Unlicensed Mobile Access Concept from Testing Point of View

Viime vuosikymmenien aikana kommunikaatioteknologiat ovat kehittyneet erittäin paljon. Uusia verkkoja, liityntätekniikoita, protokollia ja päätelaitteita on luotu alati kehittyvällä vauhdilla, eikä hidastumisen merkkejä ole näkyvissä. Varsinkin mobiilisovellukset ovat kasvattaneet markkinaosuuksiaan viime aikoina. Unlicensed MobileAccess (UMA) on uusi liityntätekniikka mobiilipäätelaitteille, joka mahdollistaa liitynnän GSM- runkoverkkoon WLAN- tai Bluetooth - tekniikoiden avulla. Tämä diplomityö keskittyy UMAan liittyviin teknologioihin, joita tarkastellaan lähemmin ensimmäisissä kappaleissa. Tavoitteena on esitellä, mitä UMA merkitsee, ja kuinka eri tekniikoita voidaan soveltaa sen toteutuksissa. Ennenkuin uusia teknologioita voidaan soveltaa kaupallisesti, täytyy niiden olla kokonaisvaltaisesti testattuja. Erilaisia testausmenetelmiä sovelletaan laitteistonja ohjelmiston testaukseen, mutta tavoite on kuitenkin sama, eli vähentää testattavan tuotteen epäluotettavuutta ja lisätä sen laatua. Vaikka UMA käsittääkin pääasiassa jo olemassa olevia tekniikoita, tuo se silti mukanaan uuden verkkoelementin ja kaksi uutta kommunikaatioprotokollaa. Ennen kuin mitään UMAa tukevia ratkaisuja voidaan tuoda markkinoille, monia erilaisia testausmenetelmiä on suoritettava, jotta varmistutaan uuden tuotteen oikeasta toiminnallisuudesta. Koska tämä diplomityö käsittelee uutta tekniikkaa, on myös testausmenetelmien yleisen testausteorian käsittelemiselle varattu oma kappale. Kappale esittelee erilaisia testauksen näkökulmia ja niihin perustuen rakennetaan myös testausohjelmisto. Tavoitteena on luoda ohjelmisto, jota voidaan käyttää UMA-RR protokollan toiminnan varmentamiseen kohdeympäristössä.

A Fuzzy Preprocessing Module for Optimizing the Access Network Selection in Wireless Networks

A heterogeneous wireless network is characterized by the presence of different wireless access technologies that coexist in an overlay fashion. These wireless access technologies usually differ in terms of their operating parameters. On the other hand, Mobile Stations (MSs) in a heterogeneous wireless network are equipped with multiple interfaces to access different types of services from these wireless access technologies. The ultimate goal of these heterogeneous wireless networks is to provide global connectivity with efficient ubiquitous computing to these MSs based on the Always Best Connected (ABC) principle. This is where the need for intelligent and efficient Vertical Handoffs (VHOs) between wireless technologies in a heterogeneous environment becomes apparent. This paper presents the design and implementation of a fuzzy multicriteria based Vertical Handoff Necessity Estimation (VHONE) scheme that determines the proper time for VHO, while considering the continuity and quality of the currently utilized service, and the end-users' satisfaction.

A Model to Evaluate Vertical Handovers on JRRM

In a heterogeneous cellular networks environment, users behaviour and network deployment configuration parameters have an impact on the overall Quality of Service. This paper proposes a new and simple model that, on the one hand, explores the users behaviour impact on the network by having mobility, multi-service usage and traffic generation profiles as inputs, and on the other, enables the network setup configuration evaluation impact on the Joint Radio Resource Management (JRRM), assessing some basic JRRM performance indicators, like Vertical Handover (VHO) probabilities, average bit rates, and number of active users, among others. VHO plays an important role in fulfilling seamless users sessions transfer when mobile terminals cross different Radio Access Technologies (RATs) boundaries. Results show that high bit rate RATs suffer and generate more influence from/on other RATs, by producing additional signalling traffic to a JRRM entity. Results also show that the VHOs probability can range from 5 up to 65%, depending on RATs cluster radius and users mobility profile.

