Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η μελέτη των παραμέτρων που επηρεάζουν την ποιότητα εξυπηρέτησης (QoS – Quality of Service) των εφαρμογών VoIP μέσω των διαφόρων τεχνολογιών ευρυζωνικής πρόσβασης. / Aim of the present diplomatic assigment was the study of parameters that affect the quality of service (QoS) of VoIP applications via the various broadband access technologies.

Τα δίκτυα πλέγματος (grid networks) αποτελούνται από ένα σύνολο ισχυρών υπολογιστικών, αποθηκευτικών και άλλων πόρων. Οι πόροι αυτοί είναι συνήθως γεωγραφικά αλλά και διοικητικά διασκορπισμένοι και συνδέονται με ένα δίκτυο δεδομένων. Τα δίκτυα πλέγματος το τελευταίο καιρό έχουν αποκτήσει μία δυναμική, η οποία εντάσσεται μέσα σε ένα γενικότερο πλαίσιο, αυτό της κατανεμημένης επεξεργασίας και αποθήκευσης δεδομένων. Επιστήμονες, ερευνητές αλλά και απλοί χρήστες χρησιμοποιούν από κοινού τους κατανεμημένους πόρους για την εκτέλεση διεργασιών ή τη χρήση εφαρμογών, για τις οποίες δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν τους τοπικά διαθέσιμους υπολογιστές τους λόγω των περιορισμένων δυνατοτήτων τους. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή εξετάζουμε ζητήματα που σχετίζονται με το χρονοπρογραμματισμό (scheduling) των διεργασιών στους διαθέσιμους πόρους, καθώς και με τη δρομολόγηση (routing) των δεδομένων που οι διεργασίες χρειάζονται. Εξετάζουμε τα ζητήματα αυτά είτε χωριστά, είτε σε συνδυασμό, μελετώντας έτσι τις αλληλεπιδράσεις τους. Αρχικά, προτείνουμε ένα πλαίσιο παροχής ποιότητας υπηρεσιών στα δίκτυα πλέγματος, το οποίο μπορεί να εγγυηθεί σε ένα χρήστη μία μέγιστη χρονική καθυστέρηση εκτέλεσης των διεργασιών του. Με τον τρόπο αυτό, ένας χρήστης μπορεί να επιλέξει με απόλυτη βεβαιότητα εκείνον τον υπολογιστικό πόρο που μπορεί να εκτελέσει τη διεργασία του πριν τη λήξη της προθεσμίας της. Το προτεινόμενο πλαίσιο δεν στηρίζεται στην εκ των προτέρων δέσμευση των υπολογιστικών πόρων, αλλά στο ότι οι χρήστες μπορούν να αυτό-περιορίσουν το ρυθμό δημιουργίας διεργασιών τους, ο οποίος συμφωνείται ξεχωριστά με κάθε πόρο κατά τη διάρκεια μίας φάσης εγγραφής τους. Πραγματοποιούμε έναν αριθμό πειραμάτων προσομοίωσης που αποδεικνύουν ότι το προτεινόμενο πλαίσιο μπορεί πράγματι να παρέχει στους χρήστες εγγυημένο μέγιστο χρόνο καθυστέρησης εκτέλεσης των διεργασιών τους, ενώ με τις κατάλληλες επεκτάσεις το πλαίσιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμα και όταν το φορτίο των διεργασιών δεν είναι εκ των προτέρων γνωστό. Στη συνέχεια εξετάζουμε το πρόβλημα της ``Συγκέντρωσης Δεδομένων'' (ΣΔ), που εμφανίζεται όταν μία διεργασία χρειάζεται περισσότερα του ενός τμήματα δεδομένων να μεταφερθούν σε έναν υπολογιστικό πόρο, πριν η διεργασία ξεκινήσει την εκτέλεσή της σε αυτόν. Μελετάμε τα υπό-προβλήματα της επιλογής των αντιγράφων των δεδομένων, του χρονοπρογραμματισμού της διεργασίας και της δρομολόγησης των δεδομένων της και προτείνουμε έναν αριθμό πλαισίων ``Συγκέντρωσης Δεδομένων''. Μερικά πλαίσια εξετάζουν μόνο τις υπολογιστικές ή μόνο τις επικοινωνιακές απαιτήσεις των διεργασιών, ενώ άλλα εξετάζουν και τα δύο είδη απαιτήσεων. Επιπλέον, προτείνονται πλαίσια ``Συγκέντρωσης Δεδομένων'' τα οποία βασίζονται στην κατασκευή ελαχίστων γεννητικών δέντρων(Minimum Spanning Tree - MST), με σκοπό τη μείωση της συμφόρησης στο δίκτυο δεδομένων, που εμφανίζεται κατά την ταυτόχρονη μεταφορά των δεδομένων μίας διεργασίας. Στα πειράματα προσομοίωσης μας αξιολογούμε τα προτεινόμενα πλαίσια και δείχνουμε ότι αν η διαδικασία της ``Συγκέντρωση Δεδομένων'' πραγματοποιηθεί σωστά, τότε η απόδοση του δικτύου πλέγματος, όσον αφορά τη χρήση των πόρων και την εκτέλεση των διεργασιών, μπορεί να βελτιωθεί. Επιπλέον, ερευνούμε την εφαρμογή τεχνικών σύνοψης της πληροφορίας των χαρακτηριστικών των πόρων στα δίκτυα πλέγματος. Προτείνουμε ένα σύνολο μεθόδων και τελεστών σύνοψης, προσπαθώντας να μειώσουμε τον όγκο των πληροφοριών πόρων που μεταφέρονται πάνω από το δίκτυο, ενώ παράλληλα επιθυμούμε οι συνοπτικές πληροφορίες που παράγονται να βοηθούν το χρονοπρογραμματιστή να παίρνει αποδοτικές αποφάσεις ανάθεσης διεργασιών στους διαθέσιμους πόρους. Οι τεχνικές αυτές μπορούν να συνδυαστούν και με τις αντίστοιχες τεχνικές που εφαρμόζονται στα ιεραρχικά δίκτυα δεδομένων για τη δρομολόγηση, εξασφαλίζοντας έτσι τη διαλειτουργικότητα μεταξύ διαφορετικών δικτύων πλέγματος καθώς και το απόρρητο των πληροφοριών που ανήκουν σε διαφορετικούς παρόχους πόρων. Στα πειράματα προσομοίωσης μας χρησιμοποιούμε σαν μετρική της ποιότητας / αποδοτικότητας των αποφάσεων του χρονοπρογραμματιστή τον Stretch Factor (SF), που