This thesis presents the I/O layer of Linux kernel and shows various tools for tuning and optimization of its performance. Many tools are presented and their usage and outputs are studied. The thesis then focuses on the means of combining such tools to create more applicable methodology of system analysis and monitoring. The practical part consists of applying SystemTap scripts for blktrace subsystem and creating a fragmentation monitoring tool with graphical output.

This work discuses Embedded Ethernet systems. Embedded Webserver Platform is designed. This design embrace microkontroler, Ethernet driver, and external SRAM. It includes implementation on PCB with MMC interface and software implementation of MMC driver and FAT file system. Reference model ISO/OSI, reference model TCP/IP, Ethernet and UDP, TCP, IP, HTTP protocol is presented.

Syftet med detta examensarbete är att och utvärdera undersöka analysera och utvärdera prestandan hos WebRTC-protokollet, samt att utveckla en webbaserad klient med hjälp av JavaScript för distribuerade system och demonstrera protokollets användbarhet i ett verkligt scenario. Studien inkluderade användning av olika verktyg och bibliotek, såsom Socket.IO, Node.js, Express.js och PeerJS. De viktigaste prestandaindikatorerna som utvärderades var latens/tur- och returtid (RTT), jitter och paketförlust. Implementationen testades både lokalt och på distans. Prestandatestningen av applikationen utfördes med hjälp av webbplatserna "Chrome webrtc-internals" och "TestRTC", vilka erbjöd detaljerade insikter och statistik om WebRTC-prestanda. Resultaten indikerade att WebRTC erbjuder högpresterande och kostnadseffektiv realtidskommunikation som är kompatibel med andra applikationer som stöder protokollet. Protokollet visade sig ha robusta säkerhetsåtgärder, vara kompatibelt med distribuerade system och erbjuda stark prestanda när det gäller latens, jitter och paketförlust. Studien drog slutsatsen att WebRTC, med sin skalbarhet och förmåga att erbjuda kommunikation i realtid, är ett fördelaktigt val för distribuerade system och webbaserade videochattapplikationer. Resultaten uppmanar till ytterligare undersökningar inom områden som end-to-end-kryptering och integration av artificiell intelligens för att förbättra systemets prestanda och säkerhet. / The aim of this thesis is to analyse and evaluate the performance of the WebRTC protocol, develop a web-based client using JavaScript for distributed systems, and demonstrate the utility of the protocol in a real-world scenario. The study involved the use of various tools and libraries, including Socket.IO, Node.js, Express.js, and PeerJS. Key performance indicators evaluated were latency/round-trip time (RTT), jitter, and packet loss. The implementation was tested both locally and remotely. Performance testing of the application was conducted using the "Chrome webrtc-internals" and "TestRTC" websites, which provided detailed insights and statistics on WebRTC performance. The results indicated that WebRTC offers high-performance and cost-effective real-time communication that is compatible with other applications supporting the protocol. The protocol demonstrated robust security measures, compatibility with distributed systems, and strong performance in terms of latency, jitter, and packet loss. The study concluded that WebRTC, with its scalability and ability to provide real-time communication, is a beneficial choice for distributed systems and webbased video chat applications. The findings encourage further investigations in areas such as end-to-end encryption and the integration of artificial intelligence to enhance system performance and security.

