A Novel MIMO antenna integrated with a solar panel and employing AI-equalization for 5G wireless communication networks

In this paper, we propose a novel MIMO antenna array configuration that incorporates metamaterial isolation surfaces to enhance overall performance. We demonstrate that the directivity of this antenna array can be precisely electronically reconfigured using PIN diode switches. Additionally, we show the feasibility of integrating solar panels with the proposed MIMO antenna array. Adopting solar panels in 5G base stations is expected to reduce dependency on traditional grid power sources, thereby decreasing energy usage and operational expenses, and supporting the goal of achieving net-zero emissions in communication systems. Furthermore, we demonstrate the effectiveness of an artificial intelligence (AI)-enabled equalizer in mitigating degradation in channel capacity caused by signal power fluctuations, thereby enhancing the reliability and efficiency of wireless communication systems. We demonstrate multifaceted benefits of combining these technologies

Rétroaction de la qualité de l'expérience pour améliorer la qualité de service

Résumé Pendant de nombreuses années l'évaluation des réseaux IP a été effectuée de façon objective en mesurant différents critères qui déterminent la qualité du réseau. Ces critères font référence à un ensemble de paramètres de qualité de service (QdS) que doit satisfaire le réseau dans le transport des paquets. Avec l'apparition des trafics multimédias tels que la voix sur IP et la vidéo, les paramètres de QdS, quoique fondamentaux, se révèlent être insuffisants puisqu'ils ne tiennent pas compte de ce qui se passe en amont et en aval du réseau. C'est ce qui explique l'émergence du concept de la qualité de l'expérience (QdE) dans les réseaux IP pour les applications temps réel et interactives. Ce concept, exprimant le niveau de satisfaction de l'usager, permet de tenir compte de ce dernier dans la boucle de service. Ainsi, il s'avère nécessaire de disposer de mécanismes pour contrôler la QdE des usagers et qui sont capables de réagir lorsqu'une dégradation se produit. Les mécanismes proposés jusqu'ici concernent, pour la plupart, les applications de voix sur IP ou la vidéo. Ils agissent le plus souvent au niveau des équipements terminaux particulièrement sur les codeurs ou les décodeurs en modifiant leur débit ou en faisant varier la taille du tampon de la gigue. De ce fait, ils ne sont appropriés que pour les applications multimédias et ne peuvent pas être appliqués à autres applications interactives, les jeux vidéo en ligne par exemple, auxquelles le concept de QdE s'est élargi. De plus, très peu de travaux proposent d'utiliser les métriques de QdE pour avoir de meilleurs mécanismes de QdS. Dans ce mémoire, un nouveau mécanisme est proposé qui, via des techniques utilisées pour faire de la QdS dans les réseaux IP, permet de réagir lorsque la QdE pour une application subit des dégradations. Ce mécanisme comporte deux aspects. Le premier aspect consiste à définir un cadre réaliste pour, d'une part, avoir la rétroaction de la QdE (feed-back) pour tout type d'applications, temps réel et non temps réel; et d'autre part, introduire le feed-back de la QdE (re-feed-back) dans le réseau de sorte que les différents nœuds puissent en être informés. La réinsertion du feed-back de la QdE se fait ‘in band’ à travers l'entête IP. Le second aspect consiste à proposer un nouveau mécanisme de classification des paquets par les routeurs internes à un domaine DiffServ. Ce mécanisme permet aux routeurs de tenir compte de la QdE lors de la mise en file d'attente des paquets d'un flot de trafic qui doit bénéficier d'une certaine garantie de QdE. L'information de la QdE sera accessible aux routeurs par le mécanisme de feed-back proposé qui l'écrira dans l'entête des paquets IP. Le mécanisme proposé a été simulé avec le simulateur NS-3. Les résultats obtenus démontrent que l'utilisation du feed-back de la métrique de la QdE dans DiffServ permet d'obtenir de meilleurs résultats de QdE, prouvant ainsi qu'il est possible et utile d'impliquer la QdE dans les mécanismes de QdS.----------Abstract For many years the evaluation of IP networks was carried out objectively by measuring different criteria that determine the quality of the network. Those criteria refer to a set of parameters of quality of service (QoS) that must be satisfied by the network while carrying packets. With the emergence of multimedia traffic such as Voice over IP (VoIP) and video, QoS parameters, though still very important, are yet not enough because they do not take into account what is happening at the end nodes. This has led to the emergence of the new concept of quality of experience (QoE) which expresses the user's satisfaction regarding a given comunication service. Thus it is necessary to develop mechanisms in IP netwoks allowing one to monitor and enhance the users' QoE. So far, proposed mechanisms concern mostly VoIP or video applications and act, most of the time, at the terminal equipment, particularly at the codec to adapt, if possible, the data transmission rate or to modify the jitter buffer size. So, they are only suitable for multimedia applications and they do not take into account other interactive applications like, online games for example, to which QoE concept has widened. In addition, very few works propose to use QoE metrics to enhance QoS mechanisms. In this master thesis, we propose a new mechanism QoS-based mechanism which is able to react when the QoE value of an application goes below a threshold. This mechanism has two aspects. The first aspect is to define a realistic framework to have the QoE information echoed to the receiver on the one hand and secondly to insert the QoE information in the network so that nodes on the path can use it in QoS mechanism. That is done `in band' through IP packet header. The second aspect consists of proposing a new mechanism to classify packets by routers inside a DiffServ domain. This mechanism enables routers to take into account the QoE info. The QoE information will be accessible by the routers by the proposed feedback mechanism. The proposed mechanism was simulated with the ns-3 simulator. The results show that the use of feedback of the QoE info in DiffServ achieves better QoE results proving that it is possible and useful to involve the QoE in QoS mechanisms

