Cooperative positioning studies based on WLANs

Location information and location-based service have gained importance in recent years because, based on their concept, a new business market has been opened which encompass emergency services, security, monitoring, tracking, logistics, etc. Nowadays, the most developed positioning systems, namely the Global Navigation Satellite Systems (GNSS), are meant for outdoor use. In order to integrate outdoor and indoor localization in the same mobile application, several lines of research have been created for the purpose of investigating the possibility of wireless network technologies and of overcoming the challenges faced by GNSS in performing localization and navigation in indoor environments. The benefit in using wireless networks is that they provide a minimally invasive solution which is based on software algorithms that can be implemented and executed in the Mobile Station (MS) or in a Location Server connected to the network. This thesis focuses on the development of localization approaches based on Received Signal Strength (RSS) and applied in WLANs. Such approaches demonstrated in recent research advances that RSS-based localization algorithms are the simplest existing approaches due to the fact that the RSSs are most accessible existing measurements. RSS measurements can be used with two main algorithms, which are addressed in this thesis: Fingerprinting method (FP) and Pathloss method (PL). These two methods can be applied in both cooperative and non-cooperative algorithms. Such algorithms are evaluated here in terms of Root Mean Square Error (RMSE) for both simulated and real-field data

New Secure IoT Architectures, Communication Protocols and User Interaction Technologies for Home Automation, Industrial and Smart Environments

