An Enhanced WLAN Security System With FPGA Implementation for Multimedia Applications

Maintaining a high level of data security with a low impact on system performance is more challenging in wireless multimedia applications. Protocols that are used for wireless local area network (WLAN) security are known to significantly degrade performance. In this paper, we propose an enhanced security system for a WLAN. Our new design aims to decrease the processing delay and increase both the speed and throughput of the system, thereby making it more efficient for multimedia applications. Our design is based on the idea of offloading computationally intensive encryption and authentication services to the end systems’ CPUs. The security operations are performed by the hosts’ central processor (which is usually a powerful processor) before delivering the data to a wireless card (which usually has a low-performance processor). By adopting this design, we show that both the delay and the jitter are significantly reduced. At the access point, we improve the performance of network processing hardware for real-time cryptographic processing by using a specialized processor implemented with field-programmable gate array technology. Furthermore, we use enhanced techniques to implement the Counter (CTR) Mode with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol (CCMP) and the CTR protocol. Our experiments show that it requires timing in the range of 20–40 μs to perform data encryption and authentication on different end-host CPUs (e.g., Intel Core i5, i7, and AMD 6-Core) as compared with 10–50 ms when performed using the wireless card. Furthermore, when compared with the standard WiFi protected access II (WPA2), results show that our proposed security system improved the speed to up to 3.7 times.

Combining WLAN fingerprint-based localization with sensor data for indoor navigation using mobile devices

This project proposes an approach for supporting Indoor Navigation Systems using Pedestrian Dead Reckoning-based methods and by analyzing motion sensor data available in most modern smartphones. Processes suggested in this investigation are able to calculate the distance traveled by a user while he or she is walking. WLAN fingerprint- based navigation systems benefit from the processes followed in this research and results achieved to reduce its workload and improve its positioning estimations.

Disseny, modelat i fabricació d'una antena "trap" per aplicacions WLAN

En aquest treball s’ha dissenyat i fabricat una antena monopol en estructura planar capaç de treballar correctament a les freqüències WLAN de 2,45-2,5 GHz (802.11b/g) i 4,9-5,875 GHz (802.11a/h/j). Per arribar a aquest objectiu primer s’ha presentat el model de línia de transmissió acabada en circuit obert per simular el comportament d’una antena. S’han comparat i verificat els resultats amb el model d’antena de fil. Seguidament, s’ha estudiat el comportament que introdueix el fet de carregar l’antena amb un ressonador LC. Finalment, s’ha passat del model d’antena de fil a una estructura planar. Aquesta geometria ha permès la realització del trap LC de forma distribuïda a través d’un ressonador CLL. El principi de disseny de l’antena està basat en la introducció d’aquest ressonador CLL amb freqüència de ressonància situada entre les dos bandes de treball i que junt amb l’ajust dels diversos paràmetres que defineixen l’antena han permès obtenir més 1 GHz d’ample de banda a la freqüència de 5 GHz.

Extensió de les capacitats de monitoratge de JFFNM en entorns Wlan

Aquest TFC pretén recollir un conjunt de paràmetres de radi d'un dispositiu Wireless i poder representar-los en l'aplicació de monitoratge Just For Fun Network Management System (JFFNMS).

Redes inalámbricas y simulación de WLAN mediante OPNET

Proyecto que incluye una investigación sobre las tecnologías usadas en redes inalámbricas y su simulación mediante OPNET para su evaluación.

Analysis and Design of a secure WLAN solution for Cobre Las Cruces

Cobre Las Cruces is a renowned copper mining company located in Sevilla, with unexpected problems in wireless communications that have a direct affectation in production. Therefore, the main goals are to improve the WiFi infrastructure, to secure it and to detect and prevent from attacks and from the installation of rogue (and non-authorized) APs. All of that integrated with the current ICT infrastructure.This project has been divided into four phases, although only two of them have been included into the TFC; they are the analysis of the current situation and the design of a WLAN solution.Once the analysis part was finished, some weaknesses were detected. Subjects such as lack of connectivity and control, ignorance about installed WiFi devices and their localization and state and, by and large, the use of weak security mechanisms were some of the problems found. Additionally, due to the fact that the working area became larger and new WiFi infrastructures were added, the first phase took more time than expected.As a result of the detailed analysis, some goals were defined to solve and it was designed a centralized approach able to cope with them. A solution based on 802.11i and 802.1x protocols, digital certificates, a probe system running as IDS/IPS and ligthweight APs in conjunction with a Wireless LAN Controller are the main features.

