DARAL: A Dynamic and Adaptive Routing Algorithm for Wireless Sensor Networks

The evolution of Smart City projects is pushing researchers and companies to develop more efficient embedded hardware and also more efficient communication technologies. These communication technologies are the focus of this work, presenting a new routing algorithm based on dynamically-allocated sub-networks and node roles. Among these features, our algorithm presents a fast set-up time, a reduced overhead and a hierarchical organization, which allows for the application of complex management techniques. This work presents a routing algorithm based on a dynamically-allocated hierarchical clustering, which uses the link quality indicator as a reference parameter, maximizing the network coverage and minimizing the control message overhead and the convergence time. The present work based its test scenario and analysis in the density measure, considered as a node degree. The routing algorithm is compared with some of the most well known routing algorithms for different scenario densiti

Signaling and Reciprocity:Robust Decentralized Information Flows in Social, Communication, and Computer Networks

Complex networks exist for a number of purposes. The neural, metabolic and food networks ensure our survival, while the social, economic, transportation and communication networks allow us to prosper. Independently of the purposes and particularities of the physical embodiment of the networks, one of their fundamental functions is the delivery of information from one part of the network to another. Gossip and diseases diffuse in the social networks, electrochemical signals propagate in the neural networks and data packets travel in the Internet. Engineering networks for robust information flows is a challenging task. First, the mechanism through which the network forms and changes its topology needs to be defined. Second, within a given topology, the information must be routed to the appropriate recipients. Third, both the network formation and the routing mechanisms need to be robust against a wide spectrum of failures and adversaries. Fourth, the network formation, routing and failure recovery must operate under the resource constraints, either intrinsic or extrinsic to the network. Finally, the autonomously operating parts of the network must be incentivized to contribute their resources to facilitate the information flows. This thesis tackles the above challenges within the context of several types of networks: 1) peer-to-peer overlays – computers interconnected over the Internet to form an overlay in which participants provide various services to one another, 2) mobile ad-hoc networks – mobile nodes distributed in physical space communicating wirelessly with the goal of delivering data from one part of the network to another, 3) file-sharing networks – networks whose participants interconnect over the Internet to exchange files, 4) social networks – humans disseminating and consuming information through the network of social relationships. The thesis makes several contributions. Firstly, we propose a general algorithm, which given a set of nodes embedded in an arbitrary metric space, interconnects them into a network that efficiently routes information. We apply the algorithm to the peer-to-peer overlays and experimentally demonstrate its high performance, scalability as well as resilience to continuous peer arrivals and departures. We then shift our focus to the problem of the reliability of routing in the peer-to-peer overlays. Each overlay peer has limited resources and when they are exhausted this ultimately leads to delayed or lost overlay messages. All the solutions addressing this problem rely on message redundancy, which significantly increases the resource costs of fault-tolerance. We propose a bandwidth-efficient single-path Forward Feedback Protocol (FFP) for overlay message routing in which successfully delivered messages are followed by a feedback signal to reinforce the routing paths. Internet testbed evaluation shows that FFP uses 2-5 times less network bandwidth than the existing protocols relying on message redundancy, while achieving comparable fault-tolerance levels under a variety of failure scenarios. While the Forward Feedback Protocol is robust to message loss and delays, it is vulnerable to malicious message injection. We address this and other security problems by proposing Castor, a variant of FFP for mobile ad-hoc networks (MANETs). In Castor, we use the same general mechanism as in FFP; each time a message is routed, the routing path is either enforced or weakened by the feedback signal depending on whether the routing succeeded or not. However, unlike FFP, Castor employs cryptographic mechanisms for ensuring the integrity and authenticity of the messages. We compare Castor to four other MANET routing protocols. Despite Castor's simplicity, it achieves up to 40% higher packet delivery rates than the other protocols and recovers at least twice as fast as the other protocols in a wide range of attacks and failure scenarios. Both of our protocols, FFP and Castor, rely on simple signaling to improve the routing robustness in peer-to-peer and mobile ad-hoc networks. Given the success of the signaling mechanism in shaping the information flows in these two types of networks, we examine if signaling plays a similar crucial role in the on-line social networks. We characterize the propagation of URLs in the social network of Twitter. The data analysis uncovers several statistical regularities in the user activity, the social graph, the structure of the URL cascades as well as the communication and signaling dynamics. Based on these results, we propose a propagation model that accurately predicts which users are likely to mention which URLs. We outline a number of applications where the social network information flow modelling would be crucial: content ranking and filtering, viral marketing and spam detection. Finally, we consider the problem of freeriding in peer-to-peer file-sharing applications, when users can download data from others, but never reciprocate by uploading. To address the problem, we propose a variant of the BitTorrent system in which two peers are only allowed to connect if their owners know one another in the real world. When the users know which other users their BitTorrent client connects to, they are more likely to cooperate. The social network becomes the content distribution network and the freeriding problem is solved by leveraging the social norms and reciprocity to stabilize cooperation rather than relying on technological means. Our extensive simulation shows that the social network topology is an efficient and scalable content distribution medium, while at the same time provides robustness to freeriding

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

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

Using MapReduce Streaming for Distributed Life Simulation on the Cloud

Distributed software simulations are indispensable in the study of large-scale life models but often require the use of technically complex lower-level distributed computing frameworks, such as MPI. We propose to overcome the complexity challenge by applying the emerging MapReduce (MR) model to distributed life simulations and by running such simulations on the cloud. Technically, we design optimized MR streaming algorithms for discrete and continuous versions of Conway’s life according to a general MR streaming pattern. We chose life because it is simple enough as a testbed for MR’s applicability to a-life simulations and general enough to make our results applicable to various lattice-based a-life models. We implement and empirically evaluate our algorithms’ performance on Amazon’s Elastic MR cloud. Our experiments demonstrate that a single MR optimization technique called strip partitioning can reduce the execution time of continuous life simulations by 64%. To the best of our knowledge, we are the first to propose and evaluate MR streaming algorithms for lattice-based simulations. Our algorithms can serve as prototypes in the development of novel MR simulation algorithms for large-scale lattice-based a-life models.https://digitalcommons.chapman.edu/scs_books/1014/thumbnail.jp

Atti del XXXV Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche

La XXXV edizione del Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche (IDRA16), co-organizzata dal Gruppo Italiano di Idraulica (GII) e dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale, e dei Materiali (DICAM) dell’Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, si è svolta a Bologna dal 14 al 16 settembre 2016. Il Convegno Nazionale è tornato pertanto ad affacciarsi all’ombra del “Nettuno”, dopo l’edizione del 1982 (XVIII edizione). Il titolo della XXXV edizione, “Ambiente, Risorse, Energia: le sfide dell’Ingegneria delle acque in un mondo che cambia”, sottolinea l’importanza e la complessità delle tematiche che rivestono la sfera dello studio e del governo delle risorse idriche. Le sempre più profonde interconnessioni tra risorse idriche, sviluppo economico e benessere sociale, infatti, spronano sia l’Accademia che l’intera comunità tecnico-scientifica nazionale ed internazionale all’identificazione ed alla messa in atto di strategie di gestione innovative ed ottimali: sfide percepite quanto mai necessarie in un contesto ambientale in continua evoluzione, come quello in cui viviamo. La XXXV edizione del Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, pertanto, si è posta come punto d’incontro della comunità tecnico-scientifica italiana per la discussione a tutto tondo di tali problematiche, offrendo un programma scientifico particolarmente ricco e articolato, che ha coperto tutti gli ambiti riconducibili all’Ingegneria delle Acque. L’apertura dei lavori del Convegno si è svolta nella storica cornice della Chiesa di Santa Cristina, uno dei luoghi più caratteristici e belli della città ed oggi luogo privilegiato per l’ascolto della musica classica, mentre le attività di presentazione e discussione scientifica si sono svolte principalmente presso la sede della Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Università di Bologna sita in Via Terracini. Il presente volume digitale ad accesso libero (licenza Creative Commons 4.0) raccoglie le memorie brevi pervenute al Comitato Scientifico di IDRA16 ed accettate per la presentazione al convegno a valle di un processo di revisione tra pari. Il volume articola dette memorie in sette macro-tematiche, che costituiscono i capitoli del volume stesso: I. meccanica dei fluidi; II. ambiente marittimo e costiero; III. criteri, metodi e modelli per l’analisi dei processi idrologici e la gestione delle acque; IV. gestione e tutela dei corpi idrici e degli ecosistemi; V. valutazione e mitigazione del rischio idrologico e idraulico; VI. dinamiche acqua-società: sviluppo sostenibile e gestione del territorio; VII. monitoraggio, open-data e software libero. Ciascuna macro-tematica raggruppa più sessioni specialistiche autonome sviluppatesi in parallelo durante le giornate del Convegno, i cui titoli vengono richiamati all’interno del presente volume. La vastità e la diversità delle tematiche affrontate, che ben rappresentano la complessità delle numerose sfide dell’Ingegneria delle Acque, appaiono evidenti dalla consultazione dell’insieme di memorie brevi presentate. La convinta partecipazione della Comunità Scientifica Italiana è dimostrata dalle oltre 350 memorie brevi, distribuite in maniera pressoché uniforme tra le sette macro-tematiche di riferimento. Dette memorie sono sommari estesi di lunghezza variabile redatti in lingua italiana, o inglese. In particolare, la possibilità di stesura in inglese è stata concessa con l’auspicio di portare la visibilità del lavoro presentato ad un livello sovranazionale, grazie alla pubblicazione open access del volume degli Atti del Convegno. Il volume si divide in tre parti: la parte iniziale è dedicata alla presentazione del volume ed all’indice generale dei contributi divisi per macro-tematiche; la parte centrale raccoglie le memorie brevi; la terza parte riporta l’indice analitico degli Autori, che chiude il volume

