Transport Resource Management within UMTS Radio Network Subsystem

Tällä hetkellä haastavin telekommunikaatioteollisuuden tutkimus – ja kehitystoiminta on keskittynyt kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmien ympärille. Järjestelmien standardointityössä on saatu aikaiseksi ensimmäiset vakaat spesifikaatioversiot ja kaupallista toimintaa ollaan parhaillaan aloittelemassa Japanissa ja Euroopassa. Eräs kolmannen sukupolven järjestelmistä on UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Tämä diplomityö antaa yleiskuvan UMTS järjestelmästä ja sen eri verkkoelementtien toiminnallisuuksista. Päähuomio on kiinnitetty radioverkkojärjestelmään (UMTS Terrestrial Radio Access Network) ja erityisesti sen radioaliverkkojärjestelmään (Radio Network Subsystem), joka koostuu radioverkonohjaimesta (Radio Network Controller) ja joukosta siihen kuuluvia tukiasemia (Node B). Radioverkonohjain ja tukiasemat on yhdistetty avoimen rajapinnan kautta jota kutsutaan Iub -rajapinnaksi. Rajapinta tarjoaa radioverkonohjaimelle mahdollisuuden kontrolloida tukiasemia signalointiviestien avulla ja mahdollistaa tehokkaan ja luotettavan käyttäjätiedon siirron radioaliverkkojärjestelmän sisällä. Tämän diplomityön pääasiallinen sisältö on siirtoresurssien hallinta Iub -rajapinnan ylitse. Työssä esitellään ja selitetään siirtoverkon arkkitehtuuri. Myös kaikki Iub:ssä sijaitsevat protokollat ja toiminnalliset yksiköt jotka vaikuttavat siirtoresurssien hallintaan esitellään ja kuvataan yksityiskohtaisesti. Päähuomio on kiinnitetty sovellusprotokolliin sekä rajapinnan siirtoverkko- että radioverkkokerroksella sekä näiden protokollien väliseen vuorovaikutukseen. Kyseiset protokollat ovat Node B Application Part (NBAP) ja Access Link Control Application Part (ALCAP). Työn toteutusosassa käydään lävitse NBAP –protokollan prototyypin ja Node B Manager –toiminnallisen yksikön prototyypin implementaatio.

Performance assessment of a kinetically-powered network for herd localization

Developing a herd localization system capable to operate unattended in communication-challenged areas arises from the necessity of improving current systems in terms of cost, autonomy or any other facilities that a certain target group (or overall users) may demand. A network architecture of herd localization is proposed with its corresponding hardware and a methodology to assess performance in different operating conditions. The system is designed taking into account an eventual environmental impact hence most nodes are simple, cheap and kinetically powered from animal movements-neither batteries nor sophisticated processor chips are needed. Other network elements integrating GPS and batteries operate with selectable duty cycles, thus reducing maintenance duties. Equipment has been tested on Scandinavian reindeer in Lapland and its element modeling is integrated into a simulator to analyze such localization network applicability for different use cases. Performance indicators (detection frequency, localization accuracy and delay) are fitted to assess the overall performance; system relative costs are enclosed also for a range of deployments.

Design and analysis of distributed utility maximization algorithm for multihop wireless network with inaccurate feedback

Distributed network utility maximization (NUM) is receiving increasing interests for cross-layer optimization problems in multihop wireless networks. Traditional distributed NUM algorithms rely heavily on feedback information between different network elements, such as traffic sources and routers. Because of the distinct features of multihop wireless networks such as time-varying channels and dynamic network topology, the feedback information is usually inaccurate, which represents as a major obstacle for distributed NUM application to wireless networks. The questions to be answered include if distributed NUM algorithm can converge with inaccurate feedback and how to design effective distributed NUM algorithm for wireless networks. In this paper, we first use the infinitesimal perturbation analysis technique to provide an unbiased gradient estimation on the aggregate rate of traffic sources at the routers based on locally available information. On the basis of that, we propose a stochastic approximation algorithm to solve the distributed NUM problem with inaccurate feedback. We then prove that the proposed algorithm can converge to the optimum solution of distributed NUM with perfect feedback under certain conditions. The proposed algorithm is applied to the joint rate and media access control problem for wireless networks. Numerical results demonstrate the convergence of the proposed algorithm. © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

Design and analysis of distributed utility maximization algorithm for multihop wireless network with inaccurate feedback

