Scalable and interference aware wi-fi mesh networks using cots devices

A crescente tendencia no acesso móvel tem sido potenciada pela tecnologia IEEE 802.11. Contudo, estas redes têm alcance rádio limitado. Para a extensão da sua cobertura é possível recorrer a redes emalhadas sem fios baseadas na tecnologia IEEE 802.11, com vantagem do ponto de vista do custo e da flexibilidade de instalação, face a soluções cabladas. Redes emalhadas sem fios constituídas por nós com apenas uma interface têm escalabilidade reduzida. A principal razão dessa limitação deve-se ao uso do mecanismo de acesso ao meio partilhado Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) em topologias multi-hop. Especificamente, o CSMA/CA não evita o problema do nó escondido levando ao aumento do número de colisões e correspondente degradação de desempenho com impacto direto no throughput e na latência. Com a redução da tecnologia rádio torna-se viável a utilização de múltiplos rádios por nó, sem com isso aumentar significativamente o custo da solução final de comunicações. A utilização de mais do que um rádio por nó de comuniações permite superar os problemas de desempenho inerentes ás redes formadas por nós com apenas um rádio. O objetivo desta tese, passa por desenvolver uma nova solução para redes emalhadas multi-cana, duar-radio, utilizando para isso novos mecanismos que complementam os mecanismos definidos no IEEE 802.11 para o estabelecimento de um Basic Service Set (BSS). A solução é baseada na solução WiFIX, um protocolo de routing para redes emalhadas de interface única e reutiliza os mecanismos já implementados nas redes IEEE 802.11 para difundir métricas que permitam à rede escalar de forma eficaz minimizando o impacto na performance. A rede multi-hop é formada por nós equipados com duas interfaces, organizados numa topologia hierárquica sobre múltiplas relações Access Point (AP) – Station (STA). Os resultados experimentais obtidos mostram a eficácia e o bom desempenho da solução proposta face à solução WiFIX original.

MAC regenerative analysis of wireless Ad-Hoc networks

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Aufbau eines unternehmensweiten W-Lan

Informationsaustausch ist ein wichtiger Bestandteil in der heutigen Gesellschaft. Während des früheren Anfangs des Ethernets war der Informationsaustausch auf drahtgebundene Netzwerklösungen angewiesen. Aber die Vernetzung war von Raum und Stoffen ziemlich eingeschränkt. Der dringende Bedarf wurde nach der Verabschiedung des IEEE-802.11-Standards erleichtert. Die Arbeitsgruppe 802.11 definierte ein neues Schlagwort der modernen Kommunikationsmethode, das sogenannte Wireless LAN, kurz WLAN. Wireless LAN ist eine revolutionierte Methode für den Datenaustausch und bahnt einen Trend der Daten-transportierung an. Daten werden heute nicht nur ausschließlich über den Draht transportiert, sondern auch zunehmend über die Luft. Die Vorteile von Wireless LAN liegen klar auf den Hand: Der feste Kabelanschluss für die Netzwerkverbindung wird nicht mehr benötigt. Dabei erfreut sich der Benutzer der Flexibilität und Mobilität des Surfens. Wegen des großen Erfolges des Wireless LAN hat sich das drahtlose Netzwerk sowohl im gewerblichen als auch im privaten Bereich mehr und mehr etabliert.

