Internet access in rural areas of Latin America is deficient, since the rural population either does not have access to this technology or does it from public places at a very low speed connection. This situation does not happen with the TV which is more popular and accessible than the Internet, mobile telephony, and even radio. This is why is intended to use the characteristics of the TV broadcast services, specifically Digital Terrestrial Television (DTT) to provide Internet connectivity in places where only the TV signal arrives. Thus DTT technologies such as DVB-RCT published in April 2001 by the European Telecommunications Standards Institute (ETSI), which provides a dedicated wireless return channel in the VHF / UHF for concurrent access from many interactive user terminals using TDMA / OFDMA techniques. As well as DVB-T2 which was published in 2008 by the European standardization Forum (DVB) to efficiently transmit advanced television services such as high definition TV (HDTV) or dimensional TV (3D TV) [1] using OFDM will allow to design a new standard for better performance than RCT that takes advantage of the capacities that give robustness to DVB-T2 and which will be called DVB-RCT2 (Digital Video Broadcasting - Return Channel Terrestrial 2nd Generation), which would consist on a broadcast channel (DL) to receive information from the service provider to the end user, using any DTT technology such as ISDB-Tb, DVB-T or DVB-T2 for this purpose; while for reverse communication (UL) it would properly use the DVB-RCT2 architecture proposed in this PhD study. The aforementioned would make it possible for this new standard to be used throughout Latin America. To validate the design standard, it will be evaluated in terms of coverage and capacity with respect to its predecessor DVB-RCT, and then the channel conditions RCT2 will be emulated in a laboratory. Subsequently socio-economic studies of the new standard will be carried out in order to be able to provide internet connectivity services in rural areas. Finally, the possibility of using 4G wireless networks in the 700 MHz UHF band will be analyzed as well as the band of 1700 MHz (AWS). / El acceso a Internet en zonas rurales de América Latina es deficiente, puesto que la población rural o no tiene acceso a esta tecnología o lo hace desde lugares públicos a una muy baja velocidad de conexión. Esta situación no sucede con la TV la cual es más popular y accesible que el Internet, la telefonía móvil, e incluso que la radio. Es por esto que se pretende utilizar las características de los servicios de difusión de TV, específicamente los de Televisión Digital Terrestre (TDT) a fin de proporcionar conectividad a Internet en lugares donde solo llega la señal de TV. Es así que tecnologías de TDT como DVB-RCT publicada en Abril de 2001 por el Instituto de Normas de Telecomunicaciones Europeo (ETSI - European Telecommunications Standards Institute), que provee un canal de retorno inalámbrico dedicado en las bandas de VHF/UHF para el acceso concurrente desde muchos terminales interactivos de usuario usando técnicas TDMA/OFDMA. Así como DVB-T2 que fue publicado en 2008 por el foro de estandarización europeo (DVB) para transmitir eficientemente servicios avanzados de televisión como TV en alta definición (HDTV) o TV tridimensional (3D TV) [1] utilizando modulación OFDM; permitirán diseñar un nuevo estándar de mejores prestaciones que RCT que aproveche las capacidades que dan robustez a DVB-T2 y al cual se lo llamará DVB-RCT2 (Digital Video Broadcasting - Return Channel Terrestrial 2nd Generation), el mismo que constaría de un canal de difusión (canal descendente) para recibir información desde el proveedor del servicio hasta el usuario final, utilizando para esto cualquier tecnología de TDT como ISDB-Tb, DVB-T o DVB-T2; mientras que para la comunicación inversa (canal ascendente) utilizaría propiamente la arquitectura DVB-RCT2 propuesta en este estudio de doctorado. Lo anteriormente mencionado haría factible que este nuevo estándar pueda ser utilizado en toda Latinoamérica. Para validar el diseño del estándar, se lo evaluará en términos de cobertura y capacidad con respecto a su predecesor DVB-RCT, y después se emulará en laboratorio las condiciones del canal RCT2. Posteriormente se realizarán estudios