Secure many-to-one communications in wireless sensor networks

Wireless Sensor Networks (WSN) are formed by nodes with limited computational and power resources. WSNs are finding an increasing number of applications, both civilian and military, most of which require security for the sensed data being collected by the base station from remote sensor nodes. In addition, when many sensor nodes transmit to the base station, the implosion problem arises. Providing security measures and implosion-resistance in a resource-limited environment is a real challenge. This article reviews the aggregation strategies proposed in the literature to handle the bandwidth and security problems related to many-to-one transmission in WSNs. Recent contributions to secure lossless many-to-one communication developed by the authors in the context of several Spanish-funded projects are surveyed. Ongoing work on the secure lossy many-to-one communication is also sketched.

HIV-1 Transmission During Recent Infection and During Treatment Interruptions as Major Drivers of New Infections in the Swiss HIV Cohort Study.

BACKGROUND: Reducing the fraction of transmissions during recent human immunodeficiency virus (HIV) infection is essential for the population-level success of "treatment as prevention". METHODS: A phylogenetic tree was constructed with 19 604 Swiss sequences and 90 994 non-Swiss background sequences. Swiss transmission pairs were identified using 104 combinations of genetic distance (1%-2.5%) and bootstrap (50%-100%) thresholds, to examine the effect of those criteria. Monophyletic pairs were classified as recent or chronic transmission based on the time interval between estimated seroconversion dates. Logistic regression with adjustment for clinical and demographic characteristics was used to identify risk factors associated with transmission during recent or chronic infection. FINDINGS: Seroconversion dates were estimated for 4079 patients on the phylogeny, and comprised between 71 (distance, 1%; bootstrap, 100%) to 378 transmission pairs (distance, 2.5%; bootstrap, 50%). We found that 43.7% (range, 41%-56%) of the transmissions occurred during the first year of infection. Stricter phylogenetic definition of transmission pairs was associated with higher recent-phase transmission fraction. Chronic-phase viral load area under the curve (adjusted odds ratio, 3; 95% confidence interval, 1.64-5.48) and time to antiretroviral therapy (ART) start (adjusted odds ratio 1.4/y; 1.11-1.77) were associated with chronic-phase transmission as opposed to recent transmission. Importantly, at least 14% of the chronic-phase transmission events occurred after the transmitter had interrupted ART. CONCLUSIONS: We demonstrate a high fraction of transmission during recent HIV infection but also chronic transmissions after interruption of ART in Switzerland. Both represent key issues for treatment as prevention and underline the importance of early diagnosis and of early and continuous treatment.

On Transmission System Design for Wireless Broadcasting

This thesis considers aspects related to the design and standardisation of transmission systems for wireless broadcasting, comprising terrestrial and mobile reception. The purpose is to identify which factors influence the technical decisions and what issues could be better considered in the design process in order to assess different use cases, service scenarios and end-user quality. Further, the necessity of cross-layer optimisation for efficient data transmission is emphasised and means to take this into consideration are suggested. The work is mainly related terrestrial and mobile digital video broadcasting systems but many of the findings can be generalised also to other transmission systems and design processes. The work has led to three main conclusions. First, it is discovered that there are no sufficiently accurate error criteria for measuring the subjective perceived audiovisual quality that could be utilised in transmission system design. Means for designing new error criteria for mobile TV (television) services are suggested and similar work related to other services is recommended. Second, it is suggested that in addition to commercial requirements there should be technical requirements setting the frame work for the design process of a new transmission system. The technical requirements should include the assessed reception conditions, technical quality of service and service functionalities. Reception conditions comprise radio channel models, receiver types and antenna types. Technical quality of service consists of bandwidth, timeliness and reliability. Of these, the thesis focuses on radio channel models and errorcriteria (reliability) as two of the most important design challenges and provides means to optimise transmission parameters based on these. Third, the thesis argues that the most favourable development for wireless broadcasting would be a single system suitable for all scenarios of wireless broadcasting. It is claimed that there are no major technical obstacles to achieve this and that the recently published second generation digital terrestrial television broadcasting system provides a good basis. The challenges and opportunities of a universal wireless broadcasting system are discussed mainly from technical but briefly also from commercial and regulatory aspect

