Long-Term Economic Model for Allocation of FACTS Devices in Restructured Power System Integrated Wind Generation

This study proposes an approach to optimally allocate multiple types of flexible AC transmission system (FACTS) devices in market-based power systems with wind generation. The main objective is to maximise profit by minimising device investment cost, and the system's operating cost considering both normal conditions and possible contingencies. The proposed method accurately evaluates the long-term costs and benefits gained by FACTS devices (FDs) installation to solve a large-scale optimisation problem. The objective implies maximising social welfare as well as minimising compensations paid for generation re-scheduling and load shedding. Many technical operation constraints and uncertainties are included in problem formulation. The overall problem is solved using both particle swarm optimisations for attaining optimal FDs allocation as main problem and optimal power flow as sub-optimisation problem. The effectiveness of the proposed approach is demonstrated on modified IEEE 14-bus test system and IEEE 118-bus test system.

A chemically unlocked binary molecular switch

A highly luminescent and sensitive terbium complex of a ligand comprising of a phthalimide group appended to a DO3A moiety is an active pH sensor that is conditional on its previous pH. © 2012 The Royal Society of Chemistry.

Secure Switch-and-Stay Combining (SSSC) for Cognitive Relay Networks

In this paper, we study a two-phase underlay cognitive relay network, where there exists an eavesdropper who can overhear the message. The secure data transmission from the secondary source to secondary destination is assisted by two decode-and-forward (DF) relays. Although the traditional opportunistic relaying technique can choose one relay to provide the best secure performance, it needs to continuously have the channel state information (CSI) of both relays, and may result in a high relay switching rate. To overcome these limitations, a secure switch-and-stay combining (SSSC) protocol is proposed where only one out of the two relays is activated to assist the secure data transmission, and the secure relay switching occurs when the relay cannot support the secure communication any longer. This security switching is assisted by either instantaneous or statistical eavesdropping CSI. For these two cases, we study the system secure performance of SSSC protocol, by deriving the analytical secrecy outage probability as well as an asymptotic expression for the high main-to-eavesdropper ratio (MER) region. We show that SSSC can substantially reduce the system complexity while achieving or approaching the full diversity order of opportunistic relaying in the presence of the instantaneous or statistical eavesdropping CSI.

Dual-Diversity Combining for Constrained Resource Allocation and Throughput Maximization in OFDMA Networks

Al Rawi, Anas F., Emiliano Garcia-Palacios, Sonia Aissa, Charalampos C. Tsimenidis, and Bayan S. Sharif. "Dual-Diversity Combining for Constrained Resource Allocation and Throughput Maximization in OFDMA Networks." In Vehicular Technology Conference (VTC Spring), 2013 IEEE 77th, pp. 1-5. IEEE, 2013.

Ageing, Justice, and Resource Allocation

Around the world the population is ageing in ways that pose new challenges for health care providers. To date these have mostly been formulated in terms of challenges created by increasing costs, and the focus has been squarely on life prolonging treatments. However, this focus ignores the ways in which many older people require life enhancing treatments to counteract the effects of physical and mental decline. This paper argues that in doing so it misses important aspects of what justice requires when it comes to older people.

Multilayer optimization in radio resource allocation for the packet transmission in wireless networks