socio-económicos del nuevo estándar a fin de poder proporcionar servicios de conectividad a Internet en zonas rurales. Por último, se analizará la posibilidad de utilizar redes inalámbricas 4G en la banda UHF de 700 MHz, así como en la banda de 1700 MHz (AWS). / L'accés a Internet en zones rurals d'Amèrica Llatina és deficient, ja que la població rural o no té accés a esta tecnologia o ho fa des de llocs públics a una molt baixa velocitat de connexió. Esta situació no succeïx amb la TV la qual és més popular i accessible que l'Internet, la telefonia mòbil, i inclús que la ràdio. És per açò que es pretén utilitzar les característiques dels servicis de difusió de TV, específicament els de Televisió Digital Terrestre (TDT) a fi de proporcionar connectivitat a Internet en llocs on només arriba el senyal de TV. És així que tecnologies de TDT com DVB-RCT publicada a l'Abril de 2001 per l'Institut de Normes de Telecomunicacions Europeu (ETSI - European Telecommunications Estàndards Institute), que proveïx un canal de retorn sense fil dedicat en les bandes de VHF/UHF per a l'accés concurrent des de molts terminals interactius d'usuari usant tècniques TDMA/OFDMA. Així com DVB-T2 que va ser publicat en 2008 pel fòrum d'estandardització europeu (DVB) per a transmetre eficientment servicis avançats de televisió com TV en alta definició (HDTV) o TV tridimensional (3D TV) [1] utilitzant modulació OFDM; permetran dissenyar un nou estàndard de millors prestacions que RCT que aprofite les capacitats que donen robustesa a DVB-T2 i al qual se'l nomenarà DVB-RCT2 (Digital Vídeo Broadcasting - Return Channel Terrestrial 2nd Generation), el mateix que constaria d'un canal de difusió (canal descendent) per a rebre informació des del proveïdor del servici fins a l'usuari final, utilitzant per a açò qualsevol tecnologia de TDT com ISDB-Tb, DVB-T o DVB-T2; mentres que per a la comunicació inversa (canal ascendent) utilitzaria pròpiament l'arquitectura DVB-RCT2 proposta en este estudi de doctorat. L'anteriorment mencionat faria factible que este nou estàndard puga ser utilitzat en tota Llatinoamèrica. Per a validar el disseny de l'estàndard, se l'avaluarà en termes de cobertura i capacitat respecte al seu predecessor DVB-RCT, i després s'emularà en laboratori les condicions del canal RCT2. Posteriorment es realitzaran estudis socioeconòmics del nou estàndard a fi de poder proporcionar servicis de connectivitat a Internet en zones rurals. Finalment, s'analitzarà la possibilitat d'utilitzar xarxes sense fil 4G en la banda UHF de 700 MHz, així com en la banda de 1700 MHz (AWS). / Radicelli García, CD. (2017). Diseño y validación de la segunda generación del estándar de TDT con canal de retorno inalámbrico, para proveer conectividad a Internet en zonas rurales en Latinoamérica [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/80288 / TESIS

Actualmente, más de la mitad de habitantes de nuestro país: 15,4 millones de peruanos, son usuarios de Internet móvil, lo que nos demuestra que estamos frente ante un servicio prioritario para la mayoría de la población, que nos permite el revisar el correo desde el celular, actualizar las redes sociales en cualquier momento, descargar música o ver videos ya no son actividades propias de tres de cada diez ciudadanos, sino que en un año pasamos a 51% de penetración y dentro de cuatro años serán siete de cada 10 los internautas móviles y tres de ellos, según Cisco, usarán redes 4G LTE. Las conexiones vía 4G LTE hoy son usadas por aproximadamente cuatro millones de peruanos, los costos de los equipos y los planes de datos que la ofrecen suelen ser un poco más elevados que las generaciones anteriores (3G o 2G), sin embargo, su tendencia para ser adquirida es imparable gracias a que se trata de una tecnología idónea en términos de velocidad de transmisión de datos que genera navegar en Internet, según explica el catedrático de la UPC, Carlos Valdez. Por lo que señalo como un obstáculo en estos momentos, la deficiente infraestructura para soportar la gran demanda de los usuarios, la no existencia de un plan de inversiones que nos permita contar con un servicio adecuado en los próximos años, si sigue creciendo el número de usuarios y los avances de uso de esta tecnología 4G sobretodo en los lugares más alejados de la Región Junín.