Reducing Internet Latency : A Survey of Techniques and their Merit

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

Project to extend the MATLAB simulator for communications links between LEO, GEO, Aircraft and Earth satellites

In the present thesis, a MatLab simulator originally designed to calculate connections between satellites and ground stations has been expanded to include airplane routes and their respective connections. The goal is to provide an accurate and efficient ground-air-space simulation tool for monitoring air connections, which will allow for improved air traffic efficiency and safety. Air transportation is one of the most widely used modes of transportation worldwide, and its efficiency and safety are of vital importance. Using satellites for monitoring airplanes is of utmost importance due to several reasons, including the ability to provide continuous global coverage, real-time data on aircraft parameters, improved air traffic management, and enhanced safety. The designed tool allows for the simulation of multiple aeroplanes and satellites, and automatically calculates the connections between aircraft and satellites and between satellites and ground stations. In addition, a module has been added to simulate and calculate connections between aircraft and ground stations. This project is part of the PLATHON project of the Polytechnic University of Catalonia, which aims to develop a simulator to study the communications between constellations of cubes and the Earth. The simulator developed in this thesis will be used as a basis for the study of the communication between cubes, airplanes and ground in the PLATHON project. Testing and validation of the simulator have been conducted, and it has been demonstrated to be an effective tool for simulating and monitoring air connections. In conclusion, this project represents a significant advance within the PLATHON project in the monitoring of air connections, and has proven to be a very useful and necessary tool for monitoring aircraft routes across the globe

Optimising data centre operation by removing the transport bottleneck

Data centres lie at the heart of almost every service on the Internet. Data centres are used to provide search results, to power social media, to store and index email, to host “cloud” applications, for online retail and to provide a myriad of other web services. Consequently the more efficient they can be made the better for all of us. The power of modern data centres is in combining commodity off-the-shelf server hardware and network equipment to provide what Google’s Barrosso and Ho ̈lzle describe as “warehouse scale” computers. Data centres rely on TCP, a transport protocol that was originally designed for use in the Internet. Like other such protocols, TCP has been optimised to maximise throughput, usually by filling up queues at the bottleneck. However, for most applications within a data centre network latency is more critical than throughput. Consequently the choice of transport protocol becomes a bottleneck for performance. My thesis is that the solution to this is to move away from the use of one-size-fits-all transport protocols towards ones that have been designed to reduce latency across the data centre and which can dynamically respond to the needs of the applications. This dissertation focuses on optimising the transport layer in data centre networks. In particular I address the question of whether any single transport mechanism can be flexible enough to cater to the needs of all data centre traffic. I show that one leading protocol (DCTCP) has been heavily optimised for certain network conditions. I then explore approaches that seek to minimise latency for applications that care about it while still allowing throughput-intensive applications to receive a good level of service. My key contributions to this are Silo and Trevi. Trevi is a novel transport system for storage traffic that utilises fountain coding to max- imise throughput and minimise latency while being agnostic to drop, thus allowing storage traffic to be pushed out of the way when latency sensitive traffic is present in the network. Silo is an admission control system that is designed to give tenants of a multi-tenant data centre guaranteed low latency network performance. Both of these were developed in collaboration with others