Despliegue y análisis de la cobertura de una red WiMAX basada en IEEE 802.16-2004

Aquest projecte tracta de l’estudi de la cobertura WiMAX basada en la variant 802.16-2004 en la que opera a 3.5 GHz en diferents escenaris d’un campus universitari. Primerament es realitza una introducció general a WiMAX i es defineixen els equips utilitzats. Posteriorment es comença a dur a terme un estudi de la cobertura WiMAX en diferents escenaris: indoor y outdoor per tal de poder extreure models empírics simplificats de path loss a partir de mesures realitzades amb els terminals WiMAX. Per últim, s’introdueix al projecte InterRural del Ministeri d'Indústria, Turisme i Comerç dut a terme durant els mesos Octubre 2007 - Març 2008 amb altres empreses col·laboradores: Telefònica, Hispasat, Gigle i Iber-X. La finalitat del projecte InterRural és comparar diferents tecnologies wireless de banda ample com alternatives per un bucle local ràdio de la última milla. En concret es comparen experimentalment les tecnologies WiMAX i WiFI 802.11a en diferents escenaris: LOS i NLOS.

Resource management research in Passive Optical Networks (PON)

Next Generation Access Networks (NGAN) are the new step forward to deliver broadband services and to facilitate the integration of different technologies. It is plausible to assume that, from a technological standpoint, the Future Internet will be composed of long-range high-speed optical networks; a number of wireless networks at the edge; and, in between, several access technologies, among which, the Passive Optical Networks (xPON) are very likely to succeed, due to their simplicity, low-cost, and increased bandwidth. Among the different PON technologies, the Ethernet-PON (EPON) is the most promising alternative to satisfy operator and user needs, due to its cost, flexibility and interoperability with other technologies. One of the most interesting challenges in such technologies relates to the scheduling and allocation of resources in the upstream (shared) channel. The aim of this research project is to study and evaluate current contributions and propose new efficient solutions to address the resource allocation issues in Next Generation EPON (NG-EPON). Key issues in this context are future end-user needs, integrated quality of service (QoS) support and optimized service provisioning for real time and elastic flows. This project will unveil research opportunities, issue recommendations and propose novel mechanisms associated with the convergence within heterogeneous access networks and will thus serve as a basis for long-term research projects in this direction. The project has served as a platform for the generation of new concepts and solutions that were published in national and international conferences, scientific journals and also in book chapter. We expect some more research publications in addition to the ones mentioned to be generated in a few months.

Major: Electronics and Communication Engineering

Today, information technology is strategically important to the goals and aspirations of the business enterprises, government and high-level education institutions – university. Universities are facing new challenges with the emerging global economy characterized by the importance of providing faster communication services and improving the productivity and effectiveness of individuals. New challenges such as provides an information network that supports the demands and diversification of university issues. A new network architecture, which is a set of design principles for build a network, is one of the pillar bases. It is the cornerstone that enables the university’s faculty, researchers, students, administrators, and staff to discover, learn, reach out, and serve society. This thesis focuses on the network architecture definitions and fundamental components. Three most important characteristics of high-quality architecture are that: it’s open network architecture; it’s service-oriented characteristics and is an IP network based on packets. There are four important components in the architecture, which are: Services and Network Management, Network Control, Core Switching and Edge Access. The theoretical contribution of this study is a reference model Architecture of University Campus Network that can be followed or adapted to build a robust yet flexible network that respond next generation requirements. The results found are relevant to provide an important complete reference guide to the process of building campus network which nowadays play a very important role. Respectively, the research gives university networks a structured modular model that is reliable, robust and can easily grow.

UMTS-verkon radiorajapinnan aiheuttamat rajoitukset palvelutuotannossa

Diplomityössä perehdytään UMTS-verkon historiaan, monikäyttötekniikkaan ja suun-nitteluun. Erityisesti tarkastellaan UMTS-verkon palveluiden laatuvaatimuksia (QoS), joiden avulla sekä palveluiden käyttäjät että palveluiden tarjoajat voivat käyttää radiora-japintaa haluamallaan tavalla. Käytännön osassa tarkastellaan QoS:ien mukaisia palveluita, palveluiden sijoittamista UMTS-verkkoon ja palvelutuotantoon liittyviä teknisiä rajoituksia. Lisäksi tarkastel-laan, miten UMTS-verkossa olevan päätelaitteen dataliikenteen taajuuskaista muuttuu päätelaitteen liikkuessa.

