Sensor communication in Smart cities and regions: An efficient IoT-based remote health monitoring system

Recent advances in Information and Communication Technology (ICT), especially those related to the Internet of Things (IoT), are facilitating smart regions. Among many services that a smart region can offer, remote health monitoring is a typical application of IoT paradigm. It offers the ability to continuously monitor and collect health-related data from a person, and transmit the data to a remote entity (for example, a healthcare service provider) for further processing and knowledge extraction. An IoT-based remote health monitoring system can be beneficial in rural areas belonging to the smart region where people have limited access to regular healthcare services. The same system can be beneficial in urban areas where hospitals can be overcrowded and where it may take substantial time to avail healthcare. However, this system may generate a large amount of data. In order to realize an efficient IoT-based remote health monitoring system, it is imperative to study the network communication needs of such a system; in particular the bandwidth requirements and the volume of generated data. The thesis studies a commercial product for remote health monitoring in Skellefteå, Sweden. Based on the results obtained via the commercial product, the thesis identified the key network-related requirements of a typical remote health monitoring system in terms of real-time event update, bandwidth requirements and data generation. Furthermore, the thesis has proposed an architecture called IReHMo - an IoT-based remote health monitoring architecture. This architecture allows users to incorporate several types of IoT devices to extend the sensing capabilities of the system. Using IReHMo, several IoT communication protocols such as HTTP, MQTT and CoAP has been evaluated and compared against each other. Results showed that CoAP is the most efficient protocol to transmit small size healthcare data to the remote servers. The combination of IReHMo and CoAP significantly reduced the required bandwidth as well as the volume of generated data (up to 56 percent) compared to the commercial product. Finally, the thesis conducted a scalability analysis, to determine the feasibility of deploying the combination of IReHMo and CoAP in large numbers in regions in north Sweden.

Improving distributed simulation in a workstation environment

Technological development brings more and more complex systems to the consumer markets. The time required for bringing a new product to market is crucial for the competitive edge of a company. Simulation is used as a tool to model these products and their operation before actual live systems are built. The complexity of these systems can easily require large amounts of memory and computing power. Distributed simulation can be used to meet these demands. Distributed simulation has its problems. Diworse, a distributed simulation environment, was used in this study to analyze the different factors that affect the time required for the simulation of a system. Examples of these factors are the simulation algorithm, communication protocols, partitioning of the problem, distributionof the problem, capabilities of the computing and communications equipment and the external load. Offices offer vast amounts of unused capabilities in the formof idle workstations. The use of this computing power for distributed simulation requires the simulation to adapt to a changing load situation. This requires all or part of the simulation work to be removed from a workstation when the owner wishes to use the workstation again. If load balancing is not performed, the simulation suffers from the workstation's reduced performance, which also hampers the owner's work. Operation of load balancing in Diworse is studied and it is shown to perform better than no load balancing, as well as which different approaches for load balancing are discussed.

Kytkentäisen lähiverkon palvelutason mittaaminen

Tässä diplomityössä tutkittiin yrityksen Ethernet-lähiverkon palvelutasoa, palveluiden saatavuuden näkökulmasta. Tutkimus pohjautui käytännön tarpeeseen. Palvelun saatavuuteen verkon osalta vaikuttavat sen käyttöaste, virheet ja viiveet. Työssä käytettiin valmiita kaupallisia ohjelmia verkon hallintaan ja verkkostatistiikan keräämiseen. Työssä selvitettiin teoriapohjaa laitteiden, kytkentätekniikoiden, palvelulaatuprotokollien (QoS), tietoliikenneprotokollien, RMON:in, SNMP:in ja VLAN:in osalta, jotka yhdessä muodostavat kytkentäisen lähiverkon palvelutason. Työn tuloksena todettiin mittauskohteena olevan lähiverkon palvelutason olevan hyvällä tasolla. Työn tuloksista pääteltiin tulevaisuuden suurimpana haasteena olevan lähiverkkoja yhdistävien yhteyksien nostaminen selvästi paremmalle suoritustasolle. Lähiverkkojen teoreettinen suorituskyky onkin useimmiten riittävä, mutta lähiverkkojen hallinnassa on parantamisen varaa. Työssä toteutettiin seurantajärjestelmä, jolla on helppo seurata lähiverkon palvelutason kehitystä jatkossa.