Implication de DC-SIGN et DC-SIGNR dans la transmission mère-enfant du VIH-1

La transmission mère-enfant du VIH-1 (TME) représente le principal mode d’infection chez l’enfant et se produit durant la grossesse (in utero, IU), l’accouchement (intrapartum, IP) ou l’allaitement (postpartum, PP). Les mécanismes qui sous-tendent le passage du VIH-1 à travers le placenta et les muqueuses intestinales du nouveau-né sont encore très peu décrits. « Dendritic cell-specific ICAM-grabbing non-integrin » (DC-SIGN) et son homologue DC-SIGN « related » (DC-SIGNR) sont des récepteurs d’antigènes exprimés au niveau du placenta et capables de capter et de transmettre le VIH-1 aux cellules adjacentes. Ils pourraient donc participer au passage trans placentaire du VIH-1 et le polymorphisme génétique affectant l’expression ou modifiant l’interaction avec le virus aurait une influence sur la TME du VIH-1. Afin d’explorer cette hypothèse, nous avons procédé à une analyse exhaustive du polymorphisme de DC-SIGN et DC-SIGNR dans la population du Zimbabwe. Par la suite, nous avons déterminé l’association entre le polymorphisme de DC-SIGN et DC-SIGNR et la TME du VIH-1 dans une cohorte d’enfants nés de mères VIH-positives à Harare, au Zimbabwe. Enfin, nous avons défini l’impact fonctionnel des mutations associées. Les enfants homozygotes pour les haplotypes H1 et H3 dans le gène de DC-SIGNR sont 4 à 6 fois plus à risque de contracter le VIH-1 par voie IU et IP. H1 et H3 contiennent la mutation du promoteur p-198A et la mutation de l’intron 2, int2-180A, et des études fonctionnelles nous ont permis de démontrer que p-198A diminue l’activité transcriptionnelle du promoteur de DC-SIGNR et l’expression des transcrits d’ARNm dans le placenta, alors que int2-180A modifie le répertoire d’isoformes de DC-SIGNR vers une proportion diminuée d’isoformes membranaires. Les enfants porteurs des haplotypes H4 et H6 de DC-SIGN sont 2 à 6 fois plus à risque de contracter le VIH-1 par voie IU. Ces haplotypes contiennent deux mutations du promoteur (p-336T/C et p-201C/A) et quatre mutations codant pour un changement d’acide aminé dans l’exon 4 (R198Q, E214D, R221Q ou L242V) associées à un risque augmenté de transmission IU, IP et PP du VIH-1. Des études fonctionnelles ont démontré que les mutations du promoteur diminuent l’expression de DC-SIGN dans les macrophages placentaires. Toutefois, l’exposition IU au VIH-1 module le niveau d’expression de DC-SIGN, résultant en des niveaux d’expression similaires entre les macrophages des porteurs des allèles sauvages et mutés. Les mutations de l’exon 4 augmentent l’affinité de DC-SIGN pour le VIH-1 et sa capacité à capturer et à transmettre le virus aux lymphocytes T, favorisant possiblement la dissémination du VIH-1 à travers le placenta. L’association entre les mutations de DC-SIGN et la transmission IP et PP du VIH-1 suggèrent qu’il aurait aussi un rôle à jouer dans les muqueuses intestinales de l’enfant. Notre étude démontre pour la première fois l’implication de DC-SIGN et DC-SIGNR dans la TME du VIH-1. L’augmentation des capacités de capture et de transmission de DC-SIGN résulte en une susceptibilité accrue de l’enfant à l’infection au VIH-1 et concorde avec un rôle dans la dissémination transplacentaire. Toutefois, la diminution préférentielle des transcrits membranaires de DC-SIGNR au placenta augmente la TME du VIH-1 et laisse croire à son implication via un autre mécanisme. Ces mécanismes pourraient aussi s’appliquer à d’autres pathogènes reconnus par DC-SIGN et DC-SIGNR et transmis de la mère à l’enfant.

