Ad-hoc Stream Adaptive Protocol

With the growing market of smart-phones, sophisticated applications that do extensive computation are common on mobile platform; and with consumers’ high expectation of technologies to stay connected on the go, academic researchers and industries have been making efforts to find ways to stream multimedia contents to mobile devices. However, the restricted wireless channel bandwidth, unstable nature of wireless channels, and unpredictable nature of mobility, has been the major road block for wireless streaming advance forward. In this paper, various recent studies on mobility and P2P system proposal are explained and analyzed, and propose a new design based on existing P2P systems, aimed to solve the wireless and mobility issues

SURVEY STUDY FOR VEHICULAR AD HOC NETWORKS PERFORMANCE IN CITY AND URBAN RESIDENTIAL AREAS

This thesis it survey study for VANET (Vehicular Ad-Hoc Networks) and it performance in city and urban residential areas, when the the number of vehicles on roads is increasing annually, due to the higher amount of traffic, there are more accidents associated with road traffic complexity. VANET can be used to detect dangerous situations which are forwarded to the driver assistant system by monitoring the traffic status.fi=Opinnäytetyö kokotekstinä PDF-muodossa.|en=Thesis fulltext in PDF format.|sv=Lärdomsprov tillgängligt som fulltext i PDF-format

Intrusion tolerant routing with data consensus in wireless sensor networks

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia InformáticaWireless sensor networks (WSNs) are rapidly emerging and growing as an important new area in computing and wireless networking research. Applications of WSNs are numerous, growing, and ranging from small-scale indoor deployment scenarios in homes and buildings to large scale outdoor deployment settings in natural, industrial, military and embedded environments. In a WSN, the sensor nodes collect data to monitor physical conditions or to measure and pre-process physical phenomena, and forward that data to special computing nodes called Syncnodes or Base Stations (BSs). These nodes are eventually interconnected, as gateways, to other processing systems running applications. In large-scale settings, WSNs operate with a large number of sensors – from hundreds to thousands of sensor nodes – organised as ad-hoc multi-hop or mesh networks, working without human supervision. Sensor nodes are very limited in computation, storage, communication and energy resources. These limitations impose particular challenges in designing large scale reliable and secure WSN services and applications. However, as sensors are very limited in their resources they tend to be very cheap. Resilient solutions based on a large number of nodes with replicated capabilities, are possible approaches to address dependability concerns, namely reliability and security requirements and fault or intrusion tolerant network services. This thesis proposes, implements and tests an intrusion tolerant routing service for large-scale dependable WSNs. The service is based on a tree-structured multi-path routing algorithm, establishing multi-hop and multiple disjoint routes between sensors and a group of BSs. The BS nodes work as an overlay, processing intrusion tolerant data consensus over the routed data. In the proposed solution the multiple routes are discovered, selected and established by a self-organisation process. The solution allows the WSN nodes to collect and route data through multiple disjoint routes to the different BSs, with a preventive intrusion tolerance approach, while handling possible Byzantine attacks and failures in sensors and BS with a pro-active recovery strategy supported by intrusion and fault tolerant data-consensus algorithms, performed by the group of Base Stations

Improving the reliability of optimised link state routing in a smart grid neighbour area network based wireless mesh network using multiple metrics

© 2017 by the authors; licensee MDPI. Reliable communication is the backbone of advanced metering infrastructure (AMI). Within the AMI, the neighbourhood area network (NAN) transports a multitude of traffic, each with unique requirements. In order to deliver an acceptable level of reliability and latency, the underlying network, such as the wireless mesh network (WMN), must provide or guarantee the quality-of-service (QoS) level required by the respective application traffic. Existing WMN routing protocols, such as optimised link state routing (OLSR), typically utilise a single metric and do not consider the requirements of individual traffic; hence, packets are delivered on a best-effort basis. This paper presents a QoS-aware WMN routing technique that employs multiple metrics in OLSR optimal path selection for AMI applications. The problems arising from this approach are non deterministic polynomial time (NP)-complete in nature, which were solved through the combined use of the analytical hierarchy process (AHP) algorithm and pruning techniques. For smart meters transmitting Internet Protocol (IP) packets of varying sizes at different intervals, the proposed technique considers the constraints of NAN and the applications' traffic characteristics. The technique was developed by combining multiple OLSR path selection metrics with the AHP algorithm in ns-2. Compared with the conventional link metric in OLSR, the results show improvements of about 23% and 45% in latency and Packet Delivery Ratio (PDR), respectively, in a 25-node grid NAN