Distributed network utility maximization (NUM) is receiving increasing interests for cross-layer optimization problems in multihop wireless networks. Traditional distributed NUM algorithms rely heavily on feedback information between different network elements, such as traffic sources and routers. Because of the distinct features of multihop wireless networks such as time-varying channels and dynamic network topology, the feedback information is usually inaccurate, which represents as a major obstacle for distributed NUM application to wireless networks. The questions to be answered include if distributed NUM algorithm can converge with inaccurate feedback and how to design effective distributed NUM algorithm for wireless networks. In this paper, we first use the infinitesimal perturbation analysis technique to provide an unbiased gradient estimation on the aggregate rate of traffic sources at the routers based on locally available information. On the basis of that, we propose a stochastic approximation algorithm to solve the distributed NUM problem with inaccurate feedback. We then prove that the proposed algorithm can converge to the optimum solution of distributed NUM with perfect feedback under certain conditions. The proposed algorithm is applied to the joint rate and media access control problem for wireless networks. Numerical results demonstrate the convergence of the proposed algorithm. © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

Approaches to Provisioning Network Topology of Virtual Machines in Cloud Systems

The current infrastructure as a service (IaaS) cloud systems, allow users to load their own virtual machines. However, most of these systems do not provide users with an automatic mechanism to load a network topology of virtual machines. In order to specify and implement the network topology, we use software switches and routers as network elements. Before running a group of virtual machines, the user needs to set up the system once to specify a network topology of virtual machines. Then, given the user’s request for running a specific topology, our system loads the appropriate virtual machines (VMs) and also runs separated VMs as software switches and routers. Furthermore, we have developed a manager that handles physical hardware failure situations. This system has been designed in order to allow users to use the system without knowing all the internal technical details.

Uma aplicação de gestão de redes baseada no paradigma dos agentes móveis

A massificação da utilização das tecnologias de informação e da Internet para os mais variados fins, e nas mais diversas áreas, criou problemas de gestão das infra-estruturas de informática, ímpares até ao momento. A gestão de redes informáticas converteu-se num factor vital para uma rede a operar de forma eficiente, produtiva e lucrativa. No entanto, a maioria dos sistemas são baseados no Simple Network Management Protocol (SNMP), assente no modelo cliente-servidor e com um paradigma centralizado. Desta forma subsiste sempre um servidor central que colecta e analisa dados provenientes dos diferentes elementos dispersos pela rede. Sendo que os dados de gestão estão armazenados em bases de dados de gestão ou Management Information Bases (MIB’s) localizadas nos diversos elementos da rede. O actual modelo de gestão baseado no SNMP não tem conseguido dar a resposta exigida. Pelo que, existe a necessidade de se estudar e utilizar novos paradigmas de maneira a que se possa encontrar uma nova abordagem capaz de aumentar a fiabilidade e a performance da gestão de redes. Neste trabalho pretende-se discutir os problemas existentes na abordagem tradicional de gestão de redes, procurando demonstrar a utilidade e as vantagens da utilização de uma abordagem baseada em Agentes móveis. Paralelamente, propõe-se uma arquitectura baseada em Agentes móveis para um sistema de gestão a utilizar num caso real.

Aplicação para gestão de activos de rede do Aeroporto do Porto

O presente trabalho enquadra-se na área das redes de computadores, fazendo referência aos protocolos e ao conjunto de equipamentos e softwares necessários para a administração, controlo e monitorização desse tipos de infra-estruturas. Para a gestão de uma rede de dados, é essencial dispor de conhecimentos e documentação de nível técnico para representar da forma mais fiel possível a configuração da rede, seguindo passo a passo a interligação entre os equipamentos existentes e oferecendo assim uma visão o mais fidedigna possível das instalações. O protocolo SNMP é utilizado em larga escala sendo praticamente um standard para a administração de redes baseadas na tecnologia TCP/IP. Este protocolo define a comunicação entre um administrador e um agente, estabelecendo o formato e o significado das mensagens trocadas entre ambos. Tem a capacidade de suportar produtos de diferentes fabricantes, permitindo ao administrador manter uma base de dados com informações relevantes da monitorização de vários equipamentos, que pode ser consultada e analisada por softwares NMS concebidos especialmente para a gestão de redes de computadores. O trabalho apresentado nesta dissertação teve como objectivo desenvolver uma ferramenta para apoiar à gestão da infra-estrutura de comunicações do Aeroporto Francisco Sá Carneiro que permitisse conhecer em tempo real o estado dos elementos de rede, ajudar no diagnóstico de possíveis problemas e ainda apoiar a tarefa de planeamento e expansão da rede instalada. A ferramenta desenvolvida utiliza as potencialidades do protocolo SNMP para adquirir dados de monitorização de equipamentos de rede presentes na rede do AFSC, disponibilizando-os numa interface gráfica para facilitar a visualização dos parâmetros e alertas de funcionamento mais importantes na administração da rede.

