Mutually connected phase-locked loop networks: dynamical models and design parameters

Distribution of timing signals is an essential factor for the development of digital systems for telecommunication networks, integrated circuits and manufacturing automation. Originally, this distribution was implemented by using the master-slave architecture with a precise master clock generator sending signals to phase-locked loops (PLL) working as slave oscillators. Nowadays, wireless networks with dynamical connectivity and the increase in size and operation frequency of the integrated circuits suggest that the distribution of clock signals could be more efficient if mutually connected architectures were used. Here, mutually connected PLL networks are studied and conditions for synchronous states existence are analytically derived, depending on individual node parameters and network connectivity, considering that the nodes are nonlinear oscillators with nonlinear coupling conditions. An expression for the network synchronisation frequency is obtained. The lock-in range and the transmission error bounds are analysed providing hints to the design of this kind of clock distribution system.

New simple and efficient heuristics for the uncapacitated single allocation hub location problem

Hub-and-spoke networks are widely studied in the area of location theory. They arise in several contexts, including passenger airlines, postal and parcel delivery, and computer and telecommunication networks. Hub location problems usually involve three simultaneous decisions to be made: the optimal number of hub nodes, their locations and the allocation of the non-hub nodes to the hubs. In the uncapacitated single allocation hub location problem (USAHLP) hub nodes have no capacity constraints and non-hub nodes must be assigned to only one hub. In this paper, we propose three variants of a simple and efficient multi-start tabu search heuristic as well as a two-stage integrated tabu search heuristic to solve this problem. With multi-start heuristics, several different initial solutions are constructed and then improved by tabu search, while in the two-stage integrated heuristic tabu search is applied to improve both the locational and allocational part of the problem. Computational experiments using typical benchmark problems (Civil Aeronautics Board (CAB) and Australian Post (AP) data sets) as well as new and modified instances show that our approaches consistently return the optimal or best-known results in very short CPU times, thus allowing the possibility of efficiently solving larger instances of the USAHLP than those found in the literature. We also report the integer optimal solutions for all 80 CAB data set instances and the 12 AP instances up to 100 nodes, as well as for the corresponding new generated AP instances with reduced fixed costs. Published by Elsevier Ltd.

Two-link approximation schemes for loss networks with linear structure and trunk reservation

Loss networks have long been used to model various types of telecommunication network, including circuit-switched networks. Such networks often use admission controls, such as trunk reservation, to optimize revenue or stabilize the behaviour of the network. Unfortunately, an exact analysis of such networks is not usually possible, and reduced-load approximations such as the Erlang Fixed Point (EFP) approximation have been widely used. The performance of these approximations is typically very good for networks without controls, under several regimes. There is evidence, however, that in networks with controls, these approximations will in general perform less well. We propose an extension to the EFP approximation that gives marked improvement for a simple ring-shaped network with trunk reservation. It is based on the idea of considering pairs of links together, thus making greater allowance for dependencies between neighbouring links than does the EFP approximation, which only considers links in isolation.

A review of guidelines and standards for telemedicine

We conducted a review to establish the range and scope of current telemedicine guidelines and standards. Published guidelines were identified by searching the Medline and Telemedicine Information Exchange (TIE) databases, and by performing a Google search using the term 'telemedicine guidelines'. Three types of guidelines were identified, namely clinical, operational and technical. Clinical guidelines included those for teleradiology, telepsychiatry, home telenursing, minor injuries telemedicine, surgical telemedicine, teledermatology and telepathology. Operational guidelines included those for email communication, Internet access and videoconferencing. Technical guidelines included those from the American Telemedicine Association and the US Office for the Advancement of Telehealth. The main standards relevant to telemedicine include those of the International Telecommunication Union and the DICOM standard. The scarcity of guidelines and standards suggests that telemedicine is not yet near to routine use. If an international telemedicine organization were to take responsibility for defining guidelines, under the direction of clinicians with appropriate telemedicine experience, this might speed up their development.