ορίζεται ως ο λόγος της μέσης καθυστέρησης εκτέλεσης των διεργασιών όταν αυτές χρονοπρογραμματίζονται με βάση ακριβείς πληροφορίες πόρων, προς τη μέση καθυστέρηση τους όταν χρησιμοποιούνται συνοπτικές πληροφορίες. Ακόμα, μετράμε τη συχνότητα με την οποία ο χρονοπρογραμματιστής ενημερώνεται για τις αλλαγές στην κατάσταση των πόρων καθώς και τον όγκο των πληροφοριών πόρων που μεταφέρονται. Μελετάμε, ακόμα, ζητήματα που προκύπτουν από την υλοποίηση αλγορίθμων χρονοπρογραμματισμού που έχουν αρχικά μελετηθεί σε περιβάλλοντα προσομοίωσης, σε πραγματικά συστήματα ενδιάμεσου λογισμικού (middleware) για δίκτυα πλέγματος, όπως το gLite. Το πρώτο ζήτημα που εξετάζουμε είναι το γεγονός ότι οι πληροφορίες που παρέχονται στους αλγορίθμους χρονοπρογραμματισμού στα συστήματα αυτά δεν είναι πάντα έγκυρες, ενώ το δεύτερο ζήτημα είναι ότι δεν υπάρχει ευελιξία στο διαμοιρασμό των πόρων μεταξύ διαφορετικών διεργασιών. Η μελέτη μας δείχνει ότι με απλές αλλαγές στους μηχανισμούς διαχείρισης διεργασιών ενός συστήματος ενδιάμεσου λογισμικού, αυτά αλλά και άλλα ζητήματα μπορούν να αντιμετωπιστούν, επιτυγχάνοντας σημαντικές βελτιώσεις στην απόδοση των δικτύων πλέγματος. Στα πλαίσια αυτά μάλιστα, εξετάζουμε τη χρήση της τεχνολογίας της εικονικοποίησης (virtualization). Υλοποιούμε και αξιολογούμε τους προτεινόμενους μηχανισμούς σε ένα μικρό δοκιμαστικό δίκτυο πλέγματος. Τέλος, προτείνουμε έναν αλγόριθμο πολλαπλών κριτηρίων για τη δρομολόγηση και ανάθεση μήκους κύματος υπό την παρουσία φυσικών εξασθενήσεων (Impairment-Aware Routing and Wavelength Assignment, IA-RWA) για οπτικά δίκτυα δεδομένων. Τα οπτικά δίκτυα είναι η δικτυακή τεχνολογία που χρησιμοποιείται σήμερα για τη διασύνδεση των υπολογιστικών και αποθηκευτικών πόρων των δικτύων πλέγματος, ενώ οι διάφορες φυσικές εξασθενήσεις τείνουν να μειώνουν την ποιότητα μετάδοσης (Quality of Transmission - QoT) των οπτικών σημάτων. Κύριο χαρακτηριστικό του προτεινόμενου αλγορίθμου είναι ότι υπολογίζει την ποιότητα μετάδοσης (Quality of Transmission - QoT) ενός υποψήφιου οπτικού μονοπατιού (lightpath) μη βασιζόμενο σε πραγματικές μετρήσεις ή εκτιμήσεις μέσω αναλυτικών μοντέλων των διαφόρων φυσικών εξασθενήσεων, αλλά μετρώντας τις αιτίες στις οποίες αυτά οφείλονται. Με τον τρόπο αυτό ο αλγόριθμος γίνεται πιο γενικός και εφαρμόσιμος σε διαφορετικές συνθήκες (μέθοδοι διαμόρφωσης του οπτικού σήματος, ρυθμοί μετάδοσης, τιμές διαφόρων φυσικών παραμέτρων, κ.α.). Τα πειράματα προσομοίωσης μας δείχνουν ότι ο προτεινόμενος αλγόριθμος μπορεί να εξυπηρετήσει τις περισσότερες δυναμικές αιτήσεις σύνδεσης, υπολογίζοντας γρήγορα, μονοπάτια με καλή ποιότητα μετάδοσης σήματος. Γενικά, η παρούσα διδακτορική διατριβή παρουσιάζει έναν αριθμό σημαντικών και καινοτόμων μεθόδων, πλαισίων και αλγορίθμων που αφορούν τα δίκτυα πλέγματος. Παράλληλα ωστόσο αποκαλύπτει το εύρος των ζητημάτων και ως ένα βαθμό και τις αλληλεπιδράσεις τους, που σχετίζονται με την αποδοτική λειτουργία των δικτύων πλέγματος, τα οποία απαιτούν τη σύνθεση και τη συνεργασία ερευνητών, μηχανικών και επιστημόνων από διάφορα πεδία. / Grid networks consist of several high capacity, computational, storage and other resources, which are geographically distributed and may belong to different administrative domains. These resources are usually connected through high capacity optical networks. The grid networks evolution follows the current trend of distributedly performed computation and storage. This trend provides several new possibilities to scientists, researchers and to simple users around the world, so as to use the shared resources for executing their tasks and running their applications. These operations are not always possible to perform in local, limited capacity, resources. In this thesis we study issues related to the scheduling of tasks and the routing of their datasets. We study these issues both separately and jointly, along with their interactions. Initially, we present a Quality of Service (QoS) framework for grids that guarantees to users an upper bound on the execution delay of their submitted tasks. Such delay guarantees imply that a user can choose, with absolute certainty, a resource to execute a task before its deadline expires. Our framework is not based on the advance reservation of resources, instead, the users follow a self constrained task generation pattern, which is agreed separately with each resource during a registration phase. We validate experimentally the proposed Quality of Service (QoS) framework for grids, verifying that it satisfies the delay guarantees promised to users. In