Cognitive Radio Systems

Cognitive radio is a hot research area for future wireless communications in the recent years. In order to increase the spectrum utilization, cognitive radio makes it possible for unlicensed users to access the spectrum unoccupied by licensed users. Cognitive radio let the equipments more intelligent to communicate with each other in a spectrum-aware manner and provide a new approach for the co-existence of multiple wireless systems. The goal of this book is to provide highlights of the current research topics in the field of cognitive radio systems. The book consists of 17 chapters, addressing various problems in cognitive radio systems

Modelling, Dimensioning and Optimization of 5G Communication Networks, Resources and Services

This reprint aims to collect state-of-the-art research contributions that address challenges in the emerging 5G networks design, dimensioning and optimization. Designing, dimensioning and optimization of communication networks resources and services have been an inseparable part of telecom network development. The latter must convey a large volume of traffic, providing service to traffic streams with highly differentiated requirements in terms of bit-rate and service time, required quality of service and quality of experience parameters. Such a communication infrastructure presents many important challenges, such as the study of necessary multi-layer cooperation, new protocols, performance evaluation of different network parts, low layer network design, network management and security issues, and new technologies in general, which will be discussed in this book

EUROPEAN CONFERENCE ON QUEUEING THEORY 2016

International audienceThis booklet contains the proceedings of the second European Conference in Queueing Theory (ECQT) that was held from the 18th to the 20th of July 2016 at the engineering school ENSEEIHT, Toulouse, France. ECQT is a biannual event where scientists and technicians in queueing theory and related areas get together to promote research, encourage interaction and exchange ideas. The spirit of the conference is to be a queueing event organized from within Europe, but open to participants from all over the world. The technical program of the 2016 edition consisted of 112 presentations organized in 29 sessions covering all trends in queueing theory, including the development of the theory, methodology advances, computational aspects and applications. Another exciting feature of ECQT2016 was the institution of the Takács Award for outstanding PhD thesis on "Queueing Theory and its Applications"

Fuzzy Logic

The capability of Fuzzy Logic in the development of emerging technologies is introduced in this book. The book consists of sixteen chapters showing various applications in the field of Bioinformatics, Health, Security, Communications, Transportations, Financial Management, Energy and Environment Systems. This book is a major reference source for all those concerned with applied intelligent systems. The intended readers are researchers, engineers, medical practitioners, and graduate students interested in fuzzy logic systems