Chinese multinational corporations in Brazil: strategies and implications in energy and telecom sectors

This study aims to understand how Chinese enterprises acted in Brazilian energy and telecommunication sectors in the past ten years and whether they would be leading to an increase in the asymmetries between Brazil and China. It argues that the asymmetries presented in the relations are due in large part to successful Chinese enterprises' strategies.

Redução das emissões de CO2 em redes ópticas

Num mundo em que as redes de telecomunicações estão em constante evolução e crescimento, o consumo energético destas também aumenta. Com a evolução tanto por parte das redes como dos seus equipamentos, o custo de implementação de uma rede tem-se reduzido até ao ponto em que o maior obstáculo para o crescimento das redes é já o seu custo de manutenção e funcionamento. Nas últimas décadas têm sido criados esforços para tornar as redes cada fez mais eficientes ao nível energético, reduzindo-se assim os seus custos operacionais, como também a redução dos problemas relacionados com as fontes de energia que alimentam estas redes. Neste sentido, este trabalho tem como objectivo principal o estudo do consumo energético de redes IP sobre WDM, designadamente o estudo de métodos de encaminhamento que sejam eficientes do ponto de vista energético. Neste trabalho formalizámos um modelo de optimização que foi avaliado usando diferentes topologias de rede. O resultado da análise mostrou que na maioria dos casos é possível obter uma redução do consumo na ordem dos 25%.

Planeamento e otimização de femto-células em ambiente empresarial

O objetivo deste trabalho consiste em avaliar as capacidades das femto-células, no âmbito do planeamento e otimização de redes Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) instaladas no interior de edifícios num ambiente empresarial. A avaliação será feita através do estudo da tecnologia das femto-células, e do planeamento efetuado num cenário real onde, através do desenvolvimento e teste de um conjunto parametrizações, será avaliado o funcionamento das femto-células assim como forma de otimizar o seu desempenho. O estudo realizado permitiu identificar um conjunto de características que as femto-células partilham com as Self-Organizing Networks (SON), como a auto-configuração, auto-otimização de parâmetros rádio, ajuste dinâmico da área de cobertura, atribuição automática de Scrambling Codes (SC) e da frequência da portadora, criação automática de relações de vizinhança, entre outras, que permitem facilitar o processo de planeamento e otimização de redes móveis UMTS. Recorrendo a um cenário empresarial real, foi efetuado um planeamento celular indoor de raiz, através do qual foi possível testar o funcionamento da algumas das principais funções das femto-células, nomeadamente a capacidade de ajuste dinâmico da área de cobertura. Foi também avaliado o funcionamento de um grupo co-localizado de femto-células, onde foi possível testar parametrizações com o objetivo de melhorar o processo de handover entre as femto-células do grupo, e entre estas e a rede macro Global System for Mobile Communications (GSM). A avaliação de cada um de cada uma das parametrizações testada, é efetuada a partir das medidas recolhidas no terreno, recorrendo à ferramenta TEMS® Investigation, assim como aos Key Performance Indicators (KPIs) que as femto-células disponibilizam. Os resultados obtidos mostram o benefício da utilização das femto-células num ambiente empresarial real, assim como os eventuais problemas e desafios que podem surguir do planeamento celular indoor recorrendo à tecnologia das femto-células, sendo apresentada a parametrização que permite obter o melhor desempenho da rede instalada.

