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2017 Journal article Open Access OPEN

Evaluating the impact of smart technologies on harbor's logistics via BPMN modeling and simulation
Cimino M. G., Palumbo F., Vaglini G., Ferro E., Celandroni N., La Rosa D.
A smart Information and Communication Technology (ICT) enables a synchronized interplay of different key factors, aligning infrastructures, consumers, and governmental policy-making needs. In the harbor's logistics context, smart ICT has been driving a multi-year wave of growth. Although there is a standalone value in the technological innovation of a task, the impact of a new smart technology is unknown without quantitative analysis methods on the end-to-end process. In this paper, we first present a review of the smart ICT for marine container terminals, and then we propose to evaluate the impact of such smart ICT via business process model and notation (BPMN) modeling and simulation. The proposed approach is discussed in a real-world modeling and simulation analysis, made on a pilot terminal of the Port of Leghorn (Italy).Source: Information technology and management (Dordrecht. Online) 18 (2017): 223–239. doi:10.1007/s10799-016-0266-4
DOI: 10.1007/s10799-016-0266-4

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2016 Report Restricted

SatNEx IV - Tecnical Note of SatNEx IV - Call of Order 1 Part 1 - WI4
Ali M., Bacco F. M., Celandroni N., Giambene G., Gotta A., Fun Hu Y., Kinyuy Jaff E., Anh Le V., Kim Luong D., Muhammad M., Pillai P., Susanto M.
This technical note deals with a literature survey on the adoption of Network Coding (NC), differentiated on the basis of the OSI layer where network coding is adopted. Therefore, this document is divided into three parts, as follows: Technical Challenge #1 (TC1), Network coding adopted at application layer (or just below); Technical Challenge #2 (TC2), Network coding applied at transport layer (or just below); Technical Challenge #3 (TC3), Network coding applied at network layer (or just below). The purpose of this document is to survey the different applications of network coding explaining why it is used and how it is used with a particular attention to multipath scenarios and satellite case studies. A second part of this report contains a detailed description of the selected simulation scenarios by the team and a description of related issues in terms of layer where NC should be used and NC compatibility issues (ROHC, IPsec). Finally, benchmark techniques are presented and a description of the implementation phase of simulators (3 scenarios) is provided together with some results and comparisons with benchmark schemes. A third part of this report contains a survey of currently available simulation tools for network coding and discusses about pros and cons. Simulations results and final considerations are also provided that have permitted to highlight the advantages in using network coding.Source: Project report, SatNEx IV, 2016

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2016 Report Restricted

Non-collision probability of a subset of users in DSA systems
Cassarà P., Celandroni N., Gotta A.
This paper presents an exact formula to calculate the probability of the number of successful or dually collided users in finite-user slotted-ALOHA-like systems and to approximate the number of collisions per frame. Such a formula can be employed to estimate the performance in random access schemes with variable and unpredictable traffic load as for machine-to-machine (M2M) communications on wireless sensor networks. Numerical results show the accuracy of the model and its employment for deriving the performance of a Diversity-Slotted-ALOHA system.Source: ISTI Working papers, 2016

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2015 Report Restricted

Evaluating the impact of smart technologies on harbor's logistics via BPMN modeling and simulation
Cimino M. G. C., Palumbo F., Vaglini G., Ferro E., Celandroni N., La Rosa D.
A Smart Information and Communication Technology (S-ICT) is an ICT enabling a synchronized interplay of different key factors, aligning infrastructures, consumers, and governmental policymaking needs. In the harbor's logistics context, S-ICT has been driving a multi-year wave of growth. Although there is a standalone value in the technological innovation of a task, what is ultimately important is to measure the overall value of a new S-ICT over a combined coordination of tasks and resources, for a number of representative consumer-driven cases. Not surprisingly, a local improvement could even result in an increased global inefficiency along the entire flow of activities. Hence, the impact of a new smart technology is unknown without quantitative analysis methods on the end-to-end process. In this paper, we propose an approach based on the modeling and simulation of harbor's organizational process in terms of a workflow model. The proposed approach is founded on the Business Process Model and Notation (BPMN) standard, and it is particularly useful to perform what-if analysis or to support an efficient integration design. In this study, we also show a practical application of the approach through a real-world analysis on a marine container terminal of the Port of Leghorn (Italy).

