπλές δικτυακές διεπαφές. Η συλλογή, η μοντελοποίηση, η διεξαγωγή συμπερασμάτων και η κατανομή πληροφορίας περιεχομένου σε σχέση με δεδομένα αισθητήρων θα παίξουν κρίσιμο ρόλο σε αυτήν την πρόκληση. Με βάση τα παραπάνω, κρίνεται σκόπιμη η αξιοποίηση των αρχών της επίγνωσης περιεχομένου και της αυτονομικότητας, καθώς επιτρέπουν στις δικτυακές οντότητες να είναι ενήμερες του εαυτού τους και του περιβάλλοντός τους, καθώς και να αυτοδιαχειρίζονται τις λειτουργίες τους ώστε να πετυχαίνουν συγκεκριμένους στόχους. Επιπλέον, χρειάζεται ακριβής ποσοτική αξιολόγηση της απόδοσης λύσεων διαχείρισης της συνδεσιμότητας για ετερογενή δίκτυα, οι οποίες παρουσιάζουν διαφορετικές στρατηγικές επίγνωσης περιβάλλοντος, απαιτώντας μια μεθοδολογία που να είναι περιεκτική και γενικά εφαρμόσιμη ώστε να καλύπτει διαφορετικές προσεγγίσεις, καθώς οι υπάρχουσες μεθοδολογίες στην βιβλιογραφία είναι σχετικά περιορισμένες. Tο σύνολο της μελέτης επικεντρώνεται σε δύο θεματικούς άξονες. Στο πρώτο θεματικό μέρος της διατριβής, αναλύεται ο ρόλος της επίγνωσης περιβάλλοντος και της αυτονομικότητας, σε σχέση με την διαχείριση της συνδεσιμότητας, αναπτύσσοντας ένα πλαίσιο ταξινόμησης και κατηγοριοποίησης, επεκτείνοντας την τρέχουσα βιβλιογραφία. Με βάση το προαναφερθέν πλαίσιο, ταξινομήθηκαν και αξιολογήθηκαν λύσεις για την υποστήριξη της κινητικότητας σε ετερογενή δίκτυα, οι οποίες δύνανται να θεωρηθούν ότι παρουσιάζουν επίγνωση περιβάλλοντος και αυτο-διαχειριστικά χαρακτηριστικά. Επιπλέον, μελετήθηκε κατά πόσον οι αποφάσεις που λαμβάνονται ως προς την επιλογή του κατάλληλου δικτύου, σύμφωνα με την κάθε λύση, είναι αποτελεσματικές και προτάθηκαν τρόποι βελτιστοποίησης των υπαρχουσών αρχιτεκτονικών, καθώς και προτάσεων προς περαιτέρω ανάπτυξη σχετικών μελλοντικών λύσεων. Στο δεύτερο θεματικό μέρος της διατριβής, αναπτύχθηκε μια ευέλικτη αναλυτική μεθοδολογία, περιλαμβάνοντας όλους τους παράγοντες που μπορούν να συνεισφέρουν στην συνολική χρονοκαθυστέρηση, λαμβάνοντας υπόψιν την σηματοδοσία, την επεξεργαστική επιβάρυνση και την συμφόρηση (μελέτη ουράς), επεκτείνοντας την τρέχουσα βιβλιογραφία. Η μεθοδολογία είναι περιεκτική, ενώ ταυτόχρονα προσφέρει κλειστού τύπου λύσεις και έχει την δυνατότητα να προσαρμόζεται σε διαφορετικές προσεγγίσεις. Προς απόδειξη αυτού, εφαρμόσαμε την μεθοδολογία σε δύο λύσεις με διαφορετική στρατηγική επίγνωσης περιβάλλοντος (μια μεταδραστική και μια προδραστική). Και για τις δύο προσεγγίσεις, τα αναλυτικά αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν από προσομοιώσεις, επιβεβαιώνοντας την αποτελεσματικότητα και την ακρίβεια της αναλυτικής μεθοδολογίας. Επιπλέον, αποδείχθηκε ότι η προδραστική προσέγγιση εμφανίζει καλύτερη απόδοση ως προς την συνολική χρονοκαθυστέρηση, ενώ χρειάζεται σημαντικά λιγότερους επεξεργαστικούς πόρους, παρουσιάζοντας πιθανά οφέλη και στην συνολική ενεργειακή κατανάλωση και στα λειτουργικά και κεφαλαιουχικά κόστη (OPEX και CAPEX)

On the Minimization of Handover Decision Instability in Wireless Local Area Networks

This paper addresses handover decision instability which impacts negatively on both user perception and network performances. To this aim, a new technique called The HandOver Decision STAbility Technique (HODSTAT) is proposed for horizontal handover in Wireless Local Area Networks (WLAN) based on IEEE 802.11standard. HODSTAT is based on a hysteresis margin analysis that, combined with a utilitybased function, evaluates the need for the handover and determines if the handover is needed or avoided. Indeed, if a Mobile Terminal (MT) only transiently hands over to a better network, the gain from using this new network may be diminished by the handover overhead and short usage duration. The approach that we adopt throughout this article aims at reducing the minimum handover occurrence that leads to the interruption of network connectivity (this is due to the nature of handover in WLAN which is a break before make which causes additional delay and packet loss). To this end, MT rather performs a handover only if the connectivity of the current network is threatened or if the performance of a neighboring network is really better comparing the current one with a hysteresis margin. This hysteresis should make a tradeoff between handover occurrence and the necessity to change the current network of attachment. Our extensive simulation results show that our proposed algorithm outperforms other decision stability approaches for handover decision algorithm.Comment: 13 Pages, IJWM

Modeling Adaptation with Klaim

In recent years, it has been argued that systems and applications, in order to deal with their increasing complexity, should be able to adapt their behavior according to new requirements or environment conditions. In this paper, we present an investigation aiming at studying how coordination languages and formal methods can contribute to a better understanding, implementation and use of the mechanisms and techniques for adaptation currently proposed in the literature. Our study relies on the formal coordination language Klaim as a common framework for modeling some well-known adaptation techniques: the IBM MAPE-K loop, the Accord component-based framework for architectural adaptation, and the aspect- and context-oriented programming paradigms. We illustrate our approach through a simple example concerning a data repository equipped with an automated cache mechanism

Modeling adaptation with a tuple-based coordination language

In recent years, it has been argued that systems and applications, in order to deal with their increasing complexity, should be able to adapt their behavior according to new requirements or environment conditions. In this paper, we present a preliminary investigation aiming at studying how coordination languages and formal methods can contribute to a better understanding, implementation and usage of the mechanisms and techniques for adaptation currently proposed in the literature. Our study relies on the formal coordination language Klaim as a common framework for modeling some adaptation techniques, namely the MAPE-K loop, aspect- and context-oriented programming