View on 5G Architecture: Version 2.0

The 5G Architecture Working Group as part of the 5GPPP Initiative is looking at capturing novel trends and key technological enablers for the realization of the 5G architecture. It also targets at presenting in a harmonized way the architectural concepts developed in various projects and initiatives (not limited to 5GPPP projects only) so as to provide a consolidated view on the technical directions for the architecture design in the 5G era. The first version of the white paper was released in July 2016, which captured novel trends and key technological enablers for the realization of the 5G architecture vision along with harmonized architectural concepts from 5GPPP Phase 1 projects and initiatives. Capitalizing on the architectural vision and framework set by the first version of the white paper, this Version 2.0 of the white paper presents the latest findings and analyses with a particular focus on the concept evaluations, and accordingly it presents the consolidated overall architecture design

Cellular and Wi-Fi technologies evolution: from complementarity to competition

This PhD thesis has the characteristic to span over a long time because while working on it, I was working as a research engineer at CTTC with highly demanding development duties. This has delayed the deposit more than I would have liked. On the other hand, this has given me the privilege of witnessing and studying how wireless technologies have been evolving over a decade from 4G to 5G and beyond. When I started my PhD thesis, IEEE and 3GPP were defining the two main wireless technologies at the time, Wi-Fi and LTE, for covering two substantially complementary market targets. Wi-Fi was designed to operate mostly indoor, in unlicensed spectrum, and was aimed to be a simple and cheap technology. Its primary technology for coexistence was based on the assumption that the spectrum on which it was operating was for free, and so it was designed with interference avoidance through the famous CSMA/CA protocol. On the other hand, 3GPP was designing technologies for licensed spectrum, a costly kind of spectrum. As a result, LTE was designed to take the best advantage of it while providing the best QoE in mainly outdoor scenarios. The PhD thesis starts in this context and evolves with these two technologies. In the first chapters, the thesis studies radio resource management solutions for standalone operation of Wi-Fi in unlicensed and LTE in licensed spectrum. We anticipated the now fundamental machine learning trend by working on machine learning-based radio resource management solutions to improve LTE and Wi-Fi operation in their respective spectrum. We pay particular attention to small cell deployments aimed at improving the spectrum efficiency in licensed spectrum, reproducing small range scenarios typical of Wi-Fi settings. IEEE and 3GPP followed evolving the technologies over the years: Wi-Fi has grown into a much more complex and sophisticated technology, incorporating the key features of cellular technologies, like HARQ, OFDMA, MU-MIMO, MAC scheduling and spatial reuse. On the other hand, since Release 13, cellular networks have also been designed for unlicensed spectrum. As a result, the two last chapters of this thesis focus on coexistence scenarios, in which LTE needs to be designed to coexist with Wi-Fi fairly, and NR, the radio access for 5G, with Wi-Fi in 5 GHz and WiGig in 60 GHz. Unlike LTE, which was adapted to operate in unlicensed spectrum, NR-U is natively designed with this feature, including its capability to operate in unlicensed in a complete standalone fashion, a fundamental new milestone for cellular. In this context, our focus of analysis changes. We consider that these two technological families are no longer targeting complementarity but are now competing, and we claim that this will be the trend for the years to come. To enable the research in these multi-RAT scenarios, another fundamental result of this PhD thesis, besides the scientific contributions, is the release of high fidelity models for LTE and NR and their