This study addresses the challenges faced by industries requiring precise water quality monitoring by developing and evaluating a modular multi-sensor system. Existing solutions often lack scalability and flexibility, necessitating multiple devices for comprehensive analysis. The methodology employed a recursive prototype development approach, integrating various hardware and software components, including microcontrollers and a user-friendly mobile application. The prototype facilitated real-time data acquisition and management through a dedicated server, supporting essential water quality parameters such as pH, temperature, and conductivity. Results indicate that the system significantly enhances measurement accuracy and operational efficiency. However, the implementation of a smart home connectivity standard was unsuccessful, highlighting the complexities associated with integrating new communication protocols. Despite this, the system offers a scalable, cost-effective solution for continuous water quality monitoring, presenting significant improvements over existing technologies in terms of flexibility, user engagement, and data reliability. / Denna studie behandlar de utmaningar som industrier står inför som kräver noggrann övervakning av vattenkvalitet genom att utveckla och utvärdera ett modulärt multisensorsystem. Befintliga lösningar saknar ofta skalbarhet och flexibilitet, vilket kräver flera enheter för omfattande analys. Metodiken använde en rekursiv prototyputvecklingsansats, som integrerade olika hårdvaru- och mjukvarukomponenter, inklusive mikrokontroller och en användarvänlig mobilapplikation. Prototypen underlättade insamling och hantering av realtidsdata genom en dedikerad server, som stödde viktiga vattenkvalitetsparametrar såsom pH, temperatur och konduktivitet. Resultaten indikerar att systemet avsevärt förbättrar mätnoggrannhet och operationell effektivitet. Dock var implementeringen av smarta hem-anslutningsstandard inte framgångsrik, vilket belyser komplexiteten med att integrera nya kommunikationsprotokoll. Trots detta erbjuder systemet en skalbar, kostnadseffektiv lösning för kontinuerlig övervakning av vattenkvalitet, med betydande förbättringar jämfört med befintliga teknologier när det gäller flexibilitet, användarengagemang och datareliabilitet.

[ES] Esta tesis presenta diversas propuestas encaminadas a mejorar la transmisión de vídeo a través del estándar DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP). Este trabajo de investigación estudia el protocolo de transmisión DASH y sus características. A la vez, plantea la codificación con calidad constante y bitrate variable como modo de codificación del contenido de vídeo más indicado para la transmisión de contenido bajo demanda mediante el estándar DASH. Derivado de la propuesta de utilización del modo de codificación de calidad constante, cobra mayor importancia el papel que juegan los algoritmos de adaptación en la experiencia de los usuarios al consumir el contenido multimedia. En este sentido, esta tesis presenta un algoritmo de adaptación denominado Look Ahead el cual, sin modificar el estándar, permite utilizar la información de los tamaños de los segmentos de vídeo incluida en los contenedores multimedia para evitar tomar decisiones de adaptación que desemboquen en paradas no deseadas en la reproducción de contenido multimedia. Con el objetivo de evaluar las posibles mejoras del algoritmo de adaptación presentado, se proponen tres modelos de evaluación objetiva de la QoE. Los modelos propuestos permiten predecir de forma sencilla la QoE que tendrían los usuarios de forma objetiva, utilizando parámetros conocidos como el bitrate medio, el PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio) y el valor de VMAF (Video Multimethod Assessment Fusion). Todos ellos aplicados a cada segmento. Finalmente, se estudia el comportamiento de DASH en entornos Wi-Fi con alta densidad de usuarios. En este contexto, se producen un número elevado de paradas en la reproducción por una mala estimación de la tasa de transferencia disponible debida al patrón ON/OFF de descarga de DASH y a la variabilidad del acceso al medio de Wi-Fi. Para paliar esta situación, se propone un servicio de coordinación basado en la tecnología SAND (MPEG's Server and Network Assisted DASH) que proporciona una estimación de la tasa de transferencia basada en la información del estado de los players de los clientes. / [CA] Aquesta tesi presenta diverses propostes encaminades a millorar la transmissió de vídeo a través de l'estàndard DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP). Aquest treball de recerca estudia el protocol de transmissió DASH i les seves característiques. Alhora, planteja la codificació amb qualitat constant i bitrate variable com a manera de codificació del contingut de vídeo més indicada per a la transmissió de contingut sota demanda mitjançant l'estàndard DASH. Derivat de la proposta d'utilització de la manera de