85 research outputs found

    Performance evaluation of voice handover between LTE and UMTS

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    M.Sc.(Eng.), Faculty of Engineering and the Built Environment, 2011The main objective of seamless mobility is to enable mobile users to stay connected while roaming across heterogeneous networks. As cellular networks evolve from the third generation Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) to the Long Term Evolution (LTE), a new Evolved Packet Core (EPC) will support heterogeneous radio access networks on the same platform. UMTS provides voice services in the circuit switched domain; while LTE operates in the packet switched domain. Cellular network operators thus face the challenge of providing voice services during initial deployment of LTE due to difficulty in mobility between the two domains. Seamless voice handover between packet switched LTE and the circuit switched UMTS network is therefore an important tool in solving this problem. This report investigates the performance of inter-Radio Access Technology voice handover between LTE and UMTS. The schemes evaluated were Voice Call Continuity (VCC) for UMTS to LTE handover and Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC) for LTE to UMTS handover. The performance evaluation was done using mathematical models and equations that were derived for the handover service interruption time. The resulting equations were simulated and the output was analysed and compared with the Third Generation Partnership Project (3GPP) specifications

    Proceedings of the Third Edition of the Annual Conference on Wireless On-demand Network Systems and Services (WONS 2006)

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    Ce fichier regroupe en un seul documents l'ensemble des articles accéptés pour la conférences WONS2006/http://citi.insa-lyon.fr/wons2006/index.htmlThis year, 56 papers were submitted. From the Open Call submissions we accepted 16 papers as full papers (up to 12 pages) and 8 papers as short papers (up to 6 pages). All the accepted papers will be presented orally in the Workshop sessions. More precisely, the selected papers have been organized in 7 session: Channel access and scheduling, Energy-aware Protocols, QoS in Mobile Ad-Hoc networks, Multihop Performance Issues, Wireless Internet, Applications and finally Security Issues. The papers (and authors) come from all parts of the world, confirming the international stature of this Workshop. The majority of the contributions are from Europe (France, Germany, Greece, Italy, Netherlands, Norway, Switzerland, UK). However, a significant number is from Australia, Brazil, Canada, Iran, Korea and USA. The proceedings also include two invited papers. We take this opportunity to thank all the authors who submitted their papers to WONS 2006. You helped make this event again a success

    Queue methods for variability in congested traffic

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    Time-dependent queue methods are extended to calculate variances of stochastic queues along with their means, and thereby provide a tool for evaluation and better understanding of travel time variability and reliability in congested traffic networks and other systems, including through probability distributions estimated from moments. Objectives include developing computationally efficient analytical methods, and achieving robustness by reflecting the underlying structure of queuing systems rather than relying on statistical fitting, New deterministic and equilibrium formulae for queue variance are developed, acting also as constraints on estimating time-dependent queues generated by a range of processes, enabling improved accuracy and reliability estimates. New methods for approximating equilibrium and dynamic probability distributions use respectively doubly-nested geometric distributions and exponentially-weighted combinations of exponential and Normal functions, avoiding the need to rely on empirical functions, costly simulation, or equilibrium distributions inappropriate in dynamic cases. For growing queues, corrections are made to the popular sheared approximation, that combines deterministic and Pollaczek-Khinchin equilibrium mean formulae in one time-dependent function. For decaying queues, a new exponential approximation is found to give better results, possibly through avoiding implicit quasi-static assumption in shearing. Predictions for M/M/1 (yield) and M/D/1 (signal) processes applied to 34 oversaturated peaks show good agreement when tested against Markov simulations based on recurrence relations. Looking to widen the range of queues amenable to time-dependent methods, dependence of stochastic signal queues on green period capacity is confirmed by an extended M/D/1 process, for which new formulae for equilibrium moments are obtained and compared with earlier approximations. A simple formulation of queuing on multiple lanes with shared service is developed, two-lane examples with turning movements showing fair match to simulation. The main new methods are implemented in a spreadsheet demonstrator program, incorporating a database of time-sliced peak cases together with a procedure for estimating dynamic probability distributions from moments

