The most commonly used transport protocol, TCP (Transport Control protocol) reacts to loss by throttling the transmission rate. This impacts performance if the loss is non-congestion related, corruption loss. A link layer protocol may use ARQ to provide reliability and shield TCP from corruption loss. The advantage of fragmentation together with link ARQ is; it is able to retransmit the requested frame and instead of the entire data packet. For a link to perform transparent fragmentation, an adaption layer (AL) protocol is needed. Although link ARQ may improve TCP performance, it introduces undesirable delay (i.e. receiver side head of line blocking) and negatively impacts the end-to-end TCP performance. This thesis presents new results on the impacts link ARQ have on the <i>cwnd </i>(congestion window) limited TCP sessions sharing the same link ARQ. To minimise the delay, we proposed to use a more assertive link layer protocol (APRIL). To eliminate the interaction between classes of flow sharing the link with ARQ, flow isolation is required. We discussed the role of the virtual channel (VC) and how it can be used to provide flow isolation. We identified the role of the VC as related to the reassembly process at the receiver end. It allows different traffic classes/flows to be reassembled independently. Therefore, multiple reassembly processes are desirable, one for each traffic class/flow. Our novel approach performs reassembly in the link receive buffer, without demultiplexing frames into the respective channel (as in ATM and X.25) to eliminate the interaction between flows sent on different virtual channel. An approach to increase the robustness of sequence number wrapping in a VC reassembly process without increasing the protocol overhead is also proposed. The inefficiency in the multiple reassembly processes is discussed in the thesis. A simple reassembly process requires massive CPU effort at the receiver since it does not know what exists in the buffer before the process is triggered. We proposed the use of three lists, channel, retransmission and suspended list to minimise this inefficiency in the multiple reassembly processes. During link layer frame processing, it updates all the VC encountered in the block in the channel and retransmission lists. The adaption layer can refer back to these lists prior commencing reassembly process. Therefore, irrelevant blocks, frames and VC can be identified and ignored during the reassembly process. We demonstrate that these lists greatly reduced the processing cost.

No description available.

This thesis investigates efficient techniques to build both low cost (i.e. low resource usage) and low delay ALM trees. We focus on self-organising distributed proposals that use limited information about the underlying physical network, limited coordination between the members, and construct overlays with bounded branching degree subject to the bandwidth constraint of each individual member.

No description available.

Les Smart Grids visent à transformer le réseau électrique actuel en un réseau "plus intelligent" où la production énergétique est décentralisée et automatisée, facilitant l'intégration des sources d'énergie renouvelables. Cette évolution est rendue possible grâce à l'utilisation d'un réseau de communication pour les multiples échanges de données hétérogènes des Smart Grids. L'objectif de cette thèse est de proposer un paradigme de communication efficace en termes de qualité de service pour les Smart Grids basé sur les réseaux de capteurs.Dans un premier temps, on s’intéresse au protocole standard RPL. Nous proposons une évolution de celui-ci à travers une nouvelle fonction objectif. Celle-ci tire parti de l’hétérogénéité matérielle des nœuds et des liens pour introduire la qualité de service. Cela permet à RPL de satisfaire les multiples et différentes exigences en termes de fiabilité, de latence et de priorité dans l'acheminement des données. Nos résultats montrent que notre approche permet bien la différentiation du trafic tout en réduisant la latence du routage et en économisant l'énergie.Nous proposons également d'améliorer l'utilisation du réseau de capteurs en y introduisant l’auto-organisation et la réduction des données. Le but est alors de prédire la valeur des données mesurées plutôt que de les transmettre.Une autre approche explorée est d'agréger les différents messages transitant sur le réseau tout en considérant leurs différentes exigences de qualité de service. Ces deux approches permettent ainsi de réduire la consommation d'énergie tout en respectant les exigences des différentes applications des Smart Grids. / Smart Grids aim to transform the current electric grid into a "smarter" network where energy production is decentralized and automated, which facilitates the integration of renewable energy resources. This evolution is made possible thanks to the use of a communication network for the multiple heterogeneous data exchanges of the Smart Grids. Hence, the aim of this thesis is to propose an efficient communication paradigm in terms of quality of service for Smart Grids based on wireless sensor networks.First, we study data routing in Smart Grids with the RPL standard. Nevertheless, RPL is not suitable for Smart Grid applications in terms of quality of service. Therefore, we propose an objective function for RPL that takes different features of both nodes and links into consideration. Results show that our approach improves network performance compared to existing solutions in terms of packet delivery ratio, network lifetime, latency and traffic differentiation.Then, we also propose a more efficient data collection by introducing self-organization and data reduction for these wireless sensors. The goal is to predict the value of the measured data rather than transmitting them. Another explored approach is to aggregate the different messages sent across the network while considering their different requirements in terms of quality of service.These two approaches reduce the energy consumption while respecting the requirements of the different applications of the Smart Grids.

