Secure D2D Communication in Large-Scale Cognitive Cellular Networks: A Wireless Power Transfer Model

In this paper, we investigate secure device-to-device (D2D) communication in energy harvesting large-scale cognitive cellular networks. The energy constrained D2D transmitter harvests energy from multiantenna equipped power beacons (PBs), and communicates with the corresponding receiver using the spectrum of the primary base stations (BSs). We introduce a power transfer model and an information signal model to enable wireless energy harvesting and secure information transmission. In the power transfer model, three wireless power transfer (WPT) policies are proposed: 1) co-operative power beacons (CPB) power transfer, 2) best power beacon (BPB) power transfer, and 3) nearest power beacon (NPB) power transfer. To characterize the power transfer reliability of the proposed three policies, we derive new expressions for the exact power outage probability. Moreover, the analysis of the power outage probability is extended to the case when PBs are equipped with large antenna arrays. In the information signal model, we present a new comparative framework with two receiver selection schemes: 1) best receiver selection (BRS), where the receiver with the strongest channel is selected; and 2) nearest receiver selection (NRS), where the nearest receiver is selected. To assess the secrecy performance, we derive new analytical expressions for the secrecy outage probability and the secrecy throughput considering the two receiver selection schemes using the proposed WPT policies. We presented Monte carlo simulation results to corroborate our analysis and show: 1) secrecy performance improves with increasing densities of PBs and D2D receivers due to larger multiuser diversity gain; 2) CPB achieves better secrecy performance than BPB and NPB but consumes more power; and 3) BRS achieves better secrecy performance than NRS but demands more instantaneous feedback and overhead. A pivotal conclusion- is reached that with increasing number of antennas at PBs, NPB offers a comparable secrecy performance to that of BPB but with a lower complexity.

Communication Nonlinearities Techniques for Analysis of Passive Intermodulation

The X-parameter based nonlinear modelling tools have been adopted as the foundation for the advanced methodology
of experimental characterisation and design of passive nonlinear devices. Based upon the formalism of the Xparameters,
it provides a unified framework for co-design of antenna beamforming networks, filters, phase shifters and
other passive and active devices of RF front-end, taking into account the effect of their nonlinearities. The equivalent
circuits of the canonical elements are readily incorporated in the models, thus enabling evaluation of PIM effect on the
performance of individual devices and their assemblies. An important advantage of the presented methodology is its
compatibility with the industry-standard established commercial RF circuit simulator Agilent ADS.
The major challenge in practical implementation of the proposed approach is concerned with experimental retrieval of the X-parameters for canonical passive circuit elements. To our best knowledge commercial PIM testers and practical laboratory test instruments are inherently narrowband and do not allow for simultaneous vector measurements at the PIM and harmonic frequencies. Alternatively, existing nonlinear vector analysers (NVNA) support X-parameter measurements in a broad frequency bands with a range of stimuli, but their dynamic range is insufficient for the PIM characterisation in practical circuits. Further opportunities for adaptation of the X-parameters methodology to the PIM
characterisation of passive devices using the existing test instruments are explored.

Public health risk communication by text message in response to a cluster of invasive meningococcal infection in a primary school

Public health risk communication during emergencies should be rapid and accurate in order to allow the audience to take steps to prevent adverse outcomes. Delays to official communications may cause unnecessary anxiety due to uncertainty or inaccurate information circulating within the at-risk group. Modern electronic communications present opportunities for rapid, targeted public health risk communication. We present a case report of a cluster of invasive meningococcal disease in a primary school in which we used the school's mass short message service (SMS) text message system to inform parents and guardians of pupils about the incident, to tell them that chemoprophylaxis would be offered to all pupils and staff, and to advise them when to attend the school to obtain further information and antibiotics. Following notification to public health on a Saturday, an incident team met on Sunday, sent the SMS messages that afternoon, and administered chemoprophyaxis to 93% of 404 pupils on Monday. The use of mass SMS messages enabled rapid communication from an official source and greatly aided the public health response to the cluster.