Langattomat Ethernet-teknologiat ja niiden verkkoturva

Tässä opinnäytetyössä tutustutaan IEEE 802.11 -standardien perheeseen. Työssä esitellään WLAN-yhteyksien evoluutio nykypäivään asti ja niiden suojaus. Lisäksi esitellään kaksi muuta langattoman yhteyden standardia, IEEE 802.16 ja IEEE 802.16, jotka on suunniteltu kattamaan kaupunkialueita. Työ on tehty täysin kirjallisuustutkielmana. Lähteinä on käytetty sekä painettua kirjallisuutta että Internet-lähteitä. WLAN-yhteys tuo mukanaan lähes kaapelittoman verkon, mutta samalla se tarjoaa mahdollisuuden hyväksikäyttää yhteyttä. Tukiasemat ovat oletuksena suojaamattomia ja harva kotikäyttäjä ymmärtää edes mitä langattoman verkon suojaaminen tarkoittaa. Yrityksissä WLAN-suojaus tulisi ottaa edellistä vakavammin, yrityksen liikesalaisuuksien vuotaminen WLAN-yhteyden kautta tulisi olla mahdotonta. Pääpaino työssä on suojaustapojen käsittelyssä mahdollisimman laajasti. Lisäksi annetaan ehdotus kuinka suojata langaton lähiverkko niin kotona kuin yrityksessä. Työtä voidaan käyttää apuna suunnitellessa WLAN-verkon suojaamista.

Tecnologias WiMAX Uma Proposta de implementação na rede da Polícia Nacional na Cidade da Praia

O presente trabalho tem por objetivo estudar e apresentar uma proposta de implementação das Tecnologias WiMAX na Polícia Nacional da Praia. Primeiramente é efetuado um enquadramento teórico das redes sem fio, no qual apresenta a sua evolução histórica bem como a sua caraterização tecnológica detalhada. Em seguida, são apresentadas as tecnologias WiMAX, sendo elas, muito mais evoluídas do que, por exemplo o padrão Instituto de Engenheiros Eletricista e Eletrónicas (IEEE) 802.11 (Wi-Fi) e são abordadas em detalhes. Evidencia-se também, as razões pelas quais existem as necessidades de introduzir essa tecnologia sem fio de banda larga numa Instituição como a Polícia Nacional, pondo fim às limitações apresentadas pelo padrão IEEE 802.11. Na parte prática desse trabalho académico, é apresentada a proposta de implementação dessa tecnologia, em que se faz em primeiro lugar a apresentação da ANAC, esta que é a entidade reguladora no Setor das Comunicações em Cabo Verde. Em seguida, faz-se a apresentação da Polícia Nacional e também uma breve descrição da sua estrutura bem como a caraterização da rede nessa instituição na Cidade da Praia. Já no final é apresentada a proposta propiamente dita bem como apresentação dos benefícios tendo essa tecnologia implementada nessa Instituição na Praia.

WLAN ja logistiikka-ala

Tästä insinöörityöstä pyrittiin luomaan käytännönläheinen opas logistiikka-alan yritysten WLAN-ratkaisujen suunnittelusta ja toteutuksesta. Insinöörityössä on tiivistetty käytännös-ä parhaiksi todetut metodit ja teoreettinen tieto langattomista verkoista. Työn tarkoituk-sena oli kehittää ja parantaa yrityksen langattomien lähiverkkojen yksikön toimintaa ja luoda kattava opas yksikköön saapuville työntekijöille. Logistiikka-alalla WLAN-tekniikka on mahdollistanut varastoissa langattoman työskentelyn, joka on näkynyt nopeudessa ja kustannustehokkuudessa. Logistiset varastot ovat haasteellinen ympäristö WLAN-verkoille, mutta koko ajan kehittyvän tekniikan ansiosta varastoihin on mahdollista luoda nopea ja luotettava langaton lähiverkko. Insinöörityön teoreettisessa osiossa käsitellään muun muassa WLAN-tekniikan historiaa, standardeja ja yleisesti WLAN-tekniikkaa. Työssä tutustutaan myös WLAN-antenneihin, laitteistoihin ja tietoturvallisuuteen. Käytännön tutkimustyö toteutettiin kahden vuoden aikana WLAN-verkkojen ylläpidon, suunnittelun ja toteutuksen muodossa. Näiden vuosien aikana onnistuttiin kehittämään käytettyjä menetelmiä ja luomaan uusia lähestymistapoja, sekä toteuttamaan useita on-nistuneita WLAN-verkkoja. Työssä esitellään teoreettisen suunnittelun lisäksi kaksi kappa-letta onnistuneesti toteutuneita WLAN-ratkaisuja.