Identificação e representação automática de percursos de autocarros

Trabalho final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Redes de Comunicação e Multimédia

Real-Time Simulation of energy Management in a Domestic Consumer

Recent and future changes in power systems, mainly in the smart grid operation context, are related to a high complexity of power networks operation. This leads to more complex communications and to higher network elements monitoring and control levels, both from network’s and consumers’ standpoint. The present work focuses on a real scenario of the LASIE laboratory, located at the Polytechnic of Porto. Laboratory systems are managed by the SCADA House Intelligent Management (SHIM), already developed by the authors based on a SCADA system. The SHIM capacities have been recently improved by including real-time simulation from Opal RT. This makes possible the integration of Matlab®/Simulink® real-time simulation models. The main goal of the present paper is to compare the advantages of the resulting improved system, while managing the energy consumption of a domestic consumer.

Gestão de Redes Baseada em Agentes Móveis

A gestão das redes informáticas converteu-se num fator vital para as redes operarem de forma eficiente, produtiva e lucrativa. A gestão envolve a monitorização e o controlo dos sistemas para que estes funcionem como o pretendido. Ações de configuração, monitorização e reconfiguração dos componentes, são essenciais para melhorar o desempenho, diminuir o tempo de inatividade, melhor a segurança e efetuar contabilização. A maioria das aplicações de gestão de Redes assenta no paradigma centralizado cliente-servidor, onde um servidor central coleta e analisa dados provenientes dos diferentes elementos dispersos pela rede. Esses dados de gestão estão armazenados em bases de dados de gestão localizadas nos diversos elementos da rede. No entanto, este paradigma não tem conseguido dar resposta às exigências das redes atuais. Surge assim a necessidade de utilizar novos paradigmas para a gestão das redes. Uma alternativa baseada no paradigma dos agentes móveis já foi estudada, proposta e desenvolvida para a gestão da rede do GECAD-ISEP. Neste trabalho pretende-se propor e adicionar novas capacidades aos agentes móveis existentes, assim como novos agentes. Com vista à validação da solução proposta recorre-se à utilização de um simulador de redes.

Configuração de sistema de monitorização

O presente trabalho enquadra-se na área das redes de computadores, fazendo referência aos protocolos e ao conjunto de equipamentos e softwares necessários para a administração, controlo e monitorização desse tipo de infra-estruturas. Para a gestão de uma rede de dados, é essencial dispor de conhecimentos e documentação de nível técnico para representar da forma mais fiel possível a configuração da rede, seguindo passo a passo a interligação entre equipamentos existentes e oferecendo assim uma visão o mais fidedigna possível das instalações. O protocolo SNMP é utilizado em larga escala sendo praticamente um standard para a administração de redes baseadas na tecnologia TCP/IP. Este protocolo define a comunicação entre um administrador e um agente, estabelecendo o formato e o significado das mensagens trocadas entre ambos. Tem a capacidade de suportar produtos de diferentes fabricantes, permitindo ao administrador manter uma base de dados com informações relevantes da monitorização de vários equipamentos, que pode ser consultada e analisada por softwares NMS concebidos especialmente para a gestão de redes de computadores. O trabalho apresentado nesta dissertação teve como objectivo utilizar uma ferramenta NMS, para fazer a monitorização e a gestão da infra-estrutura de comunicações de forma que permitisse conhecer em tempo real o estado dos elementos de rede, ajudar no diagnóstico de possíveis problemas, instalados pela Nonius nos diversos navios da frota Douro Azul. O software NMS escolhido utiliza as potencialidades do protocolo SNMP para adquirir dados de monitorização de equipamentos de rede presentes na rede, bem como monitorizar redes remotas.

Monitorització de rendiment i accounting de centres de computació grid

El Port d'Informació Científica és un centre de Computació Grid de referència que dona suport a comunitats científiques, com el LHC (CERN). Al PIC, trobem una gran varietat de tecnologies que proporcionen serveis al centre. Des de l'arquitectura i elements de la xarxa, fins a recursos informàtics de computació, sistemes d'emmagatzematge a disc i cinta magnètica, bases de dades (ORACLE/PostgreSQL). El projecte consisteix en el disseny i implementació d'una base de dades col·lectora de tota la informació rellevant dels diferents sistemes del centre, i un portal web on mostrar tots els valors i gràfiques, tot basat en programari lliure.