codificació de qualitat constant, cobra major importància el paper que juguen els algorismes d'adaptació en l'experiència dels usuaris en consumir el contingut. En aquest sentit, aquesta tesi presenta un algoritme d'adaptació denominat Look Ahead el qual, sense modificar l'estàndard, permet utilitzar la informació de les grandàries dels segments de vídeo inclosa en els contenidors multimèdia per a evitar prendre decisions d'adaptació que desemboquin en una parada indesitjada en la reproducció de contingut multimèdia. Amb l'objectiu d'avaluar les possibles millores de l'algoritme d'adaptació presentat, es proposen tres models d'avaluació objectiva de la QoE. Els models proposats permeten predir de manera senzilla la QoE que tindrien els usuaris de manera objectiva, utilitzant paràmetres coneguts com el bitrate mitjà, el PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio) i el valor de VMAF (Video Multimethod Assessment Fusion). Tots ells aplicats a cada segment. Finalment, s'estudia el comportament de DASH en entorns Wi-Fi amb alta densitat d'usuaris. En aquest context es produeixen un nombre elevat de parades en la reproducció per una mala estimació de la taxa de transferència disponible deguda al patró ON/OFF de descàrrega de DASH i a la variabilitat de l'accés al mitjà de Wi-Fi. Per a pal·liar aquesta situació, es proposa un servei de coordinació basat en la tecnologia SAND (MPEG's Server and Network Assisted DASH) que proporciona una estimació de la taxa de transferència basada en la informació de l'estat dels players dels clients. / [EN] This thesis presents several proposals aimed at improving video transmission through the DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) standard. This research work studies the DASH transmission protocol and its characteristics. At the same time, this work proposes the use of encoding with constant quality and variable bitrate as the most suitable video content encoding mode for on-demand content transmission through the DASH standard. Based on the proposal to use the constant quality encoding mode, the role played by adaptation algorithms in the user experience when consuming multimedia content becomes more important. In this sense, this thesis presents an adaptation algorithm called Look Ahead which, without modifying the standard, allows the use of the information on the sizes of the video segments included in the multimedia containers to avoid making adaptation decisions that lead to undesirable stalls during the playback of multimedia content. In order to evaluate the improvements of the presented adaptation algorithm, three models of objective QoE evaluation are proposed. These models allow to predict in a simple way the QoE that users would have in an objective way, using well-known parameters such as the average bitrate, the PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio) and the VMAF (Video Multimethod Assessment Fusion). All of them applied to each segment. Finally, the DASH behavior in Wi-Fi environments with high user density is analyzed. In this context, there could be a high number of stalls in the playback because of a bad estimation of the available transfer rate due to the ON/OFF pattern of DASH download and to the variability of the access to the Wi-Fi environment. To relieve this situation, a coordination service based on SAND (MPEG's Server and Network Assisted DASH) is proposed, which provides an estimation of the transfer rate based on the information of the state of the clients' players. / Belda Ortega, R. (2021). Mejora del streaming de vídeo en DASH con codificación de bitrate variable mediante el algoritmo Look Ahead y mecanismos de coordinación para la reproducción, y propuesta de nuevas métricas para la evaluación de la QoE [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/169467

[ES] En la actualidad, uno de los principales desafíos a los que se enfrentan las grandes áreas metropolitanas es la congestión provocada por el tráfico, la cual se ha convertido en un problema importante al que se enfrentan las autoridades de cada ciudad. Para abordar este problema es necesario implementar una solución eficiente para controlar el tráfico que genere beneficios para los ciudadanos, como reducir los tiempos de viaje de los vehículos y, en consecuencia, el consumo de combustible, el ruido, y la contaminación ambiental. De hecho, al analizar adecuadamente la demanda de tráfico, es posible predecir las condiciones futuras del tráfico, y utilizar esa información para la optimización de las rutas tomadas por los vehículos. Este enfoque puede ser especialmente efectivo si se aplica en el contexto de los vehículos autónomos, que tienen un comportamiento más predecible, lo cual permite a los administradores de la ciudad mitigar los efectos de la congestión, como es la contaminación, al mejorar el flujo de tráfico de manera totalmente centralizada. La validación de este enfoque generalmente requiere el uso de simulaciones que