Programa Oficial de Doutoramento en Tecnoloxías da Información e das Comunicacións en Redes Móbiles. 5029V01Tese por compendio de publicacións[Abstract] The Internet of Things (IoT) presents a communication network where heterogeneous physical devices such as vehicles, homes, urban infrastructures or industrial machinery are interconnected and share data. For these communications to be successful, it is necessary to integrate and embed electronic devices that allow for obtaining environmental information (sensors), for performing physical actuations (actuators) as well as for sending and receiving data (network interfaces). This integration of embedded systems poses several challenges. It is needed for these devices to present very low power consumption. In many cases IoT nodes are powered by batteries or constrained power supplies. Moreover, the great amount of devices needed in an IoT network makes power e ciency one of the major concerns of these deployments, due to the cost and environmental impact of the energy consumption. This need for low energy consumption is demanded by resource constrained devices, con icting with the second major concern of IoT: security and data privacy. There are critical urban and industrial systems, such as tra c management, water supply, maritime control, railway control or high risk industrial manufacturing systems such as oil re neries that will obtain great bene ts from IoT deployments, for which non-authorized access can posse severe risks for public safety. On the other hand, both these public systems and the ones deployed on private environments (homes, working places, malls) present a risk for the privacy and security of their users. These IoT deployments need advanced security mechanisms, both to prevent access to the devices and to protect the data exchanged by them. As a consequence, it is needed to improve two main aspects: energy e ciency of IoT devices and the use of lightweight security mechanisms that can be implemented by these resource constrained devices but at the same time guarantee a fair degree of security. The huge amount of data transmitted by this type of networks also presents another challenge. There are big data systems capable of processing large amounts of data, but with IoT the granularity and dispersion of the generated information presents a new scenario very di erent from the one existing nowadays. Forecasts anticipate that there will be a growth from the 15 billion installed devices in 2015 to more than 75 billion devices in 2025. Moreover, there will be much more services exploiting the data produced by these networks, meaning the resulting tra c will be even higher. The information must not only be processed in real time, but data mining processes will have to be performed to historical data. The main goal of this Ph.D. thesis is to analyze each one of the previously described challenges and to provide solutions that allow for an adequate adoption of IoT in Industrial, domestic and, in general, any scenario that can obtain any bene t from the interconnection and exibility that IoT brings.[Resumen] La internet de las cosas (IoT o Internet of Things) representa una red de intercomunicaciones en la que participan dispositivos físicos de toda índole, como vehículos, viviendas, electrodomésticos, infraestructuras urbanas o maquinaria y dispositivos industriales. Para que esta comunicación se pueda llevar a cabo es necesario integrar elementos electr onicos que permitan obtener informaci on del entorno (sensores), realizar acciones f sicas (actuadores) y enviar y recibir la informaci on necesaria (interfaces de comunicaciones de red). La integración y uso de estos sistemas electrónicos embebidos supone varios retos. Es necesario que dichos dispositivos presenten un consumo reducido. En muchos casos deberían ser alimentados por baterías o fuentes de alimentación limitadas. Además, la gran cantidad de dispositivos que involucra la IoT hace necesario que la e ciencia energética de los mismos sea una de las principales preocupaciones, por el coste e implicaciones medioambientales que supone el consumo de electricidad de los mismos. Esta necesidad de limitar el consumo provoca que dichos dispositivos tengan unas prestaciones muy limitadas, lo que entra en conflicto con la segunda mayor preocupación de la IoT: la seguridad y privacidad de los datos. Por un lado existen sistemas críticos urbanos e industriales, como puede ser la regulación del tráfi co, el control del suministro de agua, el control marítimo, el control ferroviario o los sistemas de producción industrial de alto riesgo, como refi nerías, que son claros candidatos a benefi ciarse de la IoT, pero cuyo acceso no autorizado supone graves problemas de seguridad ciudadana. Por otro lado, tanto estos sistemas de naturaleza publica, como los que se desplieguen en entornos privados (viviendas, entornos de trabajo o centros comerciales, entre otros) suponen un riesgo para la privacidad y también para la seguridad de los usuarios. Todo esto hace que sean necesarios mecanismos de seguridad avanzados, tanto de acceso a los dispositivos como de protección de los datos que estos intercambian. En consecuencia, es necesario avanzar en dos aspectos principales: la e ciencia energética de los dispositivos y el uso de mecanismos de seguridad e ficientes, tanto computacional como energéticamente, que permitan la implantación de la IoT sin comprometer la seguridad y la privacidad de los usuarios. Por otro lado, la ingente cantidad de información que estos sistemas puede llegar a producir presenta otros dos retos que deben ser afrontados. En primer lugar, el tratamiento y análisis de datos toma una nueva dimensión. Existen sistemas de big data capaces de procesar cantidades enormes de información, pero con la internet de las cosas la granularidad y dispersión de los datos plantean un escenario muy distinto al actual. La previsión es pasar de 15.000.000.000 de dispositivos instalados en 2015 a más de 75.000.000.000 en 2025. Además existirán multitud de servicios que harán un uso intensivo de estos dispositivos y de los datos que estos intercambian, por lo que el volumen de tráfico será todavía mayor. Asimismo, la información debe ser procesada tanto en tiempo real como a posteriori sobre históricos, lo que permite obtener información estadística muy relevante en diferentes entornos. El principal objetivo de la presente tesis doctoral es analizar cada uno de estos retos (e ciencia energética, seguridad, procesamiento de datos e interacción con el usuario) y plantear soluciones que permitan una correcta adopción de la internet de las cosas en ámbitos industriales, domésticos y en general en cualquier escenario que se pueda bene ciar de la interconexión y flexibilidad de acceso que proporciona el IoT.[Resumo] O internet das cousas (IoT ou Internet of Things) representa unha rede de intercomunicaci óns na que participan dispositivos físicos moi diversos, coma vehículos, vivendas, electrodomésticos, infraestruturas urbanas ou maquinaria e dispositivos industriais. Para que estas comunicacións se poidan levar a cabo é necesario integrar elementos electrónicos que permitan obter información da contorna (sensores), realizar accións físicas (actuadores) e enviar e recibir a información necesaria (interfaces de comunicacións de rede). A integración e uso destes sistemas electrónicos integrados supón varios retos. En primeiro lugar, é necesario que estes dispositivos teñan un consumo reducido. En moitos casos deberían ser alimentados por baterías ou fontes de alimentación limitadas. Ademais, a gran cantidade de dispositivos que se empregan na IoT fai necesario que a e ciencia enerxética dos mesmos sexa unha das principais preocupacións, polo custo e implicacións medioambientais que supón o consumo de electricidade dos mesmos. Esta necesidade de limitar o consumo provoca que estes dispositivos teñan unhas prestacións moi limitadas, o que entra en con ito coa segunda maior preocupación da IoT: a seguridade e privacidade dos datos. Por un lado existen sistemas críticos urbanos e industriais, como pode ser a regulación do tráfi co, o control de augas, o control marítimo, o control ferroviario ou os sistemas de produción industrial de alto risco, como refinerías, que son claros candidatos a obter benefi cios da IoT, pero cuxo acceso non autorizado supón graves problemas de seguridade cidadá. Por outra parte tanto estes sistemas de natureza pública como os que se despreguen en contornas privadas (vivendas, contornas de traballo ou centros comerciais entre outros) supoñen un risco para a privacidade e tamén para a seguridade dos usuarios. Todo isto fai que sexan necesarios mecanismos de seguridade avanzados, tanto de acceso aos dispositivos como de protección dos datos que estes intercambian. En consecuencia, é necesario avanzar en dous aspectos principais: a e ciencia enerxética dos dispositivos e o uso de mecanismos de seguridade re cientes, tanto computacional como enerxéticamente, que permitan o despregue da IoT sen comprometer a seguridade e a privacidade dos usuarios. Por outro lado, a inxente cantidade de información que estes sistemas poden chegar a xerar presenta outros retos que deben ser tratados. O tratamento e a análise de datos toma unha nova dimensión. Existen sistemas de big data capaces de procesar cantidades enormes de información, pero coa internet das cousas a granularidade e dispersión dos datos supón un escenario moi distinto ao actual. A previsión e pasar de 15.000.000.000 de dispositivos instalados no ano 2015 a m ais de 75.000.000.000 de dispositivos no ano 2025. Ademais existirían multitude de servizos que farían un uso intensivo destes dispositivos e dos datos que intercambian, polo que o volume de tráfico sería aínda maior. Do mesmo xeito a información debe ser procesada tanto en tempo real como posteriormente sobre históricos, o que permite obter información estatística moi relevante en diferentes contornas. O principal obxectivo da presente tese doutoral é analizar cada un destes retos (e ciencia enerxética, seguridade, procesamento de datos e interacción co usuario) e propor solucións que permitan unha correcta adopción da internet das cousas en ámbitos industriais, domésticos e en xeral en todo aquel escenario que se poda bene ciar da interconexión e flexibilidade de acceso que proporciona a IoT