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2015 Journal article Open Access OPEN

A deep analysis on future web technologies and protocols over broadband GEO satellite networks
Caviglione L., Celandroni N., Collina M., Cruisckshank H., Fairhurst G., Ferro E., Gotta A., Luglio M., Roseti C., Secchi R., Sun Z., Vanelli Coralli A.
The goal of this work was to understand the direction of the emerging web technologies and to evaluate their expected impact on satellite networking. Different aspects have been analysed using both real satellite testbeds and emulation platforms in different test sites in Europe. This analysis included an evaluation of those HTTP/2.0 specifications, which were implemented and released as open-source code in the experimental release of the SPDY protocol. SPDY performance was evaluated over satellite testbeds in order to understand the expected interaction with performance-enhancing proxies (including scenarios with a SPDY proxy at a satellite gateway), the impact of security and the effect of satellite capacity allocation mechanisms. The analysis also considered the impact of application protocols and the delay induced by end-system networks, such as a satellite-connected WiFi network.Source: International journal of satellite communications and networking (Print) 33 (2015): 451–472. doi:10.1002/sat.1120
DOI: 10.1002/sat.1120

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2015 Journal article Open Access OPEN

Wireless communication, identification and sensing technologies enabling integrated logistics: a study in the harbor environment
Cimino M., Celandroni N., Ferro E., La Rosa D., Palumbo F., Vaglini G.
In the last decade, integrated logistics has become an important challenge in the development of wireless communication, identification and sensing technology, due to the growing complexity of logistics processes and the increasing demand for adapting systems to new requirements. The advancement of wireless technology provides a wide range of options for the maritime container terminals. Electronic devices employed in container terminals reduce the manual effort, facilitating timely information flow and enhancing control and quality of service and decision made. In this paper, we examine the technology that can be used to support integration in harbor's logistics. In the literature, most systems have been developed to address specific needs of particular harbors, but a systematic study is missing. The purpose is to provide an overview to the reader about which technology of integrated logistics can be implemented and what remains to be addressed in the future.Source: International journal of information and communication technology research 5 (2015).

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2015 Report Restricted

Wireless communication, identification and sensing technologies enabling integrated logistics: a study in the harbor environment
Cimino M., Celandroni N., Ferro E., La Rosa D., Palumbo F., Vaglini G.
In the last decade, integrated logistics has become an important challenge in the development of wireless communication, identification and sensing technology, due to the growing complexity of logistics processes and the increasing demand for adapting systems to new requirements. The advancement of wireless technology provides a wide range of options for the maritime container terminals. Electronic devices employed in container terminals reduce the manual effort, facilitating timely information flow and enhancing control and quality of service and decision made. In this paper, we examine the technology that can be used to support integration in harbor's logistics. In the literature, most systems have been developed to address specific needs of particular harbors, but a systematic study is missing. The purpose is to provide an overview to the reader about which technology of integrated logistics can be implemented and what remains to be addressed in the future.

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2015 Report Restricted

EASY RIDER - Prototipo del FW su sensore stradale multifunzione
Celandroni N., Barsocchi P., Ferro E., Gotta A.
Nell'ambito del progetto EasyRider, CNR-ISTI e ART Research SpA hanno definito e sviluppato protocolli broadcast per la comunicazione I2V. Nel presente documento eÌEUR descritto il prototipo del FW implementato sul prototipo del Sensore Stradale Multifunzione.Source: Project report, EASY RIDER, 2015