deberían ser lo más realistas posible. Sin embargo, lograr altos grados de realismo puede ser complejo cuando los patrones de tráfico reales, definidos a través de una matriz de Origen/Destino (O-D) para los vehículos en una ciudad, son desconocidos, como ocurre la mayoría de las veces. Por lo tanto, la primera contribución de esta tesis es desarrollar una heurística iterativa para mejorar el modelado de la congestión de tráfico; a partir de las mediciones de bucle de inducción reales hechas por el Ayuntamiento de Valencia (España), pudimos generar una matriz O-D para la simulación de tráfico que se asemeja a la distribución de tráfico real. Si fuera posible caracterizar el estado del tráfico prediciendo las condiciones futuras del tráfico para optimizar la ruta de los vehículos automatizados, y si se pudieran tomar estas medidas para mitigar de manera preventiva los efectos de la congestión con sus problemas relacionados, se podría mejorar el flujo de tráfico en general. Por lo tanto, la segunda contribución de esta tesis es desarrollar una Ecuación de Predicción de Tráfico para caracterizar el comportamiento en las diferentes calles de la ciudad en términos de tiempo de viaje con respecto al volumen de tráfico, y aplicar una regresión logística a esos datos para predecir las condiciones futuras del tráfico. La tercera y última contribución de esta tesis apunta directamente al nuevo paradigma de gestión de tráfico previsto, tratándose de un servidor de rutas capaz de manejar todo el tráfico en una ciudad, y equilibrar los flujos de tráfico teniendo en cuenta las condiciones de congestión del tráfico presentes y futuras. Por lo tanto, realizamos un estudio de simulación con datos reales de congestión de tráfico en la ciudad de Valencia (España), para demostrar cómo se puede mejorar el flujo de tráfico en un día típico mediante la solución propuesta. Los resultados experimentales muestran que nuestra solución, combinada con una actualización frecuente de las condiciones del tráfico en el servidor de rutas, es capaz de lograr mejoras sustanciales en términos de velocidad promedio y tiempo de trayecto, ambos indicadores de un menor grado de congestión y de una mejor fluidez del tráfico. / [CA] En l'actualitat, un dels principals desafiaments als quals s'enfronten les grans àrees metropolitanes és la congestió provocada pel trànsit, que s'ha convertit en un problema important al qual s'enfronten les autoritats de cada ciutat. Per a abordar aquest problema és necessari implementar una solució eficient per a controlar el trànsit que genere beneficis per als ciutadans, com reduir els temps de viatge dels vehicles i, en conseqüència, el consum de combustible, el soroll, i la contaminació ambiental. De fet, en analitzar adequadament la demanda de trànsit, és possible predir les condicions futures del trànsit, i utilitzar aqueixa informació per a l'optimització de les rutes preses pels vehicles. Aquest enfocament pot ser especialment efectiu si s'aplica en el context dels vehicles autònoms, que tenen un comportament més predictible, i això permet als administradors de la ciutat mitigar els efectes de la congestió, com és la contaminació, en millorar el flux de trànsit de manera totalment centralitzada. La validació d'aquest enfocament generalment requereix l'ús de simulacions que haurien de ser el més realistes possible. No obstant això, aconseguir alts graus de realisme pot ser complex quan els patrons de trànsit reals, definits a través d'una matriu d'Origen/Destinació (O-D) per als vehicles en una ciutat, són desconeguts, com ocorre la majoria de les vegades. Per tant, la primera contribució d'aquesta tesi és desenvolupar una heurística iterativa per a millorar el modelatge de la congestió de trànsit; a partir dels mesuraments de bucle d'inducció reals fetes per l'Ajuntament de València (Espanya), vam poder generar una matriu O-D per a la simulació de trànsit que s'assembla a la distribució de trànsit real. Si fóra possible caracteritzar l'estat del trànsit predient les condicions futures del trànsit per a optimitzar la ruta dels vehicles automatitzats, i si es pogueren prendre aquestes mesures per a mitigar de manera preventiva els efectes de la congestió amb els seus problemes relacionats, es podria millorar el flux de trànsit en general. Per tant, la segona contribució d'aquesta tesi és desenvolupar una Equació de Predicció de Trànsit per a caracteritzar el comportament en els diferents carrers de la ciutat en termes de temps de viatge respecte al volum de trànsit, i aplicar una regressió logística a aqueixes dades per a predir les condicions futures del trànsit. La tercera i última contribució d'aquesta tesi apunta directament al nou paradigma de gestió de trànsit previst. Es tracta d'un servidor de rutes capaç de manejar tot el trànsit en una ciutat, i equilibrar els fluxos de trànsit tenint en compte les condicions de congestió del trànsit presents i futures. Per tant, realitzem un estudi de simulació