The purpose of this thesis is to explore the concept of resource scheduling and pricing and its relation to carrier aggregation. The first main topic is a modified Frank Kelly algorithm that allows for the use of utility functions that are piecewise concave, but not a member of a strictly \'diminishing return\' model. This adjustment to the Frank Kelly algorithm allows resource allocation to take into account devices with multiple applications. The second topic introduces the idea of scheduling resources in a carrier aggregation scenario assuming the carriers are scheduled sequentially. / Master of Science

La norme 3G/UMTS a permis de développer les premières applications multimédia pour téléphones et tablettes mobiles. Le nouveau standard 4G/LTE (Long Term Evolution) a pour objectif le très haut débit mobile. Dans ce standard, beaucoup d’efforts ont portés sur la reconfiguration automatique des réseaux en fonction de la demande des clients dans un processus appelé Self-Organizing Network (SON). Le travail de cette thèse s’inscrit dans cette direction. La reconfiguration de réseaux est comprise principalement dans le sens des modèles, des méthodes et des outils pour analyser les indicateurs remontés du réseau et configurer automatiquement les paramètres. Nous avons essentiellement travaillé sur les paramètres des aériens, l’allocation des fréquences, des puissances d’émission et des inclinaisons verticales.Dans cette optique, étant donné la forte variabilité des données d’entrée de l’optimisation issues des remontées de réseau, cette thèse porte sur les modèles et algorithmes d’optimisation robuste dans le contexte de l’optimisation sous contraintes. L’optimisation robuste fait référence à un ensemble de procédés pour proposer des solutions à des problèmes combinatoires dans un contexte de données incertaines et de scénarios variables dans le temps. Une première partie est dédiée à l’état de l’art et présente les principes des Self-Organizing Network (SON). La deuxième partie est consacrée à l’état de l’art des méthodes en optimisation robuste. En troisième partie nous présentons la modélisation mathématique du problème d’optimisation pour lequel les données de trafic (répartitions des clients sur la zone de service et leurs demandes respectives) prennent des valeurs variables dans le temps. Une phase de diagnostic sur le fonctionnement du réseau à partir des données, et une étude de sensibilité des solutions vis-à-vis des variations dans la réalisation des données ont été faites en quatrième partie avec des algorithmes de recherche locale. La cinquième partie présente le travail de conception, développement et test sur scénarios, d’une Recherche Tabou ainsi qu’une analyse approfondie sur les méthodes de pilotage envisagées pour les SON en 4G. / The standard 3G/UMTS has launched the first multimedia applications for mobile phones and tablets. The new standard 4G/LTE (Long Term Evolution) has mobile broadband objective. In this standard a huge effort has been done on automatic network reconfiguration based on customer demand variation in a process called Self-Organizing Network (SON). The work of this thesis lies in this direction. Reconfiguration of networks lies mainly in the direction of models, methods and tools to analyze network Key Performance Indicators and automatically configure its settings. We mainly worked on the air interface parameters such that frequency assignment, emitted power and pattern vertical inclination.In this context, given the high variability of optimization input data issued from the network, this thesis focuses on robust optimization under constraints. The robust optimization refers to a set of processes to provide solutions to combinatorial problems with uncertain and variable scenarios of data over time. The first Section presents the principles of Self-Organizing Network (SON). The second Section concerns the state of the art on robust optimization. The third Section defines the mathematical model to optimize for which traffic data (distribution of customers and throughput requirements on the service area) take variable values over time. A data diagnostic phase on the network operation and a sensitivity analysis of the solutions were made in the fourth Section with several local search algorithms. The fifth Section presents the work of design, development and test of a Tabu Search method and a thorough analysis of SON control methodology proposed for 4G.

