[ES] Las ciudades constituyen un poderoso motor de crecimiento económico y social gracias a las oportunidades que ofrecen en contraposición al medio rural: mayor diversidad y cali-dad de empleo junto con mejores infraestructuras y servicios. Sin embargo, este crecimien-to genera una demanda creciente de recursos por lo que su gestión sostenible se ha conver-tido en un elemento clave en la política de las administraciones en todo el mundo. El concepto de "Ciudad Inteligente" surge para dar una respuesta global para el entorno urbano. Los principales organismos de estandarización están desarrollando un ecosistema de recomendaciones que definen entre otros aspectos, y relacionados con el ámbito tecno-lógico de la presente tesis, una arquitectura tecnológica consistente, métricas e indicadores de rendimiento, así como un modelo integrado de información. En este complejo entorno, la red de comunicaciones de una Ciudad Inteligente ha de ser capaz de adaptarse a los incrementos, en muchos casos abruptos, del tráfico generado por miles de dispositivos de naturaleza, criticidad y comportamiento heterogéneo. Garantizar la calidad, disponibilidad y prestaciones de los servicios subyacentes cuando éstos compi-ten por recursos limitados, así como evaluar el impacto de la introducción de nuevos servi-cios "smart", es un área de creciente interés. Aspectos como la cobertura geográfica, el bajo consumo y coste de los dispositivos, junto con la aparición de nuevas tecnologías y novedosos patrones de tráfico no suficientemen-te caracterizados, generan nuevos retos que es necesario abordar. Sirva como ejemplo el lanzamiento en España de los primeros servicios NB-IoT (3GPP TR 45.820 Cellular system support for ultra-low complexity and low throughput Internet of Things) y el reto que su-pondrá el despliegue de las tecnologías 5G en entornos urbanos. Esta tesis, que desarrolla el objetivo 05 del Proyecto de Investigación "MEC TIN2013-47272-C2-1-R - Plataforma de Servicios para Ciudades Inteligentes con Redes M2M Den-sas (PLASMA). Caracterización de servicios MTC/IoT y modelado de patrones de tráfico", profundiza en los aspectos relacionados con la evaluación de prestaciones de diversos servicios bajo una arquitectura de referencia. Para ello se han caracterizado las diferentes fuentes de tráfico que intervienen en una ciudad inteligente y se ha definido una red mode-lo convergente de acuerdo con las recomendaciones ITU-T Y.2011/Y.2012/Q3.900 (Next Generation Networks - Frameworks and functional architecture models & testing). En base a las conclusiones anteriores, se ha diseñado una herramienta denominada "Si-mulCity" que permite simular de manera flexible escenarios donde múltiples fuentes con-figurables de voz, vídeo y MTC comparten recursos en la red modelo definida. SimulCity permite la configuración de los mecanismos de gestión de tráfico (control de admisión en el acceso, clases de servicio, funciones policía, tránsito en la red MPLS) para evaluar presta-ciones y dimensionar adecuadamente los parámetros de caudales y clases de servicio que garanticen el adecuado funcionamiento de las aplicaciones. La herramienta Simulcity se ha utilizado para simular diferentes escenarios de servicios que están en proceso de implantación en la ciudad de València. Los resultados obtenidos han permitido realizar un dimensionado adecuado de los recursos de ancho de banda y clases de servicio necesarios con anterioridad a su despliegue. / [EN] Cities are a powerful engine for economic and social growth thanks to the opportuni-ties offered in contrast to the rural environment: greater diversity and quality of em-ployment together with better infrastructure and services. However, this growth gen-erates an increasing demand for resources, so that its sustainable management has be-come a key element in the policy of administrations around the world. The concept of "Smart City" emerges to give a global response to the urban environ-ment. The main standardization bodies are developing an ecosystem of recommenda-tions that define, among other aspects, and related to the technological scope of this thesis, a consistent technological architecture, metrics and performance indicators, as well as an integrated model of information. In this complex environment, the telecommunications network of a Smart City must be able to adapt to the often-abrupt increases in traffic generated by thousands of de-vices of a nature, criticality and heterogeneous behaviour. Ensuring the quality, avail-ability and performance of underlying services when they compete for limited re-sources, as well as assessing the impact of the introduction of new smart services, is an area of growing interest. Aspects such as geographical coverage, low consumption and cost of the devices, to-gether with the appearance of new technologies and novel traffic patterns not suffi-ciently characterized, generate new challenges that need to be addressed. An example is the launch in Spain of the first NB-IoT services (3GPP TR 45.820 Cellular system support for ultra-low complexity and low throughput Internet of Things) and the chal-lenge that will involve the deployment of 5G technologies in urban environments. This thesis, which develops objective 05 of the Research Project "MEC TIN2013-47272-C2-1-R - Services Platform for Smart Cities with Dense M2M Networks (PLASMA). Characterization of MTC / IoT services and modelling of traffic patterns ", delves into the aspects related to the evaluation of the performance of various ser-vices under a reference architecture. For this, the different sources of