Data Storage and Dissemination in Pervasive Edge Computing Environments

Nowadays, smart mobile devices generate huge amounts of data in all sorts of gatherings. Much of that data has localized and ephemeral interest, but can be of great use if shared among co-located devices. However, mobile devices often experience poor connectivity, leading to availability issues if application storage and logic are fully delegated to a remote cloud infrastructure. In turn, the edge computing paradigm pushes computations and storage beyond the data center, closer to end-user devices where data is generated and consumed. Hence, enabling the execution of certain components of edge-enabled systems directly and cooperatively on edge devices. This thesis focuses on the design and evaluation of resilient and efficient data storage and dissemination solutions for pervasive edge computing environments, operating with or without access to the network infrastructure. In line with this dichotomy, our goal can be divided into two specific scenarios. The first one is related to the absence of network infrastructure and the provision of a transient data storage and dissemination system for networks of co-located mobile devices. The second one relates with the existence of network infrastructure access and the corresponding edge computing capabilities. First, the thesis presents time-aware reactive storage (TARS), a reactive data storage and dissemination model with intrinsic time-awareness, that exploits synergies between the storage substrate and the publish/subscribe paradigm, and allows queries within a specific time scope. Next, it describes in more detail: i) Thyme, a data storage and dis- semination system for wireless edge environments, implementing TARS; ii) Parsley, a flexible and resilient group-based distributed hash table with preemptive peer relocation and a dynamic data sharding mechanism; and iii) Thyme GardenBed, a framework for data storage and dissemination across multi-region edge networks, that makes use of both device-to-device and edge interactions. The developed solutions present low overheads, while providing adequate response times for interactive usage and low energy consumption, proving to be practical in a variety of situations. They also display good load balancing and fault tolerance properties.Resumo Hoje em dia, os dispositivos móveis inteligentes geram grandes quantidades de dados em todos os tipos de aglomerações de pessoas. Muitos desses dados têm interesse loca- lizado e efêmero, mas podem ser de grande utilidade se partilhados entre dispositivos co-localizados. No entanto, os dispositivos móveis muitas vezes experienciam fraca co- nectividade, levando a problemas de disponibilidade se o armazenamento e a lógica das aplicações forem totalmente delegados numa infraestrutura remota na nuvem. Por sua vez, o paradigma de computação na periferia da rede leva as computações e o armazena- mento para além dos centros de dados, para mais perto dos dispositivos dos utilizadores finais onde os dados são gerados e consumidos. Assim, permitindo a execução de certos componentes de sistemas direta e cooperativamente em dispositivos na periferia da rede. Esta tese foca-se no desenho e avaliação de soluções resilientes e eficientes para arma- zenamento e disseminação de dados em ambientes pervasivos de computação na periferia da rede, operando com ou sem acesso à infraestrutura de rede. Em linha com esta dico- tomia, o nosso objetivo pode ser dividido em dois cenários específicos. O primeiro está relacionado com a ausência de infraestrutura de rede e o fornecimento de um sistema efêmero de armazenamento e disseminação de dados para redes de dispositivos móveis co-localizados. O segundo diz respeito à existência de acesso à infraestrutura de rede e aos recursos de computação na periferia da rede correspondentes. Primeiramente, a tese apresenta armazenamento reativo ciente do tempo (ARCT), um modelo reativo de armazenamento e disseminação de dados com percepção intrínseca do tempo, que explora sinergias entre o substrato de armazenamento e o paradigma pu- blicação/subscrição, e permite consultas num escopo de tempo específico. De seguida, descreve em mais detalhe: i) Thyme, um sistema de armazenamento e disseminação de dados para ambientes sem fios na periferia da rede, que implementa ARCT; ii) Pars- ley, uma tabela de dispersão distribuída flexível e resiliente baseada em grupos, com realocação preventiva de nós e um mecanismo de particionamento dinâmico de dados; e iii) Thyme GardenBed, um sistema para armazenamento e disseminação de dados em redes multi-regionais na periferia da rede, que faz uso de interações entre dispositivos e com a periferia da rede. As soluções desenvolvidas apresentam baixos custos, proporcionando tempos de res- posta adequados para uso interativo e baixo consumo de energia, demonstrando serem práticas nas mais diversas situações. Estas soluções também exibem boas propriedades de balanceamento de carga e tolerância a faltas

Security in Computer and Information Sciences

This open access book constitutes the thoroughly refereed proceedings of the Second International Symposium on Computer and Information Sciences, EuroCybersec 2021, held in Nice, France, in October 2021. The 9 papers presented together with 1 invited paper were carefully reviewed and selected from 21 submissions. The papers focus on topics of security of distributed interconnected systems, software systems, Internet of Things, health informatics systems, energy systems, digital cities, digital economy, mobile networks, and the underlying physical and network infrastructures. This is an open access book

Quality of service in optical burst switching networks

Tese dout., Engenharia Electrónica e Computação, Universidade do Algarve, 2009Fundação para e Ciência e a Tecnologi

Optimization of 5G Second Phase Heterogeneous Radio Access Networks with Small Cells