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2015 Report Restricted

EASY RIDER - Sperimentazione e validazione
Celandroni N., Barsocchi P., Ferro E., Gotta A.
L'adozione combinata di FEC e interleaving permette al NORM di ottenere le migliori performance in termini di scalabilitaÌEUR e tempi di consegna rispetto all'uso di base del protocollo in ambienti veicolari. L'interleaving richiede la trasmissione di poca paritaÌEUR proattiva per contrastare il tasso di errore di pacchetto sul canale. Tuttavia, la profonditaÌEUR di inteleaving eÌEUR strettamente correlata al fattore di correlazione di canale, che definisce la durata del burst di errore. Definiamo "brevi blocchi" le interruzioni causate da ostacoli imprevedibili, e shadowing le interruzioni dovute a ostacoli non georeferenziabili, come tunnel, sottopassi, ecc., che possono essere contrastate con gap filler, cioeÌEUR, con ripetitori locali. Le simulazioni preliminari mostrano il vantaggio di consegna ASM (any source multicast) quando la rete di accesso presenta tempi di latenza elevati o scarse risorse di rete. Questa tecnica permette di ridurre sia il carico di rete che il ritardo di consegna, adottando un protocollo multicast affidabile quale il NORM. Per comprendere il funzionamento del NORM ed i riferimenti alle tecniche adottate si rende necessaria la lettura dei documenti D3.4.2 e D3.4.3.Source: Project report, EASY RIDER, 2015

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2015 Report Restricted

EASY RIDER - Prototipo Firmware su HD general purpose
Celandroni N., Barsocchi P., Ferro E., Gotta A.
Per la prototipazione del firmware dei protocolli broadcast per comunicazioni I2V si eÌEUR scelto di utilizzare un simulatore di reti (in particolare wireless), cosiÌEUR da misurare le prestazioni dei protocolli prescindendo dal particolare HW utilizzato. In particolare, i protocolli sviluppati, oltre che del NORM, fanno uso di FEC e interleaving per ridurre sia il carico di rete che il ritardo di consegna. Per comprendere il funzionamento del NORM ed i riferimenti alle tecniche adottate si rende necessaria la lettura dei documenti D3.4.2 e D3.4.3.Source: Project report, EASY RIDER, 2015

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2015 Report Restricted

EASY RIDER - Progettazione FW per il supporto delle tecniche
Celandroni N., Barsocchi P., Ferro E., Gotta A.
Questo documento estende le specifiche del protocollo NORM previste nella documentazione tecnica del progetto Easy Rider, ed in particolare: ï,· Specifica una tecnica di comunicazione affidabile dei messaggi (MAC-Layer / App-layer) ï,· Specifica un protocollo per il multicast affidabile (Nack Oriented Reliable Multicast). Il documento rappresenta la base per la realizzazione di uno stack protocollare robusto per comunicazioni veicolari di tipo punto-multipunto (multicast/broadcast). Il protocollo NORM [NORM] fornis e soluzioni end-to-end di trasferimento multi ast affidabile. Il proto ollo sfrutta le apa it del generi o multi ast I er ando, al contempo, di ottenere un trasferimento affidabile utilizzando messaggi di NACK (Negative ACKnowledgment). Può funzionare sia su link bidirezionali (WirelessLAN o LAN cablate) che su link unidirezionali. Nel seguito, vengono approfondite le modalità di recupero dell'errore del NORM su link con errore per essere testate per via simulativa attraverso due soluzioni per ridurre la latenza di consegna dei messaggi. Nel [D3.4.2] vengono analizzate le modalit di re upero dell'errore del NORM su link uni/bidirezionali. In sintesi, solo la modalitaÌEUR bidirezionale garantisce la certezza di consegna del messaggio (requisito funzionale della piattaforma), attraverso il meccanismo di richiesta di ritrasmissione del NORM, segnalando con messaggi NACK (non ricevuto) le parti del messaggio non ricevute. La modalitaÌEUR unidirezionale non onsente l'uso dei NACK ed impedis e il ompletamento delle parti man anti di un messaggio parzialmente consegnato. La modalità on NACK, onos iuta in letteratura ome a " i lo hiuso" o a "feedba k", presenta delle inefficienze su canali wireless, direttamente riscontrabili sul ritardo di consegna delle parti mancanti del messaggio. Infatti, ogni parte mancante del messaggio inviato ad uno o più destinatari richiede un round di ritrasmissione, che può ripetersi più volte (n-round) a causa dei fenomeni di disruption sui canali veicolari. Per ridurre il numero di ritrasmissioni e, quindi, diminuire il ritardo di consegna dei messaggi, è necessario operare ad un livello più basso del NORM (Livelli 2-3) per ridurre gli eventi di perdita e limitare le ritrasmissioni del NORM. In questo documento vengono riportati i risultati dell'analisi e studio di tali ontromisure al fine di minimizzare le perdite dovute alle disruption su canali veicolari e ridurre i tempi di consegna dei messaggi. Sono stati onsiderati gli s enari di mobilit allo stato dell'arte, ovvero mobilità urbana, suburbana, rurale e autostradale, e sono stati scelte caratteristiche e parametri di canale allo stato dell'arte he rappresentino il aso peggiore per il dimensionamento dei parametri di sistema. Quindi, a partire da tale modello di astrazione delle specifiche di livello fisico, è stato studiato l'impatto dei livelli proto ollari di rete e l'uso di te ni he di Interleaving e di forward error correction (FEC) applicate a livello di rete per fornire al livello di trasporto (NORM) e di applicazione una maggior affidabilità (espressa in una ridotta packet error rate) nei contesti di mobilitaÌEUR veicolare.Source: Project report, EASY RIDER, 2015

