TCP Performance in Heterogeneous Wireless Networks

The TCP protocol is used by most Internet applications today, including the recent mobile wireless terminals that use TCP for their World-Wide Web, E-mail and other traffic. The recent wireless network technologies, such as GPRS, are known to cause delay spikes in packet transfer. This causes unnecessary TCP retransmission timeouts. This dissertation proposes a mechanism, Forward RTO-Recovery (F-RTO) for detecting the unnecessary TCP retransmission timeouts and thus allow TCP to take appropriate follow-up actions. We analyze a Linux F-RTO implementation in various network scenarios and investigate different alternatives to the basic algorithm. The second part of this dissertation is focused on quickly adapting the TCP's transmission rate when the underlying link characteristics change suddenly. This can happen, for example, due to vertical hand-offs between GPRS and WLAN wireless technologies. We investigate the Quick-Start algorithm that, in collaboration with the network routers, aims to quickly probe the available bandwidth on a network path, and allow TCP's congestion control algorithms to use that information. By extensive simulations we study the different router algorithms and parameters for Quick-Start, and discuss the challenges Quick-Start faces in the current Internet. We also study the performance of Quick-Start when applied to vertical hand-offs between different wireless link technologies.Suurin osa Internet-sovelluksista käyttää TCP-protokollaa turvatakseen luotettavan tiedonvaihdon. Tällaisia sovelluksia ovat esimerkiksi WWW, sähköposti, ja monet pikaviestiohjelmat. TCP-protokollan pääpiirteet on suunniteltu 1970- ja 1980-luvulla, jolloin päätelaitteita ja sovelluksia oli huomattavasti nykyistä vähemmän ja yhteydet pohjautuivat kiinteiden kommunikaatiolinkkien käyttöön. Langattomien päätelaitteiden yleistyessä on huomattu, että TCP-protokollan suorituskyky ei aina ole hyväksyttävällä tasolla, koska monet sen piirteistä on alunperin suunniteltu erilaisessa käyttöympäristössä. Väitöstyö perehtyy langattoman linkin aiheuttamien vaikeasti ennustettavien viiveiden vaikutukseen TCP:n suorituskyvylle. Tällainen käyttäytyminen on ominaista esimerkiksi nykyisin laajalti matkapuhelimissa käytetylle GPRS-teknologialle. Yllättävät viiveet datansiirrossa aiheuttavat TCP:n uudelleenlähetysajastimen tarpeettoman laukeamisen. Tämä aiheuttaa useiden pakettien turhan uudelleenlähetyksen ja vaikeuttaa TCP:n ruuhkanvalvonta-algoritmien toimintaa. Väitöstyössä ehdotetaan F-RTO -nimistä parannusta TCP:n uudelleenlähetysalgoritmeihin, joka pyrkii havaitsemaan turhat uudelleenlähetykset ja välttämään edellä mainitut ongelmat tällaisissa tilanteissa. Väitöstyö analysoi F-RTO:n suorituskykyä erilaisissa kommunikaatioskenaarioissa ja tutkii erilaisia variaatioita perusalgoritmiin. Lisäksi väitöskirjassa tutkitaan TCP:n lähetysnopeuden pikaista sopeuttamista vallitseville siirto-olosuhteille. Normaalisti TCP tarvitsee huomattavan ajan löytääkseen oikean siirtonopeuden yhteyden alussa, mikäli siirtolinkki on erityisen nopea ja siirtoviiveet verraten pitkiä. Tämä on tilanne uusimmissa langattomissa kommunikaatioteknologioissa. Samankaltainen ongelma esiintyy myös, mikäli TCP-yhteys vaihtaa käyttämäänsä siirtoteknologiaa kesken yhteyden esimerkiksi liikkuvuuden seurauksena. Tämä voi tapahtua uusimmissa päätelaitteissa, jotka tukevat useita erityyppisiä radioteknologioita, kuten WLAN ja GPRS. Väitöskirjassa tutkitaan Quick-Start - nimistä mekanismia, joka nopeuttaa huomattavasti TCP:n sopeutumisnopeutta edellä mainitun kaltaisissa tilanteissa. Työssä tarkastellaan erilaisia algoritmeja Quick-Startin käyttöön ja analysoidaan simulointien avulla algoritmien toimintaa erilaisissa ympäristöissä. Väitöstyössä esitetyillä tuloksilla Internet-kommunikaation suorituskykyä ja käytettävyyttä langattomilla laitteilla voidaan parantaa huomattavasti

Applications

Volume 3 describes how resource-aware machine learning methods and techniques are used to successfully solve real-world problems. The book provides numerous specific application examples: in health and medicine for risk modelling, diagnosis, and treatment selection for diseases in electronics, steel production and milling for quality control during manufacturing processes in traffic, logistics for smart cities and for mobile communications

Discrete Event Simulations

Considered by many authors as a technique for modelling stochastic, dynamic and discretely evolving systems, this technique has gained widespread acceptance among the practitioners who want to represent and improve complex systems. Since DES is a technique applied in incredibly different areas, this book reflects many different points of view about DES, thus, all authors describe how it is understood and applied within their context of work, providing an extensive understanding of what DES is. It can be said that the name of the book itself reflects the plurality that these points of view represent. The book embraces a number of topics covering theory, methods and applications to a wide range of sectors and problem areas that have been categorised into five groups. As well as the previously explained variety of points of view concerning DES, there is one additional thing to remark about this book: its richness when talking about actual data or actual data based analysis. When most academic areas are lacking application cases, roughly the half part of the chapters included in this book deal with actual problems or at least are based on actual data. Thus, the editor firmly believes that this book will be interesting for both beginners and practitioners in the area of DES

