Una rassegna delle tecnologie di rete wireless WRAN IEEE 802.22 e mobile WiMAX IEEE 802.16e

Lo scopo di questa tesi è quello di illustrare gli standard IEEE 802.22 WRAN e IEEE 802.16e Mobile WiMAX. Di questi standard verranno analizzate le caratteristiche principali, i metodi di funzoinamento ed alcuni protocolli. Nel primo capitolo viene fatta una breve spiegazione delle tecnologie wireless con un focus sullo spettro radio, sulle tecniche di modulazione dell’onda radio, sugli scenari operativi LOS, nLOS ed NLOS, sulle tecniche di duplexing e le tecniche di accesos multiplo, inoltre vengono brevente illustrate alcune delle problematiche che affliggono le trasmissioni senza fili ed infine vengono illustrate i quattro più comuni livelli di QoS. Nel secondo capitolo viene illustrato lo standard IEEE 802.22 con un focus sullo stato dell’arte della tecnologia WRAN, come si è sviluppato lo standard e per quali motivi è stato redatto, lo spettro di frequeza utilizzato e come, il funzionamento delle Cognitive Radio, i dispositivi che caratterizzano le reti WRAN e la topologia di rete utilizzata. In seguito sono spiegati nello specifico i livelli fisico e MAC e le loro caratteristiche e metodi di funzionamento. Nel terzo capitolo vengono illustrate le caratteristiche dello standard IEEE 802.16e cercando di riprendere gli stessi punti toccati nel capitolo precedente con una caratterizzazione dello standard nei suoi particolari.

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.

Un proxy VoIP basato su PJSIP a sostegno della mobilità

Proxy VoIP basato su PJSIP

Virtualizzazione parziale del livello transport ai fini della gestione della mobilità

In questo lavoro di tesi verrà presentato un modo per utilizzare simultaneamente due generiche interfacce di rete, prendendo spunto dal modello Always Best Packet Switching (ABPS) e ricorrendo ai principi della virtualizzazione. Il modello ABPS permette ad una applicazione di usare simultaneamente tutte le interfacce di rete, inviando e ricevendo i datagram IP attraverso l’interfaccia idonea, in base alle caratteristiche del datagram stesso e alla disponibilità della rete.

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

Confronto simulativo tra architetture per la mobilità: analisi simulatore MIPv6 e confronto con ABPS

Il presente elaborato tratta il lavoro di studio, analisi e sperimentazione effettuato dal sottoscritto, Giovanni Sitta, in conclusione al Corso di Laurea Magistrale in Informatica presso l'Università degli Studi di Bologna. Questo ha dapprima previsto un periodo di approfondimento di alcune architetture di supporto alla mobilità dei terminali di rete, in particolare di due protocolli allo stato dell'arte, Mobile IPv6 (MIPv6) e Locator/Identifier Separation Protocol (LISP), e di una terza architettura sperimentale denominata Always Best Packet Switching (ABPS). Sono stati in seguito esaminati tre simulatori, uno per ciascuna architettura di supporto alla mobilità considerata, realizzati come estensioni della libreria INET del framework OMNeT++, assicurandosi che fossero conformi alle specifiche del protocollo implementato (almeno entro i limiti di semplificazione rilevanti ai fini del lavoro), e correggendone eventuali problematiche, mancanze e anomalie in caso questi non le rispettassero. Sono poi stati configurati alcuni scenari simulativi utilizzando le tre librerie, in prima battuta di natura molto semplice, utilizzati per verificare il corretto funzionamento dei simulatori in condizioni ideali, e successivamente più complessi, allestendo un ambiente di esecuzione più verosimile, dotato di un maggior numero di host connessi alla rete e di ostacoli per i segnali radio usati nelle comunicazioni wireless. Tramite i risultati sperimentali ottenuti da queste simulazioni è stato infine possibili realizzare un confronto tra le prestazioni di MIPv6, LISP e ABPS.

Adaptive cross-device videoconferencing solution for wireless networks based on QoS monitoring

The increase in CPU power and screen quality of todays smartphones as well as the availability of high bandwidth wireless networks has enabled high quality mobile videoconfer- encing never seen before. However, adapting to the variety of devices and network conditions that come as a result is still not a trivial issue. In this paper, we present a multiple participant videoconferencing service that adapts to different kind of devices and access networks while providing an stable communication. By combining network quality detection and the use of a multipoint control unit for video mixing and transcoding, desktop, tablet and mobile clients can participate seamlessly. We also describe the cost in terms of bandwidth and CPU usage of this approach in a variety of scenarios.

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.

Gateways placement in backbone wireless mesh networks

This paper presents a novel algorithm for the gateway placement problem in Backbone Wireless Mesh Networks (BWMNs). Different from existing algorithms, the new algorithm incrementally identifies gateways and assigns mesh routers to identified gateways. The new algorithm can guarantee to find a feasible gateway placement satisfying Quality-of-Service (QoS) constraints, including delay constraint, relay load constraint and gateway capacity constraint. Experimental results show that its performance is as good as that of the best of existing algorithms for the gateway placement problem. But, the new algorithm can be used for BWMNs that do not form one connected component, and it is easy to implement and use.

A deadline-constrained 802.11 MAC Protocol with QoS differentiation for soft real-time control

As one of the most widely used wireless network technologies, IEEE 802.11 wireless local area networks (WLANs) have found a dramatically increasing number of applications in soft real-time networked control systems (NCSs). To fulfill the real-time requirements in such NCSs, most of the bandwidth of the wireless networks need to be allocated to high-priority data for periodic measurements and control with deadline requirements. However, existing QoS-enabled 802.11 medium access control (MAC) protocols do not consider the deadline requirements explicitly, leading to unpredictable deadline performance of NCS networks. Consequentially, the soft real-time requirements of the periodic traffic may not be satisfied, particularly under congested network conditions. This paper makes two main contributions to address this problem in wireless NCSs. Firstly, a deadline-constrained MAC protocol with QoS differentiation is presented for IEEE 802.11 soft real-time NCSs. It handles periodic traffic by developing two specific mechanisms: a contention-sensitive backoff mechanism, and an intra-traffic-class QoS differentiation mechanism. Secondly, a theoretical model is established to describe the deadline-constrained MAC protocol and evaluate its performance of throughput, delay and packet-loss ratio in wireless NCSs. Numerical studies are conducted to validate the accuracy of the theoretical model and to demonstrate the effectiveness of the new MAC protocol.

Providing QoS to Real and Data Applications in WiMAX Mesh Networks

We consider the problem of centralized routing and scheduling for IEEE 802.16 mesh networks so as to provide Quality of Service (QoS) to individual real and interactive data applications. We first obtain an optimal and fair routing and scheduling policy for aggregate demands for different source- destination pairs. We then present scheduling algorithms which provide per flow QoS guarantees while utilizing the network resources efficiently. Our algorithms are also scalable: they do not require per flow processing and queueing and the computational requirements are modest. We have verified our algorithms via extensive simulations.

Stochastic models of IEEE 802.11e wireless net works with multimedia applications

We provide a survey of some of our recent results ([9], [13], [4], [6], [7]) on the analytical performance modeling of IEEE 802.11 wireless local area networks (WLANs). We first present extensions of the decoupling approach of Bianchi ([1]) to the saturation analysis of IEEE 802.11e networks with multiple traffic classes. We have found that even when analysing WLANs with unsaturated nodes the following state dependent service model works well: when a certain set of nodes is nonempty, their channel attempt behaviour is obtained from the corresponding fixed point analysis of the saturated system. We will present our experiences in using this approximation to model multimedia traffic over an IEEE 802.11e network using the enhanced DCF channel access (EDCA) mechanism. We have found that we can model TCP controlled file transfers, VoIP packet telephony, and streaming video in the IEEE802.11e setting by this simple approximation.

An analytical model for capacity evaluation of VoIP on HCCA and TCP file transfers over EDCA in an IEEE 802.11e WLAN

In the context of the IEEE 802.11e standard for WLANs, we provide an analytical model for obtaining the maximum number of VoIP calls that can be supported on HCCA, such that the delay QoS constraint of the accepted calls is met, when TCP downloads are coexistent on EDCA. In this scenario, we derive the TCP download throughput by using an analytical model for the case where only TCP sessions are present in the WLAN. We show that the analytical model for combined voice and TCP transfers provides accurate results in comparison with simulations (using ns-2).