Analyse d’implantation du programme de prévention de la transmission du VIH de la mère à l’enfant au Bénin

Problématique : Implanté en 2004 au Bénin, le programme national de prévention de la transmission du VIH de la mère à l’enfant (PTME) semble globalement bien implanté. Toutefois une enquête, en 2005, révèle certaines difficultés, particulièrement au niveau de la couverture du programme: seulement 70 à 75 % des femmes enceintes vues en consultations prénatales ont été dépistées et 33 % des 1150 femmes dépistées séropositives ont accouché suivant le protocole de PTME. En outre, d’un site à un autre, on relève une grande variation dans la couverture en termes de dépistage et de suivi des femmes enceintes infectées. Cette faiblesse dans la couverture nous a amené à questionner le contexte organisationnel dans lequel le programme est implanté. Objectif : L’objectif général de cette thèse est d’analyser l'implantation de la PTME au Bénin. Le premier objectif spécifique consiste à identifier et comprendre les enjeux reliés à la façon de rejoindre les femmes enceintes dans le cadre du dépistage. Le second consiste à comprendre le contexte d’implantation et son influence sur la mise en œuvre de la PTME. Méthodologie : Cette recherche évaluative s’appuie sur une étude de cas. Six maternités ont été sélectionnées avec le souhait de représenter les différents contextes d’organisation des services. Les données ont été collectées par observation non participante, entrevues semi-dirigées (n=41) réalisées avec des prestataires de services, analyse documentaire des rapports d’activités des maternités et par questionnaires administrés aux femmes enceintes en consultations prénatales (n=371). Résultats : Le premier article a permis d'apprécier le caractère libre et éclairé du consentement au dépistage. Une majorité des femmes enceintes, suivies dans les centres privés, ont été dépistées sans être effectivement informées de la PTME alors que les femmes fréquentant les autres maternités connaissent mieux les composantes de la PTME. Le caractère volontaire du consentement des femmes est généralement respecté sur tous les sites. Le deuxième article porte sur l'analyse de la qualité du conseil pré-test. Seulement 54% des femmes enceintes ont participé à un conseil en groupe et 80% à un conseil individuel. Dans les centres où sont dispensées des séances d'information de groupe, la qualité est meilleure que dans les centres qui dispensent un conseil individuel exclusif. Le troisième article analyse l'influence du contexte d'implantation sur la mise en œuvre du programme. Parmi les facteurs qui contribuent favorablement à la mise en œuvre on relève la proximité d’un centre de référence et la coordination des activités de PTME dans une zone géographique, la responsabilisation du prestataire dédié à la PTME, la supervision formative régulière accompagnée de séances de discussion collective et l’implication des médiatrices dans la recherche active des perdues de vues. A l’opposé, la responsabilisation des médiatrices pour la réalisation du conseil individuel et du dépistage ne favorise pas une bonne mise en œuvre de la PTME. Conclusion : Nos résultats montrent qu'il est possible de jouer sur l'organisation des services de santé dans le cadre du programme du PTME pour améliorer la façon dont le programme est implanté tant dans les centres privés que publics, sans que cela ne représente un ajout net de ressources. C'est le cas de l’amélioration de la qualité du conseil et du dépistage, de l’implantation du processus interne d’apprentissage organisationnel et de la coordination des services.