The effectiveness of disaster risk communication: a systematic review of intervention studies

INTRODUCTION: A disaster is a serious disruption to the functioning of a community that exceeds its capacity to cope within its own resources. Risk communication in disasters aims to prevent and mitigate harm from disasters, prepare the population before a disaster, disseminate information during disasters and aid subsequent recovery. The aim of this systematic review is to identify, appraise and synthesise the findings of studies of the effects of risk communication interventions during four stages of the disaster cycle.

METHODS: We searched the Cochrane Central Register of Controlled Trials, Embase, MEDLINE, PsycInfo, Sociological Abstracts, Web of Science and grey literature sources for randomised trials, cluster randomised trials, controlled and uncontrolled before and after studies, interrupted time series studies and qualitative studies of any method of disaster risk communication to at-risk populations. Outcome criteria were disaster-related knowledge and behaviour, and health outcomes.

RESULTS: Searches yielded 5,224 unique articles, of which 100 were judged to be potentially relevant. Twenty-five studies met the inclusion criteria, and two additional studies were identified from other searching. The studies evaluated interventions in all four stages of the disaster cycle, included a variety of man-made, natural and infectious disease disasters, and were conducted in many disparate settings. Only one randomised trial and one cluster randomised trial were identified, with less robust designs used in the other studies. Several studies reported improvements in disaster-related knowledge and behaviour.

DISCUSSION: We identified and appraised intervention studies of disaster risk communication and present an overview of the contemporary literature. Most studies used non-randomised designs that make interpretation challenging. We do not make specific recommendations for practice but highlight the need for high-quality randomised trials and appropriately-analysed cluster randomised trials in the field of disaster risk communication where these can be conducted within an appropriate research ethics framework.

Exploring communication between social workers, children and young people

A key issue for the social work profession concerns the nature, quality and content of communicative encounters with children and families. This article introduces some findings from a project funded by the Economic and Social Research Council (ESRC) that took place across the United Kingdom between 2013 and 2015, which explored how social workers communicate with children in their everyday practice. The Talking and Listening to Children (TLC) project had three phases: the first was ethnographic, involving observations of social workers in their workplace and during visits; the second used video-stimulated recall with a small number of children and their social workers; and the third developed online materials to support social workers. This paper discusses findings from the first phase. It highlights a diverse picture regarding the context and content of communicative processes; it is argued that attention to contextual issues is as important as focusing on individual practitioners’ behaviours and outlines a model for so doing.

Las lenguas de signos en la educación bilingüe: un enfoque plurilingüe e intercultural

El hecho bilingüe en las personas sordas siempre ha sido una capacidad manifiesta que permitía que el habla -con el grado de perfección que fuera-, la lectura labial y la lectoescritura, sirvieran de instrumentos para que las personas sordas se relacionaran con sus semejantes oyentes y formaran parte de la sociedad. Para los dominios más íntimos y personales, la mayoría de las personas sordas han utilizado, y lo siguen haciendo, las lenguas de signos.