coexistence with Wi-Fi and WiGig to the ns-3 open-source community. ns-3 is a popular open-source network simulator, with the characteristic to be multi-RAT and so naturally allows the evaluation of coexistence scenarios between different technologies. These models, for which I led the development, are by academic citations, the most used open-source simulation models for LTE and NR and havereceived fundings from industry (Ubiquisys, WFA, SpiderCloud, Interdigital, Facebook) and federal agencies (NIST, LLNL) over the years.Aquesta tesi doctoral té la característica d’allargar-se durant un llarg període de temps ja que mentre treballava en ella, treballava com a enginyera investigadora a CTTC amb tasques de desenvolupament molt exigents. Això ha endarrerit el dipositar-la més del que m’hagués agradat. D’altra banda, això m’ha donat el privilegi de ser testimoni i estudiar com han evolucionat les tecnologies sense fils durant més d’una dècada des del 4G fins al 5G i més enllà. Quan vaig començar la tesi doctoral, IEEE i 3GPP estaven definint les dues tecnologies sense fils principals en aquell moment, Wi-Fi i LTE, que cobreixen dos objectius de mercat substancialment complementaris. Wi-Fi va ser dissenyat per funcionar principalment en interiors, en espectre sense llicència, i pretenia ser una tecnologia senzilla i barata. La seva tecnologia primària per a la convivència es basava en el supòsit que l’espectre en el que estava operant era de franc, i, per tant, es va dissenyar simplement evitant interferències a través del famós protocol CSMA/CA. D’altra banda, 3GPP estava dissenyant tecnologies per a espectres amb llicència, un tipus d’espectre costós. Com a resultat, LTE està dissenyat per treure’n el màxim profit alhora que proporciona el millor QoE en escenaris principalment a l’aire lliure. La tesi doctoral comença amb aquest context i evoluciona amb aquestes dues tecnologies. En els primers capítols, estudiem solucions de gestió de recursos de radio per a operacions en espectre de Wi-Fi sense llicència i LTE amb llicència. Hem anticipat l’actual tendència fonamental d’aprenentatge automàtic treballant solucions de gestió de recursos de radio basades en l’aprenentatge automàtic per millorar l’LTE i Wi-Fi en el seu espectre respectiu. Prestem especial atenció als desplegaments de cèl·lules petites destinades a millorar la eficiència d’espectre llicenciat, reproduint escenaris de petit abast típics de la configuració Wi-Fi. IEEE i 3GPP van seguir evolucionant les tecnologies al llarg dels anys: El Wi-Fi s’ha convertit en una tecnologia molt més complexa i sofisticada, incorporant les característiques clau de les tecnologies cel·lulars, com ara HARQ i la reutilització espacial. D’altra banda, des de la versió 13, també s’han dissenyat xarxes cel·lulars per a espectre sense llicència. Com a resultat, els dos darrers capítols d’aquesta tesi es centren en aquests escenaris de convivència, on s’ha de dissenyar LTE per conviure amb la Wi-Fi de manera justa, i NR, l’accés a la radio per a 5G amb Wi-Fi a 5 GHz i WiGig a 60 GHz. A diferència de LTE, que es va adaptar per funcionar en espectre sense llicència, NR-U està dissenyat de forma nativa amb aquesta característica, inclosa la seva capacitat per operar sense llicència de forma autònoma completa, una nova fita fonamental per al mòbil. En aquest context, el nostre focus d’anàlisi canvia. Considerem que aquestes dues famílies de tecnologia ja no estan orientades cap a la complementarietat, sinó que ara competeixen, i afirmem que aquesta serà el tendència per als propers anys. Per permetre la investigació en aquests escenaris multi-RAT, un altre resultat fonamental d’aquesta tesi doctoral, a més de les aportacions científiques, és l’alliberament de models d’alta fidelitat per a LTE i NR i la seva coexistència amb Wi-Fi a la comunitat de codi obert ns-3. ns-3 és un popular simulador de xarxa de codi obert, amb la característica de ser multi-RAT i, per tant, permet l’avaluació de manera natural d’escenaris de convivència entre diferents tecnologies. Aquests models, pels quals he liderat el desenvolupament, són per