Transmission de Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis dans les troupeaux de bovins laitiers et dépistage de l’infection par la culture de l’environnement au Québec

Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (MAP) cause la maladie de Johne, une maladie chronique et incurable affectant les ruminants partout dans le monde. Plusieurs pays ont mis en place des programmes de contrôle afin de prévenir la transmission entre et au sein des troupeaux. Afin d’arriver à prévenir et contrôler cette maladie, une bonne compréhension des facteurs de risque impliqués dans la transmission est essentielle. Des tests diagnostiques performants et à coût abordable sont aussi nécessaires afin de détecter la présence du MAP et/ou les animaux infectés. L’objectif de la première étude était de réviser systématiquement la littérature scientifique concernant les facteurs de risque associés à la transmission du MAP aux génisses laitières. La présence d’une association significative entre les facteurs de risque concernant l’environnement néonatal, le colostrum, le lait, le logement des veaux et le contact des veaux avec le fumier de vaches adultes et la transmission du MAP a été compilée de 23 articles. Le contact des veaux avec le fumier de vaches adultes est le facteur de risque le plus important dans la transmission du MAP. L’objectif de la seconde étude était d’évaluer la relation entre le nombre d’échantillons de l’environnement positifs pour le MAP et la prévalence individuelle d’excrétion fécale dans les troupeaux laitiers entravés du Québec. Le nombre de cultures positives d’échantillons de l’environnement s’est avéré associé à la prévalence individuelle d’excrétion fécale du MAP. Une association significative a été trouvée entre la présence d’une forte charge bactérienne dans un échantillon de fumier individuel et la détection du MAP dans l’environnement.

Étude du goulot d’étranglement dans la transmission mère-enfant du virus de l’hépatite C.

La transmission mère-enfant (TME) du virus de l’hépatite C (VHC) est la première cause d’acquisition de l’infection chez les enfants des pays développés. Celle-ci prend place dans <10% des cas. Toutefois, dans le cas d’une coinfection maternelle avec le virus de l’immunodéficience de type 1 (VIH-1), ce taux est accru alors qu’il n’existe aucune intervention préventive de la TME du VHC. Le VHC arbore une diversité importante qui est le résultat d’une réplication exempte de mécanisme de correction. Il est donc retrouvé chez son hôte sous la forme d’un spectre de virions génétiquement apparentés mais différents qu’on appelle quasiespèce. Lorsque le VHC est transmis entre adultes, seulement un nombre limité de variantes sont responsables de l’infection, c’est ce qu’on appelle un goulot d’étranglement génétique. L’existence d’un tel profil de transmission lors de la TME du VHC restait, jusqu’à maintenant, à confirmer. En se basant sur la détection par RT-PCR de la virémie à la naissance, la TME du VHC est réputée prendre place in utero et peripartum, une dynamique de transmission qui reste à démontrer. Ici, nous rapportons une analyse longitudinale de la TME du VHC par séquençage de nouvelle génération chez 5 paires mère-enfant dont 3 mères sont également coinfectées avec le VIH-1. L’analyse de l’identité des variantes virales basée sur la séquence nucléotidique des régions hypervariables 1-2 de la glycoprotéine E2 (positions 1491-1787 de l’isolat H77) révèle qu’un nombre limité de variantes virales sont transmises de la mère à l’enfant lorsque la mère est seulement infectée par le VHC (n = 1-4 variantes transmises). Dans le cas de la coinfection maternelle avec le VIH-1, ce nombre est toutefois drastiquement plus important (n = 111-118). La détection de variantes retrouvées chez la mère au deuxième trimestre et l’enfant mais non détectées subséquemment chez la mère témoigne que la TME du VHC peut prendre place aussi tôt que lors du deuxième trimestre de grossesse. Finalement, nous montrons que la dynamique d’infection chez l’enfant implique une augmentation transitoire de la virémie concomitante avec une perte de diversité de la quasiespèce. Dans l’ensemble ces résultats sont les premiers à démontrer directement l’existence d’un goulot d’étranglement lors de la TME du VHC. Celui-ci serait moins restringent dans le cas de la coinfection maternelle avec le VIH-1. Cette transmission peut prendre place aussi tôt que lors du deuxième trimestre de grossesse et il semblerait qu’un spectre limité de variantes soit responsable pour l’établissement de l’essentiel de la production virale chez le jeune enfant.

