Sustainability analysis and resource management for wireless mesh networks with renewable energy supplies

 There is a growing interest in the use of renewable energy sources to power wireless networks in order to mitigate the detrimental effects of conventional energy production or to enable deployment in off-grid locations. However, renewable energy sources, such as solar and wind, are by nature unstable in their availability and capacity. The dynamics of energy supply hence impose new challenges for network planning and resource management. In this paper, the sustainable performance of a wireless mesh network powered by renewable energy sources is studied. To address the intermittently available capacity of the energy supply, adaptive resource management and admission control schemes are proposed. Specifically, the goal is to maximize the energy sustainability of the network, or equivalently, to minimize the failure probability that the mesh access points (APs) deplete their energy and go out of service due to the unreliable energy supply. To this end, the energy buffer of a mesh AP is modeled as a G/G/1(/N) queue with arbitrary patterns of energy charging and discharging. Diffusion approximation is applied to analyze the transient evolution of the queue length and the energy depletion duration. Based on the analysis, an adaptive resource management scheme is proposed to balance traffic loads across the mesh network according to the energy adequacy at different mesh APs. A distributed admission control strategy to guarantee high resource utilization and to improve energy sustainability is presented. By considering the first and second order statistics of the energy charging and discharging processes at each mesh AP, it is demonstrated that the proposed schemes outperform some existing state-of-the-art solutions.

Scalable and interference aware wi-fi mesh networks using cots devices

A crescente tendencia no acesso móvel tem sido potenciada pela tecnologia IEEE 802.11. Contudo, estas redes têm alcance rádio limitado. Para a extensão da sua cobertura é possível recorrer a redes emalhadas sem fios baseadas na tecnologia IEEE 802.11, com vantagem do ponto de vista do custo e da flexibilidade de instalação, face a soluções cabladas. Redes emalhadas sem fios constituídas por nós com apenas uma interface têm escalabilidade reduzida. A principal razão dessa limitação deve-se ao uso do mecanismo de acesso ao meio partilhado Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) em topologias multi-hop. Especificamente, o CSMA/CA não evita o problema do nó escondido levando ao aumento do número de colisões e correspondente degradação de desempenho com impacto direto no throughput e na latência. Com a redução da tecnologia rádio torna-se viável a utilização de múltiplos rádios por nó, sem com isso aumentar significativamente o custo da solução final de comunicações. A utilização de mais do que um rádio por nó de comuniações permite superar os problemas de desempenho inerentes ás redes formadas por nós com apenas um rádio. O objetivo desta tese, passa por desenvolver uma nova solução para redes emalhadas multi-cana, duar-radio, utilizando para isso novos mecanismos que complementam os mecanismos definidos no IEEE 802.11 para o estabelecimento de um Basic Service Set (BSS). A solução é baseada na solução WiFIX, um protocolo de routing para redes emalhadas de interface única e reutiliza os mecanismos já implementados nas redes IEEE 802.11 para difundir métricas que permitam à rede escalar de forma eficaz minimizando o impacto na performance. A rede multi-hop é formada por nós equipados com duas interfaces, organizados numa topologia hierárquica sobre múltiplas relações Access Point (AP) – Station (STA). Os resultados experimentais obtidos mostram a eficácia e o bom desempenho da solução proposta face à solução WiFIX original.

Ecologia da ictiofauna e análise ecossistêmica das áreas de influência direta da UHE Coaracy Nunes, Ferreira Gomes - AP

