Multipacket reception in LTE femtocell networks

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

QoS in LEO satellite networks with multipacket reception

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Mobile image processing to support educational geometry games

The mobile IT era is here, it is still growing and expanding at a steady rate and, most of all, it is entertaining. Mobile devices are used for entertainment, whether social through the so-called social networks, or private through web browsing, video watching or gaming. Youngsters make heavy use of these devices, and even small children show impressive adaptability and skill. However not much attention is directed towards education, especially in the case of young children. Too much time is usually spent in games which only purpose is to keep children entertained, time that could be put to better use such as developing elementary geometric notions. Taking advantage of this pocket computer scenario, it is proposed an application geared towards small children in the 6 – 9 age group that allows them to consolidate knowledge regarding geometric shapes, forming a stepping stone that leads to some fundamental mathematical knowledge to be exercised later on. To achieve this goal, the application will detect simple geometric shapes like squares, circles and triangles using the device’s camera. The novelty of this application will be a core real-time detection system designed and developed from the ground up for mobile devices, taking into account their characteristic limitations such as reduced processing power, memory and battery. User feedback was be gathered, aggregated and studied to assess the educational factor of the application.

Augmenting spaces and creating interactive experiences using video camera networks

This research addresses the problem of creating interactive experiences to encourage people to explore spaces. Besides the obvious spaces to visit, such as museums or art galleries, spaces that people visit can be, for example, a supermarket or a restaurant. As technology evolves, people become more demanding in the way they use it and expect better forms of interaction with the space that surrounds them. Interaction with the space allows information to be transmitted to the visitors in a friendly way, leading visitors to explore it and gain knowledge. Systems to provide better experiences while exploring spaces demand hardware and software that is not in the reach of every space owner either because of the cost or inconvenience of the installation, that can damage artefacts or the space environment. We propose a system adaptable to the spaces, that uses a video camera network and a wi-fi network present at the space (or that can be installed) to provide means to support interactive experiences using the visitor’s mobile device. The system is composed of an infrastructure (called vuSpot), a language grammar used to describe interactions at a space (called XploreDescription), a visual tool used to design interactive experiences (called XploreBuilder) and a tool used to create interactive experiences (called urSpace). By using XploreBuilder, a tool built of top of vuSpot, a user with little or no experience in programming can define a space and design interactive experiences. This tool generates a description of the space and of the interactions at that space (that complies with the XploreDescription grammar). These descriptions can be given to urSpace, another tool built of top of vuSpot, that creates the interactive experience application. With this system we explore new forms of interaction and use mobile devices and pico projectors to deliver additional information to the users leading to the creation of interactive experiences. The several components are presented as well as the results of the respective user tests, which were positive. The design and implementation becomes cheaper, faster, more flexible and, since it does not depend on the knowledge of a programming language, accessible for the general public.

Mobile termination and mobile penetration

In this paper, we study how access pricing affects network competition when subscription demand is elastic and each network uses non-linear prices and can applytermination-based price discrimination. In the case of a fixed per minute terminationcharge, we find that a reduction of the termination charge below cost has two opposing effects: it softens competition but helps to internalize network externalities. Theformer reduces mobile penetration while the latter boosts it. We find that firms always prefer termination charge below cost for either motive while the regulator preferstermination below cost only when this boosts penetration.Next, we consider the retail benchmarking approach (Jeon and Hurkens, 2008)that determines termination charges as a function of retail prices and show that thisapproach allows the regulator to increase penetration without distorting call volumes.

System-level Support for Mobile Ad hoc Communications: an Algorithmic & Practical Approach

A mobile ad hoc network (MANET) is a decentralized and infrastructure-less network. This thesis aims to provide support at the system-level for developers of applications or protocols in such networks. To do this, we propose contributions in both the algorithmic realm and in the practical realm. In the algorithmic realm, we contribute to the field by proposing different context-aware broadcast and multicast algorithms in MANETs, namely six-shot broadcast, six-shot multicast, PLAN-B and ageneric algorithmic approach to optimize the power consumption of existing algorithms. For each algorithm we propose, we compare it to existing algorithms that are either probabilistic or context-aware, and then we evaluate their performance based on simulations. We demonstrate that in some cases, context-aware information, such as location or signal-strength, can improve the effciency. In the practical realm, we propose a testbed framework, namely ManetLab, to implement and to deploy MANET-specific protocols, and to evaluate their performance. This testbed framework aims to increase the accuracy of performance evaluation compared to simulations, while keeping the ease of use offered by the simulators to reproduce a performance evaluation. By evaluating the performance of different probabilistic algorithms with ManetLab, we observe that both simulations and testbeds should be used in a complementary way. In addition to the above original contributions, we also provide two surveys about system-level support for ad hoc communications in order to establish a state of the art. The first is about existing broadcast algorithms and the second is about existing middleware solutions and the way they deal with privacy and especially with location privacy. - Un réseau mobile ad hoc (MANET) est un réseau avec une architecture décentralisée et sans infrastructure. Cette thèse vise à fournir un support adéquat, au niveau système, aux développeurs d'applications ou de protocoles dans de tels réseaux. Dans ce but, nous proposons des contributions à la fois dans le domaine de l'algorithmique et dans celui de la pratique. Nous contribuons au domaine algorithmique en proposant différents algorithmes de diffusion dans les MANETs, algorithmes qui sont sensibles au contexte, à savoir six-shot broadcast,six-shot multicast, PLAN-B ainsi qu'une approche générique permettant d'optimiser la consommation d'énergie de ces algorithmes. Pour chaque algorithme que nous proposons, nous le comparons à des algorithmes existants qui sont soit probabilistes, soit sensibles au contexte, puis nous évaluons leurs performances sur la base de simulations. Nous montrons que, dans certains cas, des informations liées au contexte, telles que la localisation ou l'intensité du signal, peuvent améliorer l'efficience de ces algorithmes. Sur le plan pratique, nous proposons une plateforme logicielle pour la création de bancs d'essai, intitulé ManetLab, permettant d'implémenter, et de déployer des protocoles spécifiques aux MANETs, de sorte à évaluer leur performance. Cet outil logiciel vise à accroître la précision desévaluations de performance comparativement à celles fournies par des simulations, tout en conservant la facilité d'utilisation offerte par les simulateurs pour reproduire uneévaluation de performance. En évaluant les performances de différents algorithmes probabilistes avec ManetLab, nous observons que simulateurs et bancs d'essai doivent être utilisés de manière complémentaire. En plus de ces contributions principales, nous fournissons également deux états de l'art au sujet du support nécessaire pour les communications ad hoc. Le premier porte sur les algorithmes de diffusion existants et le second sur les solutions de type middleware existantes et la façon dont elles traitent de la confidentialité, en particulier celle de la localisation.

Mobile Phone Use among Market Traders at Fairs in Rural Peru

We characterize market traders at two rural fairs in Puno, Peru, based on quantitative and qualitative data gathered in 2008, to gain insight into types of traders and the information needs that influence the degree to which they use mobile phones to make decisions regarding which weekly fairs to attend. Using variables such as origin, type of goods sold, means of transportation to the market, and reliance on networks, we identify traders as full-time traders, part-time traders, or subsistence traders, that is, people trading solely to survive. We find that when traders are already familiar with the technology, regularly rely on endogenous networks to make decisions, and have more to lose from failing to trade (e.g., those selling perishable goods), they are more likely to use mobile phones to decide where to sell.

A Secure and Anonymous Cooperative Sensing Protocol for Cognitive Radio Networks

Spectrum is an essential resource for the provision of mobile services. In order to control and delimit its use, governmental agencies set up regulatory policies. Unfortunately, such policies have led to a deficiency of spectrum as only few frequency bands are left unlicensed, and these are used for the majority of new emerging wireless applications. One promising way to alleviate the spectrum shortage problem is adopting a spectrum sharing paradigm in which frequency bands are used opportunistically. Cognitive radio is the key technology to enable this shift of paradigm.Cognitive radio networks are self-organized systems in which devices cooperate to use those spectrum ranges that are not occupied by licensed users. They carry out spectrum sensing in order to detect vacant channels that can be used for communication. Even though spectrum sensing is an active area of research, an important issue remains unsolved: the secure authentication of sensing reports. Not providing security enables the input of false data in the system thus empowering false results. This paper presents a distributed protocol based on wireless physical layer security, symmetric cryptography and one-way functions that allows determining a final sensing decision from multiple sources in a quick and secure way, as well as it preserves users¿ privacy.

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.

BUSINESS CONCEPTS OF MOBILE VALUE-ADDED SERVICES FROM OPERATOR’S POINT OF VIEW

Tämä diplomityö on tehty Lappeenrannassa Telecom Business Research Centerin 5T-projektiin liittyen. Työssä tutkitaan matkaviestinnän lisäarvopalveluiden liiketoimintakonsepteja operaattoreiden näkökulmasta. Lisäarvopalvelut laajentavat operaattoreiden palveluvalikoimaa. Niiden osuuden telekommunikaatioalan yritysten ja erityisesti operaattoreiden tuotoista on ennustettu kasvavan huomattavasti. Työn tärkeimpänä tavoitteena on tuoda uusia näkökulmia ja lisätä ymmärrystä lisäarvopalveluiden liiketoimintakonseptin rakentamisprosessista. Tätä tietämystä käytetään edesauttamaan työn empiirisessä osuudessa tutkitun Content Gateway -tuotteen liiketoimintaa. Tarjoamalla nopean liitynnän ja laskutuskanavan ulkopuolisten palveluntarjoajien ja operaattorin välille tämä tuote mahdollistaa operaattorille ja palveluntarjoajille lisäarvopalveluiden liiketoiminnan käynnistämisen. Lisäarvopalveluiden arvonluontiprosessi vaatii lukuisia yhteistyötä tekeviä osapuolia, joiden yhteistoiminta on dynaamista ja tiedonvälitys avointa, interaktiivista ja nopeaa. Arvonluontiin liittyy myös monia konvergoituvia kehityssuuntia. Perinteinen arvoketjuajattelu on riittämätön uuteen, verkottuneeseen toimintaympäristöön ja sen tilalle on tullut modernimpi arvoverkostomalli. Arvoverkosto luo kilpailuetunsa muita verkostoja vastaan jakamalla resurssit ja kompetenssit optimaalisesti ja liittämällä strategisen ja operationaalisen johtamisen kulttuurit toisiinsa. Tässä työssä verrataan arvoverkoston teoreettisia tavoitteita kahteen lisäarvopalveluiden liiketoimintakonseptiin. Näistä ensimmäinen, i-mode –niminen konsepti on valittu vertailuun edistyksellisyytensä ja tulevaa kehitystä ennakoivien ominaispiirteidensä vuoksi. Toinen esimerkkikonsepti on rakennettu edellä mainitun Content Gateway -tuotteen ympärille. Tutkimus sisältää mm. liikekumppaneiden hankinnan, ansaintalogiikoiden ja verkostojen johtamisen analysoinnin. Työn tuloksena on saatu ohjeita siihen, miten operaattori voi rakentaa tällaista konseptia ja mitä seikkoja tulee ottaa huomioon erityisesti sanomapalveluihin liittyvässä liiketoiminnassa.

IP Telephony in Third Generation Mobile Systems: Transport Layer Dimensioning

Tämä diplomityö käsittelee kolmannen sukupolven matkaviestinjärjestelmien kuljetuskerroksen mitoitusta. Nykyisten matkapuhelinverkkojen korvaajiksi suunnitellut kolmannen sukupolven matkaviestinjärjestelmät tulevat yhdistämään perinteisen puhelinviestinnän ja uudenlaiset datapalvelut. Uudet verkot tulevat perustumaan pakettivälitteiseen tiedonsiirtoon joka mahdollistaa molempien liikennetyyppien, puheen sekä datan, siirtämisen samassa verkossa. Tämän ratkaisun uskotaan tarjoavan paremmat mahdollisuudet uusien palvelujen luomiseen ja parantavan tiedonsiirtokapasiteettia. Siirtyminen pakettivälitteiseen tiedonsiirtoon aiheuttaa kuitenkin suuria muutoksia verkkoarkkitehtuurissa. Tässä diplomityössä tarkastellaan tulevien runkoverkkojen mitoitukseen liittyviä näkökohtia sekä muodostetaan alustavia kuljetuskerroksen mitoitusohjeita. Diplomityö on tehty osaksi diplomi-insinöörin tutkintoa Lappeenrannan teknillisessä korkeakoulussa. Työ on tehty Nokia Networksin palveluksessa Helsingissä, vuoden 2000 toisella puoliskolla.

Service Management in IP Networks

IP-verkoissa tarjottavat palvelut ovat lisääntyneet, on tullut uusia kanavia, jotka tarjoavat IP-pohjaisia palveluja. Internet-palvelujen tarjonta on tullut mukaan kaapelitelevisio- ja matkapuhelinverkkoihin. Lisääntynyt palvelujen tarjonta ja kysyntä ovat lisänneet palvelujen hallinnan merkitystä. IP-verkoissa on ilmennyt turvallisuuteen, skaalattavuuteen ja palvelun laatuun liittyviä ongelmia. Palvelun laadun tärkeys painottuu reaaliaikaisuutta ja suurta kapasiteettia vaativissa sovelluksissa. Tulevaisuudessa IP-liikenteen on ennustettu kasvavan yli satakertaiseksi nykyisestä tasosta kolmen vuoden kuluessa. Tämän vuoksi on kehitetty uusi verkon ja palvelun hallintamenetelmiä, joista tässä työssä on tutkittu sääntöpohjaista verkon hallintaa.

Strategic supply lead time management. Case Nokia Networks, Hardware Services

Teollisuuden palveluiden on huomattu olevan potentiaalinen lisätulojen lähde. Teollisuuden palveluiden dynaamisessa maailmassa räätälöinti ja kyky toimia nopeasti ovat kriittisiä asiakastyytyväisyyden ja kilpailuedun luomisprosessin osia. Toimitusketjussa käytetyn ajan lyhentämisellä voidaan saavuttaa sekä paremmat vasteajat, että alhaisemmat kokonaiskustannukset. Tutkielman tavoitteena on kuvata teollisuuden palveluiden dynaamista ympäristöä: asiakastarvetta, sekä mahdollisuuksia kaventaa pyydetyn ja saavutetun toimitusajan välistä eroa. Tämä toteutetaan pääosin strategisen toimitusajan hallinnan keinoin. Langattomien tietoliikenneverkkojen operaattorit haluavat vähentää ydinosaamiseensa kuulumatomiin toimintoihin, kuten ylläpitoon sitoutuneita pääomia. Tutkielman case osiossa varaosapalvelujen toimitusketjun kysyntä-, materiaali- ja informaatiovirtoja analysoidaan niin kvalitatiivisten haastatteluiden, sisäisten dokumenttien, kuin kvantitatiivisten tilastollisten menetelmienkin avulla. Löydöksiä peilataan vallitsevaa toimitusketjun ja ajanhallinnan paradigmaa vasten. Tulokset osoittavat, että vahvan palvelukulttuurin omaksuminen ja kokonaisvaltainen toimitusketjun tehokkuuden mittaaminen ovat ajanhallinnan lähtökohtia teollisuuden palveluissa.

Transparent Network Interfaces to Mobile Peer-to-Peer Environment

The fact that most of new Personal Data Assistant (PDA) devices and smartphones have the ability to communicate via different wireless technologies has made several new applications possible. While traditional network model is based on the idea of static hosts, mobile devices can create decentralized, self-organizing ad-hoc networks and act as peers in the network. This kind of adapting network is suitable for mobile devices which can freely join and leave the networks. Because several different wireless communication technologies are involved, flexible changing of the networking technology must be handled in order to enable seamless communication between these networks. This thesis presents a transparent network interface to mobile Peer-to-Peer environment which is named as Virtual PeerHood. Different wireless technologies and aspects of providing a seamless connectivity between these technologies are explored. The result is a middleware platform for mobile Peer-to-Peer environment, capable of handling several networking technologies.

Wireless Network Technologies and Terminals for Mobile Applications

Viimeaikainen langattomien teknologioiden kehitys ja evoluutio johtaa uusiin mahdollisuuksiin business-to-business-teollisuussovellusten laatimisessa. Tämän työn tavoite on tutkia teknisten puitteiden ja perustan sekä teknologisen ennustamisen prosessia innovatiivisten langattomien sovellusten kehitysprosessissa. Työ keskittyy langattomiin teknologioihin - verkkoihin ja päätelaitteisiin. Työssä selvitetään saatavilla olevia ja tulevia langattomia verkkoteknologioita ja mobiilipäätelaitteita, arvioidaan niiden päätyypit, ominaisuudet, rajoitteet ja kehitystrendit, sekä määritellään pääasialliset tekniset ominaisuudet, jotka on huomioitava luotaessa langatonta ratkaisua. Tämä tieto vedetään yhteen jatkokäyttöä varten langattomien sovellusten päätelaitetietokantaan rakentamisen aikana. Työ tarjoaa kuvauksen päätelaitetietokannan suunnittelusta ja rakentamisesta sekä tutkii tietokantaa innovatiivisen esimerkkisovelluksen - Reaaliaikaisen On-Line Asiakaspalvelun - avulla.