A nipple shield delivery system for oral drug delivery to breastfeeding infants : Microbicide delivery to inactivate HIV

A new drug delivery method for infants is presented which incorporates an active pharmaceutical ingredient (API)-loaded insert into a nipple shield delivery system (NSDS). The API is released directly into milk during breastfeeding. This study investigates the feasibility of using the NSDS to deliver the microbicide sodium dodecyl sulfate (SDS), with the goal of preventing mother-to-child transmission (MTCT) of HIV during breastfeeding in low-resource settings, when there is no safer alternative for the infant but to breastfeed. SDS has been previously shown to effectively inactivate HIV in human milk. An apparatus was developed to simulate milk flow through and drug release from a NSDS. Using this apparatus milk was pulsed through a prototype device containing a non-woven fiber insert impregnated with SDS and the microbicide was rapidly released. The total SDS release from inserts ranged from 70 to 100% of the average 0.07 g load within 50 ml (the volume of a typical breastfeed). Human milk spiked with H9/HIVIIIB cells was also passed through the same set-up. Greater than 99% reduction of cell-associated HIV infectivity was achieved in the first 10 ml of milk. This proof of concept study demonstrates efficient drug delivery to breastfeeding infants is achievable using the NSDS.

Willingness to pay for contagious bovine pleuropneumonia vaccination in Narok South District of Kenya

Contagious bovine pleuropneumonia (CBPP) is an economically important trans-boundary cattle disease which affects food security and livelihoods. A conjoint analysis–contingent valuation was carried out on 190 households in Narok South District of Kenya to measure willingness to pay (WTP) and demand for CBPP vaccine and vaccination as well as factors affecting WTP. The mean WTP was calculated at Kenya Shillings (KSh) 212.48 (USD 3.03) for vaccination using a vaccine with the characteristics that were preferred by the farmers (preferred vaccine and vaccination) and KSh −71.45 (USD −1.02) for the currently used vaccine and vaccination. The proportion of farmers willing to pay an amount greater than zero was 66.7% and 34.4% for the preferred and current vaccine and vaccination respectively. About one third (33.3%) of farmers would need to be compensated an average amount of KSh 1162.62 (USD 13.68) per animal to allow their cattle to be vaccinated against CBPP using the preferred vaccine and vaccination. About two-thirds (65.6%) of farmers would need to be compensated an average amount of KSh 853.72 (USD 12.20) per animal to allow their cattle to be vaccinated against CBPP using the current vaccine and vaccination. The total amount of compensation would be KSh 61.39 million (USD 0.88 million) for the preferred vaccine and vaccination and KSh 90.15 million (USD 1.29 million) for the current vaccine and vaccination. Demand curves drawn from individual WTP demonstrated that only 59% and 27% of cattle owners with a WTP greater than zero were willing to pay a benchmark cost of KSh 34.60 for the preferred and current vaccine respectively. WTP was negatively influenced by the attitude about household economic situation (p = 0.0078), presence of cross breeds in the herd (p < 0.0001) and years since CBPP had been experienced in the herd (p = 0.0375). It was positively influenced by education (p = 0.0251) and the practice of treating against CBPP (p = 0.0432). The benefit cost ratio (BCR) for CBPP vaccination was 2.9–6.1 depending on the vaccination programme. In conclusion, although a proportion of farmers was willing to pay, participation levels may be lower than those required to interrupt transmission of CBPP. Households with characteristics that influence WTP negatively need persuasion to participate in CBPP vaccination. It is economically worthwhile to vaccinate against CBPP. A benefit cost analysis (BCA) using aggregated WTP as benefits can be used as an alternative method to the traditional BCA which uses avoided production losses (new revenue) and costs saved as benefits.

