Evolutionary methods for self-organizing cooperation in peer-to-peer networks

The Peer-to-Peer network paradigm is drawing the attention of both final users and researchers for its features. P2P networks shift from the classic client-server approach to a high level of decentralization where there is no central control and all the nodes should be able not only to require services, but to provide them to other peers as well. While on one hand such high level of decentralization might lead to interesting properties like scalability and fault tolerance, on the other hand it implies many new problems to deal with. A key feature of many P2P systems is openness, meaning that everybody is potentially able to join a network with no need for subscription or payment systems. The combination of openness and lack of central control makes it feasible for a user to free-ride, that is to increase its own benefit by using services without allocating resources to satisfy other peers’ requests. One of the main goals when designing a P2P system is therefore to achieve cooperation between users. Given the nature of P2P systems based on simple local interactions of many peers having partial knowledge of the whole system, an interesting way to achieve desired properties on a system scale might consist in obtaining them as emergent properties of the many interactions occurring at local node level. Two methods are typically used to face the problem of cooperation in P2P networks: 1) engineering emergent properties when designing the protocol; 2) study the system as a game and apply Game Theory techniques, especially to find Nash Equilibria in the game and to reach them making the system stable against possible deviant behaviors. In this work we present an evolutionary framework to enforce cooperative behaviour in P2P networks that is alternative to both the methods mentioned above. Our approach is based on an evolutionary algorithm inspired by computational sociology and evolutionary game theory, consisting in having each peer periodically trying to copy another peer which is performing better. The proposed algorithms, called SLAC and SLACER, draw inspiration from tag systems originated in computational sociology, the main idea behind the algorithm consists in having low performance nodes copying high performance ones. The algorithm is run locally by every node and leads to an evolution of the network both from the topology and from the nodes’ strategy point of view. Initial tests with a simple Prisoners’ Dilemma application show how SLAC is able to bring the network to a state of high cooperation independently from the initial network conditions. Interesting results are obtained when studying the effect of cheating nodes on SLAC algorithm. In fact in some cases selfish nodes rationally exploiting the system for their own benefit can actually improve system performance from the cooperation formation point of view. The final step is to apply our results to more realistic scenarios. We put our efforts in studying and improving the BitTorrent protocol. BitTorrent was chosen not only for its popularity but because it has many points in common with SLAC and SLACER algorithms, ranging from the game theoretical inspiration (tit-for-tat-like mechanism) to the swarms topology. We discovered fairness, meant as ratio between uploaded and downloaded data, to be a weakness of the original BitTorrent protocol and we drew inspiration from the knowledge of cooperation formation and maintenance mechanism derived from the development and analysis of SLAC and SLACER, to improve fairness and tackle freeriding and cheating in BitTorrent. We produced an extension of BitTorrent called BitFair that has been evaluated through simulation and has shown the abilities of enforcing fairness and tackling free-riding and cheating nodes.

La protezione dei diritti sociali nell'ordinamento dell'Unione Europea

This study deals with the protection of social rights in Europe and aims to outline the position currently held by these rights in the EU law. The first two chapters provide an overview of the regulatory framework in which the social rights lie, through the reorganisation of international sources. In particular the international instruments of protection of social rights are taken into account, both at the universal level, due to the activity of the United Nations Organisation and of its specialized agency, the International Labour Organization, and at a regional level, related to the activity of the Council of Europe. Finally an analysis of sources concludes with the reconstruction of the stages of the recognition of social rights in the EU. The second chapter describes the path followed by social rights in the EU: it examines the founding Treaties and subsequent amendments, the Charter of Fundamental Social Rights of Workers of 1989 and, in particularly, the Charter of Fundamental Rights of the European Union, the legal status of which was recently treated as the primary law by the Treaty of Lisbon signed in December 2007. The third chapter is, then, focused on the analysis of the substantive aspects of the recognition of the rights made by the EU: it provides a framework of the content and scope of the rights accepted in the Community law by the Charter of Fundamental Rights, which is an important contribution to the location of the social rights among the fundamental and indivisible rights of the person. In the last section of the work, attention is focused on the two profiles of effectiveness and justiciability of social rights, in order to understand the practical implications of the gradual creation of a system of protection of these rights at Community level. Under the first profile, the discussion is focused on the effectiveness in the general context of the mechanisms of implementation of the “second generation” rights, with particular attention to the new instruments and actors of social Europe and the effect of the procedures of soft law. Second part of chapter four, finally, deals with the judicial protection of rights in question. The limits of the jurisprudence of the European Union Court of Justice are more obvious exactly in the field of social rights, due to the gap between social rights and other fundamental rights. While, in fact, the Community Court ensures the maximum level of protection to human rights and fundamental freedoms, social rights are often degraded into mere aspirations of EU institutions and its Member States. That is, the sources in the social field (European Social Charter and Community Charter) represent only the base for interpretation and application of social provisions of secondary legislation, unlike the ECHR, which is considered by the Court part of Community law. Moreover, the Court of Justice is in the middle of the difficult comparison between social values and market rules, of which it considers the need to make a balance: despite hesitancy to recognise the juridical character of social rights, the need of protection of social interests has justified, indeed, certain restrictions to the free movement of goods, freedom to provide services or to Community competition law. The road towards the recognition and the full protection of social rights in the European Union law appears, however, still long and hard, as shown by the recent judgments Laval and Viking, in which the Community court, while enhancing the Nice Charter, has not given priority to fundamental social rights, giving them the role of limits (proportionate and justified) of economic freedoms.