Advanced Transport Protocols for Wireless and Mobile Ad Hoc Networks

This thesis comprises transport protocols in the following different areas of research: Fast Handover allows mobile IP end-devices to roam between wireless access routers without interruptions while communicating to devices in an infrastructure (e.g., in the Internet). This work optimizes the Fast Handover algorithm and evaluates the performance of the transport protocols UDP and TCP during fast handovers via measurements. The following part of the thesis focuses on vehicular ad hoc networks. The thesis designs and evaluates through simulations a point-to-point transport protocol for vehicular ad hoc networks and an algorithm to facilitate the reliable and efficient distribution of information in a geographically scoped target area. Finally, the thesis evaluates the impact of wireless radio fluctuations on the performance of an Ad Hoc Network. Measurements quantify the wireless radio fluctuations. Based on these results, the thesis develops a simple but realistic radio model that evaluates by means of simulations the impact on the performance of an ad hoc network. As a result, the work provides guidelines for future ad hoc protocol design

An approach to pervasive monitoring in dynamic learning contexts : data sensing, communication support and awareness provision

It is within the capabilities of current technology to support the emerging learning paradigms. These paradigms suggest that today’s learning activities and environments are pervas ive and require a higher level of dynamism than the traditional learning contexts. Therefore, we have to rethink our approach to learning and use technology not only as a digital information support, but also as an instrument to reinforce knowledge, foster collaboration, promote creativity and provide richer learning experiences. Particularly, this thesis was motivated by the rapidly growing number of smartphone users and the fact that these devices are increasingly becoming more and more resource-rich, in terms of their communication and sensing technologies, display capabilities battery autonomy, etc. Hence, this dissertation benefits from the ubiquity and development of mobile technology, aiming to bridge the gap between the challenges posed by modern learning requirements and the capabilities of current technology. The sensors embedded in smartphones can be used to capture diverse behavioural and social aspects of the users. For example, using microphone and Bluetooth is possible to identify conversation patterns, discover users in proximity and detect face-to-face meetings. This fact opens up exciting possibilities to monitor the behaviour of the user and to provide meaningful feedback. This feedback offers useful information that can help people be aware of and reflect on their behaviour and its effects, and take the necessary actions to improve them. Consequently, we propose a pervasive monitoring system that take advantage of the capabilities of modern smartphones, us ing them to s upport the awarenes s provis ion about as pects of the activities that take place in today’s pervas ive learning environments. This pervasive monitoring system provides (i) an autonomous sensing platform to capture complex information about processes and interactions that take place across multiple learning environments, (ii) an on-demand and s elf-m anaged communication infras tructure, and (ii) a dis play facility to provide “awarenes s inform ation” to the s tudents and/or lecturers. For the proposed system, we followed a research approach that have three main components. First, the description of a generalized framework for pervasive sensing that enables collaborative sensing interactions between smartphones and other types of devices. By allowing complex data capture interactions with diverse remote sensors, devices and data sources, this framework allows to improve the information quality while saving energy in the local device. Second, the evaluation, through a real-world deployment, of the suitability of ad hoc networks to support the diverse communication processes required for pervasive monitoring. This component also includes a method to improve the scalability and reduce the costs of these networks. Third, the design of two awareness mechanisms to allow flexible provision of information in dynamic and heterogeneous learning contexts. These mechanisms rely on the use of smartphones as adaptable devices that can be used directly as awareness displays or as communication bridges to enable interaction with other remote displays available in the environment. Diverse aspects of the