Konserninlaajuisen WLAN-verkon suunnittelu

Tässä insinöörityössä tutustuttiin WLAN-verkkoihin, sekä varsinkin niiden integroimiseen osaksi yrityksen tietoverkkoa. Työ tehtiin Ahlstrom Oyj:n tilauksesta. WLAN-verkot mahdollistavat käyttäjälleen paremman liikkuvuuden mm. kannettavaa tietokonetta käytettäessä eivätkä sido käyttäjää kiinteän yhteyspisteen viereen. Tästä on yrityskäytössä hyötyä mm. kokouksissa ja neuvotteluissa. Myös vierailijoille tästä on hyötyä, mikäli yritys pystyy tarjoamaan heille palvelun päästä verkkoon. LWAPP on tekniikka, joka mahdollistaa suurien langattomien verkkojen hallinnoimisen ja valvomisen yhdestä paikasta tai laitteesta käsin. Tästä on hyötyä, mikäli tukiasemien lukumäärä on suuri ja verkko laaja. Tutkimus aloitettiin selvittämällä WLAN-verkkojen historiaa sekä esittelemällä eri standardit. Tämän jälkeen tutustuttiin radiotiellä tapahtuviin siirtotekniikoihin ja eri modulaatiomenetelmiin. Myös WLAN-verkon siirtotietä sekä erilaisia WLAN-verkoissa käytettäviä antenneja tarkasteltiin työssä. WLAN-verkkojen tietoturvallisuus, kuten uhat ja salausmenetelmät olivat keskeisessä asemassa työtä tehtäessä. Tulevaan CAPWAP-protokollaan luotiin katsaus työssä. Vahvin ehdokas protokollaksi on Ciscon kehittämä LWAPP, mutta myös sen kilpailijoita tarkasteltiin lyhyesti. Työn lopuksi suunniteltiin Ahlstrom Oyj:lle konserninlaajuinen WLAN-standardi, jota tullaan käyttämään yrityksen konttoreissa ympäri maailman. Systeemi mahdollistaa sekä yrityksen työntekijöille vahvalla salauksella muodostetun langattoman yhteyden luomisen inter- ja intraverkkoihin, että yrityksen vierailijoille internet-yhteyden. Tämä on toteutettu käyttämällä useita SSID:tä joille on luotu erilaiset toimintaperiaatteet.

WLAN ja logistiikka-ala

Tästä insinöörityöstä pyrittiin luomaan käytännönläheinen opas logistiikka-alan yritysten WLAN-ratkaisujen suunnittelusta ja toteutuksesta. Insinöörityössä on tiivistetty käytännös-ä parhaiksi todetut metodit ja teoreettinen tieto langattomista verkoista. Työn tarkoituk-sena oli kehittää ja parantaa yrityksen langattomien lähiverkkojen yksikön toimintaa ja luoda kattava opas yksikköön saapuville työntekijöille. Logistiikka-alalla WLAN-tekniikka on mahdollistanut varastoissa langattoman työskentelyn, joka on näkynyt nopeudessa ja kustannustehokkuudessa. Logistiset varastot ovat haasteellinen ympäristö WLAN-verkoille, mutta koko ajan kehittyvän tekniikan ansiosta varastoihin on mahdollista luoda nopea ja luotettava langaton lähiverkko. Insinöörityön teoreettisessa osiossa käsitellään muun muassa WLAN-tekniikan historiaa, standardeja ja yleisesti WLAN-tekniikkaa. Työssä tutustutaan myös WLAN-antenneihin, laitteistoihin ja tietoturvallisuuteen. Käytännön tutkimustyö toteutettiin kahden vuoden aikana WLAN-verkkojen ylläpidon, suunnittelun ja toteutuksen muodossa. Näiden vuosien aikana onnistuttiin kehittämään käytettyjä menetelmiä ja luomaan uusia lähestymistapoja, sekä toteuttamaan useita on-nistuneita WLAN-verkkoja. Työssä esitellään teoreettisen suunnittelun lisäksi kaksi kappa-letta onnistuneesti toteutuneita WLAN-ratkaisuja.

Mobile robot localization using sonar ranging and wlan intensity maps

 Main goal of this thesis was to implement a localization system which uses sonars and WLAN intensity maps to localize an indoor mobile robot. A probabilistic localization method, Monte Carlo Localization is used in localization. Also the theory behind probabilistic localization is explained. Two main problems in mobile robotics, path tracking and global localization, are solved in this thesis. Implemented system can achieve acceptable performance in path tracking. Global localization using WLAN received signal strength information is shown to provide good results, which can be used to localize the robot accurately, but also some bad results, which are no use when trying to localize the robot to the correct place. Main goal of solving ambiguity in office like environment is achieved in many test cases.

