Modellazione e analisi energetica di tecnologie wireless per reti di sensori

Nella tesi viene svolto un lavoro di modellazione del protocollo MAC 802.15.4 Wireless Personal Area Network (WPAN), per reti di sensori; dopodiché esso viene sottoposto ad una serie di analisi energetiche attraverso simulazioni nell'ambiente OMNeT++. Numerosi sono i parametri che sono stati considerati per caratterizzare al meglio le analisi effettuate, nonché le diverse condizioni iniziali. Il profilo energetico ottenuto è stato messo a confronto con quello del protocollo 802.15.4m per TVWS. I dati ottenuti sono stati elaborati con un algoritmo power control con l'obiettivo di raggiungere la massima ottimizzazione energetica.

Midi networking: Metodologie di interconnessione di strumenti musicali tramite reti fisiche e virtuali

Il lavoro che si presenta ha la principale funzione di proporre un metodo di interconnessione di strumenti musicali digitali che utilizzi i più comuni protocolli e strumenti hardware di rete. Nell'ottica di Internet of Things, si vuole rendere MIDI un sotto-protocollo di rete.

ExoTCP: uno stack di rete minimale e userspace specializzato per il protocollo HTTP

In questo lavoro verrà presentato ExoTCP, uno stack di rete minimale e userspace specializzato per il protocollo HTTP. Verrà inoltre presentato Eth, un server web zerocopy che utilizza ExoTCP per servire contenuti statici. L'obiettivo del lavoro è riuscire ad ottenere prestazioni migliori di quelle di un server web tradizionale che si appoggia ai servizi offerti dal sistema operativo per accedere alla rete.

Emulazione distribuita di reti di telecomunicazioni su piattaforma mininet

Dopo aver introdotto i concetti di Software Defined Networking, il protocollo Openflow ed il software di emulazione di reti Mininet, vengono mostrati lo svolgimento ed i risultati di una serie di test effettuati su reti emulate, mettendo in pratica i concetti precedentemente introdotti. Infine si sono utilizzate le conoscenze apprese per sviluppare una rete distribuita su più piattaforme Mininet.

Misure sperimentali per il monitoraggio e la sorveglianza di aree e strutture mediante reti di sensori wireless

Studio e realizzazione di una rete Wireless Sensor Network per il monitoraggio ambientale di area archeologica. Trasmissione dati raccolti su server tcp. Misure sperimentali su rete di sensori radar UWB per la localizzazione di un target in ambiente indoor

Analisi della sicurezza del protocollo WPS ed offline cracking basato su generatori di numeri pseudo-casuali a bassa entropia

In questa tesi si analizza in parte il Wi-Fi Protected Setup (WPS), standard creato con l’obiettivo di configurare in maniera semplice, sicura e veloce reti Wi-Fi. Dopo avere introdotto lo standard ne vengono presentate le vulnerabilità progettuali ed anche quelle relative a problematiche implementative. In seguito viene mostrato il programma che si è sviluppato per eseguire una delle tipologie di attacchi presentati.

Preparazione e proprietà di trasporto di gas di membrane a base di polimeri e nanoplatelets grafenici per la cattura di CO2 da processi energetici

Lo scopo di questo studio sperimentale è stato quello di determinare l’effetto dell’aggiunta di piccole quantità (1wt%) di grafene e ossido di grafene al poli(1-trimetilsilil-1-propino) (PTMSP). Il PTMSP è uno dei polimeri più promettenti per la separazione di gas tramite membrane polimeriche grazie al suo elevato volume libero (26%). Sono state studiate sia membrane spesse (60-180 micron) preparate per solvent casting che sottili (2-10 micron) preparate per spin coating supportate su un film poroso di polipropilene commerciale. L’ossido di grafene aumenta la permeabilità del PTMSP, mentre il grafene ha mostrato un comportamento variabile in funzione del protocollo di preparazione che è risultato dipendere fortemente dalla velocità di evaporazione del solvente. Le membrane così ottenute sono state testate al permeometro. È stata osservata una dipendenza della permeabilità in funzione dello spessore del film e del grado di invecchiamento. In particolare, la presenza di nanofiller riduce il grado di invecchiamento dei film di PTMSP. Nel caso specifico della coppia di gas permeanti He/CO2, i campioni hanno mostrato un comportamento intercambiabile di selettività all’He o alla CO2, modulabile in funzione della temperatura tra 30-60°C e del filler utilizzato.