Packet Level Coding for Mobile Broadcasting

The thesis deals with channel coding theory applied to upper layers in the protocol stack of a communication link and it is the outcome of four year research activity. A specific aspect of this activity has been the continuous interaction between the natural curiosity related to the academic blue-sky research and the system oriented design deriving from the collaboration with European industry in the framework of European funded research projects. In this dissertation, the classical channel coding techniques, that are traditionally applied at physical layer, find their application at upper layers where the encoding units (symbols) are packets of bits and not just single bits, thus explaining why such upper layer coding techniques are usually referred to as packet layer coding. The rationale behind the adoption of packet layer techniques is in that physical layer channel coding is a suitable countermeasure to cope with small-scale fading, while it is less efficient against large-scale fading. This is mainly due to the limitation of the time diversity inherent in the necessity of adopting a physical layer interleaver of a reasonable size so as to avoid increasing the modem complexity and the latency of all services. Packet layer techniques, thanks to the longer codeword duration (each codeword is composed of several packets of bits), have an intrinsic longer protection against long fading events. Furthermore, being they are implemented at upper layer, Packet layer techniques have the indisputable advantages of simpler implementations (very close to software implementation) and of a selective applicability to different services, thus enabling a better matching with the service requirements (e.g. latency constraints). Packet coding technique improvement has been largely recognized in the recent communication standards as a viable and efficient coding solution: Digital Video Broadcasting standards, like DVB-H, DVB-SH, and DVB-RCS mobile, and 3GPP standards (MBMS) employ packet coding techniques working at layers higher than the physical one. In this framework, the aim of the research work has been the study of the state-of-the-art coding techniques working at upper layer, the performance evaluation of these techniques in realistic propagation scenario, and the design of new coding schemes for upper layer applications. After a review of the most important packet layer codes, i.e. Reed Solomon, LDPC and Fountain codes, in the thesis focus our attention on the performance evaluation of ideal codes (i.e. Maximum Distance Separable codes) working at UL. In particular, we analyze the performance of UL-FEC techniques in Land Mobile Satellite channels. We derive an analytical framework which is a useful tool for system design allowing to foresee the performance of the upper layer decoder. We also analyze a system in which upper layer and physical layer codes work together, and we derive the optimal splitting of redundancy when a frequency non-selective slowly varying fading channel is taken into account. The whole analysis is supported and validated through computer simulation. In the last part of the dissertation, we propose LDPC Convolutional Codes (LDPCCC) as possible coding scheme for future UL-FEC application. Since one of the main drawbacks related to the adoption of packet layer codes is the large decoding latency, we introduce a latency-constrained decoder for LDPCCC (called windowed erasure decoder). We analyze the performance of the state-of-the-art LDPCCC when our decoder is adopted. Finally, we propose a design rule which allows to trade-off performance and latency.

Giustizia sanitaria e diseguaglianze globali in salute: il caso dell'aiuto allo sviluppo in sanità

Life expectancy at birth is the average number of years that a group of people born in the same year should live. The estimate for those born in 2010 is 80.2 years for Italy. On the other side of the chart are a number of countries in sub Saharan Africa. Haiti is in last place: children born in this country in 2010 have a life expectancy by an average of even 30 years, fifty in less than peers born in Italy. From a bioethical point of view, the first question that arises is: Is it right? Is it right that there is such inequality in health? The answer is simple: it is not right. But if we ask ourselves what are the best solution to remedy this situation, the answers become more than one. The differences in life expectancy depends on many factors, including no doubt the effectiveness of health systems. The scope of this work is precisely that of justice in health care and how the different general concepts related to it can be applied in health care settings with very limited financial and human resources. The first chapter describes the main inequalities in global health. The second discusses the main theories of justice. In the next chapter we reason on official development assistance and health cooperation. In the fourth we analyze the contribution of theories of justice through such issues as equity in health, the right of access to health services and right to health. In the fifth chapter the aim is to reason about global justice, the role of health in this context and how the official development assistance in health can contribute.