cites acadèmiques, els models de simulació de codi obert més utilitzats per a LTE i NR i que han rebut finançament de la indústria (Ubiquisys, WFA, SpiderCloud, Interdigital, Facebook) i agències federals (NIST, LLNL) al llarg dels anys.Esta tesis doctoral tiene la característica de extenderse durante mucho tiempo porque mientras trabajaba en ella, trabajaba como ingeniera de investigación en CTTC con tareas de desarrollo muy exigentes. Esto ha retrasado el depósito más de lo que me hubiera gustado. Por otro lado, gracias a ello, he tenido el privilegio de presenciar y estudiar como las tecnologías inalámbricas han evolucionado durante una década, de 4G a 5G y más allá. Cuando comencé mi tesis doctoral, IEEE y 3GPP estaban definiendo las dos principales tecnologías inalámbricas en ese momento, Wi-Fi y LTE, cumpliendo dos objetivos de mercado sustancialmente complementarios. Wi-Fi fue diseñado para funcionar principalmente en interiores, en un espectro sin licencia, y estaba destinado a ser una tecnología simple y barata. Su tecnología primaria para la convivencia se basaba en el supuesto en que el espectro en el que estaba operando era gratis, y así fue diseñado simplemente evitando interferencias a través del famoso protocolo CSMA/CA. Por otro lado, 3GPP estaba diseñando tecnologías para espectro con licencia, un tipo de espectro costoso. Como resultado, LTE está diseñado para aprovechar el espectro al máximo proporcionando al mismo tiempo el mejor QoE en escenarios principalmente al aire libre. La tesis doctoral parte de este contexto y evoluciona con estas dos tecnologías. En los primeros capítulos, estudiamos las soluciones de gestión de recursos de radio para operación en espectro Wi-Fi sin licencia y LTE con licencia. Anticipamos la tendencia ahora fundamental de aprendizaje automático trabajando en soluciones de gestión de recursos de radio para mejorar LTE y funcionamiento deWi-Fi en su respectivo espectro. Prestamos especial atención a las implementaciones de células pequeñas destinadas a mejorar la eficiencia de espectro licenciado, reproduciendo los típicos escenarios de rango pequeño de la configuración Wi-Fi. IEEE y 3GPP siguieron evolucionando las tecnologías a lo largo de los años: Wi-Fi se ha convertido en una tecnología mucho más compleja y sofisticada, incorporando las características clave de las tecnologías celulares, como HARQ, OFDMA, MU-MIMO, MAC scheduling y la reutilización espacial. Por otro lado, desde la Release 13, también se han diseñado redes celulares para espectro sin licencia. Como resultado, los dos últimos capítulos de esta tesis se centran en estos escenarios de convivencia, donde LTE debe diseñarse para coexistir con Wi-Fi de manera justa, y NR, el acceso por radio para 5G con Wi-Fi en 5 GHz y WiGig en 60 GHz. A diferencia de LTE, que se adaptó para operar en espectro sin licencia, NR-U está diseñado de forma nativa con esta función, incluyendo su capacidad para operar sin licencia de forma completamente independiente, un nuevo hito fundamental para los celulares. En este contexto, cambia nuestro enfoque de análisis. Consideramos que estas dos familias tecnológicas ya no tienen como objetivo la complementariedad, sino que ahora están compitiendo, y afirmamos que esta será la tendencia para los próximos años. Para permitir la investigación en estos escenarios de múltiples RAT, otro resultado fundamental de esta tesis doctoral, además de los aportes científicos, es el lanzamiento de modelos de alta fidelidad para LTE y NR y su coexistencia con Wi-Fi y WiGig a la comunidad de código abierto de ns-3. ns-3 es un simulador popular de red de código abierto, con la característica de ser multi-RAT y así, naturalmente, permite la evaluación de escenarios de convivencia entre diferentes tecnologías. Estos modelos, para los cuales lideré el desarrollo, son por citas académicas, los modelos de simulación de código abierto más utilizados para LTE y NR y han recibido fondos de la industria (Ubiquisys, WFA, SpiderCloud, Interdigital, Facebook) y agencias federales (NIST, LLNL) a lo largo de los años.Postprint (published version