amb dades reals de congestió de trànsit a la ciutat de València (Espanya), per a demostrar com es pot millorar el flux de trànsit en un dia típic mitjançant la solució proposada. Els resultats experimentals mostren que la nostra solució, combinada amb una actualització freqüent de les condicions del trànsit en el servidor de rutes, és capaç d'aconseguir millores substancials en termes de velocitat faig una mitjana i de temps de trajecte, tots dos indicadors d'un grau menor de congestió i d'una fluïdesa millor del trànsit. / [EN] Currently, one of the main challenges that large metropolitan areas have to face is traffic congestion, which has become an important problem faced by city authorities. To address this problem, it becomes necessary to implement an efficient solution to control traffic that generates benefits for citizens, such as reducing vehicle journey times and, consequently, use of fuel, noise and environmental pollution. In fact, by properly analyzing traffic demand, it becomes possible to predict future traffic conditions, and to use that information for the optimization of the routes taken by vehicles. Such an approach becomes especially effective if applied in the context of autonomous vehicles, which have a more predictable behavior, thus enabling city management entities to mitigate the effects of traffic congestion and pollution by improving the traffic flow in a city in a fully centralized manner. Validating this approach typically requires the use of simulations, which should be as realistic as possible. However, achieving high degrees of realism can be complex when the actual traffic patterns, defined through an Origin/Destination (O-D) matrix for the vehicles in a city, are unknown, as occurs most of the times. Thus, the first contribution of this thesis is to develop an iterative heuristic for improving traffic congestion modeling; starting from real induction loop measurements made available by the City Hall of Valencia, Spain, we were able to generate an O-D matrix for traffic simulation that resembles the real traffic distribution. If it were possible to characterize the state of traffic by predicting future traffic conditions for optimizing the route of automated vehicles, and if these measures could be taken to preventively mitigate the effects of congestion with its related problems, the overall traffic flow could be improved. Thereby, the second contribution of this thesis was to develop a Traffic Prediction Equation to characterize the different streets of a city in terms of travel time with respect to the vehicle load, and applying logistic regression to those data to predict future traffic conditions. The third and last contribution of this thesis towards our envisioned traffic management paradigm was a route server capable of handling all the traffic in a city, and balancing traffic flows by accounting for present and future traffic congestion conditions. Thus, we perform a simulation study using real data of traffic congestion in the city of Valencia, Spain, to demonstrate how the traffic flow in a typical day can be improved using our proposed solution. Experimental results show that our proposed solution, combined with frequent updating of traffic conditions on the route server, is able to achieve substantial improvements in terms of average travel speeds and travel times, both indicators of lower degrees of congestion and improved traffic fluidity. / Finally, I want to thank the Ecuatorian Republic through the "Secretaría de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación" (SENESCYT), for granting me the scholarship to finance my studies. / Zambrano Martínez, JL. (2019). Efficient Traffic Management in Urban Environments [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/129865

An important characteristic of Service-Oriented Architectures is that clients do not depend on the service implementation's internal assignment of methods to objects. It is perhaps the most important technical characteristic that differentiates them from more common object-oriented solutions. This characteristic makes clients and services malleable, allowing them to be rearranged at run-time as circumstances change. That improvement in malleability is impaired by requiring clients to direct service requests to particular services. Ideally, the clients are totally oblivious to the service structure, as they are to aspect structure in aspect-oriented software. Removing knowledge of a method implementation's location, whether in object or service, requires re-defining the boundary line between programming language and middleware, making clearer specification of dependence on protocols, and bringing the transaction-like concept of failure scopes into language semantics as well. This paper explores consequences and advantages of a transition from object-request brokering to service-request brokering, including the potential to improve our ability to write more parallel software.