Polarization effects in fiber-optic communication systems

In this thesis we perform a detailed analysis of the state of polarization (SOP) of light scattering process using a concatenation of ber-coil based polarization controllers (PCs). We propose a polarization-mode dispersion (PMD) emulator, built through the concatenation of bercoil based PCs and polarization-maintaining bers (PMFs), capable of generate accurate rst- and second-order PMD statistics. We analyze the co-propagation of two optical waves inside a highbirefringence ber. The evolution along the ber of the relative SOP between the two signals is modeled by the de nition of the degree of co-polarization parameter. We validate the model for the degree of co-polarization experimentally, exploring the polarization dependence of the four-wave mixing e ect into a ber with high birefringence. We also study the interaction between signal and noise mediated by Kerr e ect in optical bers. A model accurately describing ampli ed spontaneous emission noise in systems with distributed Raman gain is derived. We show that the noise statistics depends on the propagation distance and on the signal power, and that for distances longer than 120 km and signal powers higher than 6 mW it deviates signi catively from the Gaussian distribution. We explore the all-optical polarization control process based on the stimulated Raman scattering e ect. Mapping parameters like the degree of polarization (DOP), we show that the preferred ampli cation of one particular polarization component of the signal allows a polarization pulling over a wavelength range of 60 nm. The e ciency of the process is higher close to the maximum Raman gain wavelength, where the DOP is roughly constant for a wavelength range of 15 nm. Finally, we study the polarization control in quantum key distribution (QKD) systems with polarization encoding. A model for the quantum bit error rate estimation in QKD systems with time-division multiplexing and wavelength-division multiplexing based polarization control schemes is derived.

Methodologies for traffic profiling in communication networks

Internet Tra c, Internet Applications, Internet Attacks, Tra c Pro ling, Multi-Scale Analysis abstract Nowadays, the Internet can be seen as an ever-changing platform where new and di erent types of services and applications are constantly emerging. In fact, many of the existing dominant applications, such as social networks, have appeared recently, being rapidly adopted by the user community. All these new applications required the implementation of novel communication protocols that present di erent network requirements, according to the service they deploy. All this diversity and novelty has lead to an increasing need of accurately pro ling Internet users, by mapping their tra c to the originating application, in order to improve many network management tasks such as resources optimization, network performance, service personalization and security. However, accurately mapping tra c to its originating application is a di cult task due to the inherent complexity of existing network protocols and to several restrictions that prevent the analysis of the contents of the generated tra c. In fact, many technologies, such as tra c encryption, are widely deployed to assure and protect the con dentiality and integrity of communications over the Internet. On the other hand, many legal constraints also forbid the analysis of the clients' tra c in order to protect their con dentiality and privacy. Consequently, novel tra c discrimination methodologies are necessary for an accurate tra c classi cation and user pro ling. This thesis proposes several identi cation methodologies for an accurate Internet tra c pro ling while coping with the di erent mentioned restrictions and with the existing encryption techniques. By analyzing the several frequency components present in the captured tra c and inferring the presence of the di erent network and user related events, the proposed approaches are able to create a pro le for each one of the analyzed Internet applications. The use of several probabilistic models will allow the accurate association of the analyzed tra c to the corresponding application. Several enhancements will also be proposed in order to allow the identi cation of hidden illicit patterns and the real-time classi cation of captured tra c. In addition, a new network management paradigm for wired and wireless networks will be proposed. The analysis of the layer 2 tra c metrics and the di erent frequency components that are present in the captured tra c allows an e cient user pro ling in terms of the used web-application. Finally, some usage scenarios for these methodologies will be presented and discussed.

Visible light communication systems for road safety applications

Esta tese apresenta um estudo exploratório sobre sistemas de comunicação por luz visível e as suas aplicações em sistemas de transporte inteligentes como forma a melhorar a segurança nas estradas. Foram desenvolvidos neste trabalho, modelos conceptuais e analíticos adequados à caracterização deste tipo de sistemas. Foi desenvolvido um protótipo de baixo custo, capaz de suportar a disseminação de informação utilizando semáforos. A sua realização carece de um estudo detalhado, nomeadamente: i) foi necessário obter modelos capazes de descrever os padrões de radiação numa área de serviço pré-definida; ii) foi necessário caracterizar o meio de comunicações; iii) foi necessário estudar o comportamento de vários esquemas de modulação de forma a optar pelo mais robusto; finalmente, iv) obter a implementação do sistema baseado em FPGA e componentes discretos. O protótipo implementado foi testado em condições reais. Os resultados alcançados mostram os méritos desta solução, chegando mesmo a encorajar a utilização desta tecnologia em outros cenários de aplicação.