Spectrum Management and Cognitive Radios

The ever increasing demand for new services from users who want high-quality broadband services while on the move, is straining the efficiency of current spectrum allocation paradigms, leading to an overall feeling of spectrum scarcity. In order to circumvent this problem, two possible solutions are being investigated: (i) implementing new technologies capable of accessing the temporarily/locally unused bands, without interfering with the licensed services, like Cognitive Radios; (ii) release some spectrum bands thanks to new services providing higher spectral efficiency, e.g., DVB-T, and allocate them to new wireless systems. These two approaches are promising, but also pose novel coexistence and interference management challenges to deal with. In particular, the deployment of devices such as Cognitive Radio, characterized by the inherent unplanned, irregular and random locations of the network nodes, require advanced mathematical techniques in order to explicitly model their spatial distribution. In such context, the system performance and optimization are strongly dependent on this spatial configuration. On the other hand, allocating some released spectrum bands to other wireless services poses severe coexistence issues with all the pre-existing services on the same or adjacent spectrum bands. In this thesis, these methodologies for better spectrum usage are investigated. In particular, using Stochastic Geometry theory, a novel mathematical framework is introduced for cognitive networks, providing a closed-form expression for coverage probability and a single-integral form for average downlink rate and Average Symbol Error Probability. Then, focusing on more regulatory aspects, interference challenges between DVB-T and LTE systems are analysed proposing a versatile methodology for their proper coexistence. Moreover, the studies performed inside the CEPT SE43 working group on the amount of spectrum potentially available to Cognitive Radios and an analysis of the Hidden Node problem are provided. Finally, a study on the extension of cognitive technologies to Hybrid Satellite Terrestrial Systems is proposed.

Concessioni di servizio in ambito interportuale, portuale e demaniale marittimo ed esercizio delle relative attività: l'impatto della disciplina comunitaria in materia di libera prestazioni di servizi.

Come si evince dal titolo della tesi, la ricerca effettuata dal presente candidato nel corso del dottorato di ricerca ha avuto ad oggetto l’analisi delle competenze che, a diverso livello, comunitario, nazionale e regionale, sono attribuite agli enti in materia di rilascio di concessioni di servizi in abito interportuale, portuale e demaniale marittimo. L’attenzione, pertanto, ha dovuto innanzitutto essere rivolta ai compiti ed alle facoltà che, in forza del trattato che istituisce la Comunità Europea, sono attribuite alla Comunità stessa. Si è provveduto, pertanto, ad analizzare l’evoluzione della normativa per giungere all’attuale sistema giuridico. Gli aspetti della disciplina delle concessioni, oggetto di ricerca, hanno dovuto ripercorrere i vari procedimenti di infrazione comminati dalla Corte Europea, per i quali il sistema giuridico nazionale si è dovuto adattare con non poche difficoltà, soprattutto per la presenza di posizioni e prassi, negli anni, divenute consolidate.

La tutela del disoccupato nel mercato del lavoro. Dal sostegno del reddito ai servizi per l'occupazione

La tesi affronta il tema degli istituti e degli strumenti di tutela della condizione di disoccupazione. In mancanza d’una nozione giuridica generale di disoccupazione, l’obiettivo è quello di ricercare gli elementi comuni ai differenti istituti in grado di definire l’ambito della protezione garantita alla persona priva d’impiego. Lo studio fornisce, dapprima, una complessiva ricognizione storico-critica degli strumenti per il sostegno del reddito nelle ipotesi di mancanza di lavoro. L’esame dei modelli d’intervento legislativo evidenzia finalità, caratteristiche e criticità dei singoli istituti, sia di quelli più consolidati, che degli interventi più recenti. La seconda parte della tesi si propone d’integrare la ricognizione delle forme di tutela economica con l’analisi delle politiche attive nel mercato del lavoro e degli interventi a sostegno all’occupabilità. L’intento è di verificare le modalità attraverso le quali l’ordinamento tenta di collegare tutela del reddito e promozione dell’occupazione. La ricerca affronta anche la questione dei limiti alla libertà di circolazione nell’Unione Europea dei cittadini non lavoratori, nonché il condizionamento determinato dalle misure che riducono o scoraggiano l’esportabilità delle prestazioni previdenziali negli altri Paesi europei. La parte finale si propone d’individuare gli elementi che caratterizzano il complesso degli istituti analizzati, al fine di verificare a quale evento giuridico l’ordinamento offra protezione. Lo studio identifica due elementi rilevanti: la condizione di “mancanza di lavoro”, che accomuna l’intervento per la disoccupazione e quello a favore dei rapporti di lavoro sospesi, nonché l’attualità dello stato di disoccupazione, parametro generale per gli interventi protettivi. L’analisi svolta sottolinea, però, che i meccanismi di c.d. condizionalità per l’accesso alle prestazioni economiche e ai servizi per l’impiego non consentono un’adeguata promozione della qualità del lavoro e della professionalità del lavoratore. La tesi individua un possibile terreno di sviluppo della protezione della condizione del disoccupato nell’integrazione tra strumenti di sostegno all’impiego e interventi a base universalistica.