O reservatório da UHE Coaracy Nunes no rio Araguari esta localizado entre os municípios de Ferreira Gomes e Porto Grande no estado do Amapá-Brasil, distando 200 km do Oceano Atlântico. A usina Coaracy Nunes foi a primeira hidrelétrica a ser construída na Amazônia brasileira, tendo suas obras iniciadas em 1967. O rio Araguari e o principal rio do estado do Amapá e representa fonte de geração de renda através da pesca, atividades agropecuárias em sua várzea, navegação, mineração, geração de energia e lazer. O presente estudo teve por objetivo avaliar as alterações impostas pela construção do reservatório da UHE Coaracy Nunes, através das assembleias de peixes de quatro áreas de influencia direta desta usina. Para isso, no período de maio de 2009 a julho de 2010, foram realizadas coletas bimensais, de peixes, com redes de malhas padronizadas variando de 1,0 a 10,0 cm entre nos adjacentes e outras técnicas auxiliares. A partir destas coletas, no capitulo 1 foi verificado a composição, abundancia (CPUEn) e biomassa (CPUEp) relativas da ictiofauna, eficiência amostral (curva do coletor, curva de rarefação e Jacknife) e descritores ecológicos de comunidades (riqueza, diversidade, equitabilidade e dominância) das assembleias das quatro áreas. Foram efetuadas analises de variância (ANOVA: bifatorial), Kruskal-Wallis, teste-T e Mann-Whitney para verificar se havia diferenças significativas dos descritores entre as áreas e períodos sazonais. Estas análises foram corroboradas por analises multivariadas de agrupamento (cluster), ordenamento (MDS), Anosim e Simper. No capitulo 2, os estados ecológicos das quatro áreas foram verificados utilizando como indicadores: curvas espécie abundancia, curvas K-dominância e curvas ABC, assim como modelos espécie-abundancia serie geométrica, log serie, log normal e broken stick, e modelo de regressão linear de espectros de tamanho. No capitulo 3, a estrutura trófica foi estimada a partir da categorização das espécies de cada área em 5 guildas: piscívora, onívora, detritívora, carnívora e herbívora. A abundancia, biomassa e índices ecológicos destas guildas foram estimados e verificados suas variações espaço-temporais, por analises de variância (ANOVA: bifatorial e Kruskal-Wallis) e teste t. No capitulo 4, a dieta das espécies mais abundantes das assembleias de cada área foi verificada e suas variações espaço-temporais detectadas por analise de variância (ANOVA: bifatorial e Kruskal-Wallis). Também foram estimados a amplitude e sobreposição de nicho das espécies mais abundantes, assim como a existência de competição entre as espécies através de modelagem nula. No capitulo 5 foi realizada a avaliação ecossistêmica das quatro áreas através de modelos de fluxo de biomassa na rede trófica do ecossistema, usando como instrumento de modelação o software Ecopath. Essas análises tinham por objetivo descrever as variações dos atributos ecológicos que quantificam as propriedades de maturidade, estabilidade e resiliência ecossistêmica que pudessem refletir os estados ecológicos dessas áreas. O modelo incluiu compartimentos funcionais desde produtores primários ate predadores de topo. No geral, todas as análises indicaram sensíveis alterações na ictiofauna atribuídas a implantação da UHE Coaracy Nunes, que se refletem nos três níveis de organização: ecossistema, comunidade (assembleia) e guilda. Os resultados indicaram a captura de 1.977 peixes distribuídos em 2 classes, 9 ordens, 23 famílias, 73 gêneros e 108 espécies. As curvas de acumulação de espécies e curvas de rarefação individualizadas demonstraram que houve suficiência amostral nas áreas Reservatório e Lacustre. Os resultados mostraram que a área Jusante foi mais rica, diversa e equitativa em relação as demais e que a sazonalidade não influenciou na variação destes índices. A abundancia relativa (CPUEn) foi superior nas áreas Reservatório e Lacustre e a biomassa relativa (CPUEb) foi superior na área Jusante, não havendo diferenças sazonais para esses descritores em todas as