A proposal for secured, efficient and scalable layer 2 network virtualisation mechanism

El contenidos de los capítulos 3 y 4 está sujeto a confidencialidad. 291 p.La Internet del Futuro ha emergido como un esfuerzo investigador para superar estas limitaciones identificadas en la actual Internet. Para ello es necesario investigar en arquitecturas y soluciones novedosas (evolutivas o rompedoras), y las plataformas de experimentación surgen para proporcionar un entorno realista para validar estas nuevas propuestas a gran escala.Debido a la necesidad de compartir la misma infraestructura y recursos para testear simultáneamente diversas propuestas de red, la virtualización de red es la clave del éxito. Se propone una nueva taxonomía para poder analizar y comparar las diferentes propuestas. Se identifican tres tipos: el Nodo Virtual (vNode), la Virtualización posibilitada por SDN (SDNeV) y el overlay.Además, se presentan las plataformas experimentales más relevantes, con un foco especial en la forma en la que cada una de ellas permite la investigación en propuestas de red, las cuales no cumplen todos estos requisitos impuestos: aislamiento, seguridad, flexibilidad, escalabilidad, estabilidad, transparencia, soporte para la investigación en propuestas de red. Por lo tanto, una nueva plataforma de experimentación ortogonal a la experimentación es necesaria.Las principales contribuciones de esta tesis, sustentadas sobre tecnología SDN y NFV, son también los elementos clave para construir la plataforma de experimentación: la Virtualización de Red basada en Prefijos de Nivel 2 (Layer 2 Prefix-based Network Virtualisation, L2PNV), un Protocolo para la Configuración de Direcciones MAC (MAC Address Configuration Protocol, MACP), y un sistema de Control de Acceso a Red basado en Flujos (Flow-based Network Access Control, FlowNAC).Como resultado, se ha desplegado en la Universidad del Pais Vasco (UPV/EHU) una nueva plataforma experimental, la Plataforma Activada por OpenFlow de EHU (EHU OpenFlow Enabled Facility, EHU-OEF), para experimentar y validar estas propuestas realizadas

Consumo energético de algoritmos criptográficos y protocolos de seguridad en dispositivos móviles Symbian

En los últimos años, la telefonía móvil ha redenido la forma de comunicación entre las personas. Los dispositivos electrónicos, a través de los cuales se establece dicha comunicaci ón, han evolucionado vertiginosamente en potencia, rendimiento y sobre todo en nuevas funcionalidades, pero siguen estando limitados por la autonomía que les proporciona la duración de la batería. Mientras la capacidad de procesamiento se incrementa en un 200% cada 18 meses siguiendo la Ley de Moore, el rendimiento de las baterías sólo se ha visto mejorado en un 80% en los últimos 10 años [Fit07]. Esta mejora del rendimiento y la llegada de Internet a estos dispositivos ha hecho posible la comunicación a través de diferentes canales, la búsqueda de información o la posibilidad de realizar compras, todo ello de una forma segura y condencial. Dichas conexiones seguras, bien utilizando conexiones cableadas o inalámbricas, se consiguen mediante la utilización de protocolos de seguridad, basados en algoritmos criptográcos. Estos algoritmos son seleccionados basándose en los objetivos de seguridad denidos en el protocolo de seguridad a utilizar. Entre ellos se incluyen algoritmos de encriptación simétricos y asimétricos, utilizados para proporcionar autenticación y encriptación de los datos, así como algoritmos basados en funciones hash, y, de esa manera, conseguir integridad en los mensajes intercambiados. En la actualidad, el consumo energético en dispositivos móviles es una de los principales preocupaciones de los fabricantes de dispositivos móviles. De la misma manera, la seguridad en las comunicaciones se posiciona como una área muy importante en materia de investigación y desarrollo. El uso de protocolos de seguridad no sólo afecta al rendimiento de las comunicaciones, sino que también representa un fuerte impacto en el consumo energético en estos dispositivos alimentados por baterías. De este modo, uno de los desaf íos más importantes es conseguir un balance entre rendimiento, seguridad y consumo energético, con el n de obtener un buen rendimiento y niveles de seguridad adaptados al usuario con la mínima cantidad de energía. En este contexto, Nokia corporation encargó un proyecto de investigación a la Aalto University School of Science and Technology (Helsinki, Finlandia), para analizar el consumo energético de diferentes protocolos de seguridad y algoritmos criptográcos en la plataforma móvil Symbian