proposed system were evaluated through a number of simulations, real-world experiments, user studies and prototype evaluations. The experimental evaluation of the data capture and communication aspects of the system provided empirical evidence of the usefulness and suitability of the proposed approach to support the development of pervasive monitoring solutions. In addition, the proof-of-concept deployments of the proposed awareness mechanisms, performed in both laboratory and real-world learning environments, provided quantitative and qualitative indicators that such mechanisms improve the quality of the awareness information and the user experienceLa tecnología moderna tiene capacidad de dar apoyo a los paradigmas de aprendizaje emergentes. Estos paradigmas sugieren que las actividades de aprendizaje actuales, caracterizadas por la ubicuidad de entornos, son más dinámicas y complejas que los contextos de aprendizaje tradicionales. Por tanto, tenemos que reformular nuestro acercamiento al aprendizaje, consiguiendo que la tecnología sirva no solo como mero soporte de información, sino como medio para reforzar el conocimiento, fomentar la colaboración, estimular la creatividad y proporcionar experiencias de aprendizaje enriquecedoras. Esta tesis doctoral está motivada por el vertiginoso crecimiento de usuarios de smartphones y el hecho de que estos son cada vez más potentes en cuanto a tecnologías de comunicación, sensores, displays, autonomía energética, etc. Por tanto, esta tesis aprovecha la ubicuidad y el desarrollo de esta tecnología, con el objetivo de reducir la brecha entre los desafíos del aprendizaje moderno y las capacidades de la tecnología actual. Los sensores integrados en los smartphones pueden ser utilizados para reconocer diversos aspectos del comportamiento individual y social de los usuarios. Por ejemplo, a través del micrófono y el Bluetooth, es posible determinar patrones de conversación, encontrar usuarios cercanos y detectar reuniones presenciales. Este hecho abre un interesante abanico de posibilidades, pudiendo monitorizar aspectos del comportamiento del usuario y proveer un feedback significativo. Dicho feedback, puede ayudar a los usuarios a reflexionar sobre su comportamiento y los efectos que provoca, con el fin de tomar medidas necesarias para mejorarlo. Proponemos un sistema de monitorización generalizado que aproveche las capacidades de los smartphones para proporcionar información a los usuarios, ayudándolos a percibir y tomar conciencia sobre diversos aspectos de las actividades que se desarrollan en contextos de aprendizaje modernos. Este sistema ofrece: (i) una plataforma de detección autónoma, que captura información compleja sobre los procesos e interacciones de aprendizaje; (ii) una infraestructura de comunicación autogestionable y; (iii) un servicio de visualización que provee “información de percepción” a estudiantes y/o profesores. Para la elaboración de este sistema nos hemos centrado en tres áreas de investigación. Primero, la descripción de una infraestructura de detección generalizada, que facilita interacciones entre smartphones y otros dispositivos. Al permitir interacciones complejas para la captura de datos entre diversos sensores, dispositivos y fuentes de datos remotos, esta infraestructura consigue mejorar la calidad de la información y ahorrar energía en el dispositivo local. Segundo, la evaluación, a través de pruebas reales, de la idoneidad de las redes ad hoc como apoyo de los diversos procesos de comunicación requeridos en la monitorización generalizada. Este área incluye un método que incrementa la escalabilidad y reduce el coste de estas redes. Tercero, el diseño de dos mecanismos de percepción que permiten la provisión flexible de información en contextos de aprendizaje dinámicos y heterogéneos. Estos mecanismos descansan en la versatilidad de los smartphones, que pueden ser utilizados directamente como displays de percepción o como puentes de comunicación que habilitan la interacción con otros displays remotos del entorno. Diferentes aspectos del sistema propuesto han sido evaluados a través de simulaciones, experimentos reales, estudios de usuarios y evaluaciones de prototipos. La evaluación experimental proporcionó evidencia empírica de la idoneidad del sistema para apoyar el desarrollo de soluciones de monitorización generalizadas. Además, las pruebas de concepto realizadas tanto en entornos de aprendizajes reales como en el laboratorio, aportaron indicadores cuantitativos y cualitativos de que estos mecanismos mejoran la calidad de la información de percepción y la experiencia del usuario.Postprint (published version