Atti del XXXV Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche

La XXXV edizione del Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche (IDRA16), co-organizzata dal Gruppo Italiano di Idraulica (GII) e dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale, e dei Materiali (DICAM) dell’Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, si è svolta a Bologna dal 14 al 16 settembre 2016. Il Convegno Nazionale è tornato pertanto ad affacciarsi all’ombra del “Nettuno”, dopo l’edizione del 1982 (XVIII edizione). Il titolo della XXXV edizione, “Ambiente, Risorse, Energia: le sfide dell’Ingegneria delle acque in un mondo che cambia”, sottolinea l’importanza e la complessità delle tematiche che rivestono la sfera dello studio e del governo delle risorse idriche. Le sempre più profonde interconnessioni tra risorse idriche, sviluppo economico e benessere sociale, infatti, spronano sia l’Accademia che l’intera comunità tecnico-scientifica nazionale ed internazionale all’identificazione ed alla messa in atto di strategie di gestione innovative ed ottimali: sfide percepite quanto mai necessarie in un contesto ambientale in continua evoluzione, come quello in cui viviamo. La XXXV edizione del Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, pertanto, si è posta come punto d’incontro della comunità tecnico-scientifica italiana per la discussione a tutto tondo di tali problematiche, offrendo un programma scientifico particolarmente ricco e articolato, che ha coperto tutti gli ambiti riconducibili all’Ingegneria delle Acque. L’apertura dei lavori del Convegno si è svolta nella storica cornice della Chiesa di Santa Cristina, uno dei luoghi più caratteristici e belli della città ed oggi luogo privilegiato per l’ascolto della musica classica, mentre le attività di presentazione e discussione scientifica si sono svolte principalmente presso la sede della Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Università di Bologna sita in Via Terracini. Il presente volume digitale ad accesso libero (licenza Creative Commons 4.0) raccoglie le memorie brevi pervenute al Comitato Scientifico di IDRA16 ed accettate per la presentazione al convegno a valle di un processo di revisione tra pari. Il volume articola dette memorie in sette macro-tematiche, che costituiscono i capitoli del volume stesso: I. meccanica dei fluidi; II. ambiente marittimo e costiero; III. criteri, metodi e modelli per l’analisi dei processi idrologici e la gestione delle acque; IV. gestione e tutela dei corpi idrici e degli ecosistemi; V. valutazione e mitigazione del rischio idrologico e idraulico; VI. dinamiche acqua-società: sviluppo sostenibile e gestione del territorio; VII. monitoraggio, open-data e software libero. Ciascuna macro-tematica raggruppa più sessioni specialistiche autonome sviluppatesi in parallelo durante le giornate del Convegno, i cui titoli vengono richiamati all’interno del presente volume. La vastità e la diversità delle tematiche affrontate, che ben rappresentano la complessità delle numerose sfide dell’Ingegneria delle Acque, appaiono evidenti dalla consultazione dell’insieme di memorie brevi presentate. La convinta partecipazione della Comunità Scientifica Italiana è dimostrata dalle oltre 350 memorie brevi, distribuite in maniera pressoché uniforme tra le sette macro-tematiche di riferimento. Dette memorie sono sommari estesi di lunghezza variabile redatti in lingua italiana, o inglese. In particolare, la possibilità di stesura in inglese è stata concessa con l’auspicio di portare la visibilità del lavoro presentato ad un livello sovranazionale, grazie alla pubblicazione open access del volume degli Atti del Convegno. Il volume si divide in tre parti: la parte iniziale è dedicata alla presentazione del volume ed all’indice generale dei contributi divisi per macro-tematiche; la parte centrale raccoglie le memorie brevi; la terza parte riporta l’indice analitico degli Autori, che chiude il volume

Knowledge and Management Models for Sustainable Growth

In the last years sustainability has become a topic of global concern and a key issue in the strategic agenda of both business organizations and public authorities and organisations. Significant changes in business landscape, the emergence of new technology, including social media, the pressure of new social concerns, have called into question established conceptualizations of competitiveness, wealth creation and growth. New and unaddressed set of issues regarding how private and public organisations manage and invest their resources to create sustainable value have brought to light. In particular the increasing focus on environmental and social themes has suggested new dimensions to be taken into account in the value creation dynamics, both at organisations and communities level. For companies the need of integrating corporate social and environmental responsibility issues into strategy and daily business operations, pose profound challenges, which, in turn, involve numerous processes and complex decisions influenced by many stakeholders. Facing these challenges calls for the creation, use and exploitation of new knowledge as well as the development of proper management models, approaches and tools aimed to contribute to the development and realization of environmentally and socially sustainable business strategies and practices