Consciência cultural crítica numa comunidade virtual educativa de línguas

A difusão das tecnologias da informação e comunicação fomenta mudanças qualitativas nas práticas pedagógicas, proporcionando a criação de comunidades de aprendizagem entre aprendentes de diferentes pontos do mundo. Tendo como referência a pedagogia crítica para a emancipação (Freire, 1997; Giroux, 1997), este estudo analisou de que forma aprendentes de diferentes proveniências linguístico-culturais desenvolvem a sua consciência cultural crítica (Byram, 1997), quando colocados em situação de trabalho colaborativo on-line, formando uma comunidade de aprendizagem, através do recurso a uma plataforma especialmente concebida para o efeito, a 2ndschool.eu, na qual foram levados a desenvolver um trabalho de natureza interdisciplinar. Pretendíamos que esta plataforma fomentasse questionamentos por parte dos seus membros. Como tal, integrámos diferentes instrumentos de comunicação eletrónica (chat, fóruns e e-mail), através dos quais se promoveu a interação entre os participantes no projeto, alunos e professores (de diversas áreas disciplinares) do Ensino Secundário belga, búlgaro, grego, polaco, português e sueco, com vista à realização de uma tarefa comum: a edição de um trabalho de projeto de análise crítica de reportagens, artigos de opinião e fotos de jornais acerca de tópicos da atualidade nacional e/ou internacional. Tivemos em conta uma metodologia de investigação mais orientada para o estudo de caso e análise do discurso. Para tal, recorremos a dois tipos de instrumentos de recolha de dados: as impressões das discussões estabelecidas através de chat, fóruns, blogs e wikis e os resultados de três questionários sobre o perfil sociolinguístico e cultural dos participantes, a avaliação da plataforma virtual e o inventário de estratégias mais eficazes na negociação de saberes estabelecida. Concluímos que os alunos (re)constroem saberes, pois revelam representações que têm acerca de situações-problema, refletem acerca das mesmas e, posteriormente, disseminam ativamente pontos de vista críticos através de ferramentas Web 2.0, como forma de as resolver. Enquanto verdadeiros pronetários, foram capazes de recorrer a estratégias de comunicação que fomentam a busca de entendimento com o Outro, num caminho oscilante entre o concordar e o discordar, entre o ajudar e o solicitar ajuda, entre o opinar e o escutar, entre o avaliar e o ser avaliado e entre o corrigir e o ser corrigido. Identificámos como principais limitações do nosso estudo a dificuldade de análise das práticas interdisciplinares dos interlocutores internacionais, a desmotivação de alguns aprendentes nas tarefas e ainda o reduzido recurso ao videochat, pelo desconforto no seu uso. Por isso, consideramos que futuras investigações deverão debruçar-se nestas questões.

Dinâmicas de MOODLiz@ção num agrupamento de escolas de Matosinhos: o caso do agrupamento vertical de escolas de Leça da Palmeira/Santa Cruz do Bispo