Sähkökoneiden etädiagnostiikan kenttätason tiedonsiirtotarpeen arviointi ja instrumentoinnin kehittäminen

Tässä diplomityössä tarkastellaan sähkökoneiden tyypillisiä vikoja ja joitain näiden havaitsemiseen käytettäviä mittauksia ja analyysejä; mittausten tuottamaa tietomäärää arvioidaan. Muutamia teollisuuslaitoksissa käytettyjä väyliä ja tiedonsiirtoprotokollia esitellään, ja analysoidaan kunnonvalvonnan mittauksien siirtämisen näillä väylillä vaatimaa väylän datansiirtonopeutta. Valvottavien sähkökoneiden määrän ylärajaa arvioidaan kunkin väylän/protokollan tapauksessa. Työssä esitellään ratkaisuja sähkökoneiden etädiagnostiikan tiedonsiirron toteuttamiseksi ja arvioidaan valvottavien sähkökoneiden määrän ylärajaa kussakin tapauksessa. Lisäksi työssä suunnitellaan ja toteutetaan kunnonvalvonnan mitta-antureiden kanssa käytettävä mittaustiedon keräily-yksikkö. Keräily-yksikön sisältävä kunnonvalvonnan ja etädiagnostiikan tiedonkeruu- ja tiedonsiirtojärjestelmä asennetaan kahteen pilot-kohteeseen: sellutehtaalle ja pienvesivoimalaan.

Simulation Supported Robot Programming using XML

The main objective of this master's thesis is to study robot programming using simulation software, and also how to embed the simulation software into company's own robot controlling software. The further goal is to study a new communication interface to the assembly line's components -more precisely how to connect the robot cell into this new communication system. Conveyor lines are already available where the conveyors use the new communication standard. The robot cell is not yet capable of communicating with to other devices using the new communication protocols. The main problem among robot manufacturers is that they all have their own communication systems and programming languages. There has not been any common programming language to program all the different robot manufacturers robots, until the RRS (Realistic Robot Simulation) standards were developed. The RRS - II makes it possible to create the robot programs in the simulation software and it gives a common user interface for different robot manufacturers robots. This thesis will present the RRS - II standard and the robot manufacturers situation for the RRS - II support. Thesis presents how the simulation software can be embedded into company's own robot controlling software and also how the robot cell can be connected to the CAMX (Computer Aided Manufacturing using XML) communication system.

Performance Management of a Next Generation Network

Today's communication networks consist of numerous interdependent network components. To manage these networks and to ensure their reliable and efficient operation to meet the increasing customer usability demands, extensive network management tools are required from the service provider. The goal of this study was to adapt the Next Generation Network (NGN) providing VoIP services within a performance oriented network management system. This study focuses only on NGN network and the project was implemented as an assignment of the Network Operations Center of Elisa Corporation. The theoretical part of this study introduces the network environment of the Elisa NGN platform: its components and used signalling protocols as well as other exploitable communication protocols. In addition, the Simple Network Management Protocol (SNMP) is closely examined since it is commonly used as the basis of IP (Internet Protocol) network management. Also some primary applications enabled by the NGN technology are introduced. The empirical part of this study contains a short overview of the implemented network performance management system and its properties. The most crucial monitored MIB modules, SNMP parameters and implemented performance measurements are described. The trap topology and the role of the traps for management of the NGN platform are considered and finally, the conclusion based on the several disquisitions is made supported with suggestions for future improvements.

Palveluväylää hyödyntävät järjestelmäintegraatiot

Tässä työssä kuvataan Lahti Fenix Kuntalaistilijärjestelmän ja Tekla Xcity-järjestelmän välille toteutetun järjestelmäintegraation eri vaiheet. Kuntalaistilijärjestelmä on Lahden kaupungin Fenix-hankkeessa kehitteillä oleva sähköinen palvelualusta, jota pitkin kuntalaisille tarjotaan erilaisia kunnallisia palveluja, kuten vastaanottoaikoja hammaslääkärille. Tekla Xcity on kuntien ja kaupunkien käyttöön tarkoitettu järjestelmä, josta on mahdollista hakea esimerkiksi henkilö- ja paikkatietoja. Aluksi työssä esitellään lyhyesti erilaisia tapoja toteuttaa järjestelmäintegraatioita. Seuraavaksi kiinnitetään erityistä huomiota niin sanottuihin web-palveluihin, joiden etuja ja haittoja arvioidaan käytännön esimerkin kautta. Tässä pidetään viitekehyksenä Kuntalaistilijärjestelmää ja siinä käytettyä palvelukeskeistä arkkitehtuuria. Arkkitehtuurin ja viestiliikenneratkaisujen arvioinnin jälkeen siirrytään käytännön osuuteen, jossa itse järjestelmäintegraatio toteutetaan. Järjestelmäintegraatio toteutetaan käyttäen avoimen lähdekoodin palveluväylää ja sille saatavissa olevia viestintäkehyksiä. Integraation eri vaiheissa tutustutaan erilaisiin viestiliikenneprotokolliin ja niiden käyttöön valittujen viestintäkehysten kanssa. Kunkin protokollan toimivuus varmennetaan analysoimalla integraatioon liittyvien komponenttien ja päätepisteiden välistä tietoliikennettä.