Caracterização bidimensional de um canal rádio Wimax

Com o crescimento previsível e exponencial das redes de comunicações móveis motivado pela mobilidade, flexibilidade e também comodidade do utilizador levam a que este se torne na fatia mais importante do mundo das telecomunicações dos dias que correm. Assim é importante estudar e caracterizar canais rádio para as mais diversas gamas de frequências utilizadas nas mais variadas tecnologias. O objectivo principal desta dissertação de Mestrado é caracterizar um canal rádio para a tecnologia sem fios Worldwide Inter-operability for Microwave Access (Wimax para as frequências de 3,5 GHz e 5 GHz) actualmente vista pela comunidade científica como a tecnologia sem fios com maiores perspectivas de sucesso. Para tal, determinaram-se o Perfil de Atraso de Potência (PAP) e também a Potência em Função da Distância (PFD) recorrendo ao método computacional de simulação Finite-Difference Time-Domain (FDTD). De forma a estudar e caracterizar o canal rádio, em termos de desvanecimento relativo ao espalhamento de atraso, usaram-se dois métodos alternativos que têm como entrada o PAP. Para caracterizar o canal quanto ao desvanecimento baseado em espalhamento de Doppler, recorreu-se também a duas técnicas alternativas tendo como entrada o PFD. Em ambas as situações os dois métodos alternativos convergiram para os mesmos resultados. A caracterização é feita em dois cenários diferentes: um em que consideramos que a maioria dos obstáculos são condutores eléctricos perfeitos (CEP) e que passaremos a designar Cenário PEC, e um segundo cenário em que os obstáculos têm propriedades electromagnéticas diferentes, e que passará a ser designado por Cenário MIX. Em ambos os cenários de análise concluiu-se que o canal é plano, lento e sem ISI.

Cooperative framework for open real-time systems

Actualmente, os sistemas embebidos estão presentes em toda a parte. Embora grande parte da população que os utiliza não tenha a noção da sua presença, na realidade, se repentinamente estes sistemas deixassem de existir, a sociedade iria sentir a sua falta. A sua utilização massiva deve-se ao facto de estarem practicamente incorporados em quase os todos dispositivos electrónicos de consumo, telecomunicações, automação industrial e automóvel. Influenciada por este crescimento, a comunidade científica foi confrontada com novos problemas distribuídos por vários domínios científicos, dos quais são destacados a gestão da qualidade de serviço e gestão de recursos - domínio encarregue de resolver problemas relacionados com a alocação óptima de recursos físicos, tais como rede, memória e CPU. Existe na literatura um vasto conjunto de modelos que propõem soluções para vários problemas apresentados no contexto destes domínios científicos. No entanto, não é possível encontrar modelos que lidem com a gestão de recursos em ambientes de execução cooperativos e abertos com restrições temporais utilizando coligações entre diferentes nós, de forma a satisfazer os requisitos não funcionais das aplicações. Devido ao facto de estes sistemas serem dinâmicos por natureza, apresentam a característica de não ser possível conhecer, a priori, a quantidade de recursos necessários que uma aplicação irá requerer do sistema no qual irá ser executada. Este conhecimento só é adquirido aquando da execução da aplicação. De modo a garantir uma gestão eficiente dos recursos disponíveis, em sistemas que apresentam um grande dinamismo na execução de tarefas com e sem restrições temporais, é necessário garantir dois aspectos fundamentais. O primeiro está relacionado com a obtenção de garantias na execução de tarefas de tempo-real. Estas devem sempre ser executadas dentro da janela temporal requirida. O segundo aspecto refere a necessidade de garantir que todos os recursos necessários à execução das tarefas são fornecidos, com o objectivo de manter os níveis de performance quer das aplicações, quer do próprio sistema. Tendo em conta os dois aspectos acima mencionados, o projecto CooperatES foi especificado com o objectivo de permitir a dispositivos com poucos recursos uma execução colectiva de serviços com os seus vizinhos, de modo a cumprir com as complexas restrições de qualidade de serviço impostas pelos utilizadores ou pelas aplicações. Decorrendo no contexto do projecto CooperatES, o trabalho resultante desta tese tem como principal objectivo avaliar a practicabilidade dos conceitos principais propostos no âmbito do projecto. O trabalho em causa implicou a escolha e análise de uma plataforma, a análise de requisitos, a implementação e avaliação de uma framework que permite a execução cooperativa de aplicações e serviços que apresentem requisitos de qualidade de serviço. Do trabalho desenvolvido resultaram as seguintes contribuições: Análise das plataformas de código aberto que possam ser utilizadas na implementação dos conceitos relacionados com o projecto CooperatES; Critérios que influenciaram a escolha da plataforma Android e um estudo focado na análise da plataforma sob uma perspectiva de sistemas de tempo-real; Experiências na implementação dos conceitos do projecto na plataforma Android; Avaliação da practicabilidade dos conceitos propostos no projecto CooperatES; Proposta de extensões que permitam incorporar características de sistemas de tempo real abertos na plataforma Android.