Design and implementation of simulation tools, protocols and architectures to support service platforms on vehicular networks

Tesis por compendioProducts related with Intelligent Transportation Systems (ITS) are becoming a reality on our roads. All car manufacturers are starting to include Internet access in their vehicles and to integrate smartphones directly from the dashboard, but more and more services will be introduced in the near future. Connectivity through "vehicular networks" will become a cornerstone of every new proposal, and offering an adequate quality of service is obviously desirable. However, a lot of work is needed for vehicular networks to offer performances similar to those of the wired networks. Vehicular networks can be characterized by two main features: high variability due to mobility levels that can reach up to 250 kilometers per hour, and heterogeneity, being that various competing versions from different vendors have and will be released. Therefore, to make the deployment of efficient services possible, an extensive study must be carried out and adequate tools must be proposed and developed. This PhD thesis addresses the service deployment problem in these networks at three different levels: (i) the physical and link layer, showing an exhaustive analysis of the physical channel and models; (ii) the network layer, proposing a forwarding protocol for IP packets; and (iii) the transport layer, where protocols are proposed to improve data delivery. First of all, the two main wireless technologies used in vehicular networks where studied and modeled, namely the 802.11 family of standards, particularly 802.11p, and the cellular networks focusing on LTE. Since 802.11p is a quite mature standard, we defined (i) a propagation and attenuation model capable of replicating the transmission range and the fading behavior of real 802.11p devices, both in line-of-sight conditions and when obstructed by small obstacles, and (ii) a visibility model able to deal with large obstacles, such as buildings and houses, in a realistic manner. Additionally, we proposed a model based on high-level performance indicators (bandwidth and delay) for LTE, which makes application validation and evaluation easier. At the network layer, a hybrid protocol called AVE is proposed for packet forwarding by switching among a set of standard routing strategies. Depending on the specific scenario, AVE selects one out of four different routing solutions: a) two-hop direct delivery, b) Dynamic MANET On-demand (DYMO), c) greedy georouting, and d) store-carry-and-forward technique, to dynamically adapt its behavior to the specific situation. At the transport layer, we proposed a content delivery protocol for reliable and bidirectional unicast communication in lossy links that improves content delivery in situations where the wireless network is the bottleneck. It has been designed, validated, optimized, and its performance has been analyzed in terms of throughput and resource efficiency. Finally, at system level, we propose an edge-assisted computing model that allows reducing the response latency of several queries by placing a computing unit at the network edge. This way, traffic traversal through the Internet is avoided when not needed. This scheme could be used in both 802.11p and cellular networks, and in this thesis we decided to focus on its evaluation using LTE networks. The platform presented in this thesis combines all the individual efforts to create a single efficient platform. This new environment could be used by any provider to improve the quality of the user experience obtainable through the proposed vehicular network-based services.Los productos relacionados con los Sistemas Inteligentes de Transporte (ITS) se están transformando en una realidad en nuestras carreteras. Todos los fabricantes de coches comienzan a incluir acceso a internet en sus vehículos y a facilitar su integración con los teléfonos móviles, pero más y más servicios se introducirán en el futuro. La conectividad usando las "redes vehiculares" se convertirá en la piedra angular de cada nueva propuesta, y ofrecer una calidad de servicio adecuada será, obviamente, deseable. Sin embargo, se necesita una gran cantidad de trabajo para que las redes vehiculares ofrezcan un rendimiento similar al de las redes cableadas. Las redes vehiculares quedan definidas por sus dos características básicas: alto dinamismo, pues los nodos pueden alcanzar una velocidad relativa de más de 250 km/h; y heterogeneidad, por la gran cantidad de propuestas diferentes que los fabricantes están lanzando al mercado. Por ello, para hacer posible el despliegue de servicios sobre ellas, se impone la necesidad de hacer un estudio en profundidad de este entorno, y deben de proponerse y desarrollarse las herramientas adecuadas. Esta tesis ataca la problemática del despliegue de servicios en estas redes a tres niveles diferentes: (i) el nivel físico y de enlace, mostrando varios análisis en profundidad del medio físico y modelos derivados para su simulación; (ii) el nivel de red, proponiendo un protocolo de difusión de la información para los paquetes IP; y (iii) el nivel de transporte, donde otros protocolos son propuestos para mejorar el rendimiento del transporte de datos. En primer lugar, se han estudiado y modelado las dos principales tecnologías inalámbricas que se utilizan para la comunicación en redes vehiculares, la rama de estándares 802.11, en concreto 802.11p; y la comunicación celular, en particular LTE. Dado que el estándar 802.11p es un estándar bastante maduro, nos centramos en crear (i) un modelo de propagación y atenuación capaz de replicar el rango de transmisión de dispositivos 802.11p reales, en condiciones de visión directa y obstrucción por pequeños obstáculos, y (ii) un modelo de visibilidad capaz