addition, when the proposed extensions are used, the framework also provides delay guarantees without exact a-priori knowledge of the task workloads. Next, we examine a task scheduling and data migration problem for grid networks, which we refer to as the Data Consolidation (DC) problem. Data Consolidation arises when a task requests concurrently multiple pieces of data, possibly scattered throughout the grid network that have to be present at a selected site before the task's execution starts. In such a case, the scheduler must select the data replicas to be used, the site where these data will be gathered for the task to be executed, and the routing paths to be followed. We propose and experimentally evaluate several Data Consolidation schemes. Some consider only the computational or only the communication requirements of the tasks, while others consider both kinds of requirements. We also propose Data Consolidation (DC) schemes, which are based on Minimum Spanning Trees (MST) that route concurrently the datasets so as to reduce the congestion that may appear in the future, due to these transfers. In our simulation experiments we validate the proposed schemes and show that if the Data Consolidation operation is performed efficiently, then significant benefits can be achieved, in terms of the resources' utilization and task delay. We also consider the use of resource information aggregation in grid networks. We propose a number of aggregation schemes and operators for reducing the information exchanged in a grid network and used by the resource manager in order to make efficient scheduling decisions. These schemes can be integrated with the schemes utilized in hierarchical data networks for data routing, providing interoperability between different grid networks, while the sensitive or detailed information of resource providers is kept private. We perform a large number of experiments to evaluate the proposed aggregation schemes and the used operators. As a metric of the quality of the aggregated information we introduce the Stretch Factor (SF), defined as the ratio of the task delay when the task is scheduled using complete resource information over the task delay when an aggregation scheme is used. We also measure the number of resource information updates triggered by each aggregation scheme and the amount of resource information transferred. In addition, we are interested in the difficulties encountered and the solutions provided in order to develop and evaluate scheduling policies, initially implemented in a simulation environment, in the gLite grid middleware. We identify two important such implementation issues, namely the inaccuracy of the information provided to the scheduler by the information system, and the inflexibility in the sharing of a resource among different jobs. Our study indicates that simple changes in the gLite's scheduling procedures can solve these and other similar issues, yielding significant performance gains. We also investigate the use of the virtualization technology in the gLite middleware. We implement and evaluate the proposed mechanisms in a small gLite testbed. Finally, we propose a multicost impairment-aware routing and wavelength assignment (IA-RWA) algorithm in optical networks. In general, physical impairments tend to degrade the optical signal quality. Also, optical networks is the main networking technology used today for the interconnection of the grid's, computational and storage, resources around the world. The main characteristic of the proposed algorithm is that it calculates the quality of transmission (QoT) of a candidate lightpath by measuring several impairment-generating source parameters and not by using complex formulas to directly account for the effects of physical impairments. In this way, this approach is more generic and more easily applicable to different conditions (modulation formats, bit rates). Our results indicate that the proposed impairment-aware routing and wavelength assignment (IA-RWA) algorithm can efficiently serve the online traffic in an optical network and to guarantee the transmission quality of the found lightpaths, with low running times. In general, in this thesis we present several novel mechanisms and algorithms for grid networks. At the same time, this Thesis reveals the variety of the issues that relate to the efficient operation of the grid networks and their interdependencies. For handling all these issues the cooperation of researches, scientists and engineers from various fields, is required.