LTE- Long Term Evolution, marketed as 4G LTE, is a new generation of mobile-phone network which enable the mobile operator to provide significantly faster mobile broadband data rates. With the new redesign and simplification of the network architecture, 4G LTE can provide five time faster data rates than the current 3G networks. It will help the mobile operators to cope with ever growing mobile data traffic demands in a cost-effective manner. In Taiwan, the licenses for 4G LTE will be issued by the end of 2013, opening another business opportunities for the mobile industry. It’s expected that all the big mobile operators will acquire for the licenses. Telecom equipment vendor such as Nokia Siemens Networks and Ericsson are preparing for 4G LTE network trial and deployment as well. In light of the upcoming 4G LTE deployment in Taiwan, this thesis project was conduct to gain a better understanding of the current mobile users in Taiwan. The goal is to identify and understand customers’ attitudes, preferences, and satisfactions towards the current mobile carriers as well as customers’ expectations of the next generation carrier – 4G LTE. The data input of this thesis are survey data collected by on-line questionnaire from the students at National ChengChi University, and people living in Taiwan. The sample size was 872. The collected data was analyzed by SPSS, a computerized statistical program. The analysis report includes description of the sample, customers’ attitudes, and preferences of the current mobile carriers in general, satisfactions towards their current using carriers, expectations of 4G LTE carriers as well as their preferable carriers. The report also discusses the carrier switching pattern, and the factors influencing the switching behavior. After analyzing the findings of the study, the thesis report proposes that the mobile operators should deploy 4G LTE network coverage as soon as possible, concentrate on increasing mobile data service speed, maintain voice call service quality, offer a wide variety of handsets at some attractive prices and setting tariff rate competitively.

Ingeniero Civil Eléctrico / Entel S.A., la mayor empresa de telecomunicaciones móviles de Chile, requería evaluar el impacto que tendría la incorporación del servicio Voice Over LTE (VoLTE) en su red 4G de datos, en Santiago, con el fin de estimar la inversión requerida en caso de que existiera disminución de cobertura del servicio. Dado lo anterior, el objetivo del presente trabajo de título se enfocó en determinar el área de cobertura que tendrá la actual red 4G de Entel al incorporar el servicio VoLTE. Para llevar a cabo esta tarea se diseñó un Link Budget de VoLTE, el cual se utilizó posteriormente para determinar los puntos de corte en simulaciones que se realizaron en el programa Mentum Planet. De esta forma, se comparó la cobertura de la red de datos (Best Effort) con la cobertura VoLTE. La metodología utilizada en el desarrollo de la presente memoria comprendió la investigación y el análisis de redes móviles LTE, desarrollando y plasmando en el segundo capítulo, una base teórica que permite un amplio y fácil entendimiento de éstas para cualquier persona. Posteriormente, comprendió el diseñó del Link Budget de VoLTE, el cuál fue generado en un documento Excel, otorgando de esta forma una herramienta sencilla y útil al área de optimización de redes de acceso de Entel. El trabajo concluyó con la realización de sets de simulaciones en el programa solicitado, con lo que se obtuvo los porcentajes de cobertura asociados tanto a la red Best Effort como al servicio VoLTE, para las bandas de frecuencia de 2600 MHz y 700 MHz. Entre los principales resultados del presente trabajo, cabe destacar: 1. Disminución aproximada de un 7.5% de cobertura para el servicio VoLTE en comparación a la cobertura del servicio de datos Fourth Generation of Wireless Telephone Technology (4G), para la banda 2600 MHz, considerando Reference Signal Received Power (RSRP) de corte sin fading. 2. Disminución aproximada de un 19% de cobertura para el servicio VoLTE en comparación a la cobertura del servicio de datos 4G, para la banda 700 MHz, considerando RSRP de corte sin fading. 3. Se confirma la importancia del feature TTI Bundling para mejorar la cobertura del enlace ascendente, estableciendo una mejora entre un 20 y un 25% en la cobertura. Como consecuencia final, el presente trabajo entrega a Entel una cuantificación de la cobertura esperada, así como un conjunto de recomendaciones para la implementación del servicio VoLTE, y de ésta forma, pasar a la etapa de evaluación económica para la implementación definitiva del proyecto.