traffic that in-tervene in an intelligent city have been characterized and a convergent model network has been defined in accordance with ITU-T recommendations Y.2011 / Y.2012 / Q3.900 (Next Generation Networks - Frameworks and functional architecture models & testing). Based on the above conclusions, a tool called "SimulCity" has been designed that al-lows to simulate in a flexible way scenario where multiple configurable sources of voice, video and MTC share resources in the defined model network. SimulCity al-lows the configuration of the traffic management mechanisms (access admission con-trol, service classes, police functions, traffic in the MPLS network) to evaluate per-formance and adequately dimension the parameters of flow rates and service classes that guarantee the adequate operation of the applications. The Simulcity tool has been used to simulate different service scenarios that are in the process of being implemented in the city of Valencia. The results obtained have al-lowed an adequate sizing of the bandwidth resources and service classes necessary prior to their deployment. / [CA] Les ciutats constituïxen un poderós motor de creixement econòmic i social gràcies a les oportunitats que oferixen en contraposició al medi rural: major diversitat i qualitat d'ocupació junt amb millors infraestructures i servicis. No obstant això, este creixe-ment genera una demanda creixent de recursos i la seua gestió sostenible s'ha convertit en un element clau en la política de les administracions en tot el món. El concepte de "Ciutat Intel·ligent" sorgix per a donar una resposta global per a l'en-torn urbà. Els principals organismes d'estandardització estan desenrotllant un ecosiste-ma de recomanacions que definixen entre altres aspectes, i relacionats amb l'àmbit tecnològic de la present tesi, una arquitectura tecnològica consistent, mètriques i indi-cadors de rendiment, així com un model integrat d'informació. En este complex entorn, la xarxa de comunicacions de una Ciutat Intel·ligen ha de ser capaç d'adaptar-se als increments, en molts casos abruptes, del tràfic generat per milers de dispositius de naturalesa, criticidad i comportament heterogeni. Garantir la qualitat, disponibilitat i prestacions dels servicis subjacents quan estos competixen per recursos limitats, així com avaluar l'impacte de la introducció de nous servicis "smart", és una àrea de creixent interés. Aspectes com la cobertura geogràfica, el baix consum i cost dels dispositius, junt amb l'aparició de noves tecnologies i nous patrons de tràfic no suficientment caracteritzats, generen nous reptes que és necessari abordar. Servisca com a exemple el llançament a Espanya dels primers servicis NB-IoT (3GPP TR 45.820 Cellular system support for ultra-low complexity and low throughput Internet of Things) i el repte que suposarà el desplegament de les tecnologies 5G en entorns urbanes. Esta tesi, que desenrotlla l'objectiu 05 del Projecte d'Investigació "MEC TIN2013-47272-C2-1-R - Plataforma de Servicis per a Ciutats Intel·ligents amb Xarxes M2M Denses (PLASMA) . Caracterització de servicis MTC/IoT i modelatge de patrons de tráfico&", aprofundix en els aspectes relacionats amb l'avaluació de prestacions de diversos servicis davall una arquitectura de referència. Per a això s'han caracteritzat les diferents fonts de tràfic que intervenen en una ciutat intel·ligent i s'ha definit una xar-xa model convergent d'acord amb les recomanacions ITU-T Y.2011/Y.2012/Q3.900 (Next Generation Networks - Frameworks and fun-ctional architecture models & tes-ting). Basant-se en les conclusions anteriors, s'ha dissenyat una ferramenta denominada "Si-mulCity"; que permet simular de manera flexible escenaris on múltiples fonts configu-rables de veu, vídeo i MTC compartixen recursos en la xarxa model definida. Simul-City permet la configuració dels mecanismes de gestió de tràfic (control d'admissió en l'accés, classes de servici, funcions policia, trànsit en la xarxa MPLS) per a avaluar prestacions i dimensionar adequadament els paràmetres de cabals i classes de servici que garantisquen l'adequat funcionament de les aplicacions. La ferramenta Simulcity s'ha utilitzat per a simular diferents escenaris de servicis que estan en procés d'implantació en la ciutat de València. Els resultats obtinguts han per-més realitzar un dimensionat adequat dels recursos d'amplada de banda i classes de servici necessaris amb anterioritat al seu desplegament. / Gómez Sacristán, ÁA. (2018). Análisis y caracterización del tráfico HTC+MTC en una Smart City. Modelado de fuentes y calidad de servicio [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/107357 / TESIS

Desde sus inicios hace algo más de veinte años, la telefonía móvil celular ha experimentado un enorme crecimiento e importantes transformaciones y, todavía hoy, se encuentra en una fase de cambio y crecimiento. A diferencia de lo que ocurre en una red fija, en la que la enorme capacidad de transmisión que aporta la fibra óptica relega a un segundo plano la gestión eficiente de esta capacidad, el medio de transmisión en la interfaz radio de las redes móviles es un bien escaso. Aunque los avances tecnológicos permiten ampliar el rango de frecuencias utilizables y conseguir una mayor eficiencia espectral, el aumento del tráfico junto a la aparición de nuevos usos y servicios hacen que la gestión eficiente de los recursos radio continúe siendo de gran importancia. El control de admisión (CA) es un mecanismo importante para la gestión de los recursos radio. Aunque el estudio de las técnicas de CA recibió un impulso importante en el contexