Real-time tracking and reporting of dynamic events in hierarchical wireless sensor networks

Wireless Sensor Networks (WSNs) are highly distributed systems in which resource allocation (bandwidth, memory) must be performed efficiently to provide a minimum acceptable Quality of Service (QoS) to the regions where critical events occur. In fact, if resources are statically assigned independently from the location and instant of the events, these resources will definitely be misused. In other words, it is more efficient to dynamically grant more resources to sensor nodes affected by critical events, thus providing better network resource management and reducing endto- end delays of event notification and tracking. In this paper, we discuss the use of a WSN management architecture based on the active network management paradigm to provide the real-time tracking and reporting of dynamic events while ensuring efficient resource utilization. The active network management paradigm allows packets to transport not only data, but also program scripts that will be executed in the nodes to dynamically modify the operation of the network. This presumes the use of a runtime execution environment (middleware) in each node to interpret the script. We consider hierarchical (e.g. cluster-tree, two-tiered architecture) WSN topologies since they have been used to improve the timing performance of WSNs as they support deterministic medium access control protocols.

Handling QoS dependencies in distributed cooperative real-time systems

Due to the growing complexity and adaptability requirements of real-time embedded systems, which often exhibit unrestricted inter-dependencies among supported services and user-imposed quality constraints, it is increasingly difficult to optimise the level of service of a dynamic task set within an useful and bounded time. This is even more difficult when intending to benefit from the full potential of an open distributed cooperating environment, where service characteristics are not known beforehand. This paper proposes an iterative refinement approach for a service’s QoS configuration taking into account services’ inter-dependencies and quality constraints, and trading off the achieved solution’s quality for the cost of computation. Extensive simulations demonstrate that the proposed anytime algorithm is able to quickly find a good initial solution and effectively optimises the rate at which the quality of the current solution improves as the algorithm is given more time to run. The added benefits of the proposed approach clearly surpass its reducedoverhead.

Real-time communications over cluster-tree sensor networks with mobile sink behaviour

Modelling the fundamental performance limits of wireless sensor networks (WSNs) is of paramount importance to understand the behaviour of WSN under worst case conditions and to make the appropriate design choices. In that direction, this paper contributes with a methodology for modelling cluster tree WSNs with a mobile sink. We propose closed form recurrent expressions for computing the worst case end to end delays, buffering and bandwidth requirements across any source-destination path in the cluster tree assuming error free channel. We show how to apply our theoretical results to the specific case of IEEE 802.15.4/ZigBee WSNs. Finally, we demonstrate the validity and analyze the accuracy of our methodology through a comprehensive experimental study, therefore validating the theoretical results through experimentation.

GTS allocation analysis in IEEE 802.15.4 for real-time wireless sensor networks

The IEEE 802.15.4 protocol proposes a flexible communication solution for Low-Rate Wireless Personal Area Networks including sensor networks. It presents the advantage to fit different requirements of potential applications by adequately setting its parameters. When enabling its beacon mode, the protocol makes possible real-time guarantees by using its Guaranteed Time Slot (GTS) mechanism. This paper analyzes the performance of the GTS allocation mechanism in IEEE 802.15.4. The analysis gives a full understanding of the behavior of the GTS mechanism with regards to delay and throughput metrics. First, we propose two accurate models of service curves for a GTS allocation as a function of the IEEE 802.15.4 parameters. We then evaluate the delay bounds guaranteed by an allocation of a GTS using Network Calculus formalism. Finally, based on the analytic results, we analyze the impact of the IEEE 802.15.4 parameters on the throughput and delay bound guaranteed by a GTS allocation. The results of this work pave the way for an efficient dimensioning of an IEEE 802.15.4 cluster.

Improving accuracy for OTD based 3G geolocation in real urban/suburban environments

This paper presents the recent research results about the development of a Observed Time Difference (OTD) based geolocation algorithm based on network trace data, for a real Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) Network. The initial results have been published in [1], the current paper focus on increasing the sample convergence rate, and introducing a new filtering approach based on a moving average spatial filter, to increase accuracy. Field tests have been carried out for two radio environments (urban and suburban) in the Lisbon area, Portugal. The new enhancements produced a geopositioning success rate of 47% and 31%, and a median accuracy of 151 m and 337 m, for the urban and suburban environments, respectively. The implemented filter produced a 16% and 20% increase on accuracy, when compared with the geopositioned raw data. The obtained results are rather promising in accuracy and geolocation success rate. OTD positioning smoothed by moving average spatial filtering reveals a strong approach for positioning trace extracted events, vital for boosting Self-Organizing Networks (SON) over a 3G network.

Neighbour list optimization for real LTE radio network

With the increasing complexity of current networks, it became evident the need for Self-Organizing Networks (SON), which aims to automate most of the associated radio planning and optimization tasks. Within SON, this paper aims to optimize the Neighbour Cell List (NCL) for Long Term Evolution (LTE) evolved NodeBs (eNBs). An algorithm composed by three decisions were were developed: distance-based, Radio Frequency (RF) measurement-based and Handover (HO) stats-based. The distance-based decision, proposes a new NCL taking account the eNB location and interference tiers, based in the quadrants method. The last two algorithms consider signal strength measurements and HO statistics, respectively; they also define a ranking to each eNB and neighbour relation addition/removal based on user defined constraints. The algorithms were developed and implemented over an already existent radio network optimization professional tool. Several case studies were produced using real data from a Portuguese LTE mobile operator. © 2014 IEEE.

Real time fault injection using a modified debugging infrastructure

Dependability is a critical factor in computer systems, requiring high quality validation & verification procedures in the development stage. At the same time, digital devices are getting smaller and access to their internal signals and registers is increasingly complex, requiring innovative debugging methodologies. To address this issue, most recent microprocessors include an on-chip debug (OCD) infrastructure to facilitate common debugging operations. This paper proposes an enhanced OCD infrastructure with the objective of supporting the verification of fault-tolerant mechanisms through fault injection campaigns. This upgraded on-chip debug and fault injection (OCD-FI) infrastructure provides an efficient fault injection mechanism with improved capabilities and dynamic behavior. Preliminary results show that this solution provides flexibility in terms of fault triggering and allows high speed real-time fault injection in memory elements

Real time fault injection using enhanced OCD -- a performance analysis

Fault injection is frequently used for the verification and validation of dependable systems. When targeting real time microprocessor based systems the process becomes significantly more complex. This paper proposes two complementary solutions to improve real time fault injection campaign execution, both in terms of performance and capabilities. The methodology is based on the use of the on-chip debug mechanisms present in modern electronic devices. The main objective is the injection of faults in microprocessor memory elements with minimum delay and intrusiveness. Different configurations were implemented and compared in terms of performance gain and logic overhead.

Using NEXUS compliant debuggers for real time fault injection on microprocessors

As electronic devices get smaller and more complex, dependability assurance is becoming fundamental for many mission critical computer based systems. This paper presents a case study on the possibility of using the on-chip debug infrastructures present in most current microprocessors to execute real time fault injection campaigns. The proposed methodology is based on a debugger customized for fault injection and designed for maximum flexibility, and consists of injecting bit-flip type faults on memory elements without modifying or halting the target application. The debugger design is easily portable and applicable to different architectures, providing a flexible and efficient mechanism for verifying and validating fault tolerant components.

Gestão de veículos em fim de vida: do contexto internacional à realidade portuguesa

Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Ambiente, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e tecnologia

A Dobragem em Portugal: novos paradigmas na tradução audiovisual

En un país acostumbrado a una cultura en que domina el subtitulado, se ha podido observar, en la última década, una incremento de productos audiovisuales doblados tanto para cine como para televisión. El fenómeno del doblaje, aún poco conocido y estudiado, podrá llevar a un cambio de actitudes y de hábitos del público portugués. La necesidad de observar y analizar el doblaje en Portugal, así como la voluntad de comprender este fenómeno constituyen la bases de esta tesis, como resultado concreto de una investigación llevada a cabo en el ámbito de los Estudios de Traducción Audiovisual, con vista a la obtención del grado académico de Doctor en Traducción y Paratraducción, otorgado por la Universidad de Vigo. El presente trabajo tiene como punto de partida el macrocontexto de la Traducción Audiovisual, pero se focaliza en el doblaje y, secuencialmente, en la realidad del doblaje en Portugal y en el doblaje de productos infanto-juveniles, incidiendo sobre el humor como un microcosmo relevante, debido a su especificidad en términos lingüísticos y culturales para la observación de este fenómeno. Se comprende la Traducción Audiovisual como mediación lingüística, cultural y semiótica centrada en un producto – el texto audiovisual. Este es el resultado de la acción combinatoria de signos verbales, visuales y auditivos. Cada uno transporta un sentido único e insustituible para la comunicación, ganando nuevos significados en las varias combinaciones creadas por esos mismos signos. Este polimorfismo semiótico se concretiza a través de la conjugación singular y exclusiva de todos los elementos verbales y no verbales, consistiendo en algo más que una suma de factores. Es un nuevo texto que se construye en un momento y en un espacio determinados.En este contexto, sobresale un fenómeno que está ganando más relevancia como modalidad traductora en la televisión portuguesa: la aceptación “inconsciente” del doblaje, ya que los programas doblados con imagen real se están imponiendo gradualmente y el público infanto-juvenil tiene una mayor apetencia por estos productos, contribuyendo así en un consumo creciente del doblaje. Asistiendo a este cambio en los comportamientos, se cuestiona si estaremos frente a un nuevo tipo de espectador, más receptivo al doblaje, una vez que las nuevas generaciones, acostumbradas desde edad temprana a ver programas doblados, pueden cambiar sus preferencias y hábitos televisivos, adoptando una actitud más positiva hacia el doblaje. De esta manera, se considera la hipótesis de que el consumo masivo de productos audiovisuales doblados por los jóvenes actuales llevará a la aceptación del doblaje como medio preferencial de acceso al texto audiovisual, lato senso en el futuro. En este sentido y con el propósito de comprender y describir el fenómeno del doblaje en Portugal, conviene analizar varios aspectos, principalmente los de la oferta de productos audiovisuales doblados, del proceso técnico y profesional, de las preferencias de los receptores, del producto y de la traducción. Desde una perspectiva histórica, en la génesis de la opción por subtitular los productos audiovisuales extranjeros en Portugal, habría un intento de desincentivar el consumo de películas extranjeras y de impulsar la distribución de la producción nacional, que se adecuaba más a los valores del régimen de Salazar. Aún después del cambio de régimen, los subtítulos se mantuvieron como modalidad traductora dominante, que resulta de un proceso de habituación y aculturación que puede explicar el mantenimiento de las preferencias del público portugués durante décadas. Sin embargo, en Portugal se ha asistido al aumento gradual de la oferta televisiva y fílmica, sobre todo desde la introducción de los canales privados de señal abierta y por suscripción. La observación y contabilización de la oferta elevisiva reveló un número significativo de productos audiovisuales doblados en Portugal, dirigidos hacia los segmentos etarios más jóvenes. La hegemonía del doblaje con relación a los subtítulos, en lo que se refiere a la traducción de los productos infanto-juveniles extranjeros, condujo a un incremento del consumo de programas infanto-juveniles doblados. Ante esto y debido a la utilización del doblaje, se constató el dominio de la lengua portuguesa en la programación infanto-juvenil, lo que disminuye el contacto de este público con las lenguas extranjeras. Así se comprobó una tendencia a ampliar el ámbito de acción del doblaje en las emisiones televisivas, respondiendo a las cuotas de lengua portuguesa en la televisión en Portugal. Se imponía así ir remontarse hasta el origen del producto final y comprender cómo funciona el proceso técnico del doblaje. Para eso viví in loco la experiencia de la grabación en estudio, entrevisté personalmente y por correo electrónico a los profesionales del área, vi y analicé documentos de vídeo emitidos en la televisión y en Internet sobre esta actividad profesional. De la observación llevada a cabo en el terreno, se comprobó que el proceso de doblaje en Portugal es, sobre todo, una cadena secuencial de profesionales, que pasa por la intervención de distintos agentes en el texto doblado, no siendo únicamente responsabilidad del traductor. La versión final se somete a la manipulación lingüística de los directores de doblaje, a la adaptación sonora de los técnicos de sonido y a la interpretación de los actores, No se pudo comprobar el grado de responsabilidad de cada interviniente, dado que no fue posible acceder a las primeras versiones traducidas Se ha demostrado que el traductor es uno entre muchos agentes en el proceso técnico y que su intervención termina cuando entrega el texto traducido al director de doblaje. Considerando que en Portugal son los niños y los jóvenes los principales destinatarios del doblaje, se comprobó el perfil heterogéneo de este público, delimitado por franjas etarias y caracterizado por la especificidad de sus competencias lingüísticas, culturales y cognitivas, así como por la inexperiencia vivencial. Este hecho propicia la adopción del doblaje modalidad traductora preferencial para este segmento etario. Se confirmó, como resultado de la observación empírica efectuada, que la tipología de los programas televisivos infanto-juveniles en Portugal es poco diversificada y algo repetitiva, con gran prevalencia de la animación sobre la imagen real. Sin embargo, esta investigación reveló la existencia de un nuevo tipo de formato televisivo, con elevado potencial investigativo y que modificó los hábitos y las costumbres del público infanto-juvenil: las teencoms. Esta nueva tipología televisiva, compuesta por secuencias cortas de historias, por un ritmo acelerado de la acción y un discurso dotado de estructuras discursivas sencillas con un enfoque humorístico de fácil comprensión y asimilación por los espectadores más jóvenes, se emite doblada, contrariamente a la práctica imperante en Portugal de utilizar subtítulos en los programas extranjeros. Después de describir cómo ocurre y se materializa este fenómeno, hace falta comprender el porqué de este cambio de actitud. El doblaje de programas infanto-juveniles puede contener ‘ingredientes’ atractivos que cautivan a este nuevo público, haciéndolo una práctica natural y apetecible. Se cuestiona si los consumidores de programas infanto-juveniles doblados aceptan esta modalidad de TAV (Traducción Audiovisual) como natural e invisible, ya que estos presentan coherencia funcional y, así, garantizan niveles elevados de satisfacción. En este sentido, importa comprender cuáles son los factores de atracción y comprobar la eficacia del producto doblado. Uno de esos factores es el humor, como lo demuestra la cantidad de productos audiovisuales cómicos en Portugal destinados a las franjas etarias más jóvenes. Con relación a la traducción de textos humorísticos, dos ideas figuran en varios estudios: la dificultad en traducir el humor debido a las características lingüístico-culturales de cada comunidad, y la necesidad de recurrir a estrategias funcionalistas para que la comunidad pueda ser replicada en el producto audiovisual doblado. De la misma manera, considero que, por su subjetividad, la transferencia interlingüística del humor parece realmente una de las áreas más complejas para el traductor. Pero desde la óptica del investigador, se reveló como un objeto de análisis productivo y revelador del fenómeno del doblaje.