Paikkatiedon kerääminen ja hyödyntäminen WLAN-verkossa

Työn teoriaosuudessa tutustutaan ensin yleisimpiin paikannusmenetelmiin. Käsiteltävänä ovat GPS-satelliittipaikannus sekä radiosoluverkkojen paikannusmenetelmät solupaikannuksesta monimutkaisempiin signaalin ominaisuuksia tutkiviin menetelmiin. Teoriaosuudessa käsitellään myös IEEE 802.11 –standardin PHY- ja MAC-kerrosten toimintaa sekä WLAN-verkon siirtotien ominaisuuksia paikannuksen kannalta. Ennen paikannusjärjestelmän toteuttamista työssä esitellään menetelmiä ja tuloksia muista tutkimuksista samalta tutkimusalueelta. Työssä toteutetaan paikannusjärjestelmä sekä solupaikannusta että signaalitasopaikannusta hyödyntäen. Solupaikannusjärjestelmälle määritellään palvelurajapinta, jonka kautta paikannuspalvelua voidaan hyödyntää muissa palveluissa. Kaksi paikannuspalvelun päälle luotua palvelua esitellään lyhyesti malliesimerkkeinä. Signaalitasopaikannuksen osalta kuvataan kaksi menetelmään kuuluvaa vaihetta ja yksittäisten komponenttien toiminta näissä vaiheissa. Paikannusmenetelmien tarkkuutta tutkitaan mittausten avulla ja testituloksista muodostetaan paikannustarkkuutta kuvaavat tilastot. Solupaikannuksen keskimääräinen virhe on ±50 metriä. Vastaavasti signaalitasopaikannuksen virhe on ±4 metriä ja parannettua algoritmia käyttäen ±3 metriä.

Mobile Protocol Stack Simulator

Nykypäivän maailma tukeutuu verkkoihin. Tietokoneverkot ja langattomat puhelimet ovat jo varsin tavallisia suurelle joukolle ihmisiä. Uusi verkkotyyppi on ilmestynyt edelleen helpottamaan ihmisten verkottunutta elämää. Ad hoc –verkot mahdollistavat joustavan verkonmuodostuksen langattomien päätelaitteiden välille ilman olemassa olevaa infrastruktuuria. Diplomityö esittelee uuden simulaatiotyökalun langattomien ad hoc –verkkojen simulointiin protokollatasolla. Se esittelee myös kyseisten verkkojen taustalla olevat periaatteet ja teoriat. Lähemmin tutkitaan OSI-mallin linkkikerroksen kaistanjakoprotokollia ad hoc –verkoissa sekä vastaavan toteutusta simulaattorissa. Lisäksi esitellään joukko simulaatioajoja esimerkiksi simulaattorin toiminnasta ja mahdollisista käyttökohteista.

Adaptive optimization schemes for mobile VoIP applications Battery life and call quality aspects

In this thesis programmatic, application-layer means for better energy-efficiency in the VoIP application domain are studied. The work presented concentrates on optimizations which are suitable for VoIP-implementations utilizing SIP and IEEE 802.11 technologies. Energy-saving optimizations can have an impact on perceived call quality, and thus energy-saving means are studied together with those factors affecting perceived call quality. In this thesis a general view on a topic is given. Based on theory, adaptive optimization schemes for dynamic controlling of application's operation are proposed. A runtime quality model, capable of being integrated into optimization schemes, is developed for VoIP call quality estimation. Based on proposed optimization schemes, some power consumption measurements are done to find out achievable advantages. Measurement results show that a reduction in power consumption is possible to achieve with the help of adaptive optimization schemes.

