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Transmission Delay of Multi-hop Heterogeneous Networks for Medical Applications
Nowadays, with increase in ageing population, Health care market keeps
growing. There is a need for monitoring of Health issues. Body Area Network
consists of wireless sensors attached on or inside human body for monitoring
vital Health related problems e.g, Electro Cardiogram (ECG),
ElectroEncephalogram (EEG), ElectronyStagmography(ENG) etc. Data is recorded by
sensors and is sent towards Health care center. Due to life threatening
situations, timely sending of data is essential. For data to reach Health care
center, there must be a proper way of sending data through reliable connection
and with minimum delay. In this paper transmission delay of different paths,
through which data is sent from sensor to Health care center over heterogeneous
multi-hop wireless channel is analyzed. Data of medical related diseases is
sent through three different paths. In all three paths, data from sensors first
reaches ZigBee, which is the common link in all three paths. After ZigBee there
are three available networks, through which data is sent. Wireless Local Area
Network (WLAN), Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX),
Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) are connected with ZigBee.
Each network (WLAN, WiMAX, UMTS) is setup according to environmental
conditions, suitability of device and availability of structure for that
device. Data from these networks is sent to IP-Cloud, which is further
connected to Health care center. Main aim of this paper is to calculate delay
of each link in each path over multihop wireless channel.Comment: BioSPAN with 7th IEEE International Conference on Broadband and
Wireless Computing, Communication and Applications (BWCCA 2012), Victoria,
Canada, 201
EVM as generic QoS trigger for heterogeneous wieless overlay network
Fourth Generation (4G) Wireless System will integrate heterogeneous wireless
overlay systems i.e. interworking of WLAN/ GSM/ CDMA/ WiMAX/ LTE/ etc with
guaranteed Quality of Service (QoS) and Experience (QoE).QoS(E) vary from
network to network and is application sensitive. User needs an optimal mobility
solution while roaming in Overlaid wireless environment i.e. user could
seamlessly transfer his session/ call to a best available network bearing
guaranteed Quality of Experience. And If this Seamless transfer of session is
executed between two networks having different access standards then it is
called Vertical Handover (VHO). Contemporary VHO decision algorithms are based
on generic QoS metrics viz. SNR, bandwidth, jitter, BER and delay. In this
paper, Error Vector Magnitude (EVM) is proposed to be a generic QoS trigger for
VHO execution. EVM is defined as the deviation of inphase/ quadrature (I/Q)
values from ideal signal states and thus provides a measure of signal quality.
In 4G Interoperable environment, OFDM is the leading Modulation scheme (more
prone to multi-path fading). EVM (modulation error) properly characterises the
wireless link/ channel for accurate VHO decision. EVM depends on the inherent
transmission impairments viz. frequency offset, phase noise,
non-linear-impairment, skewness etc. for a given wireless link. Paper provides
an insight to the analytical aspect of EVM & measures EVM (%) for key
management subframes like association/re-association/disassociation/ probe
request/response frames. EVM relation is explored for different possible
NAV-Network Allocation Vectors (frame duration). Finally EVM is compared with
SNR, BER and investigation concludes EVM as a promising QoS trigger for OFDM
based emerging wireless standards.Comment: 12 pages, 7 figures, IJWMN 2010 august issue vol. 2, no.
Assessment and Real Time Implementation of Wireless Communications Systems and Applications in Transportation Systems
Programa Oficial de Doutoramento en Tecnoloxías da Información e das Comunicacións en Redes Móbiles. 5029V01[Resumo]
Os sistemas de comunicación sen fíos de cuarta e quinta xeración (4G e 5G) utilizan unha capa física
(PHY) baseada en modulacións multiportadora para a transmisión de datos cun gran ancho de banda.
Este tipo de modulacións proporcionan unha alta eficiencia espectral á vez que permiten corrixir de
forma sinxela os efectos da canle radio.
Estes sistemas utilizan OFDMA como mecanismo para a repartición dos recursos radio dispoñibles
entre os diferentes usuarios. Este repartimento realízase asignando un subconxunto de subportadoras a
cada usuario nun instante de tempo determinado. Isto aporta unha gran flexibilidade ó sistema que lle
permite adaptarse tanto ós requisitos de calidade de servizo dos usuarios como ó estado da canle radio.
A capa de acceso ó medio (MAC) destes sistemas encárgase de configurar os diversos parámetros
proporcionados pola capa física OFDMA, ademais de xestionar os diversos fluxos de información de
cada usuario, transformando os paquetes de capas superiores en paquetes da capa física.
Neste traballo estúdase o deseño e implementación das capas MAC e PHY de sistemas de
comunicación 4G ademais da súa aplicabilidade en sistemas de transporte ferroviarios.
Por unha parte, abórdase o deseño e implementación en tempo real do estándar WiMAX. Estúdanse
os mecanismos necesarios para establecer comunicacións bidireccionais entre unha estación base e
múltiples dispositivos móbiles. Ademais, estúdase como realizar esta implementación nunha arquitectura
hardware baseada en DSPs e FPGAs, na que se implementan as capas MAC e PHY. Dado que esta
arquitectura ten uns recursos computacionais limitados, tamén se estudan as necesidades de cada módulo
do sistema para poder garantir o funcionamento en tempo real do sistema completo.
Por outra parte, tamén se estuda a aplicabilidade dos sistemas 4G a sistemas de transporte públicos.
Os sistemas de comunicacións e sinalización son unha parte vital para os sistemas de transporte
ferroviario e metro. As comunicacións sen fíos utilizadas por estes sistemas deben ser robustas e
proporcionar unha alta fiabilidade para permitir a supervisión, control e seguridade do tráfico ferroviario.
Para levar a cabo esta avaliación de viabilidade realízanse simulacións de redes de comunicacións
LTE en contornos de transporte ferroviarios, comprobando o cumprimento dos requisitos de fiabilidade
e seguridade. Realízanse diferentes simulacións do sistema de comunicacións para poder ser avaliadas e
seleccionar a configuración e arquitectura do sistema máis axeitada en función do escenario considerado.
Tamén se efectúan simulacións de redes baseadas en Wi-Fi, dado que é a solución máis utilizada nos
metros, para confrontar os resultados cos obtidos para LTE.
Para que os resultados das simulacións sexan realistas débense empregar modelos de propagación
radio axeitados. Nas simulacións utilízanse tanto modelos deterministas como modelos baseados nos
resultados de campañas de medida realizadas nestes escenarios.
Nas simulacións empréganse os diferentes fluxos de información destes escenarios para comprobar
que se cumpren os requisitos de calidade de servicio (QoS). Por exemplo, os fluxos críticos para o control
ferroviario, como European Train Control System (ETCS) ou Communication-Based Train Control (CBTC), necesitan unha alta fiabilidade e un retardo mínimo nas comunicacións para garantir o correcto
funcionamento do sistema.[Resumen]
Los sistemas de comunicación inalámbricos de cuarta y quinta generación (4G y 5G) utilizan una capa
física (PHY) basada en modulaciones multiportadora para la transmisión de datos con un gran ancho
de banda. Este tipo de modulaciones han demostrado tener una alta eficiencia espectral a la vez que
permiten corregir de forma sencilla los efectos del canal radio.
Estos sistemas utilizan OFDMA como mecanismo para el reparto de los recursos radio disponibles
entre los diferentes usuarios. Este reparto se realiza asignando un subconjunto de subportadoras a cada
usuario en un instante de tiempo determinado. Esto aporta una gran flexibilidad al sistema que le permite
adaptarse tanto a los requisitos de calidad de servicio de los usuarios como al estado del canal radio.
La capa de acceso al medio (MAC) de estos sistemas se encarga de configurar los diversos parámetros
proporcionados por la capa física OFDMA, además de gestionar los diversos flujos de información de
cada usuario, transformando los paquetes de capas superiores en paquetes de la capa física.
En este trabajo se estudia el diseño e implementación de las capas MAC y PHY de sistemas de
comunicación 4G además de su aplicabilidad en sistemas de transporte ferroviarios.
Por una parte, se aborda el diseño e implementación en tiempo real del estándar WiMAX. Se
estudian los mecanismos necesarios para establecer comunicaciones bidireccionales entre una estación
base y múltiples dispositivos móviles. Además, se estudia cómo realizar esta implementación en una
arquitectura hardware basada en DSPs y FPGAs, en la que se implementan las capas MAC y PHY. Dado
que esta arquitectura tiene unos recursos computacionales limitados, también se estudian las necesidades
de cada módulo del sistema para poder garantizar el funcionamiento en tiempo real del sistema completo.
Por otra parte, también se estudia la aplicabilidad de los sistemas 4G a sistemas de transporte
públicos. Los sistemas de comunicaciones y señalización son una parte vital para los sistemas de
transporte ferroviario y metro. Las comunicaciones inalámbricas utilizadas por estos sistemas deben ser
robustas y proporcionar una alta fiabilidad para permitir la supervisión, control y seguridad del tráfico
ferroviario.
Para llevar a cabo esta evaluación de viabilidad se realizan simulaciones de redes de comunicaciones
LTE en entornos de transporte ferroviarios, comprobando si se cumplen los requisitos de fiabilidad y
seguridad. Se realizan diferentes simulaciones del sistema de comunicaciones para poder ser evaluados y
seleccionar la configuración y arquitectura del sistema más adecuada en función del escenario planteado.
También se efectúan simulaciones de redes basadas en Wi-Fi, dado que es la solución más utilizada en
los metros, para comparar los resultados con los obtenidos para LTE.
Para que los resultados de las simulaciones sean realistas se deben utilizar modelos de propagación
radio apropiados. En las simulaciones se utilizan tanto modelos deterministas como modelos basados en
los resultados de campañas de medida realizadas en estos escenarios.
En las simulaciones se utilizan los diferentes flujos de información de estos escenarios para
comprobar que se cumplen sus requisitos de calidad de servicio. Por ejemplo, los flujos críticos para el control ferroviario, como European Train Control System (ETCS) o Communication-Based Train
Control (CBTC), necesitan una alta fiabilidad y un retardo bajo en las comunicaciones para garantizar el
correcto funcionamiento del sistema.[Abstract]
The fourth and fifth generation wireless communication systems (4G and 5G) use a physical layer (PHY)
based on multicarrier modulations for data transmission using high bandwidth. This type of modulations
has shown to provide high spectral efficiency while allowing low complexity radio channel equalization.
These systems use OFDMA as a mechanism for distributing the available radio resources among
different users. This allocation is done by assigning a subset of subcarriers to each user in a given instant
of time. This provides great flexibility to the system that allows it to adapt to both the quality of service
requirements of users and the radio channel state.
The media access layer (MAC) of these systems is in charge of configuring the multiple OFDMA
PHY layer parameters, in addition to managing the data flows of each user, transforming the higher layer
packets into PHY layer packets.
This work studies the design and implementation of MAC and PHY layers of 4G communication
systems as well as their applicability in rail transport systems.
On the one hand, the design and implementation in real time of the WiMAX standard is addressed.
The required mechanisms to establish bidirectional communications between a base station and several
mobile devices are also evaluated. Moreover, a MAC layer and PHY layer implementation is
presented, using a hardware architecture based in DSPs and FPGAs. Since this architecture has limited
computational resources, the requirements of each processing block of the system are also studied in
order to guarantee the real time operation of the complete system.
On the other hand, the applicability of 4G systems to public transportation systems is also studied.
Communications and signaling systems are a vital part of rail and metro transport systems. The
wireless communications used by these systems must be robust and provide high reliability to enable
the supervision, control and safety of rail traffic.
To carry out this feasibility assessment, LTE communications network simulations are performed in
rail transport environments to verify that reliability and safety requirements are met. Several simulations
are carried out in order to evaluate the system performance and select the most appropriate system
configuration in each case. Simulations of Wi-Fi based networks are also carried out, since it is the
most used solution in subways, to compare the results with those obtained for LTE.
To perform the simulations correctly, appropriate radio propagation models must be used. Both
deterministic models and models based on the results of measurement campaigns in these scenarios are
used in the simulations.
The simulations use the different information flows present in the railway transportation systems to
verify that its quality of service requirements are met. For example, critical flows for railway control,
such as the European Train Control System (ETCS) or Communication-Based Train Control (CBTC),
require high reliability and low delay communications to ensure the proper functioning of the system
A Simulation Study on Amplified WiMAX and WiFi Signal of Tikrit University
The limitation of WiFi coverage and free frequency create problems as well as weaken security and degrade quality of services. Therefore, a complementary wireless technology,
WiMAX, is required. WiMAX and WiFi are chosen as both technology are the most highly popular by wireless network protocols usage in Iraq. Simulation on both of the network
environments will be used to imitate the real situation in Tikrit University. This study provides a comprehensive field survey on wireless networking in Tikrit University of Iraq. Suitable wireless protocol, expanding coverage, performance of network will be included after the application of this study. The major benefits that have achieved as the outcome of this study are packet delivery ratio and throughput. Both WiFi scenarios achieved packet
delivery ratios of 97.2% and 96.012% respectively, while WiMAX scenario scored 98.0% on packet delivery ratio. On the other hand, the throughput was found to produce interesting results and increased with packet size. WiMAX throughput had been discovered to be increasing linearly to the throughput. The maximum throughput achieved by WiMAX was
22.12 Mbps while the WiFi obtained throughputs of 22.46 Kbps and 11.61 Kbps for the different scenarios
SCALABLE AND EFFICIENT VERTICAL HANDOVER DECISION ALGORITHMS IN VEHICULAR NETWORK CONTEXTS
A finales de los años noventa, y al comienzo del nuevo milenio, las redes inalámbricas han evolucionado bastante, pasando de ser sólo una tecnología prometedora para convertirse en un requisito para las actividades cotidianas en las sociedades desarrolladas. La infraestructura de transporte también ha evolucionado, ofreciendo comunicación a bordo para mejorar la seguridad vial y el acceso a contenidos de información y entretenimiento.
Los requisitos de los usuarios finales se han hecho dependientes de la tecnología, lo que significa que sus necesidades de conectividad han aumentado debido a los diversos requisitos de las aplicaciones que se ejecutan en sus dispositivos móviles, tales como tabletas, teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles o incluso ordenadores de abordo (On-Board Units (OBUs)) dentro de los vehículos. Para cumplir con dichos requisitos de conectividad, y teniendo en cuenta las diferentes redes inalámbricas disponibles, es necesario adoptar técnicas de Vertical Handover (VHO) para cambiar de red de forma transparente y sin necesidad de intervención del usuario.
El objetivo de esta tesis es desarrollar algoritmos de decisión (Vertical Handover Decision Algorithms (VHDAs)) eficientes y escalables, optimizados para el contexto de las redes vehiculares. En ese sentido se ha propuesto, desarrollado y probado diferentes algoritmos de decisión basados en la infraestructura disponible en las actuales, y probablemente en las futuras, redes inalámbricas y redes vehiculares. Para ello se han combinado diferentes técnicas, métodos computacionales y modelos matemáticos, con el fin de garantizar una conectividad apropiada, y realizando el handover hacia las redes más adecuadas de manera a cumplir tanto con los requisitos de los usuarios como los requisitos de las aplicaciones.
Con el fin de evaluar el contexto, se han utilizado diferentes herramientas para obtener información variada, como la disponibilidad de la red, el estado de la red, la geolocalizaciónMárquez Barja, JM. (2012). SCALABLE AND EFFICIENT VERTICAL HANDOVER DECISION ALGORITHMS IN VEHICULAR NETWORK CONTEXTS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17869Palanci
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