Connectivity Management for HetNets based on the Principles of Autonomicity and Context-Awareness

Στο περιβάλλον του Διαδικτύου του Μέλλοντος, η Πέμπτη γενιά (5G) δικτύων έχει ήδη αρχίσει να καθιερώνεται. Τα δίκτυα 5G αξιοποιούν υψηλότερες συχνότητες παρέχοντας μεγαλύτερο εύρος ζώνης, ενώ υποστηρίζουν εξαιρετικά μεγάλη πυκνότητα σε σταθμούς βάσης και κινητές συσκευές, σχηματίζοντας ένα περιβάλλον ετερογενών δικτύων, το οποίο στοχεύει στο να καλυφθούν οι απαιτήσεις της απόδοσης ως προς την μικρότερη δυνατή συνολική χρονοκαθυστέρηση και κατανάλωση ενέργειας. Η αποδοτική διαχείριση της συνδεσιμότητας σε ένα τόσο ετερογενές δικτυακό περιβάλλον αποτελεί ανοιχτό πρόβλημα, με σκοπό να υποστηρίζεται η κινητικότητα των χρηστών σε δίκτυα διαφορετικών τεχνολογιών και βαθμίδων, αντιμετωπίζοντας θέματα πολυπλοκότητας και διαλειτουργικότητας, υποστηρίζοντας τις απαιτήσεις των τρεχουσών εφαρμογών και των προτιμήσεων των χρηστών και διαχειρίζοντας ταυτόχρονα πολλαπλές δικτυακές διεπαφές. Η συλλογή, η μοντελοποίηση, η διεξαγωγή συμπερασμάτων και η κατανομή πληροφορίας περιεχομένου σε σχέση με δεδομένα αισθητήρων θα παίξουν κρίσιμο ρόλο σε αυτήν την πρόκληση. Με βάση τα παραπάνω, κρίνεται σκόπιμη η αξιοποίηση των αρχών της επίγνωσης περιεχομένου και της αυτονομικότητας, καθώς επιτρέπουν στις δικτυακές οντότητες να είναι ενήμερες του εαυτού τους και του περιβάλλοντός τους, καθώς και να αυτοδιαχειρίζονται τις λειτουργίες τους ώστε να πετυχαίνουν συγκεκριμένους στόχους. Επιπλέον, χρειάζεται ακριβής ποσοτική αξιολόγηση της απόδοσης λύσεων διαχείρισης της συνδεσιμότητας για ετερογενή δίκτυα, οι οποίες παρουσιάζουν διαφορετικές στρατηγικές επίγνωσης περιβάλλοντος, απαιτώντας μια μεθοδολογία που να είναι περιεκτική και γενικά εφαρμόσιμη ώστε να καλύπτει διαφορετικές προσεγγίσεις, καθώς οι υπάρχουσες μεθοδολογίες στην βιβλιογραφία είναι σχετικά περιορισμένες. Tο σύνολο της μελέτης επικεντρώνεται σε δύο θεματικούς άξονες. Στο πρώτο θεματικό μέρος της διατριβής, αναλύεται ο ρόλος της επίγνωσης περιβάλλοντος και της αυτονομικότητας, σε σχέση με την διαχείριση της συνδεσιμότητας, αναπτύσσοντας ένα πλαίσιο ταξινόμησης και κατηγοριοποίησης, επεκτείνοντας την τρέχουσα βιβλιογραφία. Με βάση το προαναφερθέν πλαίσιο, ταξινομήθηκαν και αξιολογήθηκαν λύσεις για την υποστήριξη της κινητικότητας σε ετερογενή δίκτυα, οι οποίες δύνανται να θεωρηθούν ότι παρουσιάζουν επίγνωση περιβάλλοντος και αυτο-διαχειριστικά χαρακτηριστικά. Επιπλέον, μελετήθηκε κατά πόσον οι αποφάσεις που λαμβάνονται ως προς την επιλογή του κατάλληλου δικτύου, σύμφωνα με την κάθε λύση, είναι αποτελεσματικές και προτάθηκαν τρόποι βελτιστοποίησης των υπαρχουσών αρχιτεκτονικών, καθώς και προτάσεων προς περαιτέρω ανάπτυξη σχετικών μελλοντικών λύσεων. Στο δεύτερο θεματικό μέρος της διατριβής, αναπτύχθηκε μια ευέλικτη αναλυτική μεθοδολογία, περιλαμβάνοντας όλους τους παράγοντες που μπορούν να συνεισφέρουν στην συνολική χρονοκαθυστέρηση, λαμβάνοντας υπόψιν την σηματοδοσία, την επεξεργαστική επιβάρυνση και την συμφόρηση (μελέτη ουράς), επεκτείνοντας την τρέχουσα βιβλιογραφία. Η μεθοδολογία είναι περιεκτική, ενώ ταυτόχρονα προσφέρει κλειστού τύπου λύσεις και έχει την δυνατότητα να προσαρμόζεται σε διαφορετικές προσεγγίσεις. Προς απόδειξη αυτού, εφαρμόσαμε την μεθοδολογία σε δύο λύσεις με διαφορετική στρατηγική επίγνωσης περιβάλλοντος (μια μεταδραστική και μια προδραστική). Και για τις δύο προσεγγίσεις, τα αναλυτικά αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν από προσομοιώσεις, επιβεβαιώνοντας την αποτελεσματικότητα και την ακρίβεια της αναλυτικής μεθοδολογίας. Επιπλέον, αποδείχθηκε ότι η προδραστική προσέγγιση εμφανίζει καλύτερη απόδοση ως προς την συνολική χρονοκαθυστέρηση, ενώ χρειάζεται σημαντικά λιγότερους επεξεργαστικούς πόρους, παρουσιάζοντας πιθανά οφέλη και στην συνολική ενεργειακή κατανάλωση και στα λειτουργικά και κεφαλαιουχικά κόστη (OPEX και CAPEX)