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2015 Contribution to book Restricted

Network coding applications to high bit-rate satellite networks
Giambene G., Muhammad M., Luong D. K., Bacco M., Gotta A., Celandroni N., Jaff E. K., Susanto M., Hu Y. F., Pillai P., Ali M., De Cola T.
Satellite networks are expected to support multimedia traffic flows, offering high capacity with QoS guarantees. However, system efficiency is often impaired by packet losses due to erasure channel effects. Reconfigurable and adaptive air interfaces are possible solutions to alleviate some of these issues. On the other hand, network coding is a promising technique to improve satellite network performance. This position paper reports on potential applications of network coding to satellite networks. Surveys and preliminary numerical results are provided on network coding applications to different exemplary satellite scenarios. Specifically, the adoption of Random Linear Network Coding (RLNC) is considered in three cases, namely, multicast transmissions, handover for multihomed aircraft mobile terminals, and multipath TCP-based applications. OSI layers on which the implementation of networking coding would potentially yield benefits are also recommended.Source: Wireless and Satellite Systems, edited by Prashant Pillai, Yim Fun Hu, Ifiok Otung, Giovanni Giambene, pp. 286–300, 2015
DOI: 10.1007/978-3-319-25479-1_22

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2015 Report Restricted

EASY RIDER - Aggiornamento architettura generale specifiche funzionali e requisiti di sistema con feedback test site
Celandroni N., Barsocchi P., Ferro E., Gotta A.
Questo deliverable descrive l'architettura di Easy Rider secondo l'architettura di riferimento ARTIST. Per la realizzazione di questo documento ci siamo riferiti all'architettura ARTIST che il Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti adottò come "Architettura generale di riferimento per l'Italia" [1]. Per questo motivo, nel documento sono state adottate le nomenclature delle funzioni direttamente definite da ARTIST. Per quanto riguarda i requisiti utenti, come documento di riferimento è stata utilizzata la lista dei requisiti secondo ARTIST [2] [3]. Il documento è inteso in forma incrementale mantenendo come nome di riferimento il primo Deliverable DCo2.1.1. Pertanto i successivi aggiornamenti DCo2.1.2 e DCo2.1.3 sono intesi come aggiornamenti del DCo2.1.1. Inoltre, per fornire un quadro più completo sono stati compresi nel documento anche le specifiche funzionali ed i requisiti, poichè facenti parte del workflow ARTIST. Pertanto anche i deliverable DCo2.2.1, 2.2.3 e 2.2.5 sono inclusi in questo documento globale. La tabella 1, che segue, illustra gli accorpamenti compiuti.Source: Project report, EASY RIDER, 2015