Security in multicast communication

Multicast is one method to transfer information in IPv4 based communication. Other methods are unicast and broadcast. Multicast is based on the group concept where data is sent from one point to a group of receivers and this remarkably saves bandwidth. Group members express an interest to receive data by using Internet Group Management Protocol and traffic is received by only those receivers who want it. The most common multicast applications are media streaming applications, surveillance applications and data collection applications. There are many data security methods to protect unicast communication that is the most common transfer method in Internet. Popular data security methods are encryption, authentication, access control and firewalls. The characteristics of multicast such as dynamic membership cause that all these data security mechanisms can not be used to protect multicast traffic. Nowadays the protection of multicast traffic is possible via traffic restrictions where traffic is allowed to propagate only to certain areas. One way to implement this is packet filters. Methods tested in this thesis are MVR, IGMP Filtering and access control lists which worked as supposed. These methods restrict the propagation of multicast but are laborious to configure in a large scale. There are also a few manufacturerspecific products that make possible to encrypt multicast traffic. These separate products are expensive and mainly intended to protect video transmissions via satellite. Investigation of multicast security has taken place for several years and the security methods that will be the results of the investigation are getting ready. An IETF working group called MSEC is standardizing these security methods. The target of this working group is to standardize data security protocols for multicast during 2004.

Oops! Another medication error : a literature review of contributing factors and methods to prevent medication errors

The purpose of this bachelor's thesis was to chart scientific research articles to present contributing factors to medication errors done by nurses in a hospital setting, and introduce methods to prevent medication errors. Additionally, international and Finnish research was combined and findings were reflected in relation to the Finnish health care system. Literature review was conducted out of 23 scientific articles. Data was searched systematically from CINAHL, MEDIC and MEDLINE databases, and also manually. Literature was analysed and the findings combined using inductive content analysis. Findings revealed that both organisational and individual factors contributed to medication errors. High workload, communication breakdowns, unsuitable working environment, distractions and interruptions, and similar medication products were identified as organisational factors. Individual factors included nurses' inability to follow protocol, inadequate knowledge of medications and personal qualities of the nurse. Developing and improving the physical environment, error reporting, and medication management protocols were emphasised as methods to prevent medication errors. Investing to the staff's competence and well-being was also identified as a prevention method. The number of Finnish articles was small, and therefore the applicability of the findings to Finland is difficult to assess. However, the findings seem to fit to the Finnish health care system relatively well. Further research is needed to identify those factors that contribute to medication errors in Finland. This is a necessity for the development of methods to prevent medication errors that fit in to the Finnish health care system.

Information and Communication Society's Impact on Global Paper Consumption

Tämän tutkielman tavoitteena on selvittää informaatio- ja kommunikaatioyhteiskunnan vaikutusta paperin kulutukseen maailmanlaajuisesti. Tarkoituksena on löytää informaatio- ja kommunikaatioyhteiskuntaa kuvaavia mittareita, joiden avulla voidaan vertailla kehittyneitä ja kehittyviä markkina-alueita keskenään. Tutkimusongelmaan haetaan ratkaisua tutkimalla sekä kirjallisuutta että tilastoja, ja vertaamalla niitä esitettyihin teorioihin informaatio- ja kommunikaatioyhteiskunnan kehityksestä. Tutkielman avulla pyritään arvioimaan ja kuvaamaantoimintaympäristön muutoksia paperin kulutuksen suhteen pitkällä aikavälillä informaatio- ja kommunikaatioyhteiskunnan näkökulmasta.