áreas. As analises de agrupamento (cluster) e ordenamento (MDS) da ictiofauna permitiram identificar a formação de três assembleias distintas: Jusante, Montante e uma assembleia que compreende as áreas Reservatório e Lacustre, ratificando a similaridade dessas duas áreas. Os resultados das curvas whitakeplot, ABC e K-dominância, assim como o ajuste satisfatório do modelo broken stick e os padrões das curvas de espectro de tamanho para a assembleia da área a jusante indicam que esta área foi a mais equilibrada em termos ecológicos. Nas áreas Lacustre e Reservatório, os resultados tanto do ajuste ao modelo serie geométrica, quanto os resultados das curvas whitake-plot, ABC e K-dominância e o espectro de tamanho, assim como os resultados das curvas e ajustes ao modelo série e menor espectro de tamanho para a assembleia da área Reservatório, refletem que os peixes destas áreas, em sua maioria, são indivíduos pequenos com elevada dominância e baixa equitabilidade, caracterizando comunidades típicas de áreas impactadas. A estrutura trófica das assembleias de peixes das áreas represadas (Reservatório e Lacustre) foram formatadas em função do barramento do rio, que isolou e fragmentou o ambiente, determinando sua modificação física, impondo o estabelecimento de uma ictiofauna de espécies pré-adaptadas as condições ambientais de represamento, diferente, em parte, da estrutura da ictiofauna fluvial pre-barramento, destacando as piscívoras, onívoras e detritívoras, que foram as mais ricas e abundantes em função da disponibilidade, nas duas áreas, dos recursos alimentares de sua preferencia. Os resultados demonstraram que as dietas das assembleias de todas as áreas foram similares quanto ao predomínio do consumo de peixes e detritos, seguidos de alimento vegetal aloctone, revelando um padrão com poucos nichos amplos e uma concentração maior de espécies com nichos mais estreitos. Contudo, o padrão de baixa amplitude trófica foi evidenciado pelo predomínio da guilda piscívora, somada as guildas detritívora e herbívora. A sazonalidade pouco influenciou na alimentação da maioria das espécies em todas as áreas. Os padrões comparativos da dieta entre as áreas Montante e Jusante com as áreas Reservatório e Lacustre indicam que a maioria das espécies das áreas represadas pertenciam as guildas piscívora, onívora e detritívora antes do barramento do rio, que colonizaram estes ambientes, influenciadas, principalmente, pela abundancia dos recursos alimentares de suas preferencias e das condições físicas ambientais favoráveis. Interações competitivas foram evidenciadas pelos modelos nulos, sugerindo que a competição também foi um fator importante na estruturação das assembleias. Ecossistemicamente, os quatro modelos de fluxo de biomassa representam ecossistemas com elevada produção primaria oriunda da floresta riparia e algas filamentosas, que são utilizadas parcialmente. A cadeia trófica baseada em detrito apresentou ser mais importante que a que tem como base a produção primaria nas áreas Reservatório e Lacustre. A maioria dos fluxos ocorre nos compartimentos de níveis tróficos baixos. As propriedades ecossistêmicas da área Jusante indicam que este ambiente se encontra mais desenvolvido e maduro em relação aos outros, caracterizado por resiliência e entropia altas. As áreas represadas (Reservatório e Lacustre) apresentaram atributos ecossistêmicos que lhe conferiram características de menos resiliente e menos maduro que as áreas de rio. A área Montante apresentou um padrão intermediário de resiliência, estabilidade e maturidade. Esses resultados evidenciam que apos quarenta anos da construção da barragem do reservatório de Coaracy Nunes, a fragmentação do ambiente proporcionou alterações ecossistêmicas negativas, refletidas nas assembleias de peixes das áreas acima do barramento e na analise ecossistêmica, evidenciando que a área jusante apresenta características de ambiente em bom estado ecológico, com baixa alteração de origem antrópica e capaz de suportar distúrbios.