Técnicas para melhorar a eficiência do sensoriamento colaborativo em redes 5G para áreas remotas

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2020.A revolução dos smartphones em 2007 iniciou a um processo de crescimento exponencial da demanda por serviços de telefonia móvel. O aumento da demanda sem contrapartida da oferta, dependente do espectro disponível provoca uma queda na qualidade dos serviços prestados. As técnicas que usam Rádios cognitivos e acesso dinâmico ao espectro são con- sideradas fundamentais para otimizar a utilização do espectro e aumentar a quantidade de banda disponível para as redes 5G, ao permitir acesso oportunístico ao espectro licenciado ocioso. Diversos estudos apontam a subutilização de bandas, especialmente longe das grandes cidades, em que há menor demanda e menor incentivo econômico para a instalação de infraestrutura por parte das operadoras. Esse comportamento é incentivado devido ao processo de licenciamento de bandas em blocos e alocação estática do espectro, em que uma operadora licencia uma banda e junto a ela fica encarregada por dar cobertura a uma área atrelada à licença, enquanto pequenas operadoras locais ficam completamente de fora dos leilões e são impedidas de competir neste mercado. O acesso dinâmico ao espectro depende de informações que garantam a identificação de transmissões no canal candidato, afim de se reduzir interferência ao detentor da licença do canal. Algumas das técnicas mais comuns para se detectar a ocupação do canal via senso- riamento do espectro são carrier-sense e detecção de energia, dependendo da largura do canal. O sensoriamento colaborativo melhora a capacidade de detecção de uso do canal quando comparado com o sensoriamento individual, visto que diversifica geograficamente a informação disponível para análise. A qualidade do sensoriamento colaborativo depende não só dos sensoriamentos individuais recebidos, mais também da técnica que consolida ou executa a fusão desses resultados. Existem diversos algoritmos de fusão, cada um com vantagens e desvantagens. Algumas das técnicas de fusão clássicas são baseadas em votação k-em-n, em que k sensoriamentos indicando ocupação do canal resultam em uma fusão indicando ocupação do canal. A fusão 1-em-N, OU lógico, resulta em um número alto de falsos positivos, detectando ocupação do canal mesmo quando está desocupado, enquanto minimiza falsos negativos e a não detecção do canal de fato ocupado. Por fim, é parte do ciclo de sensoriamento colaborativo filtrar sensoriamentos de usuários maliciosos que desejam perturbar não só o resultado do sensoriamento colab- orativo como o funcionamento da rede. No caso de uma fusão simples como OU lógico, um único nó malicioso é capaz de inviabilizar por completo o uso oportunístico do es- pectro ao transmitir resultados falsos indicando que o canal está ocupado quando de fato está livre. Diante essa problemática, neste trabalho são propostas duas técnicas para melhorar os resultados do sensoriamento colaborativo, a saber : (1) uma técnica baseada em cadeias de Markov que aplicada aos resultados de sensoriamentos individuais, reduz falsos positivos e falsos negativos, além de reduzir o envio de mensagens de controle ; (2) uma técnica baseada na média harmônica para filtragem de resultados de sensoriamentos individuais recebidos, descartando sensoriamentos de nós mais distantes das fontes de interferência, protegendo de ataques Bizantinos. Ambas as técnicas são avaliadas em cenários de 5G na área rural, em que encontra-se a maior porção de bandas do espectro subutilizadas, candidatas ao acesso oportunístico. A fim de permitir a avaliação das técnicas propostas, foram realizadas diversas alter- ações para o modelo de pilha de rede LTE implementado no simulador de redes a nível de sistemas ns-3. As alterações incluem os procedimentos de sensoriamento do espectro individual feito pelos dispositivos de usuários (UEs), a transmissão dos resultados para o ponto de acesso (eNodeB), a fusão dos resultados recebidos e utilização do resultado de fusão no escalonamento de recursos para os dispositivos. Os sensoriamentos individu- ais são obtidos a partir de curvas de probabilidade de detecção e probabilidade de falsos positivos feitos através de medições em experimentos ou através de simulações a nível de camada física-enlace. As curvas são carregadas durante a configuração inicial da simu- lação, sendo interpoladas conforme necessário. As curvas podem ser tanto baseadas em distância euclidiana quanto em relação sinal ruído e interferência (SINR). O sensoria- mento individual consiste em utilizar a probabilidade de detecção relacionada a um dado valor de SNR ou de distância euclidiana é utilizada para gerar uma amostra aleatória a partir de um gerador com distribuição de Bernoulli. O procedimento se repete a cada 1 milissegundo no ciclo padrão de indicação do subquadro LTE. A técnica baseada em cadeias de Markov se baseia em um Teorema Central do Limite, em que a média de um certo número de amostras uniformemente distribuídas tende a se aproximar ou ao valor real da distribuição de probabilidade fonte ou ao valor central da distribuição. Em outras palavras, ao