Caratteristiche innovative nell'acquisizione di dati di informatica forense in ambienti virtuali

Come risposta positiva alle richieste provenienti dal mondo dei giuristi, spesso troppo distante da quello scientifico, si vuole sviluppare un sistema solido dal punto di vista tecnico e chiaro dal punto di vista giurico finalizzato ad migliore ricerca della verità. L’obiettivo ci si prefigge è quello di creare uno strumento versatile e di facile utilizzo da mettere a disposizione dell’A.G. ed eventualmente della P.G. operante finalizzato a consentire il proseguo dell’attività d’indagine in tempi molto rapidi e con un notevole contenimento dei costi di giustizia rispetto ad una normale CTU. La progetto verterà su analisi informatiche forensi di supporti digitali inerenti vari tipi di procedimento per cui si dovrebbe richiedere una CTU o una perizia. La sperimentazione scientifica prevede un sistema di partecipazione diretta della P.G. e della A.G. all’analisi informatica rendendo disponibile, sottoforma di macchina virtuale, il contenuto dei supporti sequestrati in modo che possa essere visionato alla pari del supporto originale. In questo modo il CT diventa una mera guida per la PG e l’AG nell’ambito dell’indagine informatica forense che accompagna il giudice e le parti alla migliore comprensione delle informazioni richieste dal quesito. Le fasi chiave della sperimentazione sono: • la ripetibilità delle operazioni svolte • dettare delle chiare linee guida per la catena di custodia dalla presa in carico dei supporti • i metodi di conservazione e trasmissione dei dati tali da poter garantire integrità e riservatezza degli stessi • tempi e costi ridotti rispetto alle normali CTU/perizie • visualizzazione diretta dei contenuti dei supporti analizzati delle Parti e del Giudice circoscritte alle informazioni utili ai fini di giustizia

Unione Europea e sanità

La tesi di dottorato "Unione Europea e Sanità" è uno studio sistematico del diritto alla salute e della protezione della sanità pubblica nell'ordinamento giuridico dell'Unione Europea. Il primo capitolo analizza le competenze sanitarie dell'Unione Europea, introdotte per la prima volta dal Trattato di Maastricht e definitivamente sistemate all'art. 168 TFUE. La norma identifica alcuni settori specifici nei quali l'Unione può agire e altri, quali l'organizzazione dei sistemi sanitari e la fornitura di cure mediche, che rimangono in capo agli Stati membri. Il secondo capitolo esamina le deroghe e le esigenze imperative connesse alla salvaguardia della salute nel mercato interno ed è suddiviso in tre sezioni dedicate alla libera circolazione delle merci, al diritto di stabilimento e alla libera prestazione dei servizi. Nella prima ci si è occupati dello sviluppo della legislazione farmaceutica. Nella seconda si sono analizzati il mutuo riconoscimento delle qualifiche professionali e le legislazioni statali che restringono il diritto di stabilimento degli operatori sanitari transfrontalieri. Nella terza si è rivolta l'attenzione alla mobilità dei pazienti che, attraverso la giurisprudenza della Corte di Giustizia, è stata trasfusa in un atto di diritto derivato. Il terzo capitolo si concentra sul ruolo del diritto alla salute nell'ordinamento giuridico dell'Unione Europea in considerazione del valore vincolante della Carta dei diritti fondamentali. Coerentemente, si è scelto di mantenere una struttura tripartita. Nella prima sezione, ci si interroga sull'esistenza di tale diritto alla luce dei pochi casi presenti. Nella seconda, lo si analizza per il tramite delle obbligazioni di proteggere, rispettare ed adempiere, enucleate attraverso alcuni strumenti internazionali e si verifica il ruolo del principio di non discriminazione in relazione all'accesso alle cure. Nella terza, infine, si verifica il ruolo del consenso informato rispetto alla sperimentazione clinica ed alla donazione di materiale biologico.