Design of a Compact Multiband Microstrip Antenna

A compact microstrip multiband antenna on a modified ground plane which can operate over the bands starting from 900 MHz to 5.35 GHz which includes the GSM (880-960) GPS (1568-1592 MHz), DCS (1710-1880 MHz), and PCS (1850- 1990 MHz). UMTS (1920-2170 MHz), IEEE 802.11 b/g (2400- 2484) and WLAN IEEE 802.11a band (5.15-5.35) is reported in this paper. The overall dimension of the antenna is 33 x 33 mm2 including the top patch with a dimension 22 x 22 mm2. The experimental results of the antenna are presented in this paper. The results confirm that the antenna exhibits wide band characteristics and covers 7 bands of operation

Modeling energy consumption of dual-hop relay based MAC protocols in ad hoc networks

Given that the next and current generation networks will coexist for a considerable period of time, it is important to improve the performance of existing networks. One such improvement recently proposed is to enhance the throughput of ad hoc networks by using dual-hop relay-based transmission schemes. Since in ad hoc networks throughput is normally related to their energy consumption, it is important to examine the impact of using relay-based transmissions on energy consumption. In this paper, we present an analytical energy consumption model for dual-hop relay-based medium access control (MAC) protocols. Based on the recently reported relay-enabled Distributed Coordination Function (rDCF), we have shown the efficacy of the proposed analytical model. This is a generalized model and can be used to predict energy consumption in saturated relay-based ad hoc networks. This model can predict energy consumption in ideal environment and with transmission errors. It is shown that using a relay results in not only better throughput but also better energy efficiency. Copyright (C) 2009 Rizwan Ahmad et al.

Sistema de medição de energia baseado no medidor de energia Teridian 71M6515H

Esta tese de mestrado descreve o desenvolvimento, implementação e teste de um sistema de medição de energia concebido para um ambiente doméstico, baseado no circuito integrado medidor de energia Teridian 71M6515H. O sistema desenvolvido envia periodicamente os valores monitorizados para uma base de dados, através de uma rede sem fios com base no protocolo IEEE 802.11 (Wi-Fi). Os dados podem ser acedidos remotamente em tempo real, através de uma página na internet, onde é possível consultar a quantidade de energia consumida acumulada. Na primeira fase deste trabalho realizou-se o enquadramento do tema no contexto atual, realizando-se o estudo de alguns sistemas domésticos de monitorização do consumo de energia elétrica existentes no mercado. Numa segunda fase foi realizado o estudo dos componentes a serem utilizados, o desenho da placa de circuito impresso e o desenvolvimento do firmware, para que todo o processamento e manipulação dos dados fossem realizados pela unidade de aquisição de dados. Em seguida procedeu-se à construção da unidade de aquisição e à programação para o registo dos valores numa base de dados. A última fase consistiu nos testes de funcionamento da unidade de aquisição em conjunto com a aplicação de registo de dados. Com a implementação do sistema desenvolvido o consumidor doméstico poderá ter conhecimento, em tempo real, do custo de funcionamento dos equipamentos que possui e assim tomar decisões para os utilizar de forma mais racional, o que se pode traduzir numa economia dos recursos energéticos.

Análise e projeto de superfícies seletivas de frequência com elementos pré-fractais para aplicações em comunicações indoor