Mobile networks are in the process of becoming the world’s leading medium for data traffic. This challenge has raised the bar for Quality of Services (QoS) provided by the mobile network operators. It requires methods and tools to verify the Service Level Agreement (SLA) and benchmark competitors by comparing metrics of QoS, e.g. the round-trip time and available bandwidth. For this purpose, Blixt™ has been developed, which is a property of InfoVista Sweden AB. Blixt™ is an Android application which measures the available bandwidth and the round-trip time for the latest generation of mobile networks. Blixt™ approach relies on a time-stamping protocol commonly known as Two-Way Active Measurement Protocol (TWAMP). This research work discusses how the packet probing parameters affect the accuracy of measurements and the level of intrusiveness. The performance of the technique was experimentally tested and compared to other tools and methods, namely, iPerf3, nPerf and FTP test.

La norme 3G/UMTS a permis de développer les premières applications multimédia pour téléphones et tablettes mobiles. Le nouveau standard 4G/LTE (Long Term Evolution) a pour objectif le très haut débit mobile. Dans ce standard, beaucoup d'efforts ont portés sur la reconfiguration automatique des réseaux en fonction de la demande des clients dans un processus appelé Self-Organizing Network (SON). Le travail de cette thèse s'inscrit dans cette direction. La reconfiguration de réseaux est comprise principalement dans le sens des modèles, des méthodes et des outils pour analyser les indicateurs remontés du réseau et configurer automatiquement les paramètres. Nous avons essentiellement travaillé sur les paramètres des aériens, l'allocation des fréquences, des puissances d'émission et des inclinaisons verticales.Dans cette optique, étant donné la forte variabilité des données d'entrée de l'optimisation issues des remontées de réseau, cette thèse porte sur les modèles et algorithmes d'optimisation robuste dans le contexte de l'optimisation sous contraintes. L'optimisation robuste fait référence à un ensemble de procédés pour proposer des solutions à des problèmes combinatoires dans un contexte de données incertaines et de scénarios variables dans le temps. Une première partie est dédiée à l'état de l'art et présente les principes des Self-Organizing Network (SON). La deuxième partie est consacrée à l'état de l'art des méthodes en optimisation robuste. En troisième partie nous présentons la modélisation mathématique du problème d'optimisation pour lequel les données de trafic (répartitions des clients sur la zone de service et leurs demandes respectives) prennent des valeurs variables dans le temps. Une phase de diagnostic sur le fonctionnement du réseau à partir des données, et une étude de sensibilité des solutions vis-à-vis des variations dans la réalisation des données ont été faites en quatrième partie avec des algorithmes de recherche locale. La cinquième partie présente le travail de conception, développement et test sur scénarios, d'une Recherche Tabou ainsi qu'une analyse approfondie sur les méthodes de pilotage envisagées pour les SON en 4G.

