Publicacions 2010. Campus del Baix Llobregat UPC

En aquest document s'han recopilat totes les publicacions realitzades pel professorat del Campus del Baix Llobregat de la UPC durant el període comprés entre l'1 de Gener i el 31 d'Octubre de 2010.Preprin

Análisis de una aplicación de voz sobre IP versión 6

Este trabajo de grado tiene como finalidad analizar una aplicación de tiempo real que corra sobre el protocolo IPv6, para descubrir cómo utiliza las modificaciones y ventajas que este protocolo propone respecto de su antecesor. Se eligió para el análisis una aplicación de voz sobre IP, en busca de evaluar cómo se desempeña IPv6 respecto de calidad de servicio, movilidad y demás facilidades que se desarrollarán a lo largo del trabajo. En el Capítulo 1 se describe IPv6, poniendo el énfasis en las características salientes que se analizarán luego. El Capítulo 2 es una reseña de la tecnología de voz sobre IP donde se explica cuál es la problemática más importante a tener en cuenta. En el Capítulo 3 se describe el análisis hecho sobre la aplicación, las herramientas usadas y las primeras conclusiones. Para la lectura de este trabajo se dá por supuesto que el lector conoce qué es una red de computadoras que usan protocolo TCP/IP en versión 4, y domina las aplicaciones comunes implementadas sobre el mismo. Además se supone que conoce las distintas topologías de red y los tipos de red más usuales.Tesis digitalizada en SEDICI gracias a la colaboración de la Biblioteca de la Facultad de Informática.Facultad de Informátic

Análisis de una aplicación de voz sobre IP versión 6

Este trabajo de grado tiene como finalidad analizar una aplicación de tiempo real que corra sobre el protocolo IPv6, para descubrir cómo utiliza las modificaciones y ventajas que este protocolo propone respecto de su antecesor. Se eligió para el análisis una aplicación de voz sobre IP, en busca de evaluar cómo se desempeña IPv6 respecto de calidad de servicio, movilidad y demás facilidades que se desarrollarán a lo largo del trabajo. En el Capítulo 1 se describe IPv6, poniendo el énfasis en las características salientes que se analizarán luego. El Capítulo 2 es una reseña de la tecnología de voz sobre IP donde se explica cuál es la problemática más importante a tener en cuenta. En el Capítulo 3 se describe el análisis hecho sobre la aplicación, las herramientas usadas y las primeras conclusiones. Para la lectura de este trabajo se dá por supuesto que el lector conoce qué es una red de computadoras que usan protocolo TCP/IP en versión 4, y domina las aplicaciones comunes implementadas sobre el mismo. Además se supone que conoce las distintas topologías de red y los tipos de red más usuales.Tesis digitalizada en SEDICI gracias a la colaboración de la Biblioteca de la Facultad de Informática.Facultad de Informátic

Multilayer optimization in radio resource allocation for the packet transmission in wireless networks