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη των μεθόδων βελτιστοποίησης της ποιότητας των παρεχομένων υπηρεσιών των δικτύων κυτταρικής τηλεφωνίας τρίτης γενιάς σε διαλειπτικό περιβάλλον. Αρχικά γίνεται μια σύντομη ιστορική αναδρομή στην εξέλιξη των συστημάτων κινητών επικοινωνιών και παρουσιάζεται το σημαντικότερο πρότυπο τρίτης γενιάς, το UMTS και τα ιδιαίτερα τεχνικά χαρακτηριστικά του. Στην συνέχεια αναλύεται το LTE το οποίο αποτελεί την τελευταία εξέλιξη των δικτύων τρίτης γενιάς και αναμένεται να αντικαταστήσει το UMTS στο άμεσο μέλλον αποτελώντας στην πραγματικότητα τον πρόδρομο των συστημάτων τέταρτης γενιάς. Στην συνέχεια εστιάζουμε στα διαλειπτικά κανάλια αναλύοντας τα φαινόμενα που παρατηρούνται σε αυτά και τα στατιστικά μοντέλα μέσα από τα οποία περιγράφονται. Παράλληλα διερευνάται η επίδραση των φαινομένων αυτών (θετική ή αρνητική) στο QoS των δικτύων τρίτης γενιάς βάσει των χαρακτηριστικών τους (όπως παρουσιάστηκαν στο κεφάλαιο 1) και οι δυνατότητες για περαιτέρω βελτιστοποίηση κατα τον σχεδιασμό των δικτύων και την σωστή εκμετάλλευση των χαρακτηριστικών του περιβάλλοντος όδευσης. Ιδιαίτερη αναφορά γίνεται στα μοντέλα εσωτερικού χώρου λόγω του μεγάλου φορτίου κίνησης που καλούνται να εξυπηρετήσουν. Στο τελευταίο μέρος παρουσιάζεται η διαδικασία παραμετροποίησης κάποιων σημαντικών μοντέλων και τα αποτελέσματα των εξομοιώσεων που έγιναν στον χώρο του κτηρίου των Ηλεκτρολόγων Μηχανικών. / The subject of this diploma thesis is the study of the optimization techniques of the quality of service for third generation cellular telephony networks in fading enviroment. After a short presentation of the evolution of the systems of wireless telecommunications, it is discussed UMTS the most important third generation system which dominated the european market and its technical features. LTE is also introduced, the system which is expected to replace UMTS in the near future while being the predecessor of the fourth generation systems. Then we focus on the fading channels analysing the phenomena wich are related to them and analysing the statistical models that describe them. It is also studied the effect (positive or negative) of these phenomena on the QoS of the third generation networks and the optimization methods which can be applied during the network designing process with special reference to the indoor propagation models because of the big amount of traffic load that they are asked to serve. At the last chapter of the thesis there is a presentation of the parameter setting procedure for some important models and the outcomes of the simulation that took place in the building of Electronic Engineering.

Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η αξιολόγηση των παρεχόμενων υπηρεσιών και η μελέτη του βαθμού ικανοποίησης των ακαδημαϊκών βιβλιοθηκών όλων των ελληνικών ΑΕΙ. Η αλήθεια είναι ότι έχουν υλοποιηθεί πληθώρα ερευνών σχετικές με την αξιολόγηση των υπηρεσιών των ακαδημαϊκών βιβλιοθηκών στην Ελλάδα. Οι μελέτες που έχουν γίνει όμως, αφορούν σε κάθε βιβλιοθήκη ξεχωριστά. Δεν έχει γίνει κάποια συνολική προσπάθεια μέτρησης αξιολόγησης υπηρεσιών των ακαδημαϊκών βιβλιοθηκών και ικανοποίησης των χρηστών τους. Στην παρούσα έρευνα όπου συμμετέχουν εγγεγραμμένοι χρήστες των ελληνικών ακαδημαϊκών βιβλιοθηκών όλων των ΑΕΙ της χώρας, γίνεται προσπάθεια να αποτυπωθούν αξιόπιστα οι αντιλήψεις, οι προσδοκίες και η πραγματική κατάσταση διάφορων θεμάτων των βιβλιοθηκών αυτών. Ο καθορισμός του ερευνητικού προβλήματος και επομένως του σκοπού της παρούσας διπλωματικής εργασίας, ορίζεται από: Γνώση και χρήση παραδοσιακών και ηλεκτρονικών υπηρεσιών των ακαδημαϊκών βιβλιοθηκών, καθώς και μέτρηση αξιολόγησης και σημαντικότητας των υπηρεσιών αυτών από την μεριά των χρηστών. Εντοπισμός προσδοκιών των χρηστών και πραγματικής κατάστασης σχετικά με τη συλλογή, το προσωπικό και τις εγκαταστάσεις των ακαδημαϊκών βιβλιοθηκών της χώρας. Δηλαδή των τριών διαστάσεων του μοντέλου LibQual, σχετικά με την ποιότητα στις βιβλιοθήκες. Καθορισμός παραγόντων ικανοποίησης χρηστών, καθώς και επιβεβαίωση του μοντέλου που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία. Ένας τελευταίος στόχος είναι η διαμόρφωση του προφίλ των χρηστών που χρησιμοποιούν τις ακαδημαϊκές βιβλιοθήκες. Το ερωτηματολόγιο διαρθρώνεται σε τέσσερις βασικές ενότητες. Η κάθε ενότητα περιλαμβάνει ερωτήσεις του κάθε στόχου. Τα πρωτογενή στοιχεία αντλήθηκαν με χορήγηση ερωτηματολογίου σε 950 χρήστες Στη συνέχεια κωδικοποιήθηκαν και ακολούθησε η επεξεργασία τους με το στατιστικό πακέτο SPSS 19.0. Επίσης πραγματοποιήθηκε έλεγχος των υποθέσεων που είχαν τεθεί, μέσω της ανάλυσης παραγόντων που ανέδειξαν νέες μεταβλητές οι οποίες μετά από την υψηλή αξιοπιστία και συνοχή τους ( α-Crombach > 0,9 ). Από τα ευρήματα της έρευνας προκύπτουν σημαντικά στοιχεία κατάλληλα για την διοίκηση της κάθε ακαδημαϊκής βιβλιοθήκης, προς βελτίωση των παρεχόμενων υπηρεσιών και κατ’ επέκταση παροχή ποιοτικότερων υπηρεσιών και τελικά ικανοποίηση των χρηστών τους. Είναι σημαντικό να πραγματοποιούνται παρόμοιες έρευνες κατά τακτά χρονικά διαστήματα, ώστε να εντοπίζονται και να αντιμετωπίζονται έγκαιρα τυχών αδυναμίες και προβλήματ / The purpose of this thesis is to evaluate the services and the satisfaction of the users of all Greek academic libraries. A lot of users surveys have been made , however, relate in each library separately. There has been no attempt to measure overall assessment services for academic libraries and satisfaction of users. In the present investigation involving registered users of Greek academic libraries of all universities in the country, trying to reliably reflected the perceptions, expectations and the actual situation of different issues of these libraries. Defining the research problem and therefore the aim of this thesis is defined by: Knowledge and use of traditional and electronic services of academic libraries and measurement evaluation and significance of such services on the part of users. Locating user expectations and the actual situation on the collection, staff and facilities of the academic libraries in the country. Ie three dimensional model LibQual, on quality in libraries. Defining user satisfaction factors and confirmation of the model used in this work. A final goal is to develop a user profile using academic libraries. The questionnaire is divided into four main sections. Each section includes questions for each objective. The primary data are obtained by administering a questionnaire to 950 users Then coded and followed by treatment with the statistical package SPSS 19.0. Also took control of matters raised by analyzing factors revealed new variables after the high reliability and consistency. The survey findings show significant data appropriate for the administration of the academic library to improve services and thus provide better quality services and ultimately satisfaction of their users. It is important to undertake similar surveys at regular intervals in order to identify and address weaknesses early fortunes and problematic

The trend towards personalized ubiquitous computing has led to the advent of a new generation of wireless technologies, namely wireless body area networks (WBANs), which connect the wearable devices into the Internet-of-Things. This thesis considers the problems of relay selection and power control in fading WBANs with energy-efficiency and security considerations. The main body of the thesis is formed by two papers. Ideas from probability theory are used, in the first paper, to construct a performance measure signifying the energy efficiency of transmission, while in the second paper, information-theoretic principles are leveraged to characterize the transmission secrecy at the wireless physical layer (PHY). The hypothesis is that exploiting spatial diversity through multi-hop relaying is an effective strategy in a WBAN to combat fading and enhance communication throughput. In order to analytically explore the problems of optimal relay selection and power control, proper tools from game theory are employed. In particular, non-cooperative game-theoretic frameworks are developed to model and analyze the strategic