Na última década tem-se assistido a um crescimento exponencial das redes de comunicações sem fios, nomeadamente no que se refere a taxa de penetração do serviço prestado e na implementação de novas infra-estruturas em todo o globo. É ponto assente neste momento que esta tendência irá não só continuar como se fortalecer devido à convergência que é esperada entre as redes móveis sem fio e a disponibilização de serviços de banda larga para a rede Internet fixa, numa evolução para um paradigma de uma arquitectura integrada e baseada em serviços e aplicações IP. Por este motivo, as comunicações móveis sem fios irão ter um papel fundamental no desenvolvimento da sociedade de informação a médio e longo prazos. A estratégia seguida no projecto e implementação das redes móveis celulares da actual geração (2G e 3G) foi a da estratificação da sua arquitectura protocolar numa estrutura modular em camadas estanques, onde cada camada do modelo é responsável pela implementação de um conjunto de funcionalidades. Neste modelo a comunicação dá-se apenas entre camadas adjacentes através de primitivas de comunicação pré-estabelecidas. Este modelo de arquitectura resulta numa mais fácil implementação e introdução de novas funcionalidades na rede. Entretanto, o facto das camadas inferiores do modelo protocolar não utilizarem informação disponibilizada pelas camadas superiores, e vice-versa acarreta uma degradação no desempenho do sistema. Este paradigma é particularmente importante quando sistemas de antenas múltiplas são implementados (sistemas MIMO). Sistemas de antenas múltiplas introduzem um grau adicional de liberdade no que respeita a atribuição de recursos rádio: o domínio espacial. Contrariamente a atribuição de recursos no domínio do tempo e da frequência, no domínio espacial os recursos rádio mapeados no domínio espacial não podem ser assumidos como sendo completamente ortogonais, devido a interferência resultante do facto de vários terminais transmitirem no mesmo canal e/ou slots temporais mas em feixes espaciais diferentes. Sendo assim, a disponibilidade de informação relativa ao estado dos recursos rádio às camadas superiores do modelo protocolar é de fundamental importância na satisfação dos critérios de qualidade de serviço exigidos. Uma forma eficiente de gestão dos recursos rádio exige a implementação de algoritmos de agendamento de pacotes de baixo grau de complexidade, que definem os níveis de prioridade no acesso a esses recursos por base dos utilizadores com base na informação disponibilizada quer pelas camadas inferiores quer pelas camadas superiores do modelo. Este novo paradigma de comunicação, designado por cross-layer resulta na maximização da capacidade de transporte de dados por parte do canal rádio móvel, bem como a satisfação dos requisitos de qualidade de serviço derivados a partir da camada de aplicação do modelo. Na sua elaboração, procurou-se que o standard IEEE 802.16e, conhecido por Mobile WiMAX respeitasse as especificações associadas aos sistemas móveis celulares de quarta geração. A arquitectura escalonável, o baixo custo de implementação e as elevadas taxas de transmissão de dados resultam num processo de multiplexagem de dados e valores baixos no atraso decorrente da transmissão de pacotes, os quais são atributos fundamentais para a disponibilização de serviços de banda larga. Da mesma forma a comunicação orientada à comutação de pacotes, inenente na camada de acesso ao meio, é totalmente compatível com as exigências em termos da qualidade de serviço dessas aplicações. Sendo assim, o Mobile WiMAX parece satisfazer os requisitos exigentes das redes móveis de quarta geração. Nesta tese procede-se à investigação, projecto e implementação de algoritmos de encaminhamento de pacotes tendo em vista a eficiente gestão do conjunto de recursos rádio nos domínios do tempo, frequência e espacial das redes móveis celulares, tendo como caso prático as redes móveis celulares suportadas no standard IEEE802.16e. Os algoritmos propostos combinam métricas provenientes da camada física bem como os requisitos de qualidade de serviço das camadas superiores, de acordo com a arquitectura de redes baseadas no paradigma do cross-layer. O desempenho desses algoritmos é analisado a partir de simulações efectuadas por um simulador de sistema, numa plataforma que implementa as camadas física e de acesso ao meio do standard IEEE802.16e.

Enhanced ethernet switching technology for adaptive hard real-time applications: Tecnologia de comutação ethernet melhorada para aplicações adaptativas e críticas de tempo-real

Os Sistemas Embarcados Distribuídos (SEDs) estão, hoje em dia, muito difundidos em vastas áreas, desde a automação industrial, a automóveis, aviões, até à distribuição de energia e protecção do meio ambiente. Estes sistemas são, essencialmente, caracterizados pela integração distribuída de aplicações embarcadas, autónomas mas cooperantes, explorando potenciais vantagens em termos de modularidade, facilidade de manutenção, custos de instalação, tolerância a falhas, entre outros. Contudo, o ambiente operacional onde se inserem estes tipos de sistemas pode impor restrições temporais rigorosas, exigindo que o sistema de comunicação subjacente consiga transmitir mensagens com garantias temporais. Contudo, os SEDs apresentam uma crescente complexidade, uma vez que integram subsistemas cada vez mais heterogéneos, quer ao nível do tráfego gerado, quer dos seus requisitos temporais. Em particular, estes subsistemas operam de forma esporádica, isto é, suportam mudanças operacionais de acordo com estímulos exteriores. Estes subsistemas também se reconfiguram dinamicamente de acordo com a actualização dos seus requisitos e, ainda, têm lidar com um número variável de solicitações de outros subsistemas. Assim sendo, o nível de utilização de recursos pode variar e, desta forma, as políticas de alocação estática tornam-se muito ineficientes. Consequentemente, é necessário um sistema de comunicação capaz de suportar com eficácia reconfigurações e adaptações dinâmicas. A tecnologia Ethernet comutada tem vindo a emergir como uma solução sólida para fornecer comunicações de tempo-real no âmbito dos SEDs, como comprovado pelo número de protocolos de tempo-real que foram desenvolvidos na última década. No entanto, nenhum dos protocolos existentes reúne as características necessárias para fornecer uma eficiente utilização da largura de banda e, simultaneamente, para respeitar os requisitos impostos pelos SEDs. Nomeadamente, a capacidade para controlar e policiar tráfego de forma robusta, conjugada com suporte à reconfiguração e adaptação dinâmica, não comprometendo as garantias de tempo-real. Esta dissertação defende a tese de que, pelo melhoramento dos comutadores Ethernet para disponibilizarem mecanismos de reconfiguração e isolamento de tráfego, é possível suportar aplicações de tempo-real críticas, que são adaptáveis ao ambiente onde estão inseridas.Em particular, é mostrado que as técnicas de projecto, baseadas em componentes e apoiadas no escalonamento hierárquico de servidores de tráfego, podem ser integradas nos comutadores Ethernet para alcançar as propriedades desejadas. Como suporte, é fornecida, também, uma solução para instanciar uma hierarquia reconfigurável de servidores de tráfego dentro do comutador, bem como a análise adequada ao modelo de escalonamento. Esta última fornece um limite superior para o tempo de resposta que os pacotes podem sofrer dentro dos servidores de tráfego, com base unicamente no conhecimento de um dado servidor e na hierarquia actual, isto é, sem o conhecimento das especifidades do tráfego dentro dos outros servidores. Finalmente, no âmbito do projecto HaRTES foi construído um protótipo do comutador Ethernet, o qual é baseado no paradigma “Flexible Time-Triggered”, que permite uma junção flexível de uma fase síncrona para o tráfego controlado pelo comutador e uma fase assíncrona que implementa a estrutura hierárquica de servidores referidos anteriormente. Além disso, as várias experiências práticas realizadas permitiram validar as propriedades desejadas e, consequentemente, a tese que fundamenta esta dissertação.

Generate disaggregated soil allocation data using a Minimum Cross Entropy Model

Montado ecosystem in the Alentejo Region, south of Portugal, has enormous agro-ecological and economics heterogeneities. A definition of homogeneous sub-units among this heterogeneous ecosystem was made, but for them is disposal only partial statistical information about soil allocation agro-forestry activities. The paper proposal is to recover the unknown soil allocation at each homogeneous sub-unit, disaggregating a complete data set for the Montado ecosystem area using incomplete information at sub-units level. The methodological framework is based on a Generalized Maximum Entropy approach, which is developed in thee steps concerning the specification of a r order Markov process, the estimates of aggregate transition probabilities and the disaggregation data to recover the unknown soil allocation at each homogeneous sub-units. The results quality is evaluated using the predicted absolute deviation (PAD) and the "Disagegation Information Gain" (DIG) and shows very acceptable estimation errors.

Developmental switch in the kinase dependency of long-term potentiation depends on expression of GluA4 subunit-containing AMPA receptors

The AMPA-receptor subunit GluA4 is expressed transiently in CA1 pyramidal neurons at the time synaptic connectivity is forming, but its physiological significance is unknown. Here we show that GluA4 expression is sufficient to alter the signaling requirements of long-term potentiation (LTP) and can fully explain the switch in the LTP kinase dependency from PKA to Ca2(+)/calmodulin-dependent protein kinase II during synapse maturation. At immature synapses, activation of PKA leads to a robust potentiation of AMPA-receptor function via the mobilization of GluA4. Analysis of GluA4-deficient mice indicates that this mechanism is critical for neonatal PKA-dependent LTP. Furthermore, lentiviral expression of GluA4 in CA1 neurons conferred a PKA-dependent synaptic potentiation and LTP regardless of the developmental stage. Thus, GluA4 defines the signaling requirements for LTP and silent synapse activation during a critical period of synapse development.

Towards a Systematic Framework for the Modelling of the Allocation of Carbon Dioxide Emission Quotas in China

The needs for effectively controlling carbon dioxide emissions and properly allocating carbon dioxide emission permits or allowances in China have never been so great. In this paper, a systematic multi-agent-based framework for the modelling and analysis of the allocation of carbon dioxide emission quotas in China is proposed. A carbon trading market model as the core of the activities of allocation management is constructed and discussed. In addition, examples of the modelling and simulation work are presented.

Transmission costs allocation based on optimal re-dispatch

Congestion management of transmission power systems has achieve high relevance in competitive environments, which require an adequate approach both in technical and economic terms. This paper proposes a new methodology for congestion management and transmission tariff determination in deregulated electricity markets. The congestion management methodology is based on a reformulated optimal power flow, whose main goal is to obtain a feasible solution for the re-dispatch minimizing the changes in the transactions resulting from market operation. The proposed transmission tariffs consider the physical impact caused by each market agents in the transmission network. The final tariff considers existing system costs and also costs due to the initial congestion situation and losses. This paper includes a case study for the 118 bus IEEE test case.

Transmission cost allocation using cooperative game theory: a comparative study

In this paper is presented a Game Theory based methodology to allocate transmission costs, considering cooperation and competition between producers. As original contribution, it finds the degree of participation on the additional costs according to the demand behavior. A comparative study was carried out between the obtained results using Nucleolus balance and Shapley Value, with other techniques such as Averages Allocation method and the Generalized Generation Distribution Factors method (GGDF). As example, a six nodes network was used for the simulations. The results demonstrate the ability to find adequate solutions on open access environment to the networks.

Dynamic power- and failure-aware cloud resources allocation for Sets of independent tasks

Cloud computing is increasingly being adopted in different scenarios, like social networking, business applications, scientific experiments, etc. Relying in virtualization technology, the construction of these computing environments targets improvements in the infrastructure, such as power-efficiency and fulfillment of users’ SLA specifications. The methodology usually applied is packing all the virtual machines on the proper physical servers. However, failure occurrences in these networked computing systems can induce substantial negative impact on system performance, deviating the system from ours initial objectives. In this work, we propose adapted algorithms to dynamically map virtual machines to physical hosts, in order to improve cloud infrastructure power-efficiency, with low impact on users’ required performance. Our decision making algorithms leverage proactive fault-tolerance techniques to deal with systems failures, allied with virtual machine technology to share nodes resources in an accurately and controlled manner. The results indicate that our algorithms perform better targeting power-efficiency and SLA fulfillment, in face of cloud infrastructure failures.

Comparison of allocation approaches in soybean biodiesel life cycle assessment

This work shows the influence of using different allocation approaches when modelling the inventory analysis in a soybean biodiesel life cycle assessment (LCA). Results obtained using mass, energy and economic based allocations are compared, focusing on the following aspects: normalised potential environmental impact (PEI) categories, total PEI and relative contributions to the total PEI from each life cycle stage and environmental impact category. Similar results are obtained either using economic and energy based allocations. However, different results are obtained when mass based allocation is used when compared with the other two. This study also illustrates that using different allocation approaches in biodiesel LCA may influence the final conclusions, especially in comparative assertions, emphasising the need to perform a sensitivity analysis in the LCA interpretation step.