Σε αυτή τη διπλωματική εργασία γίνεται μελέτη του φαινομένου των διαλείψεων. Στα κεφάλαια 1 έως 3 γίνεται θεωρητική μελέτη και περιγραφή των διαλειπτικών φαινομένων. Συγκεκριμένα, πρώτο στο κεφάλαιο γίνεται σύντομη αναφορά των θεμάτων που αναλύονται στα επόμενα κεφάλαια. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται ανάλυση των μηχανισμών ηλεκτρομαγνητικής μετάδοσης και δίνεται μια εικόνα των επιδράσεων των μηχανισμών αυτών στο λαμβανόμενο σήμα και αναλύεται ο τρόπος δημιουργίας των διαλείψεων. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύονται οι τρόποι επίδρασης των διαλειπτικών φαινομένων στο ασυρματικό κανάλι και αναφέρονται τρόποι υπολογισμού των επιδράσεων αυτών. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύονται τα φαινόμενα fading σε κανάλια εσωτερικού χώρου , δίνονται κατάλληλες κατανομές fading για την περιγραφή τέτοιων καναλιών καθώς και μέθοδοι υπολογισμού των επιπτώσεών τους . Στο πέμπτο κεφάλαιο αναλύονται τα φαινόμενα fading σε κανάλια εξωτερικού χώρου δίνονται κατάλληλες κατανομές fading για την περιγραφή τέτοιων καναλιών καθώς και μέτρα επίδοσης για τις συγκεκριμένες κατανομές. Στο έκτο κεφάλαιο αναφέρονται πειραματικές μέθοδοι μέτρησης των διαλειπτικών φαινομένων για κανάλια εξωτερικού χώρου, για κανάλια εξωτερικού χώρου και για σύνθετα κανάλια εξωτερικού/εσωτερικού χώρου, και γίνεται σύγκριση των πειραματικών και θεωρητικών τιμών. Στο έβδομο κεφάλαιο γίνεται προσομοίωση σε περιβάλλον MatLab και συγκρίνονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων με τις θεωρητικές τιμές για αδιαμόρφωτο φορέα και για τις κυριότερες διαλειπτικές κατανομές. Στο τέλος της εργασίας γίνεται σύντομη σύγκριση των μεθόδων προσομοίωσης με τις πειραματικές μεθόδους και αναφέρονται οι πιθανοί λόγοι απόκλισης των τιμών από την θεωρητική ανάλυση. / In this work the fading phenomenon is studied. In chapters 1, 2 and 3 fading channels are described theoretically. In chapters 4 and 5 are given suitable fading distributions and perfomance mesures for indoor and outdoor channels respectively. In chapter 6 are described experimental procedures for the study of the fading effects. Chapter 7 deals with simulation methods of fading channels and at the end the results of experimental procedures are compared to these of simulation methods.

Αξιοσημείωτη επίδραση στην εξέλιξη και ανάπτυξη των επικοινωνιακών συστημάτων έχει παρουσιάσει το όριο χωρητικότητας διαύλου, το οποίο εισήγαγε ο Claude Shannon. Σήμερα γνωρίζουμε αρκετούς κώδικες διόρθωσης σφαλμάτων οι οποίοι προσεγγίζουν αρκετά τη μέγιστη χωρητικότητα του διαύλου. Ανάμεσα σε αυτούς, εξέχουσα θέση κατέχουν οι Turbo και οι LDPC κώδικες, οι οποίοι ανήκουν στην κατηγορία των κωδίκων τύπου-Turbo. Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται ανάλυση της λειτουργίας και της επίδοσης των LDPC κωδίκων σε AWGN δίαυλο. Συγκεκριμένα, υπολογίζεται ο ρυθμός σφάλματος ψηφίου (BER) ενός σήματος που μεταδίδεται διαμέσου ενός AWGN διαύλου και τα αποτελέσματα που προκύπτουν συγκρίνονται με τα αντίστοιχα ενός σήματος που δεν έχει υποστεί κωδικοποίηση. Επίσης, μελετάται η απόδοση του κώδικα για διάφορες τιμές επαναλήψεων του αλγορίθμου αποκωδικοποίησης. / The channel capacity limit, which was determined by Claude Shannon, has caused a great impact on the evolution of communication systems. We know of error correction codes that closely approach this limit. Turbo codes and LDPC codes, which are a class of Turbo-like codes, are of great significance. The present thesis analyses the performance of LDPC codes in an AWGN channel. Particularly, it studies the bit error rate (BER) of a signal which is conveyed through an AWGN channel and compares the results with the ones of the corresponding uncoded signal. Furthermore, the thesis studies the performance of the code for a number of iterations of the decoding algorithm.