    Computer-network Solutions for Pervasive Computing

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    Lo scenario delle reti di comunicazione di tipo wireless sta rapidamente evolvendo verso i sistemi pervasivi in cui i dispositivi wireless, di diversi tipi e grandezze, costituiscono parte integrante dell’ambiente in cui sono immersi, ed interagiscono continuamente ed in maniera trasparente con gli utenti che vi vivono o che lo attraversano. Si parla a tal proposito anche di ambienti intelligenti. Seguendo l’evoluzione dai sistemi mobili a quelli pervasivi, questa tesi rivisita diversi tipi di ambienti wireless che si sono sviluppati e diffusi negli ultimi 20 anni: a partire dalle wireless LANs, proseguendo con le reti ad hoc, per finire con le reti opportunistiche. Sebbene molte problematiche delle reti wireless si ripropongano in quasi tutti gli scenari (ad esempio il risparmio energetico), a scenari wireless diversi corrispondono in genere utilizzi differenti e diversi fabbisogni degli utenti, come pure problemi specifici che richiedono soluzioni dedicate. Alcune soluzioni specifiche sono analizzate e proposte in questa tesi. Le reti WLANs basate su infrastruttura sono usate generalmente per fornire accesso alla rete Internet ed infatti lo scenario che le comprende è solitamente riferito come Wireless Internet. Nonostante la presenza dell’infrastruttuta fissa garantisca in generale una trasmissione di dati affidabile, l’utilizzo di questo tipo di reti per fornire esattamente gli stessi tipi di servizi delle reti fisse provoca un elevato consumo di risorse che all’interno delle WLANs sono invece limitate. Inoltre l’utilizzo dei protocolli dello stack TCP/IP sui link wireless è di solito fonte di inefficienze viste le profonde differenze esistenti fra i link wireless e quelli fissi. La progettazione di servizi in uno scenario di wireless Internet ha come primario obiettivo quello di garantire la fruizione da parte degli utenti mobili senza soluzione di continuità, mascherando così la presenza del link wireless che ha banda nominale inferiore rispetto ai link fissi ed è soggetto a maggiori perdite, e supportando la mobilità degli utenti all’interno delle zone di copertura (handoff). La gestione dei servizi di wireless Internet deve sempre essere integrata con soluzioni di risparmio energetico tese ad allungare il più possibile l’autonomia energetica dei dispositivi degli utenti (alimentati a batteria) garantendo così loro un servizio duraturo nel tempo. Abbiamo studiato una soluzione per servizi di streaming audio-video verso terminali mobili in un ambiente di wireless LAN. Oltre a garantire la continuità della riproduzione multimediale con buona qualità, questa soluzione ottimizza il consumo energetico del terminale wireless agendo sulla scheda di rete wireless. Durante lo streaming infatti, la scheda di rete viene periodicamente messa in uno stato a basso consumo energetico (sleep). I periodi di sleep della scheda vengono calcolati adattivamente in funzione dello stato di avanzamento della riproduzione multimediale e della banda disponibile istantaneamente sul canale wireless opportunamente monitorato. Il riposo della scheda di rete non incide sul processo di riproduzione e quindi sulla qualità del servizio percepita dall’utente mobile. A differenza delle WLANs, le reti MANETs sono prive di infrastruttura fissa ed i nodi che vi partecipano si