Due to the exponential increase in high data-demanding applications and their services per coverage area, it is becoming challenging for the existing cellular network to handle the massive sum of users with their demands. It is conceded to network operators that the current wireless network may not be capable to shelter future traffic demands. To overcome the challenges the operators are taking interest in efficiently deploying the heterogeneous network. Currently, 5G is in the commercialization phase. Network evolution with addition of small cells will develop the existing wireless network with its enriched capabilities and innovative features. Presently, the 5G global standardization has introduced the 5G New Radio (NR) under the 3rd Generation Partnership Project (3GPP). It can support a wide range of frequency bands (<6 GHz to 100 GHz). For different trends and verticals, 5G NR encounters, functional splitting and its cost evaluation are well-thought-out. The aspects of network slicing to the assessment of the business opportunities and allied standardization endeavours are illustrated. The study explores the carrier aggregation (Pico cellular) technique for 4G to bring high spectral efficiency with the support of small cell massification while benefiting from statistical multiplexing gain. One has been able to obtain values for the goodput considering CA in LTE-Sim (4G), of 40 Mbps for a cell radius of 500 m and of 29 Mbps for a cell radius of 50 m, which is 3 times higher than without CA scenario (2.6 GHz plus 3.5 GHz frequency bands). Heterogeneous networks have been under investigation for many years. Heterogeneous network can improve users service quality and resource utilization compared to homogeneous networks. Quality of service can be enhanced by putting the small cells (Femtocells or Picocells) inside the Microcells or Macrocells coverage area. Deploying indoor Femtocells for 5G inside the Macro cellular network can reduce the network cost. Some service providers have started their solutions for indoor users but there are still many challenges to be addressed. The 5G air-simulator is updated to deploy indoor Femto-cell with proposed assumptions with uniform distribution. For all the possible combinations of apartments side length and transmitter power, the maximum number of supported numbers surpassed the number of users by more than two times compared to papers mentioned in the literature. Within outdoor environments, this study also proposed small cells optimization by putting the Pico cells within a Macro cell to obtain low latency and high data rate with the statistical multiplexing gain of the associated users. Results are presented 5G NR functional split six and split seven, for three frequency bands (2.6 GHz, 3.5GHz and 5.62 GHz). Based on the analysis for shorter radius values, the best is to select the 2.6 GHz to achieve lower PLR and to support a higher number of users, with better goodput, and higher profit (for cell radius u to 400 m). In 4G, with CA, from the analysis of the economic trade-off with Picocell, the Enhanced multi-band scheduler EMBS provide higher revenue, compared to those without CA. It is clearly shown that the profit of CA is more than 4 times than in the without CA scenario. This means that the slight increase in the cost of CA gives back more than 4-time profit relatively to the ”without” CA scenario.Devido ao aumento exponencial de aplicações/serviços de elevado débito por unidade de área, torna-se bastante exigente, para a rede celular existente, lidar com a enormes quantidades de utilizadores e seus requisitos. É reconhecido que as redes móveis e sem fios atuais podem não conseguir suportar a procura de tráfego junto dos operadores. Para responder a estes desafios, os operadores estão-se a interessar pelo desenvolvimento de redes heterogéneas eficientes. Atualmente, a 5G está na fase de comercialização. A evolução destas redes concretizar-se-á com a introdução de pequenas células com aptidões melhoradas e características inovadoras. No presente, os organismos de normalização da 5G globais introduziram os Novos Rádios (NR) 5G no contexto do 3rd Generation Partnership Project (3GPP). A 5G pode suportar uma gama alargada de bandas de frequência (<6 a 100 GHz). Abordam-se as divisões funcionais e avaliam-se os seus custos para as diferentes tendências e verticais dos NR 5G. Ilustram-se desde os aspetos de particionamento funcional da rede à avaliação das oportunidades de negócio, aliadas aos esforços de normalização. Exploram-se as técnicas de agregação de espetro (do inglês, CA) para pico células, em 4G, a disponibilização de eficiência espetral, com o suporte da massificação de pequenas células, e o ganho de multiplexagem estatística associado. Obtiveram-se valores do débito binário útil, considerando CA no LTE-Sim (4G), de 40 e 29 Mb/s para células de raios 500 e 50 m, respetivamente, três vezes superiores em relação ao caso sem CA (bandas de 2.6 mais 3.5 GHz). Nas redes heterogéneas, alvo de investigação há vários anos, a qualidade de serviço e a utilização de recursos podem ser melhoradas colocando pequenas células (femto- ou pico-células) dentro da área de cobertura de micro- ou macro-células). O desenvolvimento de pequenas células 5G dentro da rede com macro-células pode reduzir os custos da rede. Alguns prestadores de serviços iniciaram as suas soluções para ambientes de interior, mas ainda existem muitos desafios a ser ultrapassados. Atualizou-se o 5G air simulator para representar a implantação de femto-células de interior com os pressupostos propostos e distribuição espacial uniforme. Para todas as combinações possíveis do comprimento lado do apartamento, o número máximo de utilizadores suportado ultrapassou o número de utilizadores suportado (na literatura) em mais de duas vezes. Em ambientes de exterior, propuseram-se pico-células no interior de macro-células, de forma a obter atraso extremo-a-extremo reduzido e taxa de transmissão dados elevada, resultante do ganho de multiplexagem estatística associado. Apresentam-se resultados para as divisões funcionais seis e sete dos NR 5G, para 2.6 GHz, 3.5GHz e 5.62 GHz. Para raios das células curtos, a melhor solução será selecionar a banda dos 2.6 GHz para alcançar PLR (do inglês, PLR) reduzido e suportar um maior número de utilizadores, com débito binário útil e lucro mais elevados (para raios das células até 400 m). Em 4G, com CA, da análise do equilíbrio custos-proveitos com pico-células, o escalonamento multi-banda EMBS (do inglês, Enhanced Multi-band Scheduler) disponibiliza proveitos superiores em comparação com o caso sem CA. Mostra-se claramente que lucro com CA é mais de quatro vezes superior do que no cenário sem CA, o que significa que um aumento ligeiro no custo com CA resulta num aumento de 4-vezes no lucro relativamente ao cenário sem CA