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2015 Report Restricted

EASY RIDER - Casi d'uso e integrazione risultati attività di sviluppo
Celandroni N., Barsocchi P., Ferro E., Gotta A.
L'architettura logico-funzionale di EASY RIDER è stata definita con l'obiettivo di assicurare una forte compatibilità e capacità di integrazione con le architetture di altri progetti Industria 2015. Di conseguenza, i requisiti, gli elementi funzionali e le funzioni di EASY RIDER sono state specificate in riferimento al modello ARTIST (ARchitettura Telematica Italiana per il Sistema dei Trasporti), che costituisce l'architettura generale di riferimento per l'Italia per progetti industriali ITS (Intelligent Transport Systems), di Infomobilità. L'architettura generale, secondo il modello ARTIST, prevede la definizione congiunta delle specifiche funzionali e dei requisiti utente. Operativamente è stato utilizzato un tool software, denominato SETA (SElection Tool del Sistema Artist), disponibile sul sito del MIT (Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti), che offre la possibilità di "navigare" in ARTIST e creare nuove architetture secondo il modello proposto dallo stesso ARTIST. Per la complessità del Progetto Easy Rider è stato previsto un processo evolutivo per raffinare i risultati iniziali e giungere progressivamente ad una specifica di dettaglio sempre maggiore. Da qui la definizione dei casi d'uso presenti nel documento. Il caso d'uso rappresenta una delle possibili interazioni con il sistema da progettare da parte di uno o più attori che con esso interagiscono. L'attore può essere un essere umano o un altro sistema. L'individuazione dei casi d'uso è necessaria in fase di progettazione, poichè permette di raccogliere in maniera esaustiva i requisiti stessi che il sistema deve soddisfare per svolgere le sue funzionalità. Nel documento seguente saranno elencati i casi d'uso dei sistemi che saranno realizzati nel progetto, da cui sarà possibile desumere i requisiti che i sistemi stessi dovranno soddisfare. In particolare, i casi d'uso sono stati raggruppati per linee; troveremo perciò quattro capitoli ognuno dei quali contenente i casi d'uso della linea di riferimento. Sono stati inseriti, pertanto, i contributi dei vari partner sulla base del template deciso aprioristicamente. Il documento è il frutto di una intensa collaborazione tra i partner, in cui ognuno ha cercato di individuare il miglior modo per far interagire le tecnologie di propria competenza con quelle degli altri, al fine di apportare un deciso contributo all'innovazione che il progetto stesso conta di produrre.Source: Project report, EASY RIDER, 2015

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2015 Report Restricted

EASY RIDER - Definizione specifiche e tecniche dei protocolli
Celandroni N., Barsocchi P., Ferro E., Gotta A.
Tale documento raccoglie l'analisi delle specifiche dei protocolli previsti nella documentazione tecnica del progetto Easy Rider ed in particolare: ï,· Specifica di una tecnica di comunicazione affidabile dei messaggi (MAC-Layer / Applayer) ï,· Specifica di un protocollo per il multicast affidabile (NackOrientedReliableMulticast) Il documento rappresenta la base per lo studio della progettazione di uno stack protocollare robusto per comunicazioni veicolari di tipo punto-multipunto (multicast/broadcast). Il protocollo NORM fornisce soluzioni end-to-end di trasferimento multicast affida ile Il protocollo sfrutta le capacit del generico multicast I cercando, al contempo, di ottenere un trasferimento affidabile utilizzando NACK (Negative ACKnowledgment). PuoÌEUR funzionare sia su link bidirezionali (WirelessLAN o LAN cablate) che su link unidirezionali. Nel seguito, vengono approfondite le modalit di recupero dell'errore del NORM su link uni/ idirezionali In sintesi, solo la modalit bidirezionale garantisce la certezza di consegna del messaggio (requisito funzionale della piattaforma), attraverso il meccanismo di richiesta di ritrasmissione del NORM, segnalando con messaggi NACK (non ricevuto) le parti del messaggio non ricevute. La modalitaÌEUR unidirezionale non consente l'uso dei NACK ed impedisce il completamento delle parti mancanti di un messaggio parzialmente consegnato.Source: Project report, EASY RIDER, 2015