Synchronous Digital Hierarchy implementation to a Radio Transmission Node

Kiristyville markkinoille on aina tuotava jotain uutta tarjottavaa ja SDH-kortti on yksi sellainen tuote jonka Nokia Networks julkistaa osaksi uutta Nokia Flexihub Nodea. Tavoitteena on suunnitella VC-12kanavoitu STM-1 kortti yhdistämään ylemmän tason tietoliikenneverkko suuren kapasiteetin radioon. Ennen kuin markkinoilla on valmis tuote, on sen takana valtaisa määrä työtä. Erilaisia dokumentteja on pitänyt tuottaa ja sopimuksia tehdä. Esimerkiksi vaatimusmäärittelyt on oltava selvät, jotta tiedetään mitä tuotteelta halutaan. Tätä ennen on kuitenkin pitänyt ymmärtää miten SDHtoimii ja miten otsikkotavuja käsitellään. Myös erilaiset piirivalinnat aiheuttavat miettimistä, sillä markkinoilla on runsaasti valmiita piirejä SDH signaalinkäsittelyyn. Varma tiedonsiirto on tärkeää puhelinoperaattorille ja siksi joudutaan miettimään varmennuksia ja niiden toteuttamista. Myös synkronointi on tärkeä osa SDH järjestelmää ja sen toteuttaminen hyvin on tärkeää. Hälytykset on otettava huomioon ja mietittävä, miten niiden käsittely saadaan hoidettua järkevästi, ilman että mikään järjestelmän osa ruuhkautuu kohtuuttomasti. Tässä Diplomityössä on tutustuttu SDH-järjestelmään, otsikkotavujen käsittelyyn ja vaatimusmäärittelyihin.

Using Pareto optimality to explore the topology and dynamics of the human connectome.

Graph theory has provided a key mathematical framework to analyse the architecture of human brain networks. This architecture embodies an inherently complex relationship between connection topology, the spatial arrangement of network elements, and the resulting network cost and functional performance. An exploration of these interacting factors and driving forces may reveal salient network features that are critically important for shaping and constraining the brain's topological organization and its evolvability. Several studies have pointed to an economic balance between network cost and network efficiency with networks organized in an 'economical' small-world favouring high communication efficiency at a low wiring cost. In this study, we define and explore a network morphospace in order to characterize different aspects of communication efficiency in human brain networks. Using a multi-objective evolutionary approach that approximates a Pareto-optimal set within the morphospace, we investigate the capacity of anatomical brain networks to evolve towards topologies that exhibit optimal information processing features while preserving network cost. This approach allows us to investigate network topologies that emerge under specific selection pressures, thus providing some insight into the selectional forces that may have shaped the network architecture of existing human brains.

Mobility Management in Packet Switched Mobile Networks

Nykyisin matkaviestinverkot ovat osa jokapäiväistä elämää. Merkittävimpiä eroja kiinteiden ja matkaviestinverkkojen välillä on käyttäjän liikkuvuus, joka voidaan määritellä mahdollisuudeksi soittaa ja vastaanottaa puheluita missä ja milloin tahansa. Työ selittää termin liikkuvuus ja määrittää ongelmat, jotka täytyy ratkaista liikkuvuuden aikaansaamiseksi sekä tavat, joilla nämä ongelmat on ratkaistu matkaviestinverkoissa. Työ luo yleiskatsauksen liikkuvuuden aikaansaamisessa käytettäviin menetelmiin, joita ovat haku, sijainnin päivitys, sijainnin seuranta ja kanavan vaihto. Työ keskittyy liikkuvuuteen kolmannen sukupolven matkaviestinverkkojen paketti-kytkentäisessä osassa, esimerkkinä liikkuvuuden hallinta UMTS:ssa (Universal Mobile Telecommunications System). Erot paketti- ja piirikytkentäisen osan välillä tuodaan esille ja selitetään. Jotta käyttäjät ja heidän päätteensä voisivat liikkua, tiedon täytyy kulkea verkon eri osien välillä. Merkinanto verkkoelementtien välillä ja liikkuvuuden mahdollistavien toimenpiteiden suoritus tehdään yhteyskäytännön avulla. Työ kuvaa yhteyskäytännöt, jotka ovat osallisena liikkuvuuden tarjontaan. Painopiste on GPRS:n liikkuvuuden-hallintayhteyskäytännössä, GMM:ssä. GMM protokollan prototyypin toteutus on esitetty työn käytännön osassa.