The Architecture of a Fourth Generation Mobile Network

Neljännen sukupolven mobiiliverkot yhdistävät saumattomasti televerkot, Internetin ja niiden palvelut. Alkuperin Internetiä käytettiin vain paikallaan pysyviltä tietokoneilta perinteisten televerkkojen tarjotessa puhelin- ja datapalveluita. Neljännen sukupolven mobiiliverkkojen käyttäjät voivat käyttää sekä Internetiin perustuvia että perinteisten televerkkojen palveluita liikkuessaankin. Tämä diplomityö esittelee neljännen sukupolven mobiiliverkon yleisen arkkitehtuurin. Arkkitehtuurin perusosat kuvaillaan ja arkkitehtuuria verrataan toisen ja kolmannen sukupolven mobiiliverkkoihin. Aiheeseen liittyvät Internet-standardit esitellään ja niiden soveltuvuutta mobiiliverkkoihin pohditaan. Langattomia, lyhyen kantaman nopeita liitäntäverkkotekniikoita esitellään. Neljännen sukupolven mobiiliverkoissa tarvittavia päätelaitteiden ja käyttäjien liikkuvuuden hallintamenetelmiä esitellään. Esitelty arkkitehtuuri perustuu langattomiin, lyhyen kantaman nopeisiin liitäntäverkkotekniikoihin ja Internet-standardeihin. Arkkitehtuuri mahdollistaa yhteydet toisiin käyttäjiin ilman tietoa heidän senhetkisestä päätelaitteesta tai sijainnista. Internetin palveluitavoidaan käyttää missä tahansa neljännen sukupolven mobiiliverkon alueella. Yleiskäytöistä liikkuvuuden hallintamenetelmää yhden verkon alueelle ehdotetaan. Menetelmää voidaan käyttää yhdessä esitellyn arkkitehtuurin kanssa.

Adaptive Protocol Stacks for Mobile Devices

Tulevaisuudessa siirrettävät laitteet, kuten matkapuhelimet ja kämmenmikrot, pystyvät muodostamaan verkkoyhteyden käyttäen erilaisia yhteysmenetelmiä eri tilanteissa. Yhteysmenetelmillä on toisistaan poikkeavat viestintäominaisuudet mm. latenssin, kaistanleveyden, virhemäärän yms. suhteen. Langattomille yhteysmenetelmille on myös ominaista tietoliikenneyhteyden ominaisuuksien voimakas muuttuminen ympäristön suhteen. Parhaan suorituskyvyn ja käytettävyyden saavuttamiseksi, on siirrettävän laitteen pystyttävä mukautumaan käytettyyn viestintämenetelmään ja viestintäympäristössä tapahtuviin muutoksiin. Olennainen osa tietoliikenteessä ovat protokollapinot, jotka mahdollistavat tietoliikenneyhteyden järjestelmien välillä tarjoten verkkopalveluita päätelaitteen käyttäjäsovelluksille. Jotta protokollapinot pystyisivät mukautumaan tietyn viestintäympäristön ominaisuuksiin, on protokollapinon käyttäytymistä pystyttävä muuttamaan ajonaikaisesti. Perinteisesti protokollapinot ovat kuitenkin rakennettu muuttumattomiksi niin, että mukautuminen tässä laajuudessa on erittäin vaikeaa toteuttaa, ellei jopa mahdotonta. Tämä diplomityö käsittelee mukautuvien protokollapinojen rakentamista käyttäen komponenttipohjaista ohjelmistokehystä joka mahdollistaa protokollapinojen ajonaikaisen muuttamisen. Toteuttamalla esimerkkijärjestelmän, ja mittaamalla sen suorituskykyä vaihtelevassa tietoliikenneympäristössä, osoitamme, että mukautuvat protokollapinot ovat mahdollisia rakentaa ja ne tarjoavat merkittäviä etuja erityisesti tulevaisuuden siirrettävissä laitteissa.