interactions among sensor nodes in a WBAN when seeking to optimize their transmissions in the uplink. Quality-of-service requirements are also incorporated into the game frameworks, in terms of upper bounds on the end-to-end delay and jitter incurred by multi-hop transmission, by borrowing relevant tools from queuing theory. The proposed game frameworks are proved to admit Nash equilibria, and distributed algorithms are devised that converge to stable Nash solutions. The frameworks are then evaluated using numerical simulations in conditions approximating actual deployment of WBANs. Performance behavior trade-offs are investigated in an IEEE 802.15.6-based ultra wideband WBAN considering various scenarios. The frameworks show remarkable promise in improving the energy efficiency and PHY secrecy of transmission, at the expense of an admissible increase in the end-to-end latency.

Thesis (MSc (Mathematical Sciences. Computer Science))--University of Stellenbosch, 2008. / Consider a path-oriented telecommunications network where calls arrive to each route in a Poisson process. Each call brings on average a fixed number of packets that are offered to route. The packet inter-arrival times and the packet lengths are exponentially distributed. Each route can queue a finite number of packets while one packet is being transmitted. Each accepted packet/call generates an amount of revenue for the route manager. At specified time instants a route manager can acquire additional capacity (“interface capacity”) in order to carry more calls and/or the manager can acquire additional buffer space in order to carry more packets, in which cases the manager earns more revenue; alternatively a route manager can earn additional revenue by selling surplus interface capacity and/or by selling surplus buffer space to other route managers that (possibly temporarily) value it more highly. We present a method for efficiently computing the buying and the selling prices of buffer space. Moreover, we propose a bandwidth reallocation scheme capable of improving the network overall rate of earning revenue at both the call level and the packet level. Our reallocation scheme combines the Erlang price [4] and our proposed buffer space price (M/M/1/K prices) to reallocate interface capacity and buffer space among routes. The proposed scheme uses local rules and decides whether or not to adjust the interface capacity and/or the buffer space. Simulation results show that the reallocation scheme achieves good performance when applied to a fictitious network of 30-nodes and 46-links based on the geography of Europe.

Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-10-03T18:36:29Z No. of bitstreams: 1 REIS_Vinicius-2017.pdf: 1220818 bytes, checksum: 22e195232fbe4af89ae5ed34520da9b8 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-10-03T18:36:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 REIS_Vinicius-2017.pdf: 1220818 bytes, checksum: 22e195232fbe4af89ae5ed34520da9b8 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-10-03T18:36:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 REIS_Vinicius-2017.pdf: 1220818 bytes, checksum: 22e195232fbe4af89ae5ed34520da9b8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-03T18:36:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 REIS_Vinicius-2017.pdf: 1220818 bytes, checksum: 22e195232fbe4af89ae5ed34520da9b8 (MD5) Previous issue date: 2017-05-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A distributed system is a set of processes and links that is desgined to provide computing power and data persistency, even on the presence of failures. To encapsulate the abstraction of time and to determine which processes have currently failed, these distributed systems are based on unreliable failure detectors, which in its turn are used as a leader election service. Many works are dedicated to analyze the quality of service (QoS) of failure detectors, but a few of them has analyzed the QoS of a leader election algorithm. In this work, we present the NFD-L leader election algorithm, designed to work on crash-recovery distributed systems and to follow the QoS specification defined by Chen, Toueg e Aguilera (2002). We used NFD-L to elect Paxos coordinators for a replication framework and compared the observed QoS for NFD-L with the behavior of the framework native leader election algorithm that is not designed to explicitly meet any QoS requirement. / Um dos objetivos de um sistema distribuído é prover poder computacional e persistência de dados mesmo na presença de falhas de um subconjunto de enlaces e processos. Para determinar quais são os processos falhos deste sistema e abstrair o conceito de tempo, estes sistemas utilizam os serviços de um detector de falhas não confiável, encapsulado em um algoritmo de eleição de líder. Embora a literatura sobre a qualidade de serviço (QoS) oferecida por detectores de falhas seja abundante, ela é escassa quando se trata da QoS oferecida por algoritmos de eleição de líder. Neste trabalho propomos um algoritmo de eleição de líder para o modelo falha-e-recuperação denominado NFD-L, que segue as especificações de QoS originalmente apresentadas por Chen, Toueg e Aguilera (2002). Utilizamos NFD-L em uma aplicação para replicação, como mecanismo de eleição de coordenador para Paxos e apresentamos uma análise da QoS observada, comparando o seu comportamento com um algoritmo de eleição de líder que não foi projetado explicitamente para prover garantias de QoS.