In this thesis, a frequency selective surface (FSS) consists of a two-dimensional periodic structure mounted on a dielectric substrate, which is capable of selecting signals in one or more frequency bands of interest. In search of better performance, more compact dimensions, low cost manufacturing, among other characteristics, these periodic structures have been continually optimized over time. Due to its spectral characteristics, which are similar to band-stop or band-pass filters, the FSSs have been studied and used in several applications for more than four decades. The design of an FSS with a periodic structure composed by pre-fractal elements facilitates the tuning of these spatial filters and the adjustment of its electromagnetic parameters, enabling a compact design which generally has a stable frequency response and superior performance relative to its euclidean counterpart. The unique properties of geometric fractals have shown to be useful, mainly in the production of antennas and frequency selective surfaces, enabling innovative solutions and commercial applications in microwave range. In recent applications, the FSSs modify the indoor propagation environments (emerging concept called wireless building ). In this context, the use of pre-fractal elements has also shown promising results, allowing a more effective filtering of more than one frequency band with a single-layer structure. This thesis approaches the design of FSSs using pre-fractal elements based on Vicsek, Peano and teragons geometries, which act as band-stop spatial filters. The transmission properties of the periodic surfaces are analyzed to design compact and efficient devices with stable frequency responses, applicable to microwave frequency range and suitable for use in indoor communications. The results are discussed in terms of the electromagnetic effect resulting from the variation of parameters such as: fractal iteration number (or fractal level), scale factor, fractal dimension and periodicity of FSS, according the pre-fractal element applied on the surface. The analysis of the fractal dimension s influence on the resonant properties of a FSS is a new contribution in relation to researches about microwave devices that use fractal geometry. Due to its own characteristics and the geometric shape of the Peano pre-fractal elements, the reconfiguration possibility of these structures is also investigated and discussed. This thesis also approaches, the construction of efficient selective filters with new configurations of teragons pre-fractal patches, proposed to control the WLAN coverage in indoor environments by rejecting the signals in the bands of 2.4~2.5 GHz (IEEE 802.11 b) and 5.0~6.0 GHz (IEEE 802.11a). The FSSs are initially analyzed through simulations performed by commercial software s: Ansoft DesignerTM and HFSSTM. The fractal design methodology is validated by experimental characterization of the built prototypes, using alternatively, different measurement setups, with commercial horn antennas and microstrip monopoles fabricated for low cost measurements

Estudo de antenas patches de microfita miniaturizadas em banda larga para aplicação em dispositivos móveis e portáteis

This work presents techniques used to design and manufacture microstrip patch antennas for applications in portable and mobile devices. To do so, are evaluated several factors that can influence the performance of microstrip patch antennas. Miniaturization techniques are studied and employed in order to apply this type of antenna in mobile and / or mobile. The theories of microstrip patch antennas are addressed by analyzing characteristics such as constitution, kinds of patches, substrates, feeding methods, analysis methods, the main advantages and disadvantages and others. Techniques for obtaining broadband microstrip patch antennas were surveyed in literature and exemplified mainly by means of simulations and measurements. For simulations of the antennas was used the commercial software . In addition, antenna miniaturization techniques have been studied as a main concern the fundamental limits of antennas with special attention to electrically small antennas because they are directly linked to the microstrip patch antennas. Five design antennas are proposed to demonstrate the effectiveness of techniques used to obtain the microstrip patch antennas broadband and miniaturized for use in mobile devices and/or portable. For this, the proposed antennas were simulated, built and measured. The antennas are proposed to be used in modern systems of wireless communications such as DTV, GPS, IEEE 802.16, IEEE 802.11, etc. The simulations of the antennas were made in business and computer programs. The measured results were obtained with a parser Vector of networks of the Rhode and Schwarz model ZVB 14

Antenas planares integradas com FSSs para aplicações em sistemas de comunicações sem fio

This work presents a theoretical and experimental analysis about the properties of microstrip antennas with integrated frequency selective surfaces (Frequency Selective Surface - FSS). The integration occurs through the insertion of the FSS on ground plane of microstrip patch antenna. This integration aims to improve some characteristics of the antennas. The FSS using patch-type elements in square unit cells. Specifically, the simulated results are obtained using the commercial computer program CST Studio Suite® version 2011. From a standard antenna, designed to operate in wireless communication systems of IEEE 802.11 a / b / g / n the dimensions of the FSS are varied to obtain an optimization of some antenna parameters such as impedance matching and selectivity in the operating bands. After optimization of the investigated parameters are built two prototypes of microstrip patch antennas with and without the FSS ground plane. Comparisons are made of the results with the experimental results by 14 ZVB network analyzer from Rohde & Schwarz ®. The comparison aims to validate the simulations performed and show the improvements obtained with the FSS in integrated ground plane antenna. In the construction of prototypes, we used dielectric substrates of the type of Rogers Corporation RT-3060 with relative permittivity equal to 10.2 and low loss tangent. Suggestions for continued work are presented