amostrar uniformemente uma distribuição de- sconhecida com número suficiente de amostras, encontra-se uma boa aproximação para o valor real que é procurado. Este princípio é aplicado para o sensoriamento individual do espectro, em que o valor do último sensoriamento é comparado com o resultado atual, e quando idêntico aumenta o grau de certeza de que este resultado é de fato o real. Quando os resultados diferem, o grau de certeza é perdido. Quando um dado limiar de certeza é ultrapassado, o resultado do sensoriamento que é de fato transmitido para o eNodeB é substituído pelo valor do último sensoriamento. A modelagem deste processo estocástico binomial é feita baseado no lançamento de N moedas, em que apenas o caso em que N resultados iguais consecutivos levam à troca do valor transmitido, sendo facilmente modelado como uma cadeia de Markov de N − 1 estados. Já a técnica baseada em média harmônica se baseia no fato de que as estações próx- imas das fontes de interferência são mais confiáveis que estações distantes, baseando-se nas curvas de probabilidade de detecção. Com isto, é necessário eliminar os resultados de sensoriamentos informados por usuários maliciosos com alguma informação adicional que sirva de prova que seu sensoriamento reportado é falso. Uma das maneiras de se mitigar informações falsas é utilizando a média harmônica dos CQIs reportados, permitindo iden- tificar UEs mais afetados pela fonte de interferência e descartar todos os resultados por UEs pouco afetadas, mais afastadas da fonte. Para poder se confiar no CQI reportado pelos UEs, é necessário medir a quantidade de retransmissões feitas para cada uma delas. Uma taxa de retransmissões próxima de 10% indica um CQI adequado, enquanto taxas próximas de 0% indicam CQI reportado abaixo do real e taxas acima de 10% indicam CQI reportado acima do real. O limiar de retransmissões é definido nos padrões 3GPP. A avaliação das propostas foi feita em duas partes: primeira parte com a validação do modelo proposto para o sensoriamento colaborativo no modelo do padrão LTE do simulador, e a segunda parte avaliando o desempenho das técnicas propostas. Durante a validação, foi confirmado o comportamento esperado do sensoriamento colaborativo (sensoriamentos individuais, transmissão dos resultados e fusões) em termos de taxas de falsos positivos e taxas de falsos negativos quando comparado com os modelos matemáticos. Na avaliação do desempenho das técnicas propostas foram avaliadas acurácia, taxas de falso positivos e taxas de falsos negativos. Em ambos os casos, foram utilizados cenários inspirados em zonas rurais, com: baixo número de nós (10, 20, 50, 100); uma célula com 50 quilômetros de raio; canal de 20 MHz na banda 5 com portadora em 870 MHz; eNodeB transmitindo à 53 dBm; UEs transmitindo à 23 dBm; eNodeB e UEs com antenas com 9 dBi de ganho; detentor da licença do canal (PU) transmitindo à 40 dBm ou 35 dBm; um PU por subcanal de 5 MHz; algoritmos de fusão simples. O cenário de validação foi pouco realístico, com UEs dispersas ao longo de um certo raio fixo de distância do PU, garantindo uma mesma probabilidade de detecção para todos os UEs. Os cenários de avaliação das técnicas foram separados em dois conjuntos, um menos realístico com dispersão aleatória pela célula, outro mais realístico com dispersão aleatória dos PUs pela célula e dispersão aleatória de grupos de UEs pela célula, formando clusters de UESs Os resultados mostram que as técnicas propostas aumentam a acurácia em relação à técnica clássica de fusão de resultados do sensoriamento colaborativo (fusão OU lógico, ou 1-em-N), reduzindo falsos positivos em até 790 vezes, de 63.23% para 0.08% no cenário com dispersão aleatória dos UEs e sem atacantes. Neste mesmo cenário houve um aumento de 0% para 0.47% do número de falsos negativos, sem impactar severamente o detentor da licença do canal. Nos cenários com atacantes, todas as fusões simples apresentam resultados ruins, com ou sem a técnica das cadeias de Markov, até 100% de falsos positivos, inviabilizando o acesso oportunístico. Já a técnica da média harmônica apresenta bom grau de proteção contra atacantes, em especial nos cenários com mais dispositivos. Sem a técnica baseada em Markov e no cenário com 100 UEs, dos quais 10 atacantes, conseguiu reduzir falsos positivos da fusão OU de 100% para 60%, sem aumentar significativamente o número de falsos negativos. Quando as duas técnicas são combinadas, o número de falsos positivos cai para 5% enquanto falsos negativos sobem para 18%. Nos cenários com menos UEs e com clusters, falsos negativos são consistentemente mais altos, porém superiores às fusões 2-em-N, 3-em-N e E utilizando a técnica de Markov no cenário sem atacantes. Em todos os cenários, a técnica baseada em cadeias de Markov também reduziu a taxa média de notificação dos quadros em 2 ordens de grandeza, economizando banda do canal de controle licenciado. Esses resultados permitem concluir que ambas as técnicas são efetivas para o cenário rural para a qual foram propostas. Também se depreende que o número de estados da cadeia de Markov e da técnica da média harmônica podem ser alterados para se trocar alcance da