L’objectif de ce travail est l’amélioration de la qualité de service (QdS) dans les réseaux sans fil ad-hoc avec équité. La QdS dans les réseaux sans fil ad-hoc est actuellement définie par la norme IEEE802.11e (EDCA). Elle permet de garantir l’accès prioritaire aux ressources pour le trafic de priorité élevé (trafic temps réel et trafic multimédia). Elle est mise en œuvre dans chaque station par la classification des paquets dans différentes file d'attente caractérisant chacune une classe de trafic à laquelle est associée une priorité de traitement. Toutefois, EDCA n’est pas un protocole équitable. En effet, lorsque un nœud participe au routage du trafic des ces voisins, son trafic propre se trouve réduit. Pour résoudre ce problème, nous proposons un nouveau modèle appelé F-EDCA. Ce modèle permet à un nœud routeur d’accéder plus régulièrement au réseau en fonction de son taux d’occupation. Une autre forme de non équité résulte de la position d’un nœud source par rapport au nœud destination. Plus le nœud source est éloigné, moins il a de bande passante. Pour résoudre ce problème, nous proposons FQ-EDCA. Il améliore la QdS en distinguant dans chaque classe de trafic, une file d’attente par source de trafic. Le modèle met alors en œuvre des techniques d’ordonnancement équitable en se basant sur la technique du temps virtuel. Ainsi, les ressources sont allouées équitablement entre tous les nœuds. F-EDCA et FQ-EDCA sont mis en œuvre et évaluées de manière comparative avec EDCA. Ce travail montre que chacun d'eux améliore EDCA et pourrait allouer équitablement les ressources dans des conditions différentes et augmenter la garantie de la QdS / This thesis aims to enhance the quality of service (QoS) in wireless ad-hoc networks with fairness. The QoS in wireless ad-hoc networks is referred to the standard IEEE802.11e (EDCA) to guarantee the high priority traffic (i.e. Multimedia and Real-time traffics). Further, the QoS is managed in each station by differentiating the packets in categories to be queued depending on their priorities. Then, these packets will access the channel in different waiting time. However, EDCA cannot control the heavy traffic caused by the ill-behaved users. So, if the traffic is regulated with fairness, it could resolve some of networks’ problems like the congestion and starvation. These problems degrade the QoS guarantee, because the ill-behaved sources consume the majority of the allocated resources. That leads to some of source nodes suffer from the lack of bandwidth and unfairness. So, without a proper control mechanism, it could decrease the QoS guarantees. Therefore, we propose (FQ-EDCA) that is a Fairness Queuing model for EDCA. It enhances the QoS by implementing scheduling techniques and improving the architecture of EDCA. Thereby, the traffic is regulated between the source nodes by separating the ill-behaved sources. Thus, the resources are allocated fairly between all the source nodes. Further, a fairness model (F-EDCA) is proposed to differentiate between two source nodes. One of them is routing packets of its neighbors and the other is only sending its packets. Both of these models are implemented and evaluated with EDCA. As a consequence, each of them enhances EDCA, could allocate the resources with fairness in different conditions and increase the QoS guarantee

La réduction de la taille des équipements et l’avènement des communications sans fil ont fortement contribué à l’avènement d’une informatique durable. La plupart des applications informatiques sont aujourd’hui construites en tenant compte de cet environnement ambiant dynamique. Leur développement et exécution nécessite des infrastructures logicielles autorisant des entités à s’exécuter, à interagir à travers divers modes (synchrone et asynchrone), à s’adapter à leur(s) environnement(s) notamment en termes : - de consommation de ressources (calcul, mémoire, support de stockage, bases de données, connexions réseaux, ...), - de multiplicité des sources de données (illustrée par le Web, les capteurs, compteurs intelligents, satellites, les bases de données existantes, ...) - des formats multiples des objets statiques ou en flux (images, son, vidéos). Notons que dans beaucoup de cas, les objets des flux doivent être homogénéisées, enrichies, croisées, filtrées et agrégées pour constituer in fine des produits informationnels riches en sémantique et stratégiques pour les applications ou utilisateurs. Les systèmes à base d'événements particulièrement bien adaptés à la programmation de ce type d’applications. Ils peuvent offrir des communications anonymes et asynchrones (émetteurs/serveurs et récepteurs /clients ne se connaissent pas) qui facilitent l'interopération et la collaboration entre des services autonomes et hétérogènes. Les systèmes d’événements doivent être capables d'observer, transporter, filtrer, agréger, corréler et analyser de nombreux flux d’événements produits de manière distribuée. Ces services d’observation doivent pouvoir être déployés sur des architectures distribuées telles que les réseaux de capteurs, les smart-grid, et le cloud pour contribuer à l’observation des systèmes complexes et à leur contrôle autonome grâce à des processus réactifs de prise de décision. L’objectif de la thèse est de proposer un modèle de composition distribuée