Paikkatiedon kerääminen ja hyödyntäminen WLAN-verkossa

Työn teoriaosuudessa tutustutaan ensin yleisimpiin paikannusmenetelmiin. Käsiteltävänä ovat GPS-satelliittipaikannus sekä radiosoluverkkojen paikannusmenetelmät solupaikannuksesta monimutkaisempiin signaalin ominaisuuksia tutkiviin menetelmiin. Teoriaosuudessa käsitellään myös IEEE 802.11 –standardin PHY- ja MAC-kerrosten toimintaa sekä WLAN-verkon siirtotien ominaisuuksia paikannuksen kannalta. Ennen paikannusjärjestelmän toteuttamista työssä esitellään menetelmiä ja tuloksia muista tutkimuksista samalta tutkimusalueelta. Työssä toteutetaan paikannusjärjestelmä sekä solupaikannusta että signaalitasopaikannusta hyödyntäen. Solupaikannusjärjestelmälle määritellään palvelurajapinta, jonka kautta paikannuspalvelua voidaan hyödyntää muissa palveluissa. Kaksi paikannuspalvelun päälle luotua palvelua esitellään lyhyesti malliesimerkkeinä. Signaalitasopaikannuksen osalta kuvataan kaksi menetelmään kuuluvaa vaihetta ja yksittäisten komponenttien toiminta näissä vaiheissa. Paikannusmenetelmien tarkkuutta tutkitaan mittausten avulla ja testituloksista muodostetaan paikannustarkkuutta kuvaavat tilastot. Solupaikannuksen keskimääräinen virhe on ±50 metriä. Vastaavasti signaalitasopaikannuksen virhe on ±4 metriä ja parannettua algoritmia käyttäen ±3 metriä.

Paikallisen WLAN-operaattorin liiketoimintasuunnitelma: Case Wireless

Työn tavoitteena oli selvittää uudenlaisen WLAN-verkkoyhteyden tarjoajan liiketoiminnallisia mahdollisuuksia ja -edellytyksiä. Uudenlaisessa mallissa loppukäyttäjällä on langatonta lähiverkkoa käyttäessään mahdollisuus valita mieleisensä Internet-operaattori sekä käyttää paikallisia palveluja ilman Internet-yhteyttä, alueverkon kautta. Lisaksi tutkittiin langattoman tiedonsiirron markkinointia. Työn case-osuudessa tutkittiin Lappeen¬rannan teknillisen korkeakoulun WLAN-hanketta, ja siinä rakennettua access-verkkoa. Koko langattoman tiedonsiirron liiketoimintakenttä on vasta hakemassa lopullisia muotojaan. Nopeasta yleistymisestä huolimatta WLAN:in massamarkkinoille tuloa hidastavat tietyt ongelmat, mm. verkkovierailut (sekä WLAN-verkkojen että eri langattomien tiedonsiirtoteknologioiden välillä), epäselvät laskutusmallit sekä yhteensopivuusongelmat. Tietoturva on WLAN:in ongelmista kuuluisin, mutta ei suurin este todellisten massamarkkinoiden saavuttamisessa. Hyödyntämällä teknologian omaksujaryhmien erilaisia piirteitä saadaan etua tavoiteltaessa massamarkkinoita. Case-verkon liiketoimintasuunnitelmasta käy ilmi, että mikäli WLAN yleistyy, kuten on odotettu, esitetty uudenlainen alueellinen liiketoimintamalli voi olla taloudellisesti mahdollinen. Esitetyt riskit ja oletukset on huomioitava alan epävarman kehityksen takia.

TETRA-, WLAN- ja WIMAX-tekniikat ALVI-joukkojen käytössä

Tutkimuksen tarkoituksena oli kartoittaa ALVI-joukkojen kaluston käyttöperiaatteita ja tutkittavien tekniikoiden käyttömahdollisuuksia ALVI-ympäristössä. Aihetta tutkittiin, koska tekniikan kehitys johtamisjärjestelmien osalta on valtavaa ja vaatimukset järjestelmille ovat myös kasvussa. Päätutkimuskysymyksenä oli: Miten TETRA-, WLANja WiMAX-tekniikat soveltuvat käytettäväksi ALVI-ympäristössä? Tutkimus menetelminä käytettiin asiakirjatutkimusta ja sen perusteella tapahtuvaa loogista päättelyä. Lisäksi tutkimusmenetelmänä käytettiin simulaatiota. Tutkimuksessa havaittiin tekniikoiden osalta suuria eroja soveltuvuuden suhteen. TETRA-järjestelmää kannattanee päivittää, mutta se soveltunee jatkossakin vain mobiilipalveluiden tarjoamiseen. WLAN-tekniikan käyttömahdollisuudet ovat rajalliset, joka johtuu tekniikalla saavutettavasta lyhyestä kantamasta. WiMAX-tekniikka soveltunee useaan käyttötarkoitukseen. WiMAX-tekniikkaa voitanee käyttää linkkikalustona, mutta Mini-Link-kaluston korvaaminen lienee tarpeellista vain, jos WiMAX-tekniikalla saavutetaan selkeästi tarpeellista etua, kuten esimerkiksi pitempi kantama tai suurempi tiedonsiirtonopeus.