O advento da Internet e da Web, na década de 1990, a par da introdução e desenvolvimento das novas TIC e, por consequência, a emergência da Sociedade da Informação e do Conhecimento, implicaram uma profunda alteração na forma de análise dos processos de ensino-aprendizagem, já não apenas segundo um prisma cognitivista, mas, agora, também social, isto é, segundo a(s) perspetiva(s) construtivista(s). Simultaneamente, torna-se imperativo que, para que possam transformar-se em futuros trabalhadores de sucesso, isto é, trabalhadores de conhecimento (Gates, 1999), os sujeitos aprendentes passem a ser efetivamente educados/preparados para a Sociedade da Informação e do Conhecimento e, tanto quanto possível, através da educação/formação ao longo da vida (Moore e Thompson, 1997; Chute, Thompson e Hancock, 1999). Todavia, de acordo com Jorge Reis Lima e Zélia Capitão, não se deve considerar esta mudança de paradigma como uma revolução mas, antes, uma evolução, ou, mais concretamente ainda, uma “conciliação de perspectivas cognitivas e sociais” (Reis Lima e Capitão, 2003:53). Assim, às instituições de ensino/formação cumprirá a tarefa de preparar os alunos para as novas competências da era digital, promovendo “a aprendizagem dos pilares do conhecimento que sustentarão a sua aprendizagem ao longo da vida” (Reis Lima e Capitão, Ibidem:54), isto é, “aprender a conhecer”, “aprender a fazer”, “aprender a viver em comum”, e “aprender a ser” (Equipa de Missão para a Sociedade da Informação, 1997:39; negritos e sublinhados no original). Para outros, a Internet, ao afirmar-se como uma tecnologia ubíqua, cada vez mais acessível, e de elevado potencial, “vem revolucionando a gestão da informação, o funcionamento do mercado de capitais, as cadeias e redes de valor, o comércio mundial, a relação entre governos e cidadãos, os modos de trabalhar e de comunicar, o entretenimento, o contacto intercultural, os estilos de vida, as noções de tempo e de distância. A grande interrogação actual reside em saber se a Internet poderá também provocar alterações fundamentais nos modos de aprender e de ensinar” (Carneiro, 2002:17-18; destaques no original). Trata-se, portanto, como argumenta Armando Rocha Trindade (2004:10), de reconhecer que “Os requisitos obrigatórios para a eficácia da aprendizagem a ser assim assegurada são: a prévia disponibilidade de materiais educativos ou de formação de alta qualidade pedagógica e didáctica, tanto quanto possível auto-suficientes em termos de conteúdos teóricos e aplicados, bem como a previsão de mecanismos capazes de assegurar, permanentemente, um mínimo de interactividade entre docentes e aprendentes, sempre que quaisquer dificuldades destes possam manifestarse”. Esta questão é também equacionada pelo Eng.º Arnaldo Santos, da PT Inovação, quando considera que, à semelhança da “maioria dos países, a formação a distância em ambientes Internet e Intranet, vulgo e-Learning, apresenta-se como uma alternativa pedagógica em franca expansão. Portugal está a despertar para esta nova realidade. São várias as instituições nacionais do sector público e privado que utilizam o e-Learning como ferramenta ou meio para formar as suas pessoas” (Santos, 2002:26). Fernando Ramos acrescenta também que os sistemas de educação/formação que contemplam componentes não presenciais, “isto é que potenciam a flexibilidade espacial, têm vindo a recorrer às mais variadas tecnologias de comunicação para permitir a interacção entre os intervenientes, nomeadamente entre os professores e os estudantes. Um pouco por todo o mundo, e também em Portugal, se têm implantado sistemas (habitualmente designados como sistemas de ensino a distância), recorrendo às mais diversas tecnologias de telecomunicações, de que os sistemas de educação através de televisão ou os sistemas de tutoria por rádio ou telefone são exemplos bem conhecidos” (Ramos, 2002b:138-139). Ora, o nosso estudo entronca precisamente na análise de um sistema ou plataforma tecnológica de gestão de aprendizagens (Learning Management System - LMS), o MOODLE, procurando-se, deste modo, dar resposta ao reconhecimento de que “urge investigar sobre a utilização real e pedagógica da plataforma” (Carvalho, 2007:27). Por outro lado, não descurando o rol de interrogações de outros investigadores em torno da utilização do MOODLE, nem enveredando pelas visões mais céticas que inclusive pressagiam a sua “morte” (Fernandes, 2008b:134), também nós nos questionamos se esta ferramenta nem sequer vai conseguir transpor “a fase de final de entusiasmo, e tornar-se uma ferramenta de minorias e de usos ocasionais?” (Fernandes, Op. cit.:133).