de flux d’événements et de spécifier un service d’événements capable de réaliser efficacement l’agrégation, la corrélation temporelle et causale, et l’analyse de flux d’événements dans des plateformes distribuées à base de services. TRAVAIL A REALISER (i) Etat de l’art - Systèmes de gestion de flux événements - Services et infrastructures d’événements distribués - Modèles d’événements (ii) Définition d’un scénario d’expérimentation et de comparaison des approches existantes. (iii) Définition d’un modèle de composition distribuée de flux d’événements à base de suscriptions (iv) Spécification et implantation d’un service distribuée de composition de flux d’événements. / The reduction in the size of equipments and the advent of wireless communications have greatly contributed to the advent of sustainable IT . Most computer applications today are built taking into account the dynamic ambient environment. Their development and execution need software infrastructure allowing entities to execute , interact through a variety of modes (synchronous and asynchronous ) , has to adapt to their (s) environment (s ), particularly in terms of: - resource consumption ( computation , memory , storage media , databases , networks connections , ... ) - the multiplicity of data sources ( illustrated by the Web , sensors, smart meters, satellites, existing data bases .. . ) - multiple formats of static objects or streams (images , sounds, videos ) . Note that in many cases , stream's objects have to be homogenized, enriched, filtered and aggregated to form informations rich in semantic and strategic for applications or end users. Event based systems are particularly well suited to the programming of such applications. They can offer anonymous and asynchronous communications ( transmitters / receivers and servers / clients do not know each others) that facilitate interoperation and cooperation between autonomous and heterogeneous services. The event systems should be able to observe, transport, filter, aggregate, correlate and analyze many events streams produced in a distributed way. These observation services must be able to be deployed on distributed architectures , such as sensor networks , smart -grid and cloud, to contribute to the observation of complex systems and their self-control via reactive decisions making processes. The aim of the thesis is to propose a model for distributed event flows composition and specify an event service that can effectively realize the aggregation , temporal and causal correlation , and analysis of flow events in distributed service -based platforms. WORK TO BE PERFORMED (i) State of the art: - Events flow management systems - distributed event services - event model ( ii ) Definition of a scenario for experimentation and comparison of existing approaches. ( iii ) Definition of a model of composition delivered a stream of events based superscriptions ( iv ) Specification and implementation of a distributed event flow composition service

Public sector organisations are established in order to promote the quality of citizen's lives through the provision of public services. However, the demands for public services often outstrip the limited resources at the disposal of the public sector for the delivery of such services. Public-private partnerships (PPPs) are emerging as an important tool of public policy to deliver public infrastructure and the attendant services. The main aim of this study is to establish the extent to which PPPs can be used to improve the quality of the delivery of secondary education in the Gaborone City area in Botswana. The study includes a conceptual analysis of the nature of the public services in general, and in particular, the nature and the provision of secondary education in Botswana with specific reference to the Gaborone City area. The study also includes a conceptual analysis of PPPs as gleaned from published literature. Various dimensions of PPPs are analysed and these include but are not limited to definitions, benefits, models and the antecedents for the successful implementation of PPPs. Among the various models that are analysed in the study, the design, build, operate and finance (DBOF) model is preferred for improving the quality of the delivery of secondary education in the Gaborone City area in Botswana. In addition to the conceptual analysis, an empirical research study is undertaken in which the secondary school heads are the respondents to a structured questionnaire. The results of the empirical research support the conceptual analysis to the extent that in both cases, it is possible to improve the quality of the delivery of secondary education through PPPs. More secondary schools can be built and more facilities be made available to schools. Through the use of PPPs, most if not all learners can receive the entire secondary education programme, from junior to senior secondary education. Existing secondary schools can be modernised through PPPs. Ancillary services can be delivered by the organisations that have the necessary expertise. Certain antecedents for the successful implementation of PPPs are necessary. Through PPPs, secondary schools can be made attractive and intellectually stimulating. / Public Administration and Management / (D.Litt. et Phil. ( Public Administration))