detecção por certeza da detecção e nível de proteção contra atacantes por falsos negativos, respectivamente. Como trabalhos futuros, cabem a adaptação da técnica para: incluir cenários urbanos, mais densos, utilizando técnicas de amostragem; utilização de técnicas de localização (e.g. Time-of-Arrival, Angle-of-Arrival) para segmentação da célula em setores; melhorar a técnica da média harmônica para reduzir falsos negativos mantendo o mesmo nível de proteção contra atacantes.The smartphone revolution of 2007 started an exponential demand growth of mobile con- nectivity. The ever increasing demand requires an increase in supply, which is depends in the amount of available spectrum. The amount of available spectrum however is limited, curving supply growth and reducing the quality of services perceived by the users. Cogni- tive radio and dynamic spectrum access are essential to increase the spectrum utilization and amount of available bandwidth in 5G networks, by opportunistically accessing unused licensed spectrum. The dynamic spectrum access depends on channel information that guarantees the detection of transmissions in the candidate channel, as a means of reducing interference to the channel licensee. The collaborative spectrum sensing increases the channel usage detection capacity when compared to individual spectrum sensing, as there is more geographically diverse information for analysis and decision-making. The quality of the collaborative sensing depends not only on the individual sensing that feeds information into it, but also on the technique that fuses those results into the final sensing result. Two techniques to improve the collaborative spectrum sensing results are proposed in this dissertation: (1) a technique based in Markov chains to smooth consecutive individual spectrum sensing results, reducing both false positives and false negatives, while enabling the reduction of sensing reports by skipping sensing reports with the same results; (2) a technique based in the harmonic mean of the channel quality indicator, used to filter the received individual spectrum sensing, discarding nodes far from the source of interference, mitigating against Byzantine attacks. Both techniques are evaluated in rural 5G scenarios, which are the best place to use opportunistic access due to the amount of unutilized and underused spectrum bands. In order to evaluate the proposed techniques, a set of modifications to the LTE net- work stack model of the ns-3 system-level simulator is proposed. The modifications include a complete collaborative sensing cycle, including: the individual spectrum sensing pro- cedure, performed by user equipment’s (UEs); the transmission of control messages to the access point (eNodeB), the fusion of the received results and utilization of the free spectrum for the UEs. The individual spectrum sensing is performed by interpolating probability of detection curves and false positive probability, which are produced either by experimental measurements or by link-layer simulations. The evaluation of the proposals was made in two parts: first part focusing on the validating the collaborative spectrum sensing cycle implementation and integration to the LTE model; second part focusing on the performance of the proposed techniques. The collaborative spectrum sensing cycle (individual sensing, sensing report and fusion) was validated and closely follows the mathematical model. The evaluation of the techniques included accuracy of the fused result, false positive and false negative rates. The results show the techniques are effective in increasing the accuracy of the collab- orative sensing when compared to the standalone classic fusion techniques (OR fusion, or 1-out-of-n). There were reductions in false positives rates of up to 790 times, from 63.23% to 0.08% in the scenario with randomized dispersion of UEs across the cell and without attackers. In the same scenario, the false negatives increased from 0% to 0.47%, which does not severely impact the licensee with interference. All classic fusions behave very poorly in scenarios with attackers, with and without the Markov chain technique. False positive rates soar to as high as 100%, making the opportunistic access impossible. The harmonic mean-based technique reduces the false positives, providing good protec- tion against attackers especially in scenarios with more UEs. The harmonic mean alone reduced false positives for the OR fusion from 100% to 60% without significantly impact- ing false negatives in the scenario with 100 UEs and 10 attackers. When both techniques are used together, the rate of false positives fall to 5% while false negatives increase to 18%. Scenarios with less UEs and distributed in clusters tend to have higher false negative rates when both techniques are used, but false positives are consistently lower than other classical fusions (e.g. 2-out-of-N, 3-out-of-N and AND). The Markov chain technique effectively reduced the sensing report rate by 2 orders of magnitude, saving up scarce control bandwidth. These results allow us to conclude that the both techniques are effective for the rural scenario they were proposed

Mission-Critical Communications from LMR to 5G: a Technology Assessment approach for Smart City scenarios

Radiocommunication networks are one of the main support tools of agencies that carry out actions in Public Protection & Disaster Relief (PPDR), and it is necessary to update these communications technologies from narrowband to broadband and integrated to information technologies to have an effective action before society. Understanding that this problem includes, besides the technical aspects, issues related to the social context to which these systems are inserted, this study aims to construct scenarios, using several sources of information, that helps the managers of the PPDR agencies in the technological decisionmaking process of the Digital Transformation of Mission-Critical Communication considering Smart City scenarios, guided by the methods and approaches of Technological Assessment (TA).As redes de radiocomunicações são uma das principais ferramentas de apoio dos órgãos que realizam ações de Proteção Pública e Socorro em desastres, sendo necessário atualizar essas tecnologias de comunicação de banda estreita para banda larga, e integra- las às tecnologias de informação, para se ter uma atuação efetiva perante a sociedade . Entendendo que esse problema inclui, além dos aspectos técnicos, questões relacionadas ao contexto social ao qual esses sistemas estão inseridos, este estudo tem por objetivo a construção de cenários, utilizando diversas fontes de informação que auxiliem os gestores destas agências na tomada de decisão tecnológica que envolve a transformação digital da Comunicação de Missão Crítica considerando cenários de Cidades Inteligentes, guiado pelos métodos e abordagens de Avaliação Tecnológica (TA)

