Performance of electronic dispersion compensator for 10Gb/s multimode fiber links

In high-speed optical links, electronic compensation circuits can be utilized to greatly improve the data transmission performance limited by fiber dispersion. In this paper, we develop a full link model, including multimode fibers, optical/electronics/optical components, clock-and-data recovery and electronic compensation circuits. The performance of various electronic compensation techniques, such as feed-forward equalizer and decision feedback equalizer for optical multimode fiber is investigated and numerically evaluated. Finally, a comparison of the performance of each compensation techniques and a proposal of optimal equalizer circuit implementation, achieving a 10-Gb/s transmission over 1-km standard multimode fiber are presented

Design trade-offs for cost-effective multimode fiber channel equalizers in optical data center applications

A 10-Gb/s transmission over 1-km standard multimode fiber for data center applications is casestudied in terms of the design considerations for low-complexity and cost-effective equalizers which can increase the reach of multimode fiber links

Survey and Benchmark of Block Ciphers for Wireless Sensor Networks

Cryptographic algorithms play an important role in the security architecture of wireless sensor networks (WSNs). Choosing the most storage- and energy-efficient block cipher is essential, due to the facts that these networks are meant to operate without human intervention for a long period of time with little energy supply, and that available storage is scarce on these sensor nodes. However, to our knowledge, no systematic work has been done in this area so far.We construct an evaluation framework in which we first identify the candidates of block ciphers suitable for WSNs, based on existing literature and authoritative recommendations. For evaluating and assessing these candidates, we not only consider the security properties but also the storage- and energy-efficiency of the candidates. Finally, based on the evaluation results, we select the most suitable ciphers for WSNs, namely Skipjack, MISTY1, and Rijndael, depending on the combination of available memory and required security (energy efficiency being implicit). In terms of operation mode, we recommend Output Feedback Mode for pairwise links but Cipher Block Chaining for group communications

Multi-Parameter Estimation of Average Speed in Road Networks Using Fuzzy Control

Average speed is crucial for calculating link travel time to find the fastest path in a road network. However, readily available data sources like OpenStreetMap (OSM) often lack information about the average speed of a road. However, OSM contains other road information which enables an estimation of average speed in rural regions. In this paper, we develop a Fuzzy Framework for Speed Estimation (Fuzzy-FSE) that employs fuzzy control to estimate average speed based on the parameters road class, road slope, road surface and link length. The OSM road network and, optionally, a digital elevation model (DEM) serve as free-to-use and worldwide available input data. The Fuzzy-FSE consists of two parts: (a) a rule and knowledge base which decides on the output membership functions and (b) multiple Fuzzy Control Systems which calculate the output average speeds. The Fuzzy-FSE is applied exemplary and evaluated for the BioBío and Maule region in central Chile and for the north of New South Wales in Australia. Results demonstrate that, even using only OSM data, the Fuzzy-FSE performs better than existing methods such as fixed speed profiles. Compared to these methods, the Fuzzy-FSE improves the speed estimation between 2% to 12%. In future work, we will investigate the potential of data-driven machine learning methods to estimate average speed. The applied datasets and the source code of the Fuzzy-FSE are available via GitHu

Enhancing OpenStreetMap for the Assessment of Critical Road Infrastructure in a Disaster Context