autoconfigurano ed autoorganizzano tra di loro. Le MANETs si mostrano particolarmente adatte ad esigenze temporanee di gruppi di utenti che vogliano condividere dati, scambiarsi messaggi, o altro. Uno dei principali interessi di ricerca nell’ambito delle reti MANETs ha riguardato storicamente lo studio dei protocolli di routing per l’instradamento delle informazioni fra nodi sorgente e nodi destinatari. In una rete MANET infatti, vista l’assenza di infrastruttura, ogni nodo è coinvolto nella funzione di instradamento. Negli ultimi anni tuttavia, un nuovo aspetto di ricerca sta acquistando sempre maggiore attenzione e riguarda la sperimentazione su testbed reali. Le poche esperienze sperimentali eseguite su MANETs hanno dimostrato l’inadeguatezza degli studi di tipo analitico-simulativo nel giudicare l’efficacia delle soluzioni progettate per reti MANETs. Questo è principalmente dovuto al fatto che gli scenari wireless sono estremamente complessi e soggetti a fenomeni di diversa natura che influiscono sulle comunicazioni ma che sono difficilmente condensabili in un modello analitico completo. I modelli esistenti nei simulatori attualmente diffusi sono spesso causa di errori nel validare o al contrario bocciare le soluzioni ed i protocolli testati. Le attività di sperimentazione su testbed reali hanno dunque un duplice scopo: i) validare protocolli e soluzioni proposte attualmente, e ii) gettare le basi per la costruizione di nuovi modelli analitici e simulativi che siano maggiormente attendibili di quelli attuali. L’esperienza condotta su di un testbed reale per reti ad hoc comprendente portatili e palmari fino ad un totale di 12 nodi, ha dimostrato l’efficacia delle implementazioni di due protocolli di routing: AODV (Ad hoc On demand Distance Vector) ed OLSR (Optimized Link State Routing). Tuttavia, benchè entrambi siano funzionalmente corretti, mostrano comportamenti differenti quando usati per supportare servizi di livello middleware ed applicativi (vedi ad esempio file sharing o trasferimenti ftp). In particolare, i ritardi causati dalla scoperta delle rotte in AODV sono spesso causa di inefficienze o addirittura di interruzione del servizio. OLSR invece, seppure responsabile di un overhead di traffico maggiore, si mostra maggiormente adatto alle interazioni con i servizi dei livelli superiori. Infine, l’esperienza ha dimostrato la necessità di ripensare molti dei servizi disponibili su rete fissa per adeguarli alle caratteristiche delle reti wireless e particolarmente di quelle ad hoc. Una nuova tipologia di reti wireless sta emergendo attualmente e si sta rivelando di particolare interesse: quella delle reti opportunistiche. Le reti opportunistiche non si appoggiano su alcuna infrastruttura fissa, né cercano di autoconfigurarsi in una infrastruttura wireless temporanea costituita da nodi vicini. Sfruttano le opportunità di contatto che si verificano fra i nodi (dispositivi wireless di piccola taglia) trasportati dagli utenti nelle loro attività quotidiane (ad esempio a lavoro, sugli autobus, a scuola o all’università, ecc.). I messaggi sono scambiati ogni qualvolta si renda possibile, ovunque sia possibile ed il successo della loro trasmissione è strettamente legato alle dinamiche sociali in cui sono coinvolti gli utenti che trasportano i dispositivi ed alla storia degli incontri tra individui. Data la mobilità estremamente elevata che caratterizza