Η παρούσα διπλωματική εργασία, πραγματεύεται την υλοποίηση ενός περιβάλλοντος εξομοίωσης Grid δικτύων ως μια υπολογιστική πλατφόρμα πάνω στην οποία τίθενται σε σύγκριση κάποιοι scheduling αλγόριθμοι. Η τεχνολογία Grid προϋποθέτει την ύπαρξη ενός δικτύου που κάποιοι από τους κόμβους του διαθέτουν υπολογιστικούς πόρους ενώ κάποιοι χρήστες ζητούν πρόσβαση σε αυτούς. Για τον ομαλό διαμοιρασμό των πόρων απαιτούνται κάποιοι scheduling αλγόριθμοι οι οποίοι λαμβάνοντας υπόψη την διαθεσιμότητα των πόρων, δρομολογούν κατάλληλα τις εργασίες. Σκοπός της εργασίας είναι να παρουσιάσει αποτελέσματα και να συγκρίνει την απόδοση αλγορίθμων και αρχιτεκτονικών χρονοπρογραμματισμού, που μελετήσαμε πάνω στην υπολογιστική πλατφόρμα που υλοποιήθηκε. / This diploma thesis discus the implementation of a Grid network simulation environment, as computational platform in order to compare scheduling algorithms. The Grid technology presupposes a network where some of the nodes … computational resources and some users request access to them. For an efficient distribution of the network resources, some scheduling algorithms are necessary in order to route the tasks taking into consideration the availability of the resources. The objective of this master thesis is to present results and compare the efficiency of scheduling algorithms and architectures tested over the computational platform implemented.

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας αυτής είναι μεσω του σχεδιασμού και της υλοποίησης της συνάρτησης κατακερματισμού Skein να κατανοηθούν σε βάθος οι αρχές της σχεδίασης κυκλωμάτων μεγάλης κλίμακας σε διαφορετικές πλατφόρμες υλικού. Στην ερχασία αυτή σχεδιάζονται και εξομοιώνονται η λειτουργία τεσσάρων κυκλωμάτων - υλοποιήσεων της συνάρτησης με διαφορετική σκόπευση η καθεμία και συγκρίνονται μεταξύ τους με βάση καλά ορισμένα κριτήρια και εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα. / -