Applications

Volume 3 describes how resource-aware machine learning methods and techniques are used to successfully solve real-world problems. The book provides numerous specific application examples: in health and medicine for risk modelling, diagnosis, and treatment selection for diseases in electronics, steel production and milling for quality control during manufacturing processes in traffic, logistics for smart cities and for mobile communications

INTER-ENG 2020

These proceedings contain research papers that were accepted for presentation at the 14th International Conference Inter-Eng 2020 ,Interdisciplinarity in Engineering, which was held on 8–9 October 2020, in Târgu Mureș, Romania. It is a leading international professional and scientific forum for engineers and scientists to present research works, contributions, and recent developments, as well as current practices in engineering, which is falling into a tradition of important scientific events occurring at Faculty of Engineering and Information Technology in the George Emil Palade University of Medicine, Pharmacy Science, and Technology of Târgu Mures, Romania. The Inter-Eng conference started from the observation that in the 21st century, the era of high technology, without new approaches in research, we cannot speak of a harmonious society. The theme of the conference, proposing a new approach related to Industry 4.0, was the development of a new generation of smart factories based on the manufacturing and assembly process digitalization, related to advanced manufacturing technology, lean manufacturing, sustainable manufacturing, additive manufacturing, and manufacturing tools and equipment. The conference slogan was “Europe’s future is digital: a broad vision of the Industry 4.0 concept beyond direct manufacturing in the company”

Research on Reliable Low-Power Wide-Area Communications Utilizing Multi-RAT LPWAN Technologies for IoT Applications

Předkládaná disertační práce je zaměřena na „Výzkum spolehlivé komunikace pro IoT aplikace v bezdrátových sítích využívajících technologie Multi-RAT LPWAN“. Navzdory značnému pokroku v oblasti vývoje LPWA technologií umožňující masivní komunikace mezi zařízeními (mMTC), nemusí tyto technologie výkonnostně dostačovat pro nově vznikající aplikace internetu věcí. Hlavním cílem této disertační práce je proto nalezení a vyhodnocení limitů současných LPWA technologií. Na základě těchto dat jsou nevrženy nové mechanismy umožňující snazší plánování a vyhodnocování síťového pokrytí. Navržené nástroje jsou vyladěny a validovány s využitím dat získaných z rozsáhlých měřících kampaních provedených v zákaznických LPWA sítích. Tato disertační práce dále obsahuje návrh LPWA zařízení vybavených více komunikačními rozhraními (multi-RAT) které mohou umožnit překonání výkonnostních limitů jednotlivých LPWA technologií. Současná implementace se zaměřuje zejména na snížení spotřeby zařízení s více rádiovými rozhraními, což je jejich největší nevýhodou. K tomuto účelu je využito algoritmů strojového učení, které jsou schopné dynamicky vybírat nejvhodnější rozhraní k přenosu.This doctoral thesis addresses the “Research on Reliable Low-Power Wide-Area Communications Utilizing Multi-RAT LPWAN Technologies for IoT Applications”. Despite the immense progress in massive Machine-Type Communication (mMTC) technology enablers such as Low-Power Wide-Area (LPWA) networks, their performance does not have to satisfy the requirements of novelty Internet of Things (IoT) applications. The main goal of this Ph.D. work is to explore and evaluate the limitations of current LPWA technologies and propose novel mechanisms facilitating coverage planning and assessment. Proposed frameworks are fine-tuned and cross-validated by the extensive measurement campaigns conducted in public LPWA networks. This doctoral thesis further introduces the novelty approach of multi-RAT LPWA devices to overcome the performance limitation of individual LPWA technologies. The current implementation primarily focuses on diminishing the greatest multi-RAT solutions disadvantage, i.e., increased power consumption by employing a machine learning approach to radio interface selection.

50 Jahre Zukunft - FH Bielefeld 1971-2021

Seit ihrer Gründung am 1. August 1971 entwickelte sich die FH Bielefeld bis heute zur größten Hochschule für angewandte Wissenschaften in Ostwestfalen-Lippe - mit über 11.000 Studierenden, mehr als 230 Professor*innen und 630 Mitarbeitenden sowie seit 2015 mit einem beeindruckenden zentralen Hochschulgebäude am Campus Bielefeld. In dem anlässlich des 50. Jubiläums der Hochschule erscheinenden Buch berichten 90 Autor*innen aus Wissenschaft, Wirtschaft, Kultur und Politik über Bildung, Forschung, Lehren und Lernen und werfen so individuelle Schlaglichter auf Momente, Ereignisse und Erlebnisse aus Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft der Bildung

50 Jahre Zukunft: FH Bielefeld 1971-2021

Seit ihrer Gründung am 1. August 1971 entwickelte sich die FH Bielefeld bis heute zur größten Hochschule für angewandte Wissenschaften in Ostwestfalen-Lippe - mit über 11.000 Studierenden, mehr als 230 Professor*innen und 630 Mitarbeitenden sowie seit 2015 mit einem beeindruckenden zentralen Hochschulgebäude am Campus Bielefeld. In dem anlässlich des 50. Jubiläums der Hochschule erscheinenden Buch berichten 90 Autor*innen aus Wissenschaft, Wirtschaft, Kultur und Politik über Bildung, Forschung, Lehren und Lernen und werfen so individuelle Schlaglichter auf Momente, Ereignisse und Erlebnisse aus Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft der Bildung