Servizi offerti su spazi demaniali in concessione e diritto dell'Unione Europea

La tesi analizza, sotto vari aspetti del diritto dell’Unione Europea, i servizi che sono offerti su spazi demaniali. Si articola in quattro capitoli: Il primo capitolo ricostruisce, valutandone l’impatto sui servizi che sono oggetto della presente indagine, lo sviluppo giurisprudenziale della Libertà di Stabilimento e della Libera Prestazione di Servizi, analizzando, altresì, i principi generali e l’art.16 della Carta dei Diritti Fondamentali dell’Unione. Il secondo capitolo è, invece, dedicato al diritto secondario, ossia alla Direttiva 2006/123/CE, alle Direttive “Appalti” e alla Direttiva “Concessioni”. La prima, che nulla aggiunge al quadro normativo trattato nel primo capitolo, svolge, pertanto una vera e propria funzione appaltante e concessoria. Le seconde, invece, seppur non applicabili alle fattispecie ivi esaminate, restano utili per comprendere quale declinazione possano avere i principi di eguaglianza, di non discriminazione, di trasparenza, di pubblicità e di concorrenza nella regolazione dei servizi offerti su spazi demaniali. La terza, invece, in quanto a rilevanza, presenta alcuni punti critici che fanno propendere per una sua non applicabilità. Resta comunque utile sempre in materia di principi, i quali, come evidenziato nell’ultima parte del secondo capitolo, sono stati utilizzati dalla Corte di Giustizia, pur nella totale assenza, fino alla recente direttiva, di strumenti di diritto secondario applicabili alle concessioni. Il terzo capitolo, invece, affronta le problematiche emerse all’interno dell’ordinamento italiano e attua una comparazione tra il sistema italiano e quello portoghese, croato, francese, spagnolo. Il quarto capitolo, da ultimo, prende in considerazione il delicato equilibrio, sempre più attuale, tra principi in materia di appalti pubblici e aiuti di Stato, valutando come, sia il permanere dello status quo, sia un riordino non conforme alla Direttiva 2006/123/CE e ai principi da essa richiamati possa costituire un aiuto di Stato incompatibile con il mercato interno.

Circolazione dei servizi ed economia verde nel diritto dell'Unione Europea

Il fine principale della tesi è di dimostrare che il concetto di economia verde, pur non avendo natura giuridica, ha un rilievo notevole nel diritto dell’Unione europea, in particolare rispetto al mercato dei servizi. L’indagine concerne innanzitutto lo sviluppo sostenibile, del quale l’economia verde rappresenta uno strumento, per poi incentrarsi sul concetto di economia verde, al fine di ricostruire la sua veste giuridica e la sua collocazione nel diritto (primario) dell’Unione europea. In secondo luogo, si analizza come l’Unione stia utilizzando il proprio diritto per favorire la transizione verso un’economia verde e per stimolare la circolazione dei relativi servizi. Da ultimo, vengono prospettate le varie relazioni che si ritiene possano intercorrere tra l’economia verde (nella sua dimensione giuridica a livello sovranazionale) e la libera prestazione dei servizi.

Enabling Human Centric Smart Campuses via Edge Computing and Connected Objects

Early definitions of Smart Building focused almost entirely on the technology aspect and did not suggest user interaction at all. Indeed, today we would attribute it more to the concept of the automated building. In this sense, control of comfort conditions inside buildings is a problem that is being well investigated, since it has a direct effect on users’ productivity and an indirect effect on energy saving. Therefore, from the users’ perspective, a typical environment can be considered comfortable, if it’s capable of providing adequate thermal comfort, visual comfort and indoor air quality conditions and acoustic comfort. In the last years, the scientific community has dealt with many challenges, especially from a technological point of view. For instance, smart sensing devices, the internet, and communication technologies have enabled a new paradigm called Edge computing that brings computation and data storage closer to the location where it is needed, to improve response times and save bandwidth. This has allowed us to improve services, sustainability and decision making. Many solutions have been implemented such as smart classrooms, controlling the thermal condition of the building, monitoring HVAC data for energy-efficient of the campus and so forth. Though these projects provide to the realization of smart campus, a framework for smart campus is yet to be determined. These new technologies have also introduced new research challenges: within this thesis work, some of the principal open challenges will be faced, proposing a new conceptual framework, technologies and tools to move forward the actual implementation of smart campuses. Keeping in mind, several problems known in the literature have been investigated: the occupancy detection, noise monitoring for acoustic comfort, context awareness inside the building, wayfinding indoor, strategic deployment for air quality and books preserving.