Power system transmission network expansion planning using AC model

An optimisation technique to solve transmission network expansion planning problem, using the AC model, is presented. This is a very complex mixed integer nonlinear programming problem. A constructive heuristic algorithm aimed at obtaining an excellent quality solution for this problem is presented. An interior point method is employed to solve nonlinear programming problems during the solution steps of the algorithm. Results of the tests, carried out with three electrical energy systems, show the capabilities of the method and also the viability of using the AC model to solve the problem.

Market-driven security-constrained transmission network expansion planning

This paper presents a Bi-level Programming (BP) approach to solve the Transmission Network Expansion Planning (TNEP) problem. The proposed model is envisaged under a market environment and considers security constraints. The upper-level of the BP problem corresponds to the transmission planner which procures the minimization of the total investment and load shedding cost. This upper-level problem is constrained by a single lower-level optimization problem which models a market clearing mechanism that includes security constraints. Results on the Garver's 6-bus and IEEE 24-bus RTS test systems are presented and discussed. Finally, some conclusions are drawn. © 2011 IEEE.

Transmission network expansion planning considering phase-shifter transformers

This paper presents a novel mathematical model for the transmission network expansion planning problem. Main idea is to consider phase-shifter (PS) transformers as a new element of the transmission system expansion together with other traditional components such as transmission lines and conventional transformers. In this way, PS are added in order to redistribute active power flows in the system and, consequently, to diminish the total investment costs due to new transmission lines. Proposed mathematical model presents the structure of a mixed-integer nonlinear programming (MINLP) problem and is based on the standard DC model. In this paper, there is also applied a specialized genetic algorithm aimed at optimizing the allocation of candidate components in the network. Results obtained from computational simulations carried out with IEEE-24 bus system show an outstanding performance of the proposed methodology and model, indicating the technical viability of using these nonconventional devices during the planning process. Copyright © 2012 Celso T. Miasaki et al.

Identification of transmission line parameters from temporal measurements of currents and voltages in their terminals: Influence oh the length line

The objective of this paper is to show a methodology to estimate transmission line parameters. The method is applied in a single-phase transmission line using the method of least squares. In this method the longitudinal and transversal parameters of the line are obtained as a function of a set of measurements of currents and voltages (as well as their derivatives with respect to time) at the terminals of the line during the occurrence of a short-circuit phase-ground near the load. The method is based on the assumption that a transmission line can be represented by a single circuit π. The results show that the precision of the method depends on the length of the line, where it has a better performance for short lines and medium length. © 2012 IEEE.

Risk/investment-driven transmission expansion planning with multiple scenarios

This study presents a new methodology based on risk/investment to solve transmission network expansion planning (TNEP) problem with multiple future scenarios. Three mathematical models related to TNEP problems considering multiple future generation and load scenarios are also presented. These models will provide planners with a meaningful risk assessment that enable them to determine the necessary funding for transmission lines at a permissible risk level. The results using test and real systems show that the proposed method presents better solutions compared with scenario analysis method. ©The Institution of Engineering and Technology 2013.

Criptosporidiose em animais domésticos: aspectos epidemiológicos

Studies related cryptosporidiosis will be essential, due to its relevance in public health and pathogenicity in pets and production animals. Over the past 20 years, there has been a rapid expansion of research involving the Cryptosporidium genus, largely related to molecular studies, providing a description of various species, genotypes and subtypes of the parasite. The molecular characterization of isolates from different sources (human, animal and environmental) has been widely used in order to investigate the potential zoonotic of this protozoa. The documented transmission forms from animals to humans, from person to person, through water intake or water for the leisure that are directly or indirectly contaminated with sporulated oocysts. The high rate of animals naturally infected and the susceptibility by protozoan, justify the importance of attending to the occurrence of this disease. So are demonstrated epidemiological aspects of this zoonotic disease in domestic animals.