Cloud Computing in VANETs: Architecture, Taxonomy, and Challenges

Cloud Computing in VANETs (CC-V) has been investigated into two major themes of research including Vehicular Cloud Computing (VCC) and Vehicle using Cloud (VuC). VCC is the realization of autonomous cloud among vehicles to share their abundant resources. VuC is the efficient usage of conventional cloud by on-road vehicles via a reliable Internet connection. Recently, number of advancements have been made to address the issues and challenges in VCC and VuC. This paper qualitatively reviews CC-V with the emphasis on layered architecture, network component, taxonomy, and future challenges. Specifically, a four-layered architecture for CC-V is proposed including perception, co-ordination, artificial intelligence and smart application layers. Three network component of CC-V namely, vehicle, connection and computation are explored with their cooperative roles. A taxonomy for CC-V is presented considering major themes of research in the area including design of architecture, data dissemination, security, and applications. Related literature on each theme are critically investigated with comparative assessment of recent advances. Finally, some open research challenges are identified as future issues. The challenges are the outcome of the critical and qualitative assessment of literature on CC-V

Efficient DSP and Circuit Architectures for Massive MIMO: State-of-the-Art and Future Directions

Massive MIMO is a compelling wireless access concept that relies on the use of an excess number of base-station antennas, relative to the number of active terminals. This technology is a main component of 5G New Radio (NR) and addresses all important requirements of future wireless standards: a great capacity increase, the support of many simultaneous users, and improvement in energy efficiency. Massive MIMO requires the simultaneous processing of signals from many antenna chains, and computational operations on large matrices. The complexity of the digital processing has been viewed as a fundamental obstacle to the feasibility of Massive MIMO in the past. Recent advances on system-algorithm-hardware co-design have led to extremely energy-efficient implementations. These exploit opportunities in deeply-scaled silicon technologies and perform partly distributed processing to cope with the bottlenecks encountered in the interconnection of many signals. For example, prototype ASIC implementations have demonstrated zero-forcing precoding in real time at a 55 mW power consumption (20 MHz bandwidth, 128 antennas, multiplexing of 8 terminals). Coarse and even error-prone digital processing in the antenna paths permits a reduction of consumption with a factor of 2 to 5. This article summarizes the fundamental technical contributions to efficient digital signal processing for Massive MIMO. The opportunities and constraints on operating on low-complexity RF and analog hardware chains are clarified. It illustrates how terminals can benefit from improved energy efficiency. The status of technology and real-life prototypes discussed. Open challenges and directions for future research are suggested.Comment: submitted to IEEE transactions on signal processin

A methodology for obtaining More Realistic Cross-Layer QoS Measurements in mobile networks: A VoIP over LTE Use Case

Los servicios de voz han sido durante mucho tiempo la primera fuente de ingresos para los operadores móviles. Incluso con el protagonismo creciente del tráfico de datos, los servicios de voz seguirán jugando un papel importante y no desaparecerán con la transición a redes basadas en el protocolo IP. Por otra parte, hace años que los principales actores en la industria móvil detectaron claramente que los usuarios no aceptarían una degradación en la calidad de los servicios de voz. Es por esto que resulta crítico garantizar la experiencia de usuario (QoE) en la transición a redes de nueva generación basadas en conmutación de paquetes. El trabajo realizado durante esta tesis ha buscado analizar el comportamiento y las dependencias de los diferentes servicios de Voz sobre IP (VoIP), así como identificar configuraciones óptimas, mejoras potenciales y metodologías que permitan asegurar niveles de calidad aceptables al mismo tiempo que se trate de minimizar los costes. La caracterización del rendimiento del tráfico de datos en redes móviles desde el punto de vista de los usuarios finales es un proceso costoso que implica la monitorización y análisis de un amplio rango de protocolos y parámetros con complejas dependencias. Para abordar desde la raíz este problema, se requiere realizar medidas que relacionen y correlen el comportamiento de las diferentes capas. La metodología de caracterización propuesta en esta tesis proporciona la posibilidad de recoger información clave para la resolución de problemas en las comunicaciones IP, relaciolándola con efectos asociados a la propagación radio, como cambios de celda o pérdida de enlaces, o con carga de la red y limitaciones de recursos en zonas geográficas específicas. Dicha metodología se sustenta en la utilización de herramientas nativas de monitorización y registro de información en smartphones, y la aplicación de cadenas de herramientas para la experimentación extensiva tanto en redes reales y como en entornos de prueba controlados. Con los resultados proporcionados por esta serie de herramientas, tanto operadores móviles y proveedores de servicio como desarrolladores móviles podrían ganar acceso a información sobre la experiencia real del usuario y sobre cómo mejorar la cobertura, optimizar los servicios y adaptar el funcionamiento de las aplicaciones y el uso de protocolos móviles basados en IP en este contexto. Las principales contribuciones de las herramientas y métodos introducidos en esta tesis son los siguientes: - Una herramienta de monitorización multicapa para smartphones Android, llamada TestelDroid, que permite la captura de indicadores clave de rendimiento desde el propio equipo de usuario. Asimismo proporciona la capacidad de generar tráfico de forma activa y de verificar el estado de alcanzabilidad del terminal, realizando pruebas de conectividad. - Una metodología de post-procesado para correlar la información presente en las diferentes capas de las medidas realizadas. De igual forma, se proporciona la opción a los usuarios de acceder directamente a la información sobre el tráfico IP y las medidas radio y de aplicar metodologías propias para la obtención de métricas. - Se ha realizado la aplicación de la metodología y de las herramientas usando como caso de uso el estudio y evaluación del rendimiento de las comunicaciones basadas en IP a bordo de trenes de alta velocidad. - Se ha contribuido a la creación de un entorno de prueba realista y altamente configurable para la realización de experimentos avanzados sobre LTE. - Se han detectado posibles sinergias en la utilización de instrumentación avanzada de I+D en el campo de las comunicaciones móviles, tanto para la enseñanza como para la investigación en un entorno universitario