Local Services in a Fourth Generation Mobile Network

Neljännen sukupolven mobiiliverkot kokoaa kaikki tietoliikenneverkot ja palvelut Internetin ympärille. Tämä mullistus muuttaa vanhat vertikaaliset tietoliikenneverkot joissa yhden tietoliikenneverkon palvelut ovat saatavissa vain kyseisen verkon päätelaitteille horisontaaliseksi malliksi jossa päätelaitteet käyttävät omaa verkkoansa pääsynä Internetin palveluihin. Tämä diplomityö esittelee idean paikallisista palveluista neljännen sukupolven mobiiliverkossa. Neljännen sukupolven mobiiliverkko yhdistää perinteiset televerkkojen palvelut ja Internet palvelut sekä mahdollistaa uuden tyyppisten palveluiden luonnin. TCP/IP protokollien ja Internetin evoluutio on esitelty. Laajakaistaiset, lyhyen kantaman radiotekniikat joita käytetään langattomana yhteytenä Internetiin on käsitelty. Evoluutio kohti neljännen sukupolven mobiiliverkkoja on kuvattu esittelemällä vanhat, nykyiset ja tulevat mobiiliverkot sekä niiden palvelut. Ennustukset palveluiden ja markkinoiden tulevaisuuden kehityksestä on käsitelty. Neljännen sukupolven mobiiliverkon arkkitehtuuri mahdollistaa paikalliset palvelut jotka ovat saatavilla vain yhdessä paikallisessa 4G verkossa. Paikalliset palvelut voidaan muunnella jokaiselle käyttäjälle erikseen käyttäen profiili-informaatiota ja paikkatietoa. Työssä on pohdittu paikallisten palveluiden käyttökelpoisuutta ja mahdollisuuksia käyttäen Lappeenrannan teknillisen korkeakoulun 4G projektin palvelupilotin tuloksia.

Ohjausjärjestelmän etäyhteys annostuslaitoksissa

Tutkimuksessa perehdytään etäyhteystekniikoihin ja siihen, kuinka ne soveltuvat annostuslaitoksen ohjausjärjestelmän tarpeisiin. Tutkimuksessa kuvataan, mitä etäyhteysmahdollisuuksia eri siirtotieympäristöt tarjoavat, ja erityisen huomion kohteena on Internet. Tutkimuksessa kuvataan myös yhtä annostuslaitoksissa tällä hetkellä käytössä olevaa etäyhteysjärjestelmä sekä mitä muita vaihtoehtoja sille on olemassa. Tutkimuksessa kuvataan lyhyesti myös muiden yritysten etäyhteysjärjestelmiä sekä aiheeseen liittyviä tutkimushankkeita. Tutkimuksessa tarkastellaan lähemmin VPN-etäyhteysjärjestelmää. Tutkimuksessa kuvataan tämän järjestelmän testaus käytännössä sekä siitä saadut tulokset. Tutkimuksessa kuvataan myös se, kuinka kyseinen etäyhteysjärjestelmä soveltuu annostuslaitosten ohjausjärjestelmän tarpeisiin. Tutkimuksen tuloksena esitetään suositus annostuslaitosten ohjausjärjestelmän etäyhteysjärjestelmäksi.

Multilayer optimization in radio resource allocation for the packet transmission in wireless networks

