Real-time multicast algorithms for P2P networks

Nowadays, many applications use multicast transmissions, such as online games, videoconference programs, or sharing applications in a P2P network. However, multicast transmission is a problem that has still not been satisfactorily solved. In this work we show a family of algorithms capable to solve this problem, concretely focused on the real-time transmissions, in which a node called root or source sends information to a specific group of nodes. These algorithms take advantage of the transmission delay of a message between one node and another in order to send it towards another node. In order to study the behaviour of these new real-time transmission algorithms we have worked with two virtual networks that models the IP network, to which we have added a number of users, from 10 to 1000. These users form the multicast group. Later, we have obtained the overlay network. This network is defined in the application layer, and the user nodes form it. Finally, the multicast algorithms have been applied on those networks and results have been analysed to extract the conclusions for our original purposes

Subgrafs d'energia mínima en xarxes ad-hoc

En una xarxa de comunicacions ad-hoc els diferents nodes són normalment dispositius sense fils que poden situar-se sobre qualsevol punt de l’espai. En aquest tipus de xarxes s’han de definir els enllaços entre els diferents dispositius sobre la marxa, de manera que existeixi una connectivitat entre tots els nodes de la xarxa. Una primera solució consistiria en cobrir des de cada un dels nodes tota la resta de nodes de la xarxa, o el que és el mateix, en crear una xarxa completa en la que tots els nodes es comuniquessin directament entre si a través d’enllaços sense fils. En aquest escenari, però, un node hauria d’arribar directament als nodes més llunyans de la xarxa, cosa que suposaria un consum considerable d’energia. Això és, a més, un punt de vital importància en les xarxes ad-hoc ja que els diferents dispositius que les conformen solen ser elements portàtils que funcionen amb bateries. És per aquest motiu que en les xarxes ad-hoc s’intenta reduir el radi de cobertura dels diferents nodes amb l’objectiu de minimitzar el consum d’energia. D’aquesta manera, s’intenta que un node es comuniqui directament només amb els dispositius veïns més propers, de forma que per enviar informació als nodes més llunyans ho faci a través d’una sèrie de dispositius intermedis. El present projecte té com a objectiu el disseny de la topologia d’una xarxa adhoc amb un doble requeriment. D’una banda, s’ha d’aconseguir connectivitat completa, és a dir, s’ha de garantir que un node pugui enviar informació a tota la resta de nodes de la xarxa encara que aquesta operació es faci a través de nodes intermedis. I, en segon lloc, s’ha d’aconseguir que el consum total d’energia de la xarxa sigui mínim. El fet de treballar amb xarxes sense fils fa que considerem un consum d’energia proporcional al quadrat dels radis de cobertura de forma que, finalment, l’objectiu serà minimitzar la suma dels quadrats del radi de cobertura dels diferents nodes de la xarxa. El problema que acabem de descriure –que en termes teòrics s’anomena: subgraf de difusió d’energia mínima– és un problema NP-complet, és a dir, un problema que no es pot resoldre en temps breus de computació. És per aquest motiu que en el present projecte s’han utilitzat dos algoritmes probabilistes – simulated annealing i formigues– capaços d’obtenir solucions properes a la solució òptima en temps raonables de càlcul. Ambdós algoritmes han estat comparats, a més, amb un algoritme determinista basat en l’algoritme de Kruskal. La memòria es divideix de la següent forma. En el primer capítol es descriuen les principals característiques i aplicacions de les xarxes ad-hoc. A més, es recorda la importància del consum de les bateries en el disseny de la topologia de la xarxa. En el segon capítol es presenten les eines teòriques necessàries per a la definició formal del problema de l’assignació dels radis de cobertura en una xarxa ad-hoc. De forma anàloga a la majoria de problemes que plantegen les xarxes de comunicació, aquest marc teòric el proporciona la teoria de grafs. A continuació, en el tercer capítol, es presenten les eines que es proposen per a la resolució aproximada del problema i, en el quart, s’especifica amb més detall els procediments aplicats al context particular d’aquest projecte. Finalment, en el cinquè i últim capítol, s’exposa el conjunt de proves efectuat sobre els diferents algoritmes, es mostren els resultats obtinguts per aquestes, es presenten les conclusions i es descriuen les principals línies futures d’investigació.En una xarxa de comunicacions ad-hoc els diferents nodes són normalment dispositius sense fils que poden situar-se sobre qualsevol punt de l’espai. En aquest tipus de xarxes s’ha de definir els enllaços entre els diferents dispositius sobre la marxa, de manera que existeixi una connectivitat entre tots els nodes que conformen la xarxa. El present projecte té com a objectiu el disseny de la topologia d’una xarxa adhoc amb un doble requeriment. D’una banda, s’ha d’aconseguir connectivitat completa, és a dir, s’ha de garantir que un node pugui enviar informació a tota la resta de nodes de la xarxa encara que aquesta operació es faci a través de nodes intermedis i, en segon lloc, s’ha d’aconseguir que el consum total d’energia de la xarxa sigui mínim. Per a resoldre aquest problema, anomenat subgraf de difusió d’energia mínima (MECBS), es presenten dos algoritmes probabilistes –simulated annealing i formigues– a més d’un algoritme determinista basat en l’obtenció d’arbres generadors mínims mitjançant Kruskal. Tots tres algoritmes són analitzats i comparats detalladament per tal d’extreure les conclusions que proporcionin una millor solució al problema del MECBS

Ceria-Based Dual-Phase Membranes for High-Temperature Carbon Dioxide Separation: Effect of Iron Doping and Pore Generation with MgO Template