The central thesis of this dissertation is that by combining classical scheduling methodologies with those of inventory management and queueing theory we can better model, understand and solve complex real-world scheduling problems. In part II of this dissertation, we provide models of a realistic supply chain scheduling problem that capture both its combinatorial nature and its dependence on inventory availability. We present an extensive empirical evaluation of how well implementations of these models in commercially available software solve the problem. We are therefore able to address, within a specific problem, the need for scheduling to take into account related decision-making processes. In order to simultaneously deal with combinatorial and dynamic properties of real scheduling problems, in part III we propose to integrate queueing theory and deterministic scheduling. Firstly, by reviewing the queueing theory literature that deals with dynamic resource allocation and sequencing and outlining numerous future work directions, we build a strong foundation for the investigation of the integration of queueing theory and scheduling. Subsequently, we demonstrate that integration can take place on three levels: conceptual, theoretical and algorithmic. At the conceptual level, we combine concepts, ideas and problem settings from the two areas, showing that such combinations provide insights into the trade-off between long-run and short-run objectives. Next, we show that theoretical integration of queueing and scheduling can lead to long-run performance guarantees for scheduling algorithms that have previously been proved only for queueing policies. In particular, we are the first to prove, in two flow shop environments, the stability of a scheduling method that is based on the traditional scheduling literature and utilizes processing time information to make sequencing decisions. Finally, to address the algorithmic level of integration, we present, in an extensive future work chapter, one general approach for creating hybrid queueing/scheduling algorithms. To our knowledge, this dissertation is the first work that builds a framework for integrating queueing theory and scheduling. Motivated by characteristics of real problems, this dissertation takes a step toward extending scheduling research beyond traditional assumptions and addressing more realistic scheduling problems.

The central thesis of this dissertation is that by combining classical scheduling methodologies with those of inventory management and queueing theory we can better model, understand and solve complex real-world scheduling problems. In part II of this dissertation, we provide models of a realistic supply chain scheduling problem that capture both its combinatorial nature and its dependence on inventory availability. We present an extensive empirical evaluation of how well implementations of these models in commercially available software solve the problem. We are therefore able to address, within a specific problem, the need for scheduling to take into account related decision-making processes. In order to simultaneously deal with combinatorial and dynamic properties of real scheduling problems, in part III we propose to integrate queueing theory and deterministic scheduling. Firstly, by reviewing the queueing theory literature that deals with dynamic resource allocation and sequencing and outlining numerous future work directions, we build a strong foundation for the investigation of the integration of queueing theory and scheduling. Subsequently, we demonstrate that integration can take place on three levels: conceptual, theoretical and algorithmic. At the conceptual level, we combine concepts, ideas and problem settings from the two areas, showing that such combinations provide insights into the trade-off between long-run and short-run objectives. Next, we show that theoretical integration of queueing and scheduling can lead to long-run performance guarantees for scheduling algorithms that have previously been proved only for queueing policies. In particular, we are the first to prove, in two flow shop environments, the stability of a scheduling method that is based on the traditional scheduling literature and utilizes processing time information to make sequencing decisions. Finally, to address the algorithmic level of integration, we present, in an extensive future work chapter, one general approach for creating hybrid queueing/scheduling algorithms. To our knowledge, this dissertation is the first work that builds a framework for integrating queueing theory and scheduling. Motivated by characteristics of real problems, this dissertation takes a step toward extending scheduling research beyond traditional assumptions and addressing more realistic scheduling problems.

Jahresbericht der Universitätsbibliothek Chemnitz - Berichtsjahr 2010 / Annual report of the University Library of Chemnitz in 2010