In the last decade mobile wireless communications have witnessed an explosive growth in the user’s penetration rate and their widespread deployment around the globe. It is expected that this tendency will continue to increase with the convergence of fixed Internet wired networks with mobile ones and with the evolution to the full IP architecture paradigm. Therefore mobile wireless communications will be of paramount importance on the development of the information society of the near future. In particular a research topic of particular relevance in telecommunications nowadays is related to the design and implementation of mobile communication systems of 4th generation. 4G networks will be characterized by the support of multiple radio access technologies in a core network fully compliant with the Internet Protocol (all IP paradigm). Such networks will sustain the stringent quality of service (QoS) requirements and the expected high data rates from the type of multimedia applications to be available in the near future. The approach followed in the design and implementation of the mobile wireless networks of current generation (2G and 3G) has been the stratification of the architecture into a communication protocol model composed by a set of layers, in which each one encompasses some set of functionalities. In such protocol layered model, communications is only allowed between adjacent layers and through specific interface service points. This modular concept eases the implementation of new functionalities as the behaviour of each layer in the protocol stack is not affected by the others. However, the fact that lower layers in the protocol stack model do not utilize information available from upper layers, and vice versa, downgrades the performance achieved. This is particularly relevant if multiple antenna systems, in a MIMO (Multiple Input Multiple Output) configuration, are implemented. MIMO schemes introduce another degree of freedom for radio resource allocation: the space domain. Contrary to the time and frequency domains, radio resources mapped into the spatial domain cannot be assumed as completely orthogonal, due to the amount of interference resulting from users transmitting in the same frequency sub-channel and/or time slots but in different spatial beams. Therefore, the availability of information regarding the state of radio resources, from lower to upper layers, is of fundamental importance in the prosecution of the levels of QoS expected from those multimedia applications. In order to match applications requirements and the constraints of the mobile radio channel, in the last few years researches have proposed a new paradigm for the layered architecture for communications: the cross-layer design framework. In a general way, the cross-layer design paradigm refers to a protocol design in which the dependence between protocol layers is actively exploited, by breaking out the stringent rules which restrict the communication only between adjacent layers in the original reference model, and allowing direct interaction among different layers of the stack. An efficient management of the set of available radio resources demand for the implementation of efficient and low complexity packet schedulers which prioritize user’s transmissions according to inputs provided from lower as well as upper layers in the protocol stack, fully compliant with the cross-layer design paradigm. Specifically, efficiently designed packet schedulers for 4G networks should result in the maximization of the capacity available, through the consideration of the limitations imposed by the mobile radio channel and comply with the set of QoS requirements from the application layer. IEEE 802.16e standard, also named as Mobile WiMAX, seems to comply with the specifications of 4G mobile networks. The scalable architecture, low cost implementation and high data throughput, enable efficient data multiplexing and low data latency, which are attributes essential to enable broadband data services. Also, the connection oriented approach of Its medium access layer is fully compliant with the quality of service demands from such applications. Therefore, Mobile WiMAX seems to be a promising 4G mobile wireless networks candidate. In this thesis it is proposed the investigation, design and implementation of packet scheduling algorithms for the efficient management of the set of available radio resources, in time, frequency and spatial domains of the Mobile WiMAX networks. The proposed algorithms combine input metrics from physical layer and QoS requirements from upper layers, according to the crosslayer design paradigm. Proposed schedulers are evaluated by means of system level simulations, conducted in a system level simulation platform implementing the physical and medium access control layers of the IEEE802.16e standard.

Avaliação do cuidado na estratégia saúde da família em metrópoles do nordeste brasileiro

Objective: To evaluate the implementation of the Family Health Strategy (FHS) in Brazilian cities of the Northeast, expanding coverage, analyzing the progress, challenges and innovations. Methods: Multicentric Evaluation Research, Studies Baselines in urban centers, using as a case study method. Selected cases of Aracaju, being capital, advanced coverage with extended team, and Fortaleza, capital coverage incipient and minimal staff. In Fortaleza, purposive sample of 11 Units Primary (APS), 03 managers, 53 professionals and 109 users. In Aracaju, 09 units of APS, 02 managers, 36 professionals, and 90 users. Structured interviews for managers, and structured to professionals and users. Descriptive analysis focusing on the political and institutional dimensions, organization and comprehensive care. Results: There was consensus that the ESF is the preferred port users and acts as inducing changes in care. In the case of Fortaleza, the specificities were: care protocols and community activities aimed at chronic conditions (100%) , with greater participation of doctors and nurses (93%) ; conjunction with more complex services, but the teams reported difficulties with the examination center and experts, the long waits and poor access to local services were the main difficulties reported by users., As innovative practice, the therapeutic group of elderly caregivers mentioned by respondents; There was intersectoral initiatives and teams 87 % of users have participated in meetings about health problems. In the case of Aracaju, care protocols were directed to the lines of care and formulated locally, 85 % coverage of the population with FHS counterpart local financing; employees hired by public tender; 70 % of teams with expertise in public health center for continuing education acting; democratization in management; access technologies, welcoming and computerization in different integrated networks, and evaluation matrix. Conclusions: The ESF has promoted access to health care and inclusion of disadvantaged populations. Different perceptions and practices in the organization of care, with distinct trajectories of reorganization. In the case of Fortaleza, predominance of model programs valuing older, with evidence of advances in care practices and teamwork, but restricted to primary care practices and incipient in public policy perspective. In Aracaju, had network integration with technologies related to the family, in which the ESF is consolidated as public policy. It can be argued that the XII APS expanding coverage, exhibited efficacy, despite the challenges inherent to the different degrees of implementation