Doutoramento em Engenharia ElectrotécnicaNa última década tem-se assistido a um crescimento exponencial das redes de comunicações sem fios, nomeadamente no que se refere a taxa de penetração do serviço prestado e na implementação de novas infra-estruturas em todo o globo. É ponto assente neste momento que esta tendência irá não só continuar como se fortalecer devido à convergência que é esperada entre as redes móveis sem fio e a disponibilização de serviços de banda larga para a rede Internet fixa, numa evolução para um paradigma de uma arquitectura integrada e baseada em serviços e aplicações IP. Por este motivo, as comunicações móveis sem fios irão ter um papel fundamental no desenvolvimento da sociedade de informação a médio e longo prazos. A estratégia seguida no projecto e implementação das redes móveis celulares da actual geração (2G e 3G) foi a da estratificação da sua arquitectura protocolar numa estrutura modular em camadas estanques, onde cada camada do modelo é responsável pela implementação de um conjunto de funcionalidades. Neste modelo a comunicação dá-se apenas entre camadas adjacentes através de primitivas de comunicação pré-estabelecidas. Este modelo de arquitectura resulta numa mais fácil implementação e introdução de novas funcionalidades na rede. Entretanto, o facto das camadas inferiores do modelo protocolar não utilizarem informação disponibilizada pelas camadas superiores, e vice-versa acarreta uma degradação no desempenho do sistema. Este paradigma é particularmente importante quando sistemas de antenas múltiplas são implementados (sistemas MIMO). Sistemas de antenas múltiplas introduzem um grau adicional de liberdade no que respeita a atribuição de recursos rádio: o domínio espacial. Contrariamente a atribuição de recursos no domínio do tempo e da frequência, no domínio espacial os recursos rádio mapeados no domínio espacial não podem ser assumidos como sendo completamente ortogonais, devido a interferência resultante do facto de vários terminais transmitirem no mesmo canal e/ou slots temporais mas em feixes espaciais diferentes. Sendo assim, a disponibilidade de informação relativa ao estado dos recursos rádio às camadas superiores do modelo protocolar é de fundamental importância na satisfação dos critérios de qualidade de serviço exigidos. Uma forma eficiente de gestão dos recursos rádio exige a implementação de algoritmos de agendamento de pacotes de baixo grau de complexidade, que definem os níveis de prioridade no acesso a esses recursos por base dos utilizadores com base na informação disponibilizada quer pelas camadas inferiores quer pelas camadas superiores do modelo. Este novo paradigma de comunicação, designado por cross-layer resulta na maximização da capacidade de transporte de dados por parte do canal rádio móvel, bem como a satisfação dos requisitos de qualidade de serviço derivados a partir da camada de aplicação do modelo. Na sua elaboração, procurou-se que o standard IEEE 802.16e, conhecido por Mobile WiMAX respeitasse as especificações associadas aos sistemas móveis celulares de quarta geração. A arquitectura escalonável, o baixo custo de implementação e as elevadas taxas de transmissão de dados resultam num processo de multiplexagem de dados e valores baixos no atraso decorrente da transmissão de pacotes, os quais são atributos fundamentais para a disponibilização de serviços de banda larga. Da mesma forma a comunicação orientada à comutação de pacotes, inenente na camada de acesso ao meio, é totalmente compatível com as exigências em termos da qualidade de serviço dessas aplicações. Sendo assim, o Mobile WiMAX parece satisfazer os requisitos exigentes das redes móveis de quarta geração. Nesta tese procede-se à investigação, projecto e implementação de algoritmos de encaminhamento de pacotes tendo em vista a eficiente gestão do conjunto de recursos rádio nos domínios do tempo, frequência e espacial das redes móveis celulares, tendo como caso prático as redes móveis celulares suportadas no standard IEEE802.16e. Os algoritmos propostos combinam métricas provenientes da camada física bem como os requisitos de qualidade de serviço das camadas superiores, de acordo com a arquitectura de redes baseadas no paradigma do cross-layer. O desempenho desses algoritmos é analisado a partir de simulações efectuadas por um simulador de sistema, numa plataforma que implementa as camadas física e de acesso ao meio do standard IEEE802.16e.In the last decade mobile wireless communications have witnessed an explosive growth in the user’s penetration rate and their widespread deployment around the globe. It is expected that this tendency will continue to increase with the convergence of fixed Internet wired networks with mobile ones and with the evolution to the full IP architecture paradigm. Therefore mobile wireless communications will be of paramount importance on the development of the information society of the near future. In particular a research topic of particular relevance in telecommunications nowadays is related to the design and implementation of mobile communication systems of 4th generation. 4G networks will be characterized by the support of multiple radio access technologies in a core network fully compliant with the Internet Protocol (all IP paradigm). Such networks will sustain the stringent quality of service (QoS) requirements and the expected high data rates from the type of multimedia applications to be available in the near future. The approach followed in the design and implementation of the mobile wireless networks of current generation (2G and 3G) has been the stratification of the architecture into a communication protocol model composed by a set of layers, in which each one encompasses some set of functionalities. In such protocol layered model, communications is only allowed between adjacent layers and through specific interface service points. This modular concept eases the implementation of new functionalities as the behaviour of each layer in the protocol stack is not affected by the others. However, the fact that lower layers in the protocol stack model do not utilize information available from upper layers, and vice versa, downgrades the performance achieved. This is particularly relevant if multiple antenna systems, in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) configuration, are implemented. MIMO schemes introduce another degree of freedom for radio resource allocation: the space domain. Contrary to the time and frequency domains, radio resources mapped into the spatial domain cannot be assumed as completely orthogonal, due to the amount of interference resulting from users transmitting in the same frequency sub-channel and/or time slots but in different spatial beams. Therefore, the availability of information regarding the state of radio resources, from lower to upper layers, is of fundamental importance in the prosecution of the levels of QoS expected from those multimedia applications. In order to match applications requirements and the constraints of the mobile radio channel, in the last few years researches have proposed a new paradigm for the layered architecture for communications: the cross-layer design framework. In a general way, the cross-layer design paradigm refers to a protocol design in which the dependence between protocol layers is actively exploited, by breaking out the stringent rules which restrict the communication only between adjacent layers in the original reference model, and allowing direct interaction among different layers of the stack. An efficient management of the set of available radio resources demand for the implementation of efficient and low complexity packet schedulers which prioritize user’s transmissions according to inputs provided from lower as well as upper layers in the protocol stack, fully compliant with the cross-layer design paradigm. Specifically, efficiently designed packet schedulers for 4G networks should result in the maximization of the capacity available, through the consideration of the limitations imposed by the mobile radio channel and comply with the set of QoS requirements from the application layer. IEEE 802.16e standard, also named as Mobile WiMAX, seems to comply with the specifications of 4G mobile networks. The scalable architecture, low cost implementation and high data throughput, enable efficient data multiplexing and low data latency, which are attributes essential to enable broadband data services. Also, the connection oriented approach of Its medium access layer is fully compliant with the quality of service demands from such applications. Therefore, Mobile WiMAX seems to be a promising 4G mobile wireless networks candidate. In this thesis it is proposed the investigation, design and implementation of packet scheduling algorithms for the efficient management of the set of available radio resources, in time, frequency and spatial domains of the Mobile WiMAX networks. The proposed algorithms combine input metrics from physical layer and QoS requirements from upper layers, according to the crosslayer design paradigm. Proposed schedulers are evaluated by means of system level simulations, conducted in a system level simulation platform implementing the physical and medium access control layers of the IEEE802.16e standard