Dual-phase membranes for high-temperature carbon dioxide separation have emerged as promising technology to mitigate anthropogenic greenhouse gases emissions, especially as a pre- and post-combustion separation technique in coal burning power plants. To implement these membranes industrially, the carbon dioxide permeability must be improved. In this study, Ce0.8Sm0.2O2−δ (SDC) and Ce0.8Sm0.19Fe0.01O2−δ (FSDC) ceramic powders were used to form the skeleton in dual-phase membranes. The use of MgO as an environmentally friendly pore generator allows control over the membrane porosity and microstructure in order to compare the effect of the membrane’s ceramic phase. The ceramic powders and the resulting membranes were characterized using ICP-OES, HSM, gravimetric analysis, SEM/EDX, and XRD, and the carbon dioxide flux density was quantified using a high-temperature membrane permeation setup. The carbon dioxide permeability slightly increases with the addition of iron in the FSDC membranes compared to the SDC membranes mainly due to the reported scavenging effect of iron with the siliceous impurities, with an additional potential contribution of an increased crystallite size due to viscous flow sintering. The increased permeability of the FSDC system and the proper microstructure control by MgO can be further extended to optimize carbon dioxide permeability in this membrane system.DFG, 414044773, Open Access Publizieren 2019 - 2020 / Technische Universität Berli

RockGIS: a GIS-based model for the analysis of fragmentation in rockfalls

A rockfall is a mass instability event frequently observed in road cuts, open pit mines and quarries, steep slopes and cliffs. After its detachment, the rock mass may disaggregate and break due to the impact with the ground surface, thus producing new rock fragments. The consideration of the fragmentation of the rockfall mass is critical for the calculation of the trajectories of the blocks and the impact energies and for the assessment of the potential damage and the design of protective structures. In this paper, we present RockGIS, a GIS-based tool that simulates stochastically the fragmentation of the rockfall, based on a lumped mass approach. In RockGIS, the fragmentation is triggered by the disaggregation of the detached rock mass through the pre-existing discontinuities just before the impact with the ground. An energy threshold is defined in order to determine whether the impacting blocks break or not. The distribution of the initial mass between a set of newly generated rock fragments is carried out stochastically following a power law. The trajectories of the new rock fragments are distributed within a cone. The fragmentation model has been calibrated and tested with a 10,000 m3 rockfall that took place in 2011 near Vilanova de Banat, Eastern Pyrenees, Spain.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Modelización de desprendimientos rocosos considerando la fragmentación

Determinar el riesgo al que está expuesto un edificio o una infraestructura debido a los desprendimientos rocosos mediante la Evaluación Cuantitativa de Riesgo requiere estudiar la peligrosidad, que integra la magnitud del fenómeno y la probabilidad de ocurrencia. Hoy en día la mayoría de metodologías disponibles para realizar estudios de peligrosidad no consideran la fragmentación de los bloques durante su propagación por la ladera. Este proceso tiene implicaciones directas en el estudio de la peligrosidad ya que se pueden incrementar el número de fragmentos y las energías cinéticas de los bloques disminuyen al reducirse su tamaño. En esta contribución se presenta el diseño e implementación de un módulo de fragmentación en un programa de simulación de desprendimientos rocosos llamado RockGIS y su aplicación a un caso de estudio.Postprint (published version

Rockfall fragmentation analysis: Vilanova de Banat case study

Fragmentation is a critical mechanism for the calculation of the trajectories of the blocks and the impact energies, for the assessment of the potential damage and for the design of protec-tive structures, although few rockfall models account for it. In this contribution we present an application of the trajectory simulation tool RockGIS, which explicitly accounts for fragmen-tation, to a recent rockfall event occurred near Vilanova de Banat (Spain). All parameters of the model controlling the kinematics of the propagation and fragmentation have been calibrat-ed in order to reproduce the number of fragments generated and trajectories followed by the blocks. Several performance criteria have been considered and simulations with and without accounting for fragmentation have been performed to assess their influence. The results con-sidering fragmentation show a reasonable matching with the observations in the field.Postprint (published version

Simulation of full-scale rockfall tests with a fragmentation model

In this paper, we present the upgraded version of RockGIS, a stochastic program for the numerical simulation of rockfalls and their fragmentation, based on a fractal model. The code has been improved to account for a range of fragmentation scenarios, depending on the impact conditions. In the simulation, the parameters of the fractal fragmentation model that define the sizes of the generated fragments were computed at each impact according to the kinematic conditions. The performance of the upgraded code was verified and validated by real-scale rockfall tests performed in a quarry. The tests consisted of the release of 21 limestone blocks. For each release, the size and spatial distribution of the fragments generated by the impacts were measured by hand and from orthophotos taken via drone flights. The trajectories of the blocks and the resulting fragments were simulated with the code and calibrated with both the volume distribution and the runout distances of the fragments. Finally, as all the relevant rockfall parameters involved were affected by strong uncertainty and spatial variability, a parametric analysis was carried out and is discussed.This work has been carried out with the support of the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness thanks to a fellowship to the first author (BES-2014-069795) and in the framework of the research project RockModels (Ref. BIA2016-75668-P, AEI/FEDER, UE). The collaboration of Canteras Hermanos Foj (Barcelona metropolitan area, Spain) is gratefully acknowledged.Peer ReviewedPostprint (published version

El Observatorio del Estudiante de la Universidad de Barcelona. Una nueva forma de participación

En el 2012 la Universidad de Barcelona creó el Observatorio del Estudiante como una herramienta de participación activa, comprometida y responsable de los estudiantes. Su objetivo es obtener información que facilite una toma de decisiones informada en el ámbito de las políticas universitarias que les afectan. Es un espacio para visualizar el mundo del universitario, visto desde su perspectiva de valores y prioridades, donde el estudiante plantea aquello que le preocupa y encuentra mecanismos para buscar soluciones