Recent Developments in Smart Healthcare

Medicine is undergoing a sector-wide transformation thanks to the advances in computing and networking technologies. Healthcare is changing from reactive and hospital-centered to preventive and personalized, from disease focused to well-being centered. In essence, the healthcare systems, as well as fundamental medicine research, are becoming smarter. We anticipate significant improvements in areas ranging from molecular genomics and proteomics to decision support for healthcare professionals through big data analytics, to support behavior changes through technology-enabled self-management, and social and motivational support. Furthermore, with smart technologies, healthcare delivery could also be made more efficient, higher quality, and lower cost. In this special issue, we received a total 45 submissions and accepted 19 outstanding papers that roughly span across several interesting topics on smart healthcare, including public health, health information technology (Health IT), and smart medicine

Gaze-Based Human-Robot Interaction by the Brunswick Model

We present a new paradigm for human-robot interaction based on social signal processing, and in particular on the Brunswick model. Originally, the Brunswick model copes with face-to-face dyadic interaction, assuming that the interactants are communicating through a continuous exchange of non verbal social signals, in addition to the spoken messages. Social signals have to be interpreted, thanks to a proper recognition phase that considers visual and audio information. The Brunswick model allows to quantitatively evaluate the quality of the interaction using statistical tools which measure how effective is the recognition phase. In this paper we cast this theory when one of the interactants is a robot; in this case, the recognition phase performed by the robot and the human have to be revised w.r.t. the original model. The model is applied to Berrick, a recent open-source low-cost robotic head platform, where the gazing is the social signal to be considered

Radio Communications

In the last decades the restless evolution of information and communication technologies (ICT) brought to a deep transformation of our habits. The growth of the Internet and the advances in hardware and software implementations modified our way to communicate and to share information. In this book, an overview of the major issues faced today by researchers in the field of radio communications is given through 35 high quality chapters written by specialists working in universities and research centers all over the world. Various aspects will be deeply discussed: channel modeling, beamforming, multiple antennas, cooperative networks, opportunistic scheduling, advanced admission control, handover management, systems performance assessment, routing issues in mobility conditions, localization, web security. Advanced techniques for the radio resource management will be discussed both in single and multiple radio technologies; either in infrastructure, mesh or ad hoc networks