Die Häufigkeit von Naturkatastrophen nimmt weltweit zu, was zu immensen Schäden an kritischer Straßeninfrastruktur und deren Funktionalität führen kann. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die Funktionalität kritischer Straßeninfrastruktur vor, während und nach einer Katastrophe zu beurteilen. Dazu werden globale Straßendaten benötigt, die für die Routenplanung nutzbar sind. OpenStreetMap (OSM) stellt globale Straßennetzdaten zur Verfügung, die kostenlos und frei zugänglich sind. Allerdings ist die Verwendung der OSM Straßendaten für Routenplanungsanwendungen oft eine Herausforderung. Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines generischen, mehrskaligen Konzepts zur Analyse kritischer Straßeninfrastrukturen im Kontext von Naturgefahren unter Verwendung von OSM Daten. Dafür werden zwei aufeinander folgende Forschungsziele aufgestellt: (i) die Verbesserung der Routingfähigkeit von OSM Daten und (ii) die Bewertung kritischer Straßeninfrastruktur im Kontext von Naturgefahren. Daraus resultiert die Gliederung dieser Arbeit in zwei Hauptteile, die jeweils den Forschungszielen entsprechen. Im ersten Teil dieser Arbeit wird die Nutzbarkeit von OSM Daten für Routing Anwendungen verbessert. Zunächst wird dafür die Qualität des OSM Straßennetzwerks im Detail analysiert. Dabei werden zwei große Herausforderungen im Bereich der Anwendbarkeit von OSM Daten für die Routenplanung identifiziert: fehlende Geschwindigkeitsangaben und Fehler in der Straßenklassifizierung. Um die erste Herausforderung zu bewältigen, wird ein FuzzyFramework zur Geschwindigkeitsschätzung (Fuzzy-FSE) entwickelt, welches eine Fuzzy Regelung zur Schätzung der Durchschnittsgeschwindigkeit einsetzt. Diese Fuzzy Regelung basiert auf den Parametern Straßenklasse, Straßenneigung, Straßenoberfläche und Straßenlänge einsetzt. Das Fuzzy-FSE besteht aus zwei Teilen: einer Regel- und Wissensbasis, die über die Zugehörigkeitsfunktionen für den Ausgangsparameter Geschwindigkeit entscheidet, und mehrere Fuzzy-Regelsysteme, welche die resultierende Durchschnittsgeschwindigkeit berechnen. Die Ergebnisse zeigen, dass das Fuzzy-FSE auch bei ausschließlicher Verwendung von OSM Daten eine bessere Leistung erbringt als bestehende Methoden. Die Herausforderung der fehlerhaften Straßenklassifizierung wird durch die Entwicklung eines neuartigen Ansatzes zur Erkennung von Klassifizierungfehlern in OSM angegangen. Dabei wird sowohl nach nicht verbundenen Netzwerkteilen als auch nach Lücken im Straßennetzwerk gesucht. Verschiedene Parameter werden in einem Bewertungssystem kombiniert, um eine Fehlerwahrscheinlichkeit zu erhalten. Auf Basis der Fehlerwahrscheinlichkeit kann ein menschlicher Nutzer diese Fehler überprüfen und korrigieren. Die Ergebnisse deuten einerseits darauf hin, dass an Lücken mehr Klassifizierungsfehler gefunden werden als an nicht verbundenen Netzwerkteilen. Andererseits zeigen sie, dass das entwickelte Bewertungssystem bei einer benutzergesteuerten Suche nach Lücken zu einem schnellen Aufdecken von Klassifizierungsfehlern verwendet werden kann. Aus dem ersten Teil dieser Arbeit ergibt sich somit ein erweiterter OSM Datensatz mit verbesserter Routingfähigkeit. Im zweiten Teil dieser Arbeit werden die erweiterten OSM Daten zur Bewertung der kritischen Straßeninfrastruktur im Katastrophenkontext verwendet. Dazu wird der zweite Teil des generischen, mehrskaligen Konzepts entwickelt, das aus mehreren, miteinander verbundenen Modulen besteht. Ein Modul implementiert zwei Erreichbarkeitsindizes, welche verschiedene Aspekte der Erreichbarkeit im Straßennetzwerk hervorheben. In einem weiteren Modul wird ein grundlegendes Modell der Verkehrsnachfrage entwickelt, welches den täglichen interstädtischen Verkehr ausschließlich auf der Grundlage von OSM Daten schätzt. Ein drittes Modul verwendet die oben beschriebenen Module zur Schätzung verschiedener Arten von Auswirkungen von Naturkatastrophen auf das Straßennetzwerk. Schließlich wird in einem vierten Modul die Vulnerabilität des Straßennetzes gegenüber weiteren Schäden bei Langzeitkatastrophen analysiert. Das generische Konzept mit allen Modulen wird exemplarisch in zwei verschiedenen Regionen für zwei Waldbrandszenarien angewendet. Die Ergebnisse der Fallstudien zeigen, dass das Konzept ein wertvolles, flexibles und global anwendbares Instrument für Regionalplaner und Katastrophenmanagement darstellt, das länder- bzw. regionenspezifische Anpassungen ermöglicht und gleichzeitig wenig Daten benötigt

git2net - Mining Time-Stamped Co-Editing Networks from Large git Repositories

Data from software repositories have become an important foundation for the empirical study of software engineering processes. A recurring theme in the repository mining literature is the inference of developer networks capturing e.g. collaboration, coordination, or communication from the commit history of projects. Most of the studied networks are based on the co-authorship of software artefacts defined at the level of files, modules, or packages. While this approach has led to insights into the social aspects of software development, it neglects detailed information on code changes and code ownership, e.g. which exact lines of code have been authored by which developers, that is contained in the commit log of software projects. Addressing this issue, we introduce git2net, a scalable python software that facilitates the extraction of fine-grained co-editing networks in large git repositories. It uses text mining techniques to analyse the detailed history of textual modifications within files. This information allows us to construct directed, weighted, and time-stamped networks, where a link signifies that one developer has edited a block of source code originally written by another developer. Our tool is applied in case studies of an Open Source and a commercial software project. We argue that it opens up a massive new source of high-resolution data on human collaboration patterns.Comment: MSR 2019, 12 pages, 10 figure

Targeted Greybox Fuzzing with Static Lookahead Analysis

Automatic test generation typically aims to generate inputs that explore new paths in the program under test in order to find bugs. Existing work has, therefore, focused on guiding the exploration toward program parts that are more likely to contain bugs by using an offline static analysis. In this paper, we introduce a novel technique for targeted greybox fuzzing using an online static analysis that guides the fuzzer toward a set of target locations, for instance, located in recently modified parts of the program. This is achieved by first semantically analyzing each program path that is explored by an input in the fuzzer's test suite. The results of this analysis are then used to control the fuzzer's specialized power schedule, which determines how often to fuzz inputs from the test suite. We implemented our technique by extending a state-of-the-art, industrial fuzzer for Ethereum smart contracts and evaluate its effectiveness on 27 real-world benchmarks. Using an online analysis is particularly suitable for the domain of smart contracts since it does not require any code instrumentation---instrumentation to contracts changes their semantics. Our experiments show that targeted fuzzing significantly outperforms standard greybox fuzzing for reaching 83% of the challenging target locations (up to 14x of median speed-up)