Communication middleware for the future mobile internet

A evolução constante em novas tecnologias que providenciam suporte à forma como os nossos dispositivos se ligam, bem como a forma como utilizamos diferentes capacidades e serviços on-line, criou um conjunto sem precedentes de novos desafios que motivam o desenvolvimento de uma recente área de investigação, denominada de Internet Futura. Nesta nova área de investigação, novos aspectos arquiteturais estão ser desenvolvidos, os quais, através da re-estruturação de componentes nucleares subjacentesa que compõem a Internet, progride-a de uma forma capaz de não são fazer face a estes novos desafios, mas também de a preparar para os desafios de amanhã. Aspectos chave pertencendo a este conjunto de desafios são os ambientes de rede heterogéneos compostos por diferentes tipos de redes de acesso, a cada vez maior mudança do tráfego peer-to-peer (P2P) como o tipo de tráfego mais utilizado na Internet, a orquestração de cenários da Internet das Coisas (IoT) que exploram mecanismos de interação Maquinaa-Maquina (M2M), e a utilização de mechanismos centrados na informação (ICN). Esta tese apresenta uma nova arquitetura capaz de simultaneamente fazer face a estes desafios, evoluindo os procedimentos de conectividade e entidades envolvidas, através da adição de uma camada de middleware, que age como um mecanismo de gestão de controlo avançado. Este mecanismo de gestão de controlo aproxima as entidades de alto nível (tais como serviços, aplicações, entidades de gestão de mobilidade, operações de encaminhamento, etc.) com as componentes das camadas de baixo nível (por exemplo, camadas de ligação, sensores e atuadores), permitindo uma otimização conjunta dos procedimentos de ligação subjacentes. Os resultados obtidos não só sublinham a flexibilidade dos mecanismos que compoem a arquitetura, mas também a sua capacidade de providenciar aumentos de performance quando comparados com outras soluÇÕes de funcionamento especÍfico, enquanto permite um maior leque de cenáios e aplicações.

Communication between nodes for autonomic and distributed management

Over the last decade, the most widespread approaches for traditional management were based on the Simple Network Management Protocol (SNMP) or Common Management Information Protocol (CMIP). However, they both have several problems in terms of scalability, due to their centralization characteristics. Although the distributed management approaches exhibit better performance in terms of scalability, they still underperform regarding communication costs, autonomy, extensibility, exibility, robustness, and cooperation between network nodes. The cooperation between network nodes normally requires excessive overheads for synchronization and dissemination of management information in the network. For emerging dynamic and large-scale networking environments, as envisioned in Next Generation Networks (NGNs), exponential growth in the number of network devices and mobile communications and application demands is expected. Thus, a high degree of management automation is an important requirement, along with new mechanisms that promote it optimally and e ciently, taking into account the need for high cooperation between the nodes. Current approaches for self and autonomic management allow the network administrator to manage large areas, performing fast reaction and e ciently facing unexpected problems. The management functionalities should be delegated to a self-organized plane operating within the network, that decrease the network complexity and the control information ow, as opposed to centralized or external servers. This Thesis aims to propose and develop a communication framework for distributed network management which integrates a set of mechanisms for initial communication, exchange of management information, network (re) organization and data dissemination, attempting to meet the autonomic and distributed management requirements posed by NGNs. The mechanisms are lightweight and portable, and they can operate in di erent hardware architectures and include all the requirements to maintain the basis for an e cient communication between nodes in order to ensure autonomic network management. Moreover, those mechanisms were explored in diverse network conditions and events, such as device and link errors, di erent tra c/network loads and requirements. The results obtained through simulation and real experimentation show that the proposed mechanisms provide a lower convergence time, smaller overhead impact in the network, faster dissemination of management information, increase stability and quality of the nodes associations, and enable the support for e cient data information delivery in comparison to the base mechanisms analyzed. Finally, all mechanisms for communication between nodes proposed in this Thesis, that support and distribute the management information and network control functionalities, were devised and developed to operate in completely decentralized scenarios.