Η οπτική μεταγωγή καταιγισμών (Optical Burst Switching – OBS) συνδυάζει τα πλεονεκτήματα της οπτικής μεταγωγής κυκλώματος και της οπτικής μεταγωγής πακέτου. Οι βασικές ιδέες που κυριαρχούν σε ένα σύστημα OBS είναι η συναρμολόγηση των πακέτων σε καταιγισμούς οι οποίοι δρομολογούνται με ξεχωριστά πακέτα ελέγχου και ο διαχωρισμός της μεταγωγής και της μετάδοσης του πακέτου ελέγχου και του αντίστοιχου καταιγισμού. Κατά την τεχνική συναρμολόγησης υπερπακέτων, πολλά πακέτα συναθροίζονται σε ένα υπερπακέτο στην είσοδο του δικτύου. Κάθε ακραίος κόμβος διατηρεί μια ξεχωριστή ουρά ανάλογα με την ποιότητα των υπηρεσιών που είναι επιθυμητή. Σε αυτή την ουρά συγκεντρώνονται τα πακέτα που καταλήγουν στον ίδιο προορισμό και ανήκουν επίσης στην ίδια κλάση προτεραιότητας μέχρι να σχηματιστεί ο καταιγισμός. Το πακέτο ελέγχου που ονομάζεται και Burst Header packet (BHP), μεταδίδεται νωρίτερα σε σχέση με το αντίστοιχο υπερπακέτο, κατά ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Το BHP υφίσταται επεξεργασία σε κάθε κόμβο του δικτύου κορμού προκειμένου να δεσμεύσει πόρους και να εγκαταστήσει ένα μονοπάτι, ενώ το αντίστοιχο υπερπακέτο μεταδίδεται μέσω του δικτύου χωρίς να χρειάζεται η μετατροπή του από οπτική σε ηλεκτρονική μορφή και πάλι σε οπτική. Στη βιβλιογραφία έχουν προταθεί διάφοροι μηχανισμοί συναρμολόγησης υπερπακέτων εκρηκτικής ροής όπως οι BSMIN, TMAX και TAVE, στους οποίους ένα υπερπακέτο εκρηκτικής ροής σχηματίζεται και είναι έτοιμο να αποσταλεί στο δίκτυο όταν ικανοποιηθεί κάποιο κριτήριο που έχει καθοριστεί και διαφέρει για κάθε έναν από τους αλγορίθμους αυτούς. Στη συγκεκριμένη εργασία προτείνουμε τρόπους για τη γρήγορη δέσμευση της χωρητικότητας (Fast Reservation – FR schemes) οι οποίοι μπορούν να συνδυαστούν με τους αλγορίθμους συναρμολόγησης υπερπακέτων εκρηκτικής ροής BSMIN, TMAX και TAVE. Οι μέθοδοι αυτές χρησιμοποιούν ένα ή δύο γραμμικά φίλτρα προκειμένου να προβλέψουν το μέγεθος του υπερπακέτου ή/και το χρόνο που απαιτείται μέχρι να ολοκληρωθεί η συναρμολόγηση των πακέτων σε ένα υπερπακέτο. Σε αντίθεση με τα τυπικά πρωτόκολλα σηματοδοσίας που χρησιμοποιούνται στα OBS δίκτυα, στην εργασία μας το πακέτο ελέγχου BHP στέλνεται στο δίκτυο κορμού για να δεσμεύσει τους απαραίτητους πόρους, χωρίς να έχει προηγουμένως ολοκληρωθεί η δημιουργία του υπερπακέτου. Με βάση τις τιμές που έχουν εκτιμηθεί από τα φίλτρα και χωρίς οι αντίστοιχες πραγματικές τιμές να είναι ακόμα γνωστές, το BHP στέλνεται για να δεσμεύσει το απαιτούμενο εύρος ζώνης σε κάθε κόμβο του δικτύου κορμού και για το χρονικό διάστημα που το burst θα περάσει από αυτόν τον κόμβο. Η πρόβλεψη του μεγέθους του burst είναι απαραίτητη ώστε να δεσμευτούν οι κατάλληλοι πόροι στο δίκτυο κορμού για τη διάρκεια της μετάδοσης του burst, ενώ η πρόβλεψη της διάρκειας συναρμολόγησης χρειάζεται προκειμένου η δέσμευση των πόρων αυτών να ξεκινήσει τη σωστή χρονική στιγμή. Στόχος μας είναι να μειώσουμε την καθυστέρηση μετάδοσης από άκρο – σε – άκρο ενός υπερπακέτου, μειώνοντας όσο είναι δυνατό το χρόνο που μεσολαβεί από τη μετάδοση του BHP μέχρι τη μετάδοση του burst και ταυτόχρονα να χρησιμοποιήσουμε αποδοτικά το εύρος ζώνης δεσμεύοντας το για το ελάχιστο δυνατό χρονικό διάστημα. Η εφαρμογή της πρόβλεψης της κίνησης στην είσοδο του δικτύου έχει εξεταστεί σε ένα μεγάλο αριθμό εργασιών. Συγκεκριμένα, έχει μελετηθεί η χρήση ενός γραμμικού φίλτρου πρόβλεψης σε συνδυασμό με τον αλγόριθμο TMAX ώστε να μειωθεί ο χρόνος που μεσολαβεί από τη μετάδοση του BHP μέχρι τη μετάδοση του burst. Τα αποτελέσματα της δικής μας εργασίας δείχνουν ότι η μέθοδος της πρόβλεψης μπορεί να χρησιμοποιηθεί επίσης και σε συνδυασμό με τους αλγορίθμους BSMIN και TAVE, οδηγώντας στη μείωση της καθυστέρησης μετάδοσης από άκρο – σε – άκρο ενός υπερπακέτου. Στη συνέχεια της εργασίας περιγράφουμε τη μέθοδο που προτείνουμε καθώς και τα αποτελέσματα από την πειραματική εφαρμογή της. Τέλος, σχολιάζουμε και παρουσιάζουμε τα συμπεράσματά μας και αναφέρουμε πιθανά θέματα προς μελέτη. / We propose and evaluate fast reservation (FR) protocols for Optical Burst Switched (OBS) networks. The proposed reservation schemes aim at reducing the end-to-end delay of a data burst, by sending the Burst Header Packet (BHP) in the core network before the burst assembly is completed at the ingress node. We use linear prediction filters to estimate the expected length of the burst and the time needed for the burstification process to complete. A BHP packet carrying these estimates is sent before burst completion, in order to reserve bandwidth at each intermediate node for the time interval the burst is expected to pass from that node. Reducing the total time needed for a packet to be transported over an OBS network is important, especially for real-time applications. Reserving bandwidth only for the time interval it is actual going to be used by a burst is important for network utilization efficiency. In the simulations conducted we evaluate the proposed extensions and prove their usefulness.