Complex Systems: Nonlinearity and Structural Complexity in spatially extended and discrete systems

Resumen Esta Tesis doctoral aborda el estudio de sistemas de muchos elementos (sistemas discretos) interactuantes. La fenomenología presente en estos sistemas esta dada por la presencia de dos ingredientes fundamentales: (i) Complejidad dinámica: Las ecuaciones del movimiento que rigen la evolución de los constituyentes son no lineales de manera que raramente podremos encontrar soluciones analíticas. En el espacio de fases de estos sistemas pueden coexistir diferentes tipos de trayectorias dinámicas (multiestabilidad) y su topología puede variar enormemente dependiendo de dos parámetros usados en las ecuaciones. La conjunción de dinámica no lineal y sistemas de muchos grados de libertad (como los que aquí se estudian) da lugar a propiedades emergentes como la existencia de soluciones localizadas en el espacio, sincronización, caos espacio-temporal, formación de patrones, etc... (ii) Complejidad estructural: Se refiere a la existencia de un alto grado de aleatoriedad en el patrón de las interacciones entre los componentes. En la mayoría de los sistemas estudiados esta aleatoriedad se presenta de forma que la descripción de la influencia del entorno sobre un único elemento del sistema no puede describirse mediante una aproximación de campo medio. El estudio de estos dos ingredientes en sistemas extendidos se realizará de forma separada (Partes I y II de esta Tesis) y conjunta (Parte III). Si bien en los dos primeros casos la fenomenología introducida por cada fuente de complejidad viene siendo objeto de amplios estudios independientes a lo largo de los últimos años, la conjunción de ambas da lugar a un campo abierto y enormemente prometedor, donde la interdisciplinariedad concerniente a los campos de aplicación implica un amplio esfuerzo de diversas comunidades científicas. En particular, este es el caso del estudio de la dinámica en sistemas biológicos cuyo análisis es difícil de abordar con técnicas exclusivas de la Bioquímica, la Física Estadística o la Física Matemática. En definitiva, el objetivo marcado en esta Tesis es estudiar por separado dos fuentes de complejidad inherentes a muchos sistemas de interés para, finalmente, estar en disposición de atacar con nuevas perspectivas problemas relevantes para la Física de procesos celulares, la Neurociencia, Dinámica Evolutiva, etc..

Computer Science & Technology Series : XXI Argentine Congress of Computer Science. Selected papers

CACIC’15 was the 21thCongress in the CACIC series. It was organized by the School of Technology at the UNNOBA (North-West of Buenos Aires National University) in Junín, Buenos Aires. The Congress included 13 Workshops with 131 accepted papers, 4 Conferences, 2 invited tutorials, different meetings related with Computer Science Education (Professors, PhD students, Curricula) and an International School with 6 courses. CACIC 2015 was organized following the traditional Congress format, with 13 Workshops covering a diversity of dimensions of Computer Science Research. Each topic was supervised by a committee of 3-5 chairs of different Universities. The call for papers attracted a total of 202 submissions. An average of 2.5 review reports werecollected for each paper, for a grand total of 495 review reports that involved about 191 different reviewers. A total of 131 full papers, involving 404 authors and 75 Universities, were accepted and 24 of them were selected for this book.Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Computer Science & Technology Series : XXI Argentine Congress of Computer Science. Selected papers

CACIC’15 was the 21thCongress in the CACIC series. It was organized by the School of Technology at the UNNOBA (North-West of Buenos Aires National University) in Junín, Buenos Aires. The Congress included 13 Workshops with 131 accepted papers, 4 Conferences, 2 invited tutorials, different meetings related with Computer Science Education (Professors, PhD students, Curricula) and an International School with 6 courses. CACIC 2015 was organized following the traditional Congress format, with 13 Workshops covering a diversity of dimensions of Computer Science Research. Each topic was supervised by a committee of 3-5 chairs of different Universities. The call for papers attracted a total of 202 submissions. An average of 2.5 review reports werecollected for each paper, for a grand total of 495 review reports that involved about 191 different reviewers. A total of 131 full papers, involving 404 authors and 75 Universities, were accepted and 24 of them were selected for this book.Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI