Heterogeneous epidemic model for assessing data dissemination in opportunistic networks

In this paper we investigate a susceptible-infected-susceptible (SIS) epidemic model describing data dissemination in opportunistic networks with heterogeneous setting of transmission parameters. We obtained the estimation of the final epidemic size assuming that amount of data transferred between network nodes possesses a Pareto distribution, implying scale-free properties. In this context, more heterogeneity in susceptibility means the less severe epidemic progression, and, on the contrary, more heterogeneity in infectivity leads to more severe epidemics -- assuming that the other parameter (either heterogeneity or susceptibility) stays fixed. The results are general enough and can be useful in general epidemic theory for estimating the epidemic progression for diseases with no significant acquired immunity -- in the cases where Pareto distribution holds

In Vivo Evaluation of the Secure Opportunistic Schemes Middleware using a Delay Tolerant Social Network

Over the past decade, online social networks (OSNs) such as Twitter and Facebook have thrived and experienced rapid growth to over 1 billion users. A major evolution would be to leverage the characteristics of OSNs to evaluate the effectiveness of the many routing schemes developed by the research community in real-world scenarios. In this paper, we showcase the Secure Opportunistic Schemes (SOS) middleware which allows different routing schemes to be easily implemented relieving the burden of security and connection establishment. The feasibility of creating a delay tolerant social network is demonstrated by using SOS to power AlleyOop Social, a secure delay tolerant networking research platform that serves as a real-life mobile social networking application for iOS devices. SOS and AlleyOop Social allow users to interact, publish messages, and discover others that share common interests in an intermittent network using Bluetooth, peer-to-peer WiFi, and infrastructure WiFi.Comment: 6 pages, 4 figures, accepted in ICDCS 2017. arXiv admin note: text overlap with arXiv:1702.0565

Distributed Hybrid Simulation of the Internet of Things and Smart Territories

This paper deals with the use of hybrid simulation to build and compose heterogeneous simulation scenarios that can be proficiently exploited to model and represent the Internet of Things (IoT). Hybrid simulation is a methodology that combines multiple modalities of modeling/simulation. Complex scenarios are decomposed into simpler ones, each one being simulated through a specific simulation strategy. All these simulation building blocks are then synchronized and coordinated. This simulation methodology is an ideal one to represent IoT setups, which are usually very demanding, due to the heterogeneity of possible scenarios arising from the massive deployment of an enormous amount of sensors and devices. We present a use case concerned with the distributed simulation of smart territories, a novel view of decentralized geographical spaces that, thanks to the use of IoT, builds ICT services to manage resources in a way that is sustainable and not harmful to the environment. Three different simulation models are combined together, namely, an adaptive agent-based parallel and distributed simulator, an OMNeT++ based discrete event simulator and a script-language simulator based on MATLAB. Results from a performance analysis confirm the viability of using hybrid simulation to model complex IoT scenarios.Comment: arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1605.0487

Adaptive epidemic dissemination as a finite-horizon optimal stopping problem

Wireless ad hoc networks are characterized by their limited capabilities and their routine deployment in unfavorable environments. This creates the strong requirement to regulate energy expenditure. We present a scheme to regulate energy cost through optimized transmission scheduling in a noisy epidemic dissemination environment. Building on the intrinsically cross-layer nature of the adaptive epidemic dissemination process, we strive to deliver an optimized mechanism, where energy cost is regulated without compromising the network infection. Improvement of data freshness and applicability in routing are also investigated. Extensive simulations are used to support our proposal

HIV/AIDS Pandemic in Africa: Trends and Challenges

Three-quarters of the world’s AIDS population lives in Sub-Saharan Africa; most have no access to lifesaving drugs, testing facilities or even basic preventative health care. One of the major factors inhibiting medical professionals in Africa from treating this disease is the inability to access vast areas of the continent with adequately equipped medical facilities. To meet this need, Architecture for Humanity challenged the world’s architects and health care professionals to submit designs for a mobile HIV/AIDS health clinic. The pandemic is changing the demographic structure of Africa and wiping out life expectancy gains. Indeed, in many African countries, life expectancy is dropping from more than 60 years to around 45 years or even less. In this paper, we highlight the uniqueness of factors associated with HIV/AIDS pandemic in Africa and present its impact and challenges.HIV/AIDS, Africa

Improving Message Dissemination in Opportunistic Networks

Data transmission has become a need in various fields, like in social networks with the diverse interaction applications, or in the scientific and engineering areas where for example the use of sensors to capture data is growing, or in emergency situations where there is the imperative need to have a communication system to coordinate rescue operations. Wireless networks have been able to solve these issues to a great extent, but what can we do when a fixed supporting infrastructure is not available or becomes inoperative because of saturation? Opportunistic wireless networks are an alternative to consider in these situations, since their operation does not depend on the existence of a telecommunications infrastructure but they provide connectivity through the organized cooperation of users. This research thesis focuses on these types of networks and is aimed at improving the dissemination of information in opportunistic networks analyzing the main causes that influence the performance of data transmission. Opportunistic networks do not depend on a fixed topology but depend on the number and mobility of users, the type and quantity of information generated and sent, as well as the physical characteristics of the mobile devices that users have to transmit the data. The combination of these elements impacts on the duration of the contact time between mobile users, directly affecting the information delivery probability. This thesis starts by presenting a thorough "state of the art" study where we present the most important contributions related to this area and the solutions offered for the evaluation of the opportunistic networks, such as simulation models, routing protocols, simulation tools, among others. After offering this broad background, we evaluate the consumption of the resources of the mobile devices that affect the performance of the the applications of opportunistic networks, both from the energetic and the memory point of view. Next, we analyze the performance of opportunistic networks considering either pedestrian and vehicular environments. The studied approaches include the use of additional fixed nodes and different data transmission technologies, to improve the duration of the contact between mobile devices. Finally, we propose a diffusion scheme to improve the performance of data transmission based on extending the duration of the contact time and the likelihood that users will collaborate in this process. This approach is complemented by the efficient management of the resources of the mobile devices.La transmisión de datos se ha convertido en una necesidad en diversos ámbitos, como en las redes sociales con sus diversas aplicaciones, o en las áreas científicas y de ingeniería donde, por ejemplo, el uso de sensores para capturar datos está creciendo, o en situaciones de emergencia donde impera la necesidad de tener un sistema de comunicación para coordinar las operaciones de rescate. Las redes inalámbricas actuales han sido capaces de resolver estos problemas en gran medida, pero ¿qué podemos hacer cuando una infraestructura de soporte fija no está disponible o estas se vuelven inoperantes debido a la saturación de peticiones de red? Las redes inalámbricas oportunísticas son una alternativa a considerar en estas situaciones, ya que su funcionamiento no depende de la existencia de una infraestructura de telecomunicaciones sino que la conectividad es a través de la cooperación organizada de los usuarios. Esta tesis de investigación se centra en estos tipos de redes oportunísticas y tiene como objetivo mejorar la difusión de información analizando las principales causas que influyen en el rendimiento de la transmisión de datos. Las redes oportunísticas no dependen de una topología fija, sino que dependen del número y la movilidad de los usuarios, del tipo y cantidad de información generada y enviada, así como de las características físicas de los dispositivos móviles que los usuarios tienen para transmitir los datos. La combinación de estos elementos influye en la duración del tiempo de contacto entre usuarios móviles, afectando directamente a la probabilidad de entrega de información. Esta tesis comienza presentando un exhaustivo estudio del ``estado del arte", donde presentamos las contribuciones más importantes relacionadas con esta área y las soluciones existentes para la evaluación de las redes oportunísticas, tales como modelos de simulación, protocolos de enrutamiento, herramientas de simulación, entre otros. Tras ofrecer esta amplia compilación de investigaciones, se evalúa el consumo de recursos de los dispositivos móviles que afectan al rendimiento de las aplicaciones de redes oportunísticas, desde el punto de vista energético así como de la memoria. A continuación, analizamos el rendimiento de las redes oportunísticas considerando tanto los entornos peatonales como vehiculares. Los enfoques estudiados incluyen el uso de nodos fijos adicionales y diferentes tecnologías de transmisión de datos, para mejorar la duración del contacto entre dispositivos móviles. Finalmente, proponemos un esquema de difusión para mejorar el rendimiento de la transmisión de datos basado en la extensión de la duración del tiempo de contacto, y de la probabilidad de que los usuarios colaboren en este proceso. Este enfoque se complementa con la gestión eficiente de los recursos de los dispositivos móviles.La transmissió de dades s'ha convertit en una necessitat en diversos àmbits, com ara en les xarxes socials amb les diverses aplicacions d'interacció, o en les àrees científiques i d'enginyeria, en les quals, per exemple, l'ús de sensors per a capturar dades creix en l'actualitat, o en situacions d'emergència en què impera la necessitat de tenir un sistema de comunicació per a coordinar les operacions de rescat. Les xarxes sense fil han sigut capaces de resoldre aquests problemes en gran manera, però què podem fer quan una infraestructura de suport fixa no està disponible, o bé aquestes es tornen inoperants a causa de la saturació de peticions de xarxa? Les xarxes sense fil oportunistes són una alternativa que cal considerar en aquestes situacions, ja que el funcionament d'aquestes xarxes no depèn de l'existència d'una infraestructura de telecomunicacions, sinó que la connectivitat s'hi aconsegueix a través de la cooperació organitzada dels usuaris. Aquesta tesi de recerca se centra en aquest tipus de xarxes, i té com a objectiu millorar la difusió d'informació en xarxes oportunistes tot analitzant les principals causes que influeixen en el rendiment de la transmissió de dades. Les xarxes oportunistes no depenen d'una topologia fixa, sinó del nombre i la mobilitat dels usuaris, del tipus i la quantitat d'informació generada i enviada, i de les característiques físiques dels dispositius mòbils que els usuaris tenen per a transmetre les dades. La combinació d'aquests elements influeix en la durada del temps de contacte entre usuaris mòbils, i afecta directament la probabilitat de lliurament d'informació. Aquesta tesi comença amb un estudi exhaustiu de l'estat de la qüestió, en què presentem les contribucions més importants relacionades amb aquesta àrea i les solucions oferides per a l'avaluació de les xarxes oportunistes, com ara models de simulació, protocols d'encaminament o eines de simulació, entre d'altres. Després de mostrar aquest ampli panorama, s'avalua el consum dels recursos dels dispositius mòbils que afecten l'acompliment de les aplicacions de xarxes oportunistes, tant des del punt de vista energètic com de la memòria. A continuació, analitzem l'acompliment de xarxes oportunistes considerant tant els entorns de vianants com els vehiculars. Els enfocaments estudiats inclouen l'ús de nodes fixos addicionals i diferents tecnologies de transmissió de dades per a millorar la durada del contacte entre dispositius mòbils. Finalment, proposem un esquema de difusió per a millorar el rendiment de la transmissió de dades basat en l'extensió de la durada del temps de contacte, i de la probabilitat que els usuaris col·laboren en aquest procés. Aquest enfocament es complementa amb la gestió eficient dels recursos dels dispositius mòbils.Herrera Tapia, J. (2017). Improving Message Dissemination in Opportunistic Networks [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86129TESI