Wireless Underwater Broadband and Long Range Communications using Underwater Drones as Data Mules

The underwater communications are essential for the operation and collect large amounts of data (video and images) obtained by Autonomous Underwater Vehicles (AUVs) and remotely controlled underwater vehicles (ROVs) in inspection and monitoring missions at sea. Acoustic waves, despite the high range, allow only narrowband communications, which prevents quick and effective transfer of data. On the other hand, aquatic environment, in particular salt water, severely limits the scope of networks based on electromagnetic waves, having such a range of radius of a few meters. This thesis aims to study and evaluate the use of small vehicles (underwater drones - date mules) capable of transporting data across networks with tolerance to delay (Delay-Tolerant Networks - DTN) between a transmitter and an underwater receiver, taking advantage of high transfer rates at close range. The student must implement a file transfer application that can tolerate high delays in the delivery of information packages. The application will be tested in the underwater environment using the large tank available at INESC TEC and tight cylinder, and compared with simulation results for this scenario. 163/5000 This thesis also presupposes the elaboration of a scientific article for publication in a conference or magazine to disseminate the relevant results of the work.As comunicações subaquáticas são essenciais para a operação e recolha de grandes quantidades de dados (vídeo e imagens) obtidas por Veículos Autónomos Subaquáticos (AUVs) e por veículos subaquáticos controlados remotamente (ROVs) em missões de inspeção e monitorização no mar. As ondas acústicas, apesar do elevado alcance, permitem apenas comunicações de banda estreita, o que inviabiliza a transferência desses dados de forma rápida e eficiente. Por outro lado, o meio aquático, em especial a água salgada, limita severamente o alcance das redes baseadas em ondas eletromagnéticas, tendo estas um raio de alcance de apenas alguns metros. Nesta tese pretende-se estudar e avaliar a utilização de pequenos veículos (drones subaquáticos - data mules) capazes de transportar dados através de redes tolerantes ao atraso (Delay-Tolerant Networks - DTN) entre um emissor e um recetor subaquático, tirando partido das elevadas taxas de transferência a curto alcance. O estudante deverá implementar uma aplicação de transferência de ficheiros capaz de tolerar elevados atrasos na entrega de pacotes de informação. A aplicação será testada em ambiente subaquático recorrendo ao tanque de grandes dimensões disponível no INESC TEC e a cilindros estanques, e comparada com resultados de simulação para esse cenário. Esta tese pressupõe também a elaboração de um artigo científico para publicação em conferência ou revista para disseminação dos resultados relevantes do trabalho