de simular el efecto de grandes obstáculos, como son los edifcios, de una manera realista. Además, proponemos un modelo basado en indicadores de rendimiento de alto nivel (ancho de banda y retardo) para LTE, que facilita la validación y evaluación de aplicaciones. En el plano de red, se propone un protocolo híbrido, llamado AVE, para el encaminamiento y reenvío de paquetes usando un conjunto de estrategias estándar de enrutamiento. Dependiendo del escenario, AVE elige entre cuatro estrategias diferentes: a) entrega directa a dos saltos, b) Dynamic MANET On-demand (DYMO) c) georouting voraz, y d) una técnica store-carry-and- forward, para adaptar su comportamiento dinámicamente a cada situación. En el plano de transporte, se propone un protocolo bidireccional de distribución de contenidos en canales con pérdidas que mejora la entrega de contenidos en situaciones en las que la red es un cuello de botella, como las redes inalámbricas. Ha sido diseñado, validado, optimizado, y su rendimiento ha sido analizado en términos de productividad y eficiencia en la utilización de recursos. Finalmente, a nivel de sistema, proponemos un modelo de computación asistida que permite reducir la latencia en la respuesta a muchas consultas colocando una unidad de computación en el borde de la red, i.e., la red de acceso. Este esquema podría ser usado en redes basadas en 802.11p y en redes celulares, si bien en esta tesis decidimos centrarnos en su evaluación usando redes LTE. La plataforma presentada en esta tesis combina todos los esfuerzos individuales para crear una plataforma única y eficiente. Este nuevo entorno puede ser usado por cualquier proveedor para mejorar la calidad de la experiencia de usuario en los servicios desplegados sobre redes vehiculares.Els productes relacionats amb els sistemes intel · ligents de transport (ITS) s'estan transformant en una realitat en les nostres carreteres. Tots els fabri- cants de cotxes comencen a incloure accés a internet en els vehicles i a facilitar- ne la integració amb els telèfons mòbils, però en el futur més i més serveis s'hi introduiran. La connectivitat usant les xarxes vehicular esdevindrà la pedra angular de cada nova proposta, i oferir una qualitat de servei adequada serà, òbviament, desitjable. No obstant això, es necessita una gran quantitat de treball perquè les xarxes vehiculars oferisquen un rendiment similar al de les xarxes cablejades. Les xarxes vehiculars queden definides per dues característiques bàsiques: alt dinamisme, ja que els nodes poden arribar a una velocitat relativa de més de 250 km/h; i heterogeneïtat, per la gran quantitat de propostes diferents que els fabricants estan llançant al mercat. Per això, per a fer possible el desplegament de serveis sobre aquestes xarxes, s'imposa la necessitat de fer un estudi en profunditat d'aquest entorn, i cal proposar i desenvolupar les eines adequades. Aquesta tesi ataca la problemàtica del desplegament de serveis en aquestes xarxes a tres nivells diferents: (i) el nivell físic i d'enllaç , mostrant diverses anàlisis en profunditat del medi físic i models derivats per simular-lo; (ii) el nivell de xarxa, proposant un protocol de difusió de la informació per als paquets IP; i (iii) el nivell de transport, on es proposen altres protocols per a millorar el rendiment del transport de dades. En primer lloc, s'han estudiat i modelat les dues principals tecnologies sense fils que s'utilitzen per a la comunicació en xarxes vehiculars, la branca d'estàndards 802.11, en concret 802.11p; i la comunicació cel · lular, en partic- ular LTE. Atès que l'estàndard 802.11p és un estàndard bastant madur, ens centrem a crear (i) un model de propagació i atenuació capaç de replicar el rang de transmissió de dispositius 802.11p reals, en condicions de visió directa i obstrucció per petits obstacles, i (ii) un model de visibilitat capaç de simular l'efecte de grans obstacles, com són els edificis, d'una manera realista. A més, proposem un model basat en indicadors de rendiment d'alt nivell (ample de banda i retard) per a LTE, que facilita la validació i l'avaluació d'aplicacions. En el pla de xarxa, es proposa un protocol híbrid, anomenat AVE, per a l'encaminament i el reenviament de paquets usant un conjunt d'estratègies estàndard d'encaminament. Depenent de l'escenari , AVE tria entre quatre estratègies diferents: a) lliurament directe a dos salts, b) Dynamic MANET On-demand (DYMO) c) georouting voraç, i d) una tècnica store-carry-and- forward, per a adaptar-ne el comportament dinàmicament a cada situació. En el pla de transport, es proposa un protocol bidireccional de distribució de continguts en canals amb pèrdues que millora el lliurament de continguts en situacions en què la xarxa és un coll de botella, com les xarxes sense fils. Ha sigut dissenyat, validat, optimitzat, i el seu rendiment ha sigut analitzat en termes de productivitat i eficiència en la utilització de recursos. Finalment, a nivell de sistema, proposem un model de computació assistida que permet reduir la latència en la resposta a moltes consultes col · locant una unitat de computació a la vora de la xarxa, és a dir, la xarxa d'accés. Aquest esquema podria ser usat en xarxes basades en 802.11p i en xarxes cel · lulars, si bé en aquesta tesi decidim centrar-nos en la seua avaluació usant xarxes LTE. La plataforma presentada en aquesta tesi combina tots els esforços indi- viduals per a crear una plataforma única i eficient. Aquest nou entorn pot ser usat per qualsevol proveïdor per a millorar la qualitat de l'experiència d'usuari en els serveis desplegats sobre xarxes vehiculars.Báguena Albaladejo, M. (2017). Design and implementation of simulation tools, protocols and architectures to support service platforms on vehicular networks [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/85333TESISCompendi