The MESH book : landscape / infrastructure

Resulting from a series of student-run 'Edge' conferences that have been held in Australia and New Zealand (beginning at RMIT in 1983), The Mesh Book is a collection of essays grouped into themes of Invisible Infrastructures (systems of belief), Immanent Infrastructures (natural systems) and Present Infrastructures (roads and services). Ranging from esoteric discussions to analytical case studies, the book assembles a broad spectrum of ideas on the landscape within the context of Australia and a contemporary study of place.

Gateways placement in backbone wireless mesh networks

This paper presents a novel algorithm for the gateway placement problem in Backbone Wireless Mesh Networks (BWMNs). Different from existing algorithms, the new algorithm incrementally identifies gateways and assigns mesh routers to identified gateways. The new algorithm can guarantee to find a feasible gateway placement satisfying Quality-of-Service (QoS) constraints, including delay constraint, relay load constraint and gateway capacity constraint. Experimental results show that its performance is as good as that of the best of existing algorithms for the gateway placement problem. But, the new algorithm can be used for BWMNs that do not form one connected component, and it is easy to implement and use.

A point interpolation method with locally smoothed strain field (PIM-LS2) for mechanics problems using triangular mesh

A point interpolation method with locally smoothed strain field (PIM-LS2) is developed for mechanics problems using a triangular background mesh. In the PIM-LS2, the strain within each sub-cell of a nodal domain is assumed to be the average strain over the adjacent sub-cells of the neighboring element sharing the same field node. We prove theoretically that the energy norm of the smoothed strain field in PIM-LS2 is equivalent to that of the compatible strain field, and then prove that the solution of the PIM- LS2 converges to the exact solution of the original strong form. Furthermore, the softening effects of PIM-LS2 to system and the effects of the number of sub-cells that participated in the smoothing operation on the convergence of PIM-LS2 are investigated. Intensive numerical studies verify the convergence, softening effects and bound properties of the PIM-LS2, and show that the very ‘‘tight’’ lower and upper bound solutions can be obtained using PIM-LS2.

Biomimetic tubular nanofiber mesh and platelet rich plasma-mediated delivery of BMP-7 for large bone defect regeneration.

There is a growing need for successful bone tissue engineering strategies and advanced biomaterials that mimic the structure and function of native tissues carry great promise. Successful bone repair approaches may include an osteoconductive scaffold, osteoinductive growth factors, cells with an osteogenic potential and capacity for graft vascularisation. To increase osteoinductivity of biomaterials, the local combination and delivery of growth factors has been developed. In the present study we investigated the osteogenic effects of calcium phosphate (CaP)-coated nanofiber mesh tube-mediated delivery of BMP-7 from a PRP matrix for the regeneration of critical sized segmental bone defects in a small animal model. Bilateral full-thickness diaphyseal segmental defects were created in twelve male Lewis rats and nanofiber mesh tubes were placed around the defect. Defects received either treatment with a CaP-coated nanofiber mesh tube (n = 6), an un-coated nanofiber mesh tube (n=6) a CaP-coated nanofiber mesh tube with PRP (n=6) or a CaP-coated nanofiber mesh tube in combination with 5 μg BMP-7 and PRP (n = 6). After 12 weeks, bone volume and biomechanical properties were evaluated using radiography, microCT, biomechanical testing and histology. The results demonstrated significantly higher biomechanical properties and bone volume for the BMP group compared to the control groups. These results were supported by the histological evaluations, where BMP group showed the highest rate of bone regeneration within the defect. In conclusion, BMP-7 delivery via PRP enhanced functional bone defect regeneration, and together these data support the use of BMP-7 in the treatment of critical sized defects.

Adaptive finite element analysis of elliptic problems based on bubble-type local mesh generation

A new mesh adaptivity algorithm that combines a posteriori error estimation with bubble-type local mesh generation (BLMG) strategy for elliptic differential equations is proposed. The size function used in the BLMG is defined on each vertex during the adaptive process based on the obtained error estimator. In order to avoid the excessive coarsening and refining in each iterative step, two factor thresholds are introduced in the size function. The advantages of the BLMG-based adaptive finite element method, compared with other known methods, are given as follows: the refining and coarsening are obtained fluently in the same framework; the local a posteriori error estimation is easy to implement through the adjacency list of the BLMG method; at all levels of refinement, the updated triangles remain very well shaped, even if the mesh size at any particular refinement level varies by several orders of magnitude. Several numerical examples with singularities for the elliptic problems, where the explicit error estimators are used, verify the efficiency of the algorithm. The analysis for the parameters introduced in the size function shows that the algorithm has good flexibility.