Technique d'accès pour la communication machine-à-machine dans LTE/LTE-A

Machine type communications is seen as a form of data communication, among devices and/or from devices to a set of servers, that do not necessarily require human interaction. However, it is challenging to accommodate MTC in LTE as a result of its specific characteristics and requirements. The aim of this thesis is to propose mechanisms and optimize the access layer techniques for MTC in LTE. For uplink access, we propose two methods to improve the performance of random access in terms of latency: a packet aggregation method and a Transmission Time Interval bundling scheme. To further reduce the uplink latency and enable massive number of connected device, we propose a new contention based access method (CBA) to bypass both the redundant signaling in the random access procedure and also the latency of regular scheduling. For downlink reception, we propose two methods to analyze the performance of discontinuous reception DRX mode for MTC applications: the first with the Poisson distribution and the second with the Pareto distribution for sporadic traffic. With the proposed models, the power saving factor and wake up latency can be accurately estimated for a given choice of DRX parameters, thus allowing to select the ones presenting the optimal tradeoff.Les communications de type machine-à-machine M2M sont considérées comme des formes de communication de données qui ne requièrent pas nécessairement d'interaction humaine. Cependant, ce type de communication n'est pas efficace dans les réseaux cellulaires, en raison de leurs caractéristiques spécifiques, telles que. L'objectif de cette thèse est de proposer des mécanismes et d'optimiser les techniques de la couche d'accès radio LTE pour les communications M2M. Pour l'accès au canal de liaison montante, nous proposons deux méthodes afin d'améliorer la performance d'accès aléatoire en terme de latence et de consommation énergétique: une méthode d'agrégation de paquets et une autre de transmission multiple pendant l'intervalle de temps de transmission. Afin de réduire encore plus le temps de latence de liaison montante et permettre une connexion d'un grand nombre de machines au réseau, nous proposons une nouvelle méthode d'accès basée sur la contention CBA pour éviter d'une part la signalisation redondante pour accéder au canal et d'autre part la latence de l'ordonnanceur. Pour la réception de liaison descendante, nous proposons deux méthodes pour analyser les performances du mécanisme de réception discontinu DRX pour les applications M2M: la première se base sur une distribution de Poisson, la suivante sur une distribution Pareto pour le trafic sporadique. Avec les modèles proposés, le facteur d'économie d’énergie et la latence pour transiter du mode sommeil au mode actif peuvent être estimés avec précision pour un choix donné de paramètres DRX, permettant ainsi de sélectionner ceux permettant d'atteindre le compromis optimal

Graduate and Undergraduate Catalog, 2014-2015

Eastern Washington University\u27s course catalog for the 2014-2015 academic year.https://dc.ewu.edu/catalogs/1001/thumbnail.jp

Distributed Real-time Systems - Deterministic Protocols for Wireless Networks and Model-Driven Development with SDL

In a networked system, the communication system is indispensable but often the weakest link w.r.t. performance and reliability. This, particularly, holds for wireless communication systems, where the error- and interference-prone medium and the character of network topologies implicate special challenges. However, there are many scenarios of wireless networks, in which a certain quality-of-service has to be provided despite these conditions. In this regard, distributed real-time systems, whose realization by wireless multi-hop networks becomes increasingly popular, are a particular challenge. For such systems, it is of crucial importance that communication protocols are deterministic and come with the required amount of efficiency and predictability, while additionally considering scarce hardware resources that are a major limiting factor of wireless sensor nodes. This, in turn, does not only place demands on the behavior of a protocol but also on its implementation, which has to comply with timing and resource constraints. The first part of this thesis presents a deterministic protocol for wireless multi-hop networks with time-critical behavior. The protocol is referred to as Arbitrating and Cooperative Transfer Protocol (ACTP), and is an instance of a binary countdown protocol. It enables the reliable transfer of bit sequences of adjustable length and deterministically resolves contest among nodes based on a flexible priority assignment, with constant delays, and within configurable arbitration radii. The protocol's key requirement is the collision-resistant encoding of bits, which is achieved by the incorporation of black bursts. Besides revisiting black bursts and proposing measures to optimize their detection, robustness, and implementation on wireless sensor nodes, the first part of this thesis presents the mode of operation and time behavior of ACTP. In addition, possible applications of ACTP are illustrated, presenting solutions to well-known problems of distributed systems like leader election and data dissemination. Furthermore, results of experimental evaluations with customary wireless transceivers are outlined to provide evidence of the protocol's implementability and benefits. In the second part of this thesis, the focus is shifted from concrete deterministic protocols to their model-driven development with the Specification and Description Language (SDL). Though SDL is well-established in the domain of telecommunication and distributed systems, the predictability of its implementations is often insufficient as previous projects have shown. To increase this predictability and to improve SDL's applicability to time-critical systems, real-time tasks, an approved concept in the design of real-time systems, are transferred to SDL and extended to cover node-spanning system tasks. In this regard, a priority-based execution and suspension model is introduced in SDL, which enables task-specific priority assignments in the SDL specification that are orthogonal to the static structure of SDL systems and control transition execution orders on design as well as on implementation level. Both the formal incorporation of real-time tasks into SDL and their implementation in a novel scheduling strategy are discussed in this context. By means of evaluations on wireless sensor nodes, evidence is provided that these extensions reduce worst-case execution times substantially, and improve the predictability of SDL implementations and the language's applicability to real-time systems