DIGITISING AGRIFOOD Pathways and Challenges. November 2019

As climate change increasingly poses an existential risk for the Earth, scientists and policymakers turn to agriculture and food as areas for urgent and bold action, which need to return within acceptable Planet Boundaries. The links between agriculture, biodiversity and climate change have become so evident that scientists propose a Great Food Transformation towards a healthy diet by 2050 as a major way to save the planet. Achieving these milestones, however, is not easy, both based on current indicators and on the gloomy state of global dialogue in this domain. This is why digital technologies such as wireless connectivity, the Internet of Things, Arti cial Intelligence and blockchain can and should come to the rescue. This report looks at the many ways in which digital solutions can be implemented on the ground to help the agrifood chain transform itself to achieve more sustainability. Together with the solution, we identify obstacles, challenges, gaps and possible policy recommendations. Action items are addressed at the European Union both as an actor of change at home, and in global governance, and are spread across ten areas, from boosting connectivity and data governance to actions aimed at empowering small farmers and end users

Traffic Steering in Radio Level Integration of LTE and Wi-Fi Networks

A smartphone generates approximately 1, 614 MB of data per month which is 48 times of the data generated by a typical basic-feature cell phone. Cisco forecasts that the mobile data traffic growth will remain to increase and reach 49 Exabytes per month by 2021. However, the telecommunication service providers/operators face many challenges in order to improve cellular network capacity to match these ever-increasing data demands due to low, almost flat Average Revenue Per User (ARPU) and low Return on Investment (RoI). Spectrum resource crunch and licensing requirement for operation in cellular bands further complicate the procedure to support and manage the network. In order to deal with the aforementioned challenges, one of the most vital solutions is to leverage the integration benefits of cellular networks with unlicensed operation of Wi-Fi networks. A closer level of cellular and Wi-Fi coupling/interworking improves Quality of Service (QoS) by unified connection management to user devices (UEs). It also offloads a significant portion of user traffic from cellular Base Station (BS) to Wi-Fi Access Point (AP). In this thesis, we have considered the cellular network to be Long Term Evolution (LTE) popularly known as 4G-LTE for interworking with Wi-Fi. Third Generation Partnership Project (3GPP) defined various LTE and Wi-Fi interworking architectures from Rel-8 to Rel-11. Because of the limitations in these legacy LTE Wi-Fi interworking solutions, 3GPP proposed Radio Level Integration (RLI) architectures to enhance flow mobility and to react fast to channel dynamics. RLI node encompasses link level connection between Small cell deployments, (ii) Meeting Guaranteed Bit Rate (GBR) requirements of the users including those experiencing poor Signal to Interference plus Noise Ratio (SINR), and (iii) Dynamic steering of the flows across LTE and Wi-Fi links to maximize the system throughput. The second important problem addressed is the uplink traffic steering. To enable efficient uplink traffic steering in LWIP system, in this thesis, Network Coordination Function (NCF) is proposed. NCF is realized at the LWIP node by implementing various uplink traffic steering algorithms. NCF encompasses four different uplink traffic steering algorithms for efficient utilization of Wi-Fi resources in LWIP system. NCF facilitates the network to take intelligent decisions rather than individual UEs deciding to steer the uplink traffic onto LTE link or Wi-Fi link. The NCF algorithms work by leveraging the availability of LTE as the anchor to improvise the channel utilization of Wi-Fi. The third most important problem is to enable packet level steering in LWIP. When data rates of LTE and Wi-Fi links are incomparable, steering packets across the links create problems for TCP traffic. When the packets are received Out-of-Order (OOO) at the TCP receiver due to variation in delay experienced on each link, it leads to the generation of DUPlicate ACKnowledgements (DUP-ACK). These unnecessary DUP-ACKs adversely affect the TCP congestion window growth and thereby lead to poor TCP performance. This thesis addresses this problem by proposing a virtual congestion control mechanism (VIrtual congeStion control wIth Boost acknowLedgEment -VISIBLE). The proposed mechanism not only improves the throughput of a flow by reducing the number of unnecessary DUPACKs delivered to the TCP sender but also sends Boost ACKs in order to rapidly grow the congestion window to reap in aggregation benefits of heterogeneous links. The fourth problem considered is the placement of LWIP nodes. In this thesis, we have addressed problems pertaining to the dense deployment of LWIP nodes. LWIP deployment can be realized in colocated and non-colocated fashion. The placement of LWIP nodes is done with the following objectives: (i) Minimizing the number of LWIP nodes deployed without any coverage holes, (ii) Maximizing SINR in every sub-region of a building, and (iii) Minimizing the energy spent by UEs and LWIP nodes. Finally, prototypes of RLI architectures are presented (i.e., LWIP and LWA testbeds). The prototypes are developed using open source LTE platform OpenAirInterface (OAI) and commercial-off-the-shelf hardware components. The developed LWIP prototype is made to work with commercial UE (Nexus 5). The LWA prototype requires modification at the UE protocol stack, hence it is realized using OAI-UE. The developed prototypes are coupled with the legacy multipath protocol such as MPTCP to investigate the coupling benefits

Effectiveness of corporate social responsibility (CSR) guidelines in India

The thesis is on the effectiveness of corporate responsibility (CSR) Guidelines in India which is based on analysing the CSR and business responsibilty reports along with the sustainability reports of select top companies from 2012 -2015.<br /

Federal Register

Daily publication of the U.S. Office of the Federal Register contains rules and regulations, proposed legislation and rule changes, and other notices, including "Presidential proclamations and Executive Orders, Federal agency documents having general applicability and legal effect, documents required to be published by act of Congress, and other Federal agency documents of public interest" (p. ii). Table of Contents starts on page iii