questo nuovo scenario di reti, e la nota rumorosità delle comunicazioni wireless, l’affidabilità delle trasmissioni emerge come uno dei fattori di principale interesse. Infatti, le comunicazioni possono aver luogo soltanto durante i periodi di contatto tra i nodi e devono essere estremamente veloci ed efficaci. Questo porta a dover fare uno sforzo di progettazione per nuovi protocolli di comunicazione che si diversifichino da quelli oggi più diffusi e basati sulla ritrasmissione dei dati mancanti. Le ritrasmissioni infatti, nella maggior parte dei casi potrebbero non poter essere eseguite per mancanza di tempo. Una strategia valida per gestire l’affidabilità delle comunicazioni opportunistiche in simili scenari estremi (caratterizzati cioè da scarse risorse e scarsa connettività) prevede l’utilizzo combinato di tecniche di codifica dei dati e strategie di instradamento di tipo epidemico. Questo approccio sfrutta la ridondanza sia delle informazioni, sia dei percorsi. La ridondanza delle informazioni dà robustezza a fronte della perdita dei dati in rete poiché è necessario che soltanto un sottoinsieme dei codici generati arrivi a destinazione per consentire al ricostruzione corretta delle informazioni. La ridondanza dei percorsi invece è necessaria poichè non è possibile predirre in anticipo la sequenza dei contatti che può portare i dati a destinazione e pertanto è necessario distribuire l’informazione in più direzioni. Le reti opportunistiche caratterizzate dalla presenza di dispositivi con limitata autonomia energetica e risorse limitate, offrono attualmente lo scenario che meglio traduce il concetto di sistemi pervasivi. Di particolare interesse è il caso delle reti di sensori sparse in cui i sensori sono disposti nell’ambiente con funzione di monitoraggio ed i dati che collezionano vengono raccolti da degli agenti mobili che passano nelle vicinanze e che sono noti come data MULEs. I data MULEs possono utilizzare le informazioni acquisite dai sensori per eseguire applicazioni dipendenti dal contesto o possono semplicemente inoltrarle fino a quando raggiungono l’infrastruttura dove vengono elaborati e memorizzati. Le interazioni fra i sensori immersi nell’ambiente ed i data MULEs sono soltanto un primo passo di un sistema di comunicazione globale completamente opportunistico in cui i data MULEs scambiano l’un l’altro le informazioni che trasportano fino a quando infine, i dati pervengono alle destinazioni più lontane. In questo scenario, le comunicazioni wireless completano naturalmente le interazioni fra gli utenti e si verificano ogni qualvolta gli utenti si incontrano oppure si avvicinano casualmente l’un l’altro, dovunque questa interazione avvenga. Per supportare un simile framework, è necessario sviluppare nuovi paradigmi di comunicazione che tengano in considerazione l’assenza di link stabili tra i nodi che comunicano (connettività intermittente) e che assumano quindi la disponibilità di brevi periodi di contatto per comunicare. Inoltre i nuovi paradigmi di comunicazione devono generalmente assumere l’assenza di un percorso completo fra i nodi sorgente e destinatario e sfruttare invece forme di instradamento delle informazioni che sono simili al modo in cui avvengono le interazioni sociali fra le persone. Strategie di instradamento basate su codifica dei dati offrono una valida soluzione per supportare il framework emergente dei sistemi pervasivi

    Internet of Things From Hype to Reality

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    The Internet of Things (IoT) has gained significant mindshare, let alone attention, in academia and the industry especially over the past few years. The reasons behind this interest are the potential capabilities that IoT promises to offer. On the personal level, it paints a picture of a future world where all the things in our ambient environment are connected to the Internet and seamlessly communicate with each other to operate intelligently. The ultimate goal is to enable objects around us to efficiently sense our surroundings, inexpensively communicate, and ultimately create a better environment for us: one where everyday objects act based on what we need and like without explicit instructions

    Application of advanced on-board processing concepts to future satellite communications systems

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    An initial definition of on-board processing requirements for an advanced satellite communications system to service domestic markets in the 1990's is presented. An exemplar system architecture with both RF on-board switching and demodulation/remodulation baseband processing was used to identify important issues related to system implementation, cost, and technology development

    Run-time management for future MPSoC platforms

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    In recent years, we are witnessing the dawning of the Multi-Processor Systemon- Chip (MPSoC) era. In essence, this era is triggered by the need to handle more complex applications, while reducing overall cost of embedded (handheld) devices. This cost will mainly be determined by the cost of the hardware platform and the cost of designing applications for that platform. The cost of a hardware platform will partly depend on its production volume. In turn, this means that ??exible, (easily) programmable multi-purpose platforms will exhibit a lower cost. A multi-purpose platform not only requires ??exibility, but should also combine a high performance with a low power consumption. To this end, MPSoC devices integrate computer architectural properties of various computing domains. Just like large-scale parallel and distributed systems, they contain multiple heterogeneous processing elements interconnected by a scalable, network-like structure. This helps in achieving scalable high performance. As in most mobile or portable embedded systems, there is a need for low-power operation and real-time behavior. The cost of designing applications is equally important. Indeed, the actual value of future MPSoC devices is not contained within the embedded multiprocessor IC, but in their capability to provide the user of the device with an amount of services or experiences. So from an application viewpoint, MPSoCs are designed to ef??ciently process multimedia content in applications like video players, video conferencing, 3D gaming, augmented reality, etc. Such applications typically require a lot of processing power and a signi??cant amount of memory. To keep up with ever evolving user needs and with new application standards appearing at a fast pace, MPSoC platforms need to be be easily programmable. Application scalability, i.e. the ability to use just enough platform resources according to the user requirements and with respect to the device capabilities is also an important factor. Hence scalability, ??exibility, real-time behavior, a high performance, a low power consumption and, ??nally, programmability are key components in realizing the success of MPSoC platforms. The run-time manager is logically located between the application layer en the platform layer. It has a crucial role in realizing these MPSoC requirements. As it abstracts the platform hardware, it improves platform programmability. By deciding on resource assignment at run-time and based on the performance requirements of the user, the needs of the application and the capabilities of the platform, it contributes to ??exibility, scalability and to low power operation. As it has an arbiter function between different applications, it enables real-time behavior. This thesis details the key components of such an MPSoC run-time manager and provides a proof-of-concept implementation. These key components include application quality management algorithms linked to MPSoC resource management mechanisms and policies, adapted to the provided MPSoC platform services. First, we describe the role, the responsibilities and the boundary conditions of an MPSoC run-time manager in a generic way. This includes a de??nition of the multiprocessor run-time management design space, a description of the run-time manager design trade-offs and a brief discussion on how these trade-offs affect the key MPSoC requirements. This design space de??nition and the trade-offs are illustrated based on ongoing research and on existing commercial and academic multiprocessor run-time management solutions. Consequently, we introduce a fast and ef??cient resource allocation heuristic that considers FPGA fabric properties such as fragmentation. In addition, this thesis introduces a novel task assignment algorithm for handling soft IP cores denoted as hierarchical con??guration. Hierarchical con??guration managed by the run-time manager enables easier application design and increases the run-time spatial mapping freedom. In turn, this improves the performance of the resource assignment algorithm. Furthermore, we introduce run-time task migration components. We detail a new run-time task migration policy closely coupled to the run-time resource assignment algorithm. In addition to detailing a design-environment supported mechanism that enables moving tasks between an ISP and ??ne-grained recon??gurable hardware, we also propose two novel task migration mechanisms tailored to the Network-on-Chip environment. Finally, we propose a novel mechanism for task migration initiation, based on reusing debug registers in modern embedded microprocessors. We propose a reactive on-chip communication management mechanism. We show that by exploiting an injection rate control mechanism it is possible to provide a communication management system capable of providing a soft (reactive) QoS in a NoC. We introduce a novel, platform independent run-time algorithm to perform quality management, i.e. to select an application quality operating point at run-time based on the user requirements and the available platform resources, as reported by the resource manager. This contribution also proposes a novel way to manage the interaction between the quality manager and the resource manager. In order to have a the realistic, reproducible and ??exible run-time manager testbench with respect to applications with multiple quality levels and implementation tradev offs, we have created an input data generation tool denoted Pareto Surfaces For Free (PSFF). The the PSFF tool is, to the best of our knowledge, the ??rst tool that generates multiple realistic application operating points either based on pro??ling information of a real-life application or based on a designer-controlled random generator. Finally, we provide a proof-of-concept demonstrator that combines these concepts and shows how these mechanisms and policies can operate for real-life situations. In addition, we show that the proposed solutions can be integrated into existing platform operating systems
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