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2015 Report Restricted

EASY RIDER - Dimostratore ingegnerizzato sistema SW integrato con sensore stradale multifunzione
Celandroni N., Barsocchi P., Ferro E., Gotta A.
Il presente documento si pone l'obiettivo di mostrare le immagini del dimostratore ingegnerizzato del sistema SW dei protocolli broadcast per comunicazione I2V integrato con il Sensore Stradale Multifunzione. Nello specifico, il documento mostra i dispositivi adoperati per la realizzazione del sistema di comunicazione del Sensore Stradale Multifunzione. In particolare sono citati i seguenti apparati: - AP WiFi custom - Mini-AP WiFi custom - Server aggregatore Nel paragrafo finale sono poi citati i seguenti apparati ingegnerizzati del Sensore Stradale Multifunzione: - Telecamera termica per monitoraggio traffico - Sensore di nebbia - Box alimentazione e convertitore RS-485/USB.Source: Project report, EASY RIDER, 2015

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2015 Report Restricted

EASY RIDER - Dimostratore sistema SW integrato con sensore stradale multifunzione
Celandroni N., Barsocchi P., Ferro E., Gotta A.
Il presente documento si pone l'obiettivo di mostrare le immagini del dimostratore del sistema SW dei protocolli broadcast per comunicazione I2V integrato con il Sensore Stradale Multifunzione. Nello specifico, il documento mostra i dispositivi adoperati per la realizzazione del sistema di comunicazione del Sensore Stradale Multifunzione. In particolare sono citati i seguenti apparati: - AP WiFi custom - Mini-AP WiFi custom - Server aggregatore Nel paragrafo finale sono poi citati i seguenti apparati del Sensore Stradale Multifunzione: - Telecamera termica per monitoraggio traffico - Sensore di nebbia - Box alimentazione e convertitore RS-485/USB.Source: Project report, EASY RIDER, 2015

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2015 Report Restricted

EASY RIDER - Requisiti ed architettura di rete
Celandroni N., Barsocchi P., Ferro E., Gotta A.
Lo scopo del presente documento è l'analisi dei requisiti e dell'architettura di rete (requisiti e specifiche preliminari) del progetto "Protocolli broadcast per applicazioni I2V".Source: Project report, EASY RIDER, 2015

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2015 Report Restricted

Literature survey and study of different possible network coding scenarios and related characteristics
Ali M., Bacco F. M., Celandroni N., Giambene G., Gotta A., Hu Y. F., Jaff E. K., Le V. A., Luong D. K., Muhammad M., Pillai P., Susanto M
This technical note deals with a literature survey on the adoption of Network Coding (NC), differentiated on the basis of the OSI layer where network coding is adopted. Therefore, this document is divided into three parts, as follows: Technical Challenge #1 (TC1), Network coding adopted at application layer (or just below); Technical Challenge #2 (TC2), Network coding applied at transport layer (or just below); Technical Challenge #3 (TC3), Network coding applied at network layer (or just below). The purpose of this document is to survey the different applications of network coding explaining why it is used and how it is used with a particular attention to multipath scenarios and satellite case studies.Source: Project report, 2015

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2014 Report Restricted

IoT/M2M elastic traffic via satellite random and dedicated access
Bacco M., Celandroni N., Gotta A., Luglio M., Roseti C.
Owing to the variety of traffic profiles that Machine to Machine (M2M) and Internet of Things (IoT) applications may generate, this work studies the applicability of a DVB-RCS2 gateway when clusters of sensor nodes exchange data via satellite toward a central operational control station via TCP/IP connections. We propose a realistic architecture for the integration between wireless sensor and satellite networks, by covering technological issues from access layer up to transport and session layers. In this scenario, uncorrelated sensor sources generate measurements, which are multiplexed by a satellite gateway, before being encapsulated and delivered through TCP/IP flows. According to the traffic nature and the access methods in the DVB terminal, the suitability of a random access method in place of a dedicated one is an open issue, when throughput and delivery delay are the performance metrics at the transport layer. This work aims at investigating when the new random access methods, based on successive interference cancellation, are convenient with respect to dedicated access methods. The comparison is made in terms of access delay and employed resources, while the throughput is guaranteed comparable to the one obtained by using demand assignment multiple access systems. We outline that this is the first work that provides a queueing analysis for the comparison between random and dedicated satellite access techniques, when used by both short and long-lived TCP connections.Source: ISTI Technical reports, 2014

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