Security and Privacy for Green IoT-based Agriculture: Review, Blockchain solutions, and Challenges

open access articleThis paper presents research challenges on security and privacy issues in the field of green IoT-based agriculture. We start by describing a four-tier green IoT-based agriculture architecture and summarizing the existing surveys that deal with smart agriculture. Then, we provide a classification of threat models against green IoT-based agriculture into five categories, including, attacks against privacy, authentication, confidentiality, availability, and integrity properties. Moreover, we provide a taxonomy and a side-by-side comparison of the state-of-the-art methods toward secure and privacy-preserving technologies for IoT applications and how they will be adapted for green IoT-based agriculture. In addition, we analyze the privacy-oriented blockchain-based solutions as well as consensus algorithms for IoT applications and how they will be adapted for green IoT-based agriculture. Based on the current survey, we highlight open research challenges and discuss possible future research directions in the security and privacy of green IoT-based agriculture

The Four-C Framework for High Capacity Ultra-Low Latency in 5G Networks: A Review

Network latency will be a critical performance metric for the Fifth Generation (5G) networks expected to be fully rolled out in 2020 through the IMT-2020 project. The multi-user multiple-input multiple-output (MU-MIMO) technology is a key enabler for the 5G massive connectivity criterion, especially from the massive densification perspective. Naturally, it appears that 5G MU-MIMO will face a daunting task to achieve an end-to-end 1 ms ultra-low latency budget if traditional network set-ups criteria are strictly adhered to. Moreover, 5G latency will have added dimensions of scalability and flexibility compared to prior existing deployed technologies. The scalability dimension caters for meeting rapid demand as new applications evolve. While flexibility complements the scalability dimension by investigating novel non-stacked protocol architecture. The goal of this review paper is to deploy ultra-low latency reduction framework for 5G communications considering flexibility and scalability. The Four (4) C framework consisting of cost, complexity, cross-layer and computing is hereby analyzed and discussed. The Four (4) C framework discusses several emerging new technologies of software defined network (SDN), network function virtualization (NFV) and fog networking. This review paper will contribute significantly towards the future implementation of flexible and high capacity ultra-low latency 5G communications

Information Systems in the Era of the Internet of Things: A Domain-Specific Modelling Language

Based on the technological developments of the last few years and the associated digitalisation, the Internet of Things is now an essential part of practically every aspect of life. Smart products with their sensors and actuators are not only boundary objects between the physical and digital world, but also tie both worlds more and more together. The capabilities of the products range from simple monitoring tasks by drones in agriculture to autonomous use in mining. However, in order to exploit the full potential of these capabilities, it is not enough to use individual smart products or sensors, it is necessary to develop holistic IoT-based information systems from the ground up. To take such a systemic perspective, it is essential to have a sound conceptual understanding of the domain and a common language. Against this background, the publication presents a domain-specific modelling language for IoT- based information systems

What Makes Digital Technology? A Categorization Based on Purpose

Digital technology (DT) is creating and shaping today’s world. Building on its identity and history of technology research, the Information Systems discipline is at the forefront of understanding the nature of DT and related phenomena. Understanding the nature of DT requires understanding its purposes. Because of the growing number of DTs, these purposes are diversifying, and further examination is needed. To that end, we followed an organizational systematics paradigm and present a taxonomic theory for DT that enables its classification through its diverse purposes. The taxonomic theory comprises a multi-layer taxonomy of DT and purpose-related archetypes, which we inferred from a sample of 92 real-world DTs. In our empirical evaluation, we assessed reliability, validity, and usefulness of the taxonomy and archetypes. The taxonomic theory exceeds existing technology classifications by being the first that (1) has been rigorously developed, (2) considers the nature of DT, (3) is sufficiently concrete to reflect the diverse purposes of DT, and (4) is sufficiently abstract to be persistent. Our findings add to the descriptive knowledge on DT, advance our understanding of the diverse purposes of DT, and lay the ground for further theorizing. Our work also supports practitioners in managing and designing DTs