Controle conjunto de admissão de chamadas em redes sem fio co-localizadas

Gerenciamento de recursos de rádio é um tema importante e desafiador em redes sem fio. Na próxima geração de redes (redes 4G) esse tema é ainda mais desafiador devido à necessidade de gerenciamento de recursos das diversas redes sem fio de forma conjunta. Algoritmos de controle de admissão de chamadas (CAC) é uma alternativa viável e amplamente estudada em redes homogêneas para este fim. Contudo, os algoritmos de CAC propostos para redes homogêneas não são adequados para a próxima geração de redes sem fio por não possuírem uma visão global do sistema. Diante da importância de gerenciamento de recursos de rádio e da escassez de algoritmos de CAC destinados às redes heterogêneas, tem-se este tema como foco primário deste trabalho. Além da confecção de um modelo para controle conjunto de admissão de chamadas através da utilização de processos semi-markovianos de decisão, dada a existência de um conglomerado de tecnologias de acesso sem fio atuando colaborativamente, um estudo é realizado buscando-se avaliar o impacto da proporcionalidade existente entre os tamanhos de áreas de coberturas, no desempenho do sistema.

Arcabouço para aprovisionamento de QoS e QoE em redes sem fio heterogêneas WiMAX/Wi-Fi com garantia de equidade entre vazões

Recentemente a sociedade está vivendo em meio a um aglomerado de dispositivos móveis com múltiplas interfaces sem fio que permitem que clientes móveis domésticos e corporativos solucionem problemas rotineiros no menor espaço de tempo e em diversas localizações. Por outro lado, a disponibilidade de diversas tecnologias de acesso sem fio como: Wi-Fi (Wireless Fidelity), WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) e LTE (Long Term Evolution), proporcionam um cenário heterogêneo com diversas oportunidades de conectividade para o usuário de dispositivos com múltiplas interfaces. Alguns dos desafios atuais no contexto da concepção da então denominada NGN (Next Generation Networks) são o desenvolvimento de arcabouços e mecanismos que viabilizem tanto o suporte adequado à Qualidade de Serviço (QoS – Quality of Service) e à Qualidade de Experiência (QoE – Quality of Experience) para aplicações multimídia, quanto a garantia de equidade entre vazões de diferentes aplicações em ambiente heterogêneo. Esta dissertação propõe um arcabouço para o aprovisionamento de QoS e QoE em redes sem fio heterogêneas formada por redes WiMAX e Wi-Fi. Especificamente, nossa solução provê mapeamento estático de QoS entre as classes de serviços WiMAX e categorias de acesso Wi-Fi. Além disso, nossa proposta também combina funcionalidades de equidade entre vazões com a solução de mapeamento, a fim de alcançar um bom compromisso tanto para o operador da rede, quanto para o usuário, através de uma nova metodologia de coleta e calculo de vazão agregada e algoritmo de decisão de handover vertical. A avaliação quantitativa da proposta foi realizada através de modelos de simulação no ns-2 (Network Simulator). Os resultados de desempenho demonstram a eficiência da arquitetura em termos de métricas de QoS (vazão, vazão média e atraso) e QoE (PSRN - Peak Signal to Noise Ratio, SSIM - Structural Similarity Index e VQM - Video Quality Metric).