The nature of errors made by drivers [Austroads Publication no: AP-R378-11]

It is important that we understand the factors and conditions that shape driver behaviour – those conditions within the road transport system that contribute to driver error and the situations where driver non-compliance to road regulations is likely. This report presents the findings derived from a program of research investigating the nature of errors made by drivers, involving a literature review and an on-road study. The review indicates that, despite significant investigation, the role of different error types in road traffic crashes remains unclear, as does the role of the wider road transport system failures in driver error causation.

Non-wearing of adult seat belts in Australia: Where to next? [Austroads Publication No. AP-R346/09]

Seat belts are one of the most effective passive safety features in vehicles and there is a host of research literature attesting to the effectiveness of seat belts in protecting against death and injury. Even when use rates are high the potential gains in trauma reduction from further improvements in wearing rates are substantial. However, those currently most resistant to restraint use have also proven most difficult to target using conventional countermeasures. It is necessary to address the issues of non-wearing in order to achieve further gains in seat belt wearing. This study provide evidence-based recommendations for the way forward to tackle the problems of adult restraint non-use in light passenger vehicles in the short, medium and longer term in Australia. While there are substantial issues to be addressed for these groups, these are outside the scope of this study.

The microwell-mesh: A novel device and protocol for the high throughput manufacturing of cartilage microtissues

Microwell platforms are frequently described for the efficient and uniform manufacture of 3-dimensional (3D) multicellular microtissues. Multiple partial or complete medium exchanges can displace microtissues from discrete microwells, and this can result in either the loss of microtissues from culture, or microtissue amalgamation when displaced microtissues fall into common microwells. Herein we describe the first microwell platform that incorporates a mesh to retain microtissues within discrete microwells; the microwell-mesh. We show that bonding a nylon mesh with an appropriate pore size over the microwell openings allows single cells to pass through the mesh into the microwells during the seeding process, but subsequently retains assembled microtissues within discrete microwells. To demonstrate the utility of this platform, we used the microwell-mesh to manufacture hundreds of cartilage microtissues, each formed from 5 × 10(3) bone marrow-derived mesenchymal stem/stromal cells (MSC). The microwell-mesh enabled reliable microtissue retention over 21-day cultures that included multiple full medium exchanges. Cartilage-like matrix formation was more rapid and homogeneous in microtissues than in conventional large diameter control cartilage pellets formed from 2 × 10(5) MSC each. The microwell-mesh platform offers an elegant mechanism to retain microtissues in microwells, and we believe that this improvement will make this platform useful in 3D culture protocols that require multiple medium exchanges, such as those that mimic specific developmental processes or complex sequential drug exposures.

(Ap)pointing the canon Rousseau's Émile, visions of the state, and education

Jean-Jacques Rousseau’s Émile, ou de I’Education (Émile, or on Education) has been described by Rousseau scholars in latter twentieth century English-language philosophy as an educational classic. In 1995 Robert Wokler argued that together with Montesquieu, Hume, Smith, and Kant among his contemporaries, Rousseau had exerted the most profound influence on modern European intellectual history, “perhaps even surpassing anyone else of his day." For Wokler Émile is “the most significant work on education after Plato’s Republic.” Earlier in 1977, Allan Bloom questioned why Émile had not been the subject of analysis in philosophy relative to the rest of Rousseau‘s work, for “Émile is truly a great book, one that lays out for the first time and with the greatest clarity and vitality the modern way of posing the problems of psychology.” Bloom also saw Émile as “one of those rare total or synoptic books... a book comparable to Plato’s Republic, which it is meant to rival or supersede” and argued that Rousseau himself was at the source of a new tradition: “Whatever else Rousseau may have accomplished, he presented alternatives available to man more comprehensively and profoundly and articulated them in the form which has dominated discussion since his time." Even Peter Gay’s earlier commentary on John Locke and education in 1964 could not escape this central positioning of the text. The significance of Locke’s Some Thoughts on Education is weighed in relation to its impact on Rousseau‘s Émile. For Gay, the latter is “probably the most influential revolutionary tract on education that we have.”