Unlicensed Mobile Access Concept from Testing Point of View

Viime vuosikymmenien aikana kommunikaatioteknologiat ovat kehittyneet erittäin paljon. Uusia verkkoja, liityntätekniikoita, protokollia ja päätelaitteita on luotu alati kehittyvällä vauhdilla, eikä hidastumisen merkkejä ole näkyvissä. Varsinkin mobiilisovellukset ovat kasvattaneet markkinaosuuksiaan viime aikoina. Unlicensed MobileAccess (UMA) on uusi liityntätekniikka mobiilipäätelaitteille, joka mahdollistaa liitynnän GSM- runkoverkkoon WLAN- tai Bluetooth - tekniikoiden avulla. Tämä diplomityö keskittyy UMAan liittyviin teknologioihin, joita tarkastellaan lähemmin ensimmäisissä kappaleissa. Tavoitteena on esitellä, mitä UMA merkitsee, ja kuinka eri tekniikoita voidaan soveltaa sen toteutuksissa. Ennenkuin uusia teknologioita voidaan soveltaa kaupallisesti, täytyy niiden olla kokonaisvaltaisesti testattuja. Erilaisia testausmenetelmiä sovelletaan laitteistonja ohjelmiston testaukseen, mutta tavoite on kuitenkin sama, eli vähentää testattavan tuotteen epäluotettavuutta ja lisätä sen laatua. Vaikka UMA käsittääkin pääasiassa jo olemassa olevia tekniikoita, tuo se silti mukanaan uuden verkkoelementin ja kaksi uutta kommunikaatioprotokollaa. Ennen kuin mitään UMAa tukevia ratkaisuja voidaan tuoda markkinoille, monia erilaisia testausmenetelmiä on suoritettava, jotta varmistutaan uuden tuotteen oikeasta toiminnallisuudesta. Koska tämä diplomityö käsittelee uutta tekniikkaa, on myös testausmenetelmien yleisen testausteorian käsittelemiselle varattu oma kappale. Kappale esittelee erilaisia testauksen näkökulmia ja niihin perustuen rakennetaan myös testausohjelmisto. Tavoitteena on luoda ohjelmisto, jota voidaan käyttää UMA-RR protokollan toiminnan varmentamiseen kohdeympäristössä.

The effect of information and communication technology on global paper consumption

The objective of this thesis is to find out how information and communication technology affects the global consumption of printing and writing papers. Another objective is to find out, whether there are differences between paper grades in these effects. The empirical analysis is conducted by linear regression analysis using three sets of country-level panel data from 1990-2006. Data set of newsprint contains 95 countries, data set of uncoated woodfree paper 61 countries and data set of coated mechanical paper 42 countries. The material is based on paper consumption data of RISI’s Industry Statistics Database and on the information and communication technology data of GMID-database. Results indicate that number of Internet users has statistically significant negative effect on the consumption of newsprint and on the consumption of coated mechanical paper and number of mobile telephone users has positive effect on the consumptions of these papers. Results also indicate that information and communication technologies have only small effect on consumption of uncoated woodfree paper or no significant effect at all, but these results are more uncertain to some extent.

Mobility Management in Packet Switched Mobile Networks

Nykyisin matkaviestinverkot ovat osa jokapäiväistä elämää. Merkittävimpiä eroja kiinteiden ja matkaviestinverkkojen välillä on käyttäjän liikkuvuus, joka voidaan määritellä mahdollisuudeksi soittaa ja vastaanottaa puheluita missä ja milloin tahansa. Työ selittää termin liikkuvuus ja määrittää ongelmat, jotka täytyy ratkaista liikkuvuuden aikaansaamiseksi sekä tavat, joilla nämä ongelmat on ratkaistu matkaviestinverkoissa. Työ luo yleiskatsauksen liikkuvuuden aikaansaamisessa käytettäviin menetelmiin, joita ovat haku, sijainnin päivitys, sijainnin seuranta ja kanavan vaihto. Työ keskittyy liikkuvuuteen kolmannen sukupolven matkaviestinverkkojen paketti-kytkentäisessä osassa, esimerkkinä liikkuvuuden hallinta UMTS:ssa (Universal Mobile Telecommunications System). Erot paketti- ja piirikytkentäisen osan välillä tuodaan esille ja selitetään. Jotta käyttäjät ja heidän päätteensä voisivat liikkua, tiedon täytyy kulkea verkon eri osien välillä. Merkinanto verkkoelementtien välillä ja liikkuvuuden mahdollistavien toimenpiteiden suoritus tehdään yhteyskäytännön avulla. Työ kuvaa yhteyskäytännöt, jotka ovat osallisena liikkuvuuden tarjontaan. Painopiste on GPRS:n liikkuvuuden-hallintayhteyskäytännössä, GMM:ssä. GMM protokollan prototyypin toteutus on esitetty työn käytännön osassa.

Code Generator for Key Management Protocols - Design and Implementation

Key management has a fundamental role in secure communications. Designing and testing of key management protocols is tricky. These protocols must work flawlessly despite of any abuse. The main objective of this work was to design and implement a tool that helps to specify the protocol and makes it possible to test the protocol while it is still under development. This tool generates compile-ready java code from a key management protocol model. A modelling method for these protocols, which uses Unified Modeling Language (UML) was also developed. The protocol is modelled, exported as an XMI and read by the code generator tool. The code generator generates java code that is immediately executable with a test software after compilation.