Cette thèse porte sur la conception d’amplificateurs de puissance reconfigurables en technologie CMOS avancée pour une application cellulaire de 4ème génération. Dans les systèmes de communication sans fil, le rendement énergétique est un critère primordial qui impacte la durée d’utilisation de la batterie. Principalement déterminé par la consommation d’énergie du transmetteur, il est plus particulièrement lié à celle de l’amplificateur de puissance (PA). Pour les terminaux mobiles de 4ème génération (4G), les techniques de transmission et les modulations utilisées pour atteindre les débits de données visés induisant une dynamique importante du signal à transmettre, l’implémentation de techniques d’amélioration du rendement autour du PA devient indispensable, afin de le reconfigurer en puissance.Nous avons mis au point dans ce travail de recherche des architectures innovantes utilisant les techniques d’amélioration du Power Cell Switching (PCS) et de l’Envelope Tracking (ET). Le double objectif visé étant d’améliorer significativement le rendement pour les faibles niveaux de puissance et d’apporter de la flexibilité par rapport à un PA utilisé seul. Une première architecture utilisant la technique du PCS totalement intégré en technologie CMOS 65nm de STMicroelectronics, mettant en œuvre des transformateurs comme combineurs de puissance, a été réalisée pour valider la fonctionnalité du concept proposé. Puis une deuxième architecture combinant les techniques du PCS et de l’ET a été conçue, afin d’évaluer les avantages qu’apporte la combinaison de ces deux techniques par rapport à un PA fonctionnant seul et à un PA développé utilisant la technique du PCS. / This thesis deals with the design of reconfigurable power amplifiers implemented in CMOS technology for 4G LTE application. For the next generation communication systems such as 4G LTE, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is employed for a wideband communication. Indeed, signal information is encoded both in amplitude and phase domains, which results in a higher peak to average power ratio than for 2G and 3G systems. Consequently, the overall power amplifier (PA) efficiency does not only depend on efficiency at maximum power, but also and mainly on efficiency at back-off level where the PA operates most of the time. Obviously, classical PA architectures do not address this problem, because it can only achieve maximum efficiency at a single power level, usually around the peak output power. Therefore, the overall efficiency of the PA is considerably low and efficiency improvement techniques are required to increase the battery life-time. This thesis exposes innovative architectures using Power Cell Switching (PCS) and Envelope Tracking (ET) techniques. The main objective of the proposed architectures is to significantly improve the average efficiency in comparison with a stand-alone power amplifier at power back-off. Consequently, a reconfigurable PA architecture using a 4-step PCS technique has been implemented in CMOS 65nm technology. A second architecture was designed to evaluate the improvement obtained with the combination of these two techniques.

<div>Cellular networks are an indispensable part of a nation's critical infrastructure. They not only support functionality that are critical for our society as a whole (e.g., business, public-safety message dissemination) but also positively impact us at a more personal level by enabling applications that often improve our quality of life (e.g., navigation). Due to deployment constraints and backward compatibility issues, the various cellular protocol versions were not designed and deployed with a strong security and privacy focus. Because of their ubiquitous presence for connecting billions of users and use for critical applications, cellular networks are, however, lucrative attack targets of motivated and resourceful adversaries. </div><div><br></div><div></div><div>In this dissertation, we investigate the security and privacy of 4G LTE and 5G protocol designs and deployments. More precisely, we systematically identify design weaknesses and implementation oversights affecting the critical operations of the networks, and also design countermeasures to mitigate the identified vulnerabilities and attacks. Towards this goal, we developed a systematic model-based testing framework called LTEInspector. LTEInspector can be used to not only identify protocol design weaknesses but also deployment oversights. LTEInspector leverages the combined reasoning capabilities of a symbolic model checker and a cryptographic protocol verifier by combining them in a lazy fashion. We instantiated \system with three critical procedures (i.e., attach, detach, and paging) of 4G LTE. Our analysis uncovered 10 new exploitable vulnerabilities along with 9 prior attacks of 4G LTE all of which have been verified in a real testbed. Since identifying all classes of attacks with a unique framework like \system is nearly impossible, we show that it is possible to identify sophisticated security and privacy attacks by devising techniques specifically tailored for a particular protocol and by leveraging the findings of LTEInspector. As a case study, we analyzed the paging protocol of 4G LTE and the current version of 5G, and observed that by leveraging the findings from LTEInspector and other side-channel information and by using a probabilistic reasoning technique it is possible to mount sophisticated privacy attacks that can expose a victim device's coarse-grained location information and sensitive identifiers when the adversary is equipped only with the victim's phone number or other soft-identity (e.g., social networking profile). An analysis of LTEInspector's findings shows that the absence of broadcast authentication enables an adversary to mount a wide plethora of security and privacy attacks. We thus develop an attack-agnostic generic countermeasure that provides broadcast authentication without violating any common-sense deployment constraints. Finally, we design a practical countermeasure for mitigating the side-channel attacks in the paging procedure without breaking the backward compatibility.</div>