Sviluppo di un'applicazione di sincronizzazione file per reti challenged

Questa tesi si pone l'obiettivo di implementare in ambiente Linux un'applicazione di sincronizzazione, chiamata DTNbox, che permetta lo scambio di file tra due nodi di una rete classificabile come Delay-/Disruption-Tolerant Network (DTN), ossia una rete in cui a causa di ritardi, interruzioni, partizionamento, non sia possibile utilizzare l'usuale architettura di rete TCP/IP. E' evidente che i problemi menzionati rendono estremamente più complessa la sincronizzazione fra cartelle rispetto ad Internet, da cui le peculiarità di DTNbox rispetto ad altre applicazioni in rete visto che, ad esempio, non è possibile la sincronizzazione tramite un nodo centrale, come in Dropbox e similari, ma occorre basarsi su comunicazioni peer-to-peer. L'oggetto della mia tesi si è quindi sviluppato principalmente su tre direzioni: • Implementare, utilizzando il linguaggio di programmazione C, le funzionalità previste dal nuovo progetto per Linux • Integrarne e modificarne le parti ritenute carenti, man mano che i test parziali ne hanno mostrato la necessità • Testarne il suo corretto funzionamento Si è deciso pertanto di dare precedenza alla scrittura delle parti fondamentali del programma quali i moduli di controllo, la struttura e gestione del database e lo scambio di messaggi tra due nodi appartenenti ad una rete DTN per poter arrivare ad una prima versione funzionante del programma stesso, in modo che eventuali future tesi possano concentrarsi sullo sviluppo di una interfaccia grafica e sull'aggiunta di nuovi comandi e funzionalità accessorie. Il programma realizzato è stato poi testato su macchine virtuali grazie all'uso dello strumento Virtualbricks.

Opportunistic Contact Graph Routing

L'ambiente di questa tesi è quello del Delay and Disruption Tolerant Networks (DTN), un'architettura di rete di telecomunicazioni avente come obiettivo le comunicazioni tra nodi di reti dette “challenged”, le quali devono affrontare problemi come tempi di propagazione elevati, alto tasso di errore e periodi di perdita delle connessioni. Il Bunde layer, un nuovo livello inserito tra trasporto e applicazione nell’architettura ISO/OSI, ed il protocollo ad esso associato, il Bundle Protocol (BP), sono stati progettati per rendere possibili le comunicazioni in queste reti. A volte fra la ricezione e l’invio può trascorrere un lungo periodo di tempo, a causa della indisponibilità del collegamento successivo; in questo periodo il bundle resta memorizzato in un database locale. Esistono varie implementazioni dell'architettura DTN come DTN2, implementazione di riferimento, e ION (Interplanetary Overlay Network), sviluppata da NASA JPL, per utilizzo in applicazioni spaziali; in esse i contatti tra i nodi sono deterministici, a differenza delle reti terrestri nelle quali i contatti sono generalmente opportunistici (non noti a priori). Per questo motivo all’interno di ION è presente un algoritmo di routing, detto CGR (Contact Graph Routing), progettato per operare in ambienti con connettività deterministica. È in fase di ricerca un algoritmo che opera in ambienti non deterministici, OCGR (Opportunistic Contact Graph Routing), che estende CGR. L’obiettivo di questa tesi è quello di fornire una descrizione dettagliata del funzionamento di OCGR, partendo necessariamente da CGR sul quale è basato, eseguire dei test preliminari, richiesti da NASA JPL, ed analizzarne i risultati per verificare la possibilità di utilizzo e miglioramento dell’algoritmo. Sarà inoltre descritto l’ambiente DTN e i principali algoritmi di routing per ambienti opportunistici. Nella parte conclusiva sarà presentato il simulatore DTN “The ONE” e l’integrazione di CGR e OCGR al suo interno.

TCP-DR an effective protocol for infrastructure based wireless networks

TCP is a dominant protocol for consistent communication over the internet. It provides flow, congestion and error control mechanisms while using wired reliable networks. Its congestion control mechanism is not suitable for wireless links where data corruption and its lost rate are higher. The physical links are transparent from TCP that takes packet losses due to congestion only and initiates congestion handling mechanisms by reducing transmission speed. This results in wasting already limited available bandwidth on the wireless links. Therefore, there is no use to carry out research on increasing bandwidth of the wireless links until the available bandwidth is not optimally utilized. This paper proposed a hybrid scheme called TCP Detection and Recovery (TCP-DR) to distinguish congestion, corruption and mobility related losses and then instructs the data sending host to take appropriate action. Therefore, the link utilization is optimal while losses are either due to high bit error rate or mobility.

Le infrastrutture viarie dismesse o declassate ed il progetto di paesaggio

Paesaggio ed infrastrutture viarie sono un binomio molto forte: il primo ha insito il concetto di accessibilità, in quanto non può esistere senza la presenza di un osservatore; la strada, invece, trova i fattori che la connotano nel suo rapporto con la morfologia su cui insiste. Le infrastrutture viarie sono elemento strutturale e strutturante non solo di un territorio, ma anche di un paesaggio. Le attuali esigenze di mobilità portano oggi a ripensare ed adeguare molte infrastrutture viarie: laddove è possibile si potenziano le strutture esistenti, in diversi casi si ricorre a nuovi tracciati o a varianti di percorso. Porsi il problema di conservare itinerari testimoni della cultura materiale ed economica di una società implica considerazioni articolate, che travalicano i limiti del sedime: una via è un organismo più complesso della semplice linea di trasporto in quanto implica tutta una serie di manufatti a supporto della mobilità e soprattutto il corridoio infrastrutturale che genera e caratterizza, ovvero una porzione variabile di territorio definita sia dal tracciato che dalla morfologia del contesto. L’evoluzione dei modelli produttivi ed economici, che oggi porta quote sempre maggiori di popolazione a passare un tempo sempre minore all’interno del proprio alloggio, rende la riflessione sulle infrastrutture viarie dismesse o declassate occasione per la progettazione di spazi per l’abitare collettivo inseriti in contesti paesaggistici, tanto urbani che rurali, tramite reti di percorsi pensate per assorbire tagli di mobilità specifici e peculiari. Partendo da queste riflessioni la Tesi si articola in: Individuazioni del contesto teorico e pratico: Lo studio mette in evidenza come la questione delle infrastrutture viarie e del loro rapporto con il paesaggio implichi riflessioni incrociate a diversi livelli e tramite diverse discipline. La definizione dello spazio fisico della strada passa infatti per la costruzione di un itinerario, un viaggio che si appoggia tanto ad elementi fisici quanto simbolici. La via è un organismo complesso che travalica il proprio sedime per coinvolgere una porzione ampia di territorio, un corridoio variabile ed articolato in funzione del paesaggio attraversato. Lo studio propone diverse chiavi di lettura, mettendo in luce le possibili declinazioni del tema, in funzione del taglio modale, del rapporto con il contesto, del regime giuridico, delle implicazioni urbanistiche e sociali. La mobilità dolce viene individuata quale possibile modalità di riuso, tutela e recupero, del patrimonio diffuso costituito dalle diversi reti di viabilità. Antologia di casi studio: Il corpo principale dello studio si basa sulla raccolta, analisi e studio dello stato dell’arte nel settore; gli esempi raccolti sono presentati in due sezioni: la prima dedicata alle esperienze più significative ed articolate, che affrontano il recupero delle infrastrutture viarie a più livelli ed in modo avanzato non concentrandosi solo sulla conversione del sedime, ma proponendo un progetto che coinvolga tutto il corridoio attraversato dall’infrastruttura; la seconda parte illustra la pratica corrente nelle diverse realtà nazionali, ponendo in evidenza similitudini e differenze tra i vari approcci.

Differences between in vitro viability and differentiation and in vivo bone-forming efficacy of human mesenchymal stem cells cultured on PCL-TCP scaffolds

Human mesenchymal stem cells (hMSCs) possess great therapeutic potential for the treatment of bone disease and fracture non-union. Too often however, in vitro evidence alone of the interaction between hMSCs and the biomaterial of choice is used as justification for continued development of the material into the clinic. Clearly for hMSC-based regenerative medicine to be successful for the treatment of orthopaedic trauma, it is crucial to transplant hMSCs with a suitable carrier that facilitates their survival, optimal proliferation and osteogenic differentiation in vitro and in vivo. This motivated us to evaluate the use of polycaprolactone-20% tricalcium phosphate (PCL-TCP) scaffolds produced by fused deposition modeling for the delivery of hMSCs. When hMSCs were cultured on the PCL-TCP scaffolds and imaged by a combination of phase contrast, scanning electron and confocal laser microscopy, we observed five distinct stages of colonization over a 21-day period that were characterized by cell attachment, spreading, cellular bridging, the formation of a dense cellular mass and the accumulation of a mineralized extracellular matrix when induced with osteogenic stimulants. Having established that PCL-TCP scaffolds are able to support hMSC proliferation and osteogenic differentiation, we next tested the in vivo efficacy of hMSC-loaded PCL-TCP scaffolds in nude rat critical-sized femoral defects. We found that fluorescently labeled hMSCs survived in the defect site for up to 3 weeks post-transplantation. However, only 50% of the femoral defects treated with hMSCs responded favorably as determined by new bone volume. As such, we show that verification of hMSC viability and differentiation in vitro is not sufficient to predict the efficacy of transplanted stem cells to consistently promote bone formation in orthotopic defects in vivo.