Use of negative information in positioning and tracking algorithms

To avoid additional hardware deployment, indoor localization systems have to be designed in such a way that they rely on existing infrastructure only. Besides the processing of measurements between nodes, localization procedure can include the information of all available environment information. In order to enhance the performance of Wi-Fi based localization systems, the innovative solution presented in this paper considers also the negative information. An indoor tracking method inspired by Kalman filtering is also proposed.

Experiences on the implementation of a cooperative embedded system framework

As the complexity of embedded systems increases, multiple services have to compete for the limited resources of a single device. This situation is particularly critical for small embedded devices used in consumer electronics, telecommunication, industrial automation, or automotive systems. In fact, in order to satisfy a set of constraints related to weight, space, and energy consumption, these systems are typically built using microprocessors with lower processing power and limited resources. The CooperatES framework has recently been proposed to tackle these challenges, allowing resource constrained devices to collectively execute services with their neighbours in order to fulfil the complex Quality of Service (QoS) constraints imposed by users and applications. In order to demonstrate the framework's concepts, a prototype is being implemented in the Android platform. This paper discusses key challenges that must be addressed and possible directions to incorporate the desired real-time behaviour in Android.

A simulation model for the IEEE 802.15.4 protocol: delay/throughput evaluation of the GTS mechanism

The IEEE 802.15.4 protocol has the ability to support time-sensitive Wireless Sensor Network (WSN) applications due to the Guaranteed Time Slot (GTS) Medium Access Control mechanism. Recently, several analytical and simulation models of the IEEE 802.15.4 protocol have been proposed. Nevertheless, currently available simulation models for this protocol are both inaccurate and incomplete, and in particular they do not support the GTS mechanism. In this paper, we propose an accurate OPNET simulation model, with focus on the implementation of the GTS mechanism. The motivation that has driven this work is the validation of the Network Calculus based analytical model of the GTS mechanism that has been previously proposed and to compare the performance evaluation of the protocol as given by the two alternative approaches. Therefore, in this paper we contribute an accurate OPNET model for the IEEE 802.15.4 protocol. Additionally, and probably more importantly, based on the simulation model we propose a novel methodology to tune the protocol parameters such that a better performance of the protocol can be guaranteed, both concerning maximizing the throughput of the allocated GTS as well as concerning minimizing frame delay.

Unlimited or disrupted communication? How does the development of the mobile phone effect our ability of social action?

The aim of this essay is to discuss the thesis of the German Sociologist Günter Burkhart that in modern societies a phenomenon appeared which he calls “handymania”, an excessive and nearly addictive use of the mobile phones especially from adolescents. After a short overview about the history of the cell phone, I will relate this development to Jürgen Habermas “theory of communicative action”, more precisely to his diagnosis of a pathological society (“lifeworld”) to find out if the “handymania” could be one expression of it. Adjacent I will present social-psychological theories from E.H.Erikson and Tilmann Habermas to ascertain whether juveniles could really be a high-risk group for this kind of addiction. I will focus on the ability to communicate in an Habermasian way that could be seriously harmed by the unregulated usage of cell phones.

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.

The evolution of user mobility on the Eduroam network

The emergence of smartphones with Wireless LAN (WiFi) network interfaces brought new challenges to application developers. The expected increase of users connectivity will impact their expectations for example on the performance of background applications. Unfortunately, the number and breadth of the studies on the new patterns of user mobility and connectivity that result from the emergence of smartphones is still insufficient to support this claim. This paper contributes with preliminary results on a large scale study of the usage pattern of about 49000 devices and 31000 users who accessed at least one access point of the eduroam WiFi network on the campuses of the Lisbon Polytechnic Institute. Results confirm that the increasing number of smartphones resulted in significant changes to the pattern of use, with impact on the amount of traffic and users connection time.