Implementing an adaptive TCP fairness while exploiting 802.11e over wireless mesh networks

Purpose: The purpose of this paper is to investigate the use of 802.11e MAC to resolve the transmission control protocol (TCP) unfairness. Design/methodology/approach: The paper shows how a TCP sender may adapt its transmission rate using the number of hops and the standard deviation of recently measured round-trip times to address the TCP unfairness. Findings: Simulation results show that the proposed techniques provide even throughput by providing TCP fairness as the number of hops increases over a wireless mesh network (WMN). Research limitations/implications: Future work will examine the performance of TCP over routing protocols, which use different routing metrics. Other future work is scalability over WMNs. Since scalability is a problem with communication in multi-hop, carrier sense multiple access (CSMA) will be compared with time division multiple access (TDMA) and a hybrid of TDMA and code division multiple access (CDMA) will be designed that works with TCP and other traffic. Finally, to further improve network performance and also increase network capacity of TCP for WMNs, the usage of multiple channels instead of only a single fixed channel will be exploited. Practical implications: By allowing the tuning of the 802.11e MAC parameters that have previously been constant in 802.11 MAC, the paper proposes the usage of 802.11e MAC on a per class basis by collecting the TCP ACK into a single class and a novel congestion control method for TCP over a WMN. The key feature of the proposed TCP algorithm is the detection of congestion by measuring the fluctuation of RTT of the TCP ACK samples via the standard deviation, plus the combined the 802.11e AIFS and CWmin allowing the TCP ACK to be prioritised which allows the TCP ACKs will match the volume of the TCP data packets. While 802.11e MAC provides flexibility and flow/congestion control mechanism, the challenge is to take advantage of these features in 802.11e MAC. Originality/value: With 802.11 MAC not having flexibility and flow/congestion control mechanisms implemented with TCP, these contribute to TCP unfairness with competing flows. © Emerald Group Publishing Limited.

An evaluation of TCP over wired-to-wireless networks

To exploit the popularity of TCP as still the dominant sender and protocol of choice for transporting data reliably across the heterogeneous Internet, this thesis explores end-to-end performance issues and behaviours of TCP senders when transferring data to wireless end-users. The theme throughout is on end-users located specifically within 802.11 WLANs at the edges of the Internet, a largely untapped area of work. To exploit the interests of researchers wanting to study the performance of TCP accurately over heterogeneous conditions, this thesis proposes a flexible wired-to-wireless experimental testbed that better reflects conditions in the real-world. To exploit the transparent functionalities between TCP in the wired domain and the IEEE 802.11 WLAN protocols, this thesis proposes a more accurate methodology for gauging the transmission and error characteristics of real-world 802.11 WLANs. It also aims to correlate any findings with the functionality of fixed TCP senders. To exploit the popularity of Linux as a popular operating system for many of the Internet’s data servers, this thesis studies and evaluates various sender-side TCP congestion control implementations within the recent Linux v2.6. A selection of the implementations are put under systematic testing using real-world wired-to-wireless conditions in order to screen and present a viable candidate/s for further development and usage in the modern-day heterogeneous Internet. Overall, this thesis comprises a set of systematic evaluations of TCP senders over 802.11 WLANs, incorporating measurements in the form of simulations, emulations, and through the use of a real-world-like experimental testbed. The goal of the work is to ensure that all aspects concerned are comprehensively investigated in order to establish rules that can help to decide under which circumstances the deployment of TCP is optimal i.e. a set of paradigms for advancing the state-of-the-art in data transport across the Internet.

Investigating the Relations of Attacks, Methods and Objects in Regard to Information Security in Network TCP/IP Environment

Possibilities for investigations of 43 varieties of file formats (objects), joined in 10 groups; 89 information attacks, joined in 33 groups and 73 methods of compression, joined in 10 groups are described in the paper. Experimental, expert, possible and real relations between attacks’ groups, method’ groups and objects’ groups are determined by means of matrix transformations and the respective maximum and potential sets are defined. At the end assessments and conclusions for future investigation are proposed.

Types of Addresses and Levels of use in the TCP/IP Protocol Stack

The publication comments on certain moments of the method of teaching the types of addresses and their use in the TCP/IP protocol stack.

Pause intensity:a no-reference quality assessment metric for video streaming in TCP networks

In this paper a full analytic model for pause intensity (PI), a no-reference metric for video quality assessment, is presented. The model is built upon the video play out buffer behavior at the client side and also encompasses the characteristics of a TCP network. Video streaming via TCP produces impairments in play continuity, which are not typically reflected in current objective metrics such as PSNR and SSIM. Recently the buffer under run frequency/probability has been used to characterize the buffer behavior and as a measurement for performance optimization. But we show, using subjective testing, that under run frequency cannot reflect the viewers' quality of experience for TCP based streaming. We also demonstrate that PI is a comprehensive metric made up of a combination of phenomena observed in the play out buffer. The analytical model in this work is verified with simulations carried out on ns-2, showing that the two results are closely matched. The effectiveness of the PI metric has also been proved by subjective testing on a range of video clips, where PI values exhibit a good correlation with the viewers' opinion scores. © 2012 IEEE.

An objective approach to measuring video playback quality in lossy networks using TCP

In this work, we investigate a new objective measurement for assessing the video playback quality for services delivered in networks that use TCP as a transport layer protocol. We define the new metric as pause intensity to characterize the quality of playback in terms of its continuity since, in the case of TCP, data packets are protected from losses but not from delays. Using packet traces generated from real TCP connections in a lossy environment, we are able to simulate the playback of a video and monitor buffer behaviors in order to calculate pause intensity values. We also run subjective tests to verify the effectiveness of the metric introduced and show that the results of pause intensity and the subjective scores made over the same real video clips are closely correlated.

HYBRID TCP/UDP video transport for H.264/AVC content delivery in burst loss networks

In this paper we propose a hybrid TCP/UDP transport, specifically for H.264/AVC encoded video, as a compromise between the delay-prone TCP and the loss-prone UDP. When implementing the hybrid approach, we argue that the playback at the receiver often need not be 100% perfect, provided that a certain level of quality is assured. Reliable TCP is used to transmit and guarantee delivery of the most important packets. This allows use of additional features in the H.264/AVC standard which simultaneously provide an enhanced playback quality, in addition to a reduction in throughput. These benefits are demonstrated through experimental results using a test-bed to emulate the hybrid proposal. We compare the proposed system with other protection methods, such as FEC, and in one case show that for the same bandwidth overhead, FEC is unable to match the performance of the hybrid system in terms of playback quality. Furthermore, we measure the delay associated with our approach, and examine its potential for use as an alternative to the conventional methods of transporting video by either TCP or UDP alone. © 2011 IEEE.

Progettazione ed analisi di algoritmi di mobilità controllata per reti mesh aeree con vincoli di copertura e persistenza

In questo lavoro di tesi verrà presentata l’implementazione di due algoritmi di Deployment e gestione di uno sciame di dispositivi UAV (Unmanned Aerial Vehicles). L’interesse scientifico su cui si fonda quest'analisi ha origine nelle enormi potenzialità degli UAV che garantiscono un'esplorazione aerea di aree pericolose in contesti di emergenze quali ad esempio scenari post catastrofe. La problematica principale affrontata sarà quella della gestione continuativa dell'area disastrata fornendo un algoritmo di schedulazione della cooperazione degli UAV alternando periodi attivi con quelli di ricarica dei dispositivi.

Il protocollo "BB84" per la distribuzione quantistica delle chiavi

Il fine di questa tesi è quello di arrivare a formulare il problema della distribuzione delle chiavi crittografiche e discutere la soluzione offerta dalla crittografia quantistica. Con la descrizione dei più importanti cifrari classici e in particolare con la dimostrazione dell'inviolabilità del cifrario di Vernam vengono definiti i punti del problema. Seguono delle basi di meccanica quantistica, fondamentali per presentare il protocollo BB84, cuore della tesi, primo protocollo di distribuzione quantistica delle chiavi. Se ne dimostra infine la sicurezza incondizionata.

Valutazione delle prestazioni di reti ad accesso multiplo basate su visible light communication

Nella società odierna, le telecomunicazioni costituiscono un’esigenza fondamentale della vita quotidiana. Difatti, il mercato della ICT (Information and Communications Technology) è in costante espansione, e viene accompagnato da un rapido sviluppo di nuove tecnologie. In particolare, si assiste a un sempre più rilevante ruolo svolto dalle comunicazioni ottiche, ovvero sfruttanti la luce: in questo contesto, il quale comprende diversi rami ingegneristici, si stanno progressivamente affermando nuove forme di comunicazione basate sulla luce visibile, la cosiddetta Visible Light Communication (VLC). Con questa Tesi ci si propone di implementare con Simulink e stateflow di Matlab il livello MAC (Medium Access Control), basato sullo standard IEEE 802.15.7 per le VLC e valutarne le prestazioni. Prescinde da questa Tesi la parte di implementazione su scheda stessa che è lasciata per sviluppi futuri. Nel capitolo uno si introducono le VLC e si discutono i principali scenari attuali dove possono diffondersi. Nel capitolo 2, si mostrano le principali linee guida afferenti agli standard che sono risultate necessarie per sviluppare lo strato MAC. Nei capitoli 3 e 4 si mostra come il layer sviluppato possa essere utilizzato in due principali situazioni: nel capitolo 3 è descritta la realizzazione di una comunicazione punto-punto, ovvero con un trasmettitore e un ricevitore; nel capitolo 4 è descritta l’implementazione di una rete di nodi, ambito in cui il livello MAC risulta indispensabile. Per ognuna delle situazioni si illustrano scelte e caratteristiche dei sistemi simulati e i risultati ottenuti, cercando di coprire diverse eventualità che intercorrono, più in generale, nella gestione e implementazione di sistemi di telecomunicazione wireless.

Il trapianto di cuore: metodi e tecnologie per la conservazione ed il trasporto dell’ organo

Nel corso degli ultimi due decenni il trapianto di cuore si è evoluto come il gold standard per il trattamento dell’insufficienza cardiaca allo stadio terminale. Rimane un intervento estremamente complesso; infatti due sono gli aspetti fondamentali per la sua buona riuscita: la corretta conservazione e metodo di trasporto. Esistono due diversi metodi di conservazione e trasporto: il primo si basa sul tradizionale metodo di protezione miocardica e sul trasporto del cuore con utilizzo di contenitori frigoriferi, mentre il secondo, più innovativo, si basa sull’ utilizzo di Organ Care System Heart, un dispositivo appositamente progettato per contenere il cuore e mantenerlo in uno stato fisiologico normotermico attivo simulando le normali condizioni presenti all’interno del corpo umano. La nuova tecnologia di Organ Care System Heart permette un approccio completamente diverso rispetto ai metodi tradizionali, in quanto non solo conserva e trasporta il cuore, ma permette anche il continuo monitoraggio ex-vivo delle sue funzioni, dal momento in cui il cuore viene rimosso dal torace del donatore fino all’ impianto nel ricevente. Il motivo principale che spinge la ricerca ad investire molto per migliorare i metodi di protezione degli organi è legato alla possibilità di ridurre il rischio di ischemia fredda. Questo termine definisce la condizione per cui un organo rimane privo di apporto di sangue, il cui mancato afflusso causa danni via via sempre più gravi ed irreversibili con conseguente compromissione della funzionalità. Nel caso del cuore, il danno da ischemia fredda risulta significativamente ridotto grazie all’utilizzo di Organ Care System Heart con conseguenti benefici in termini di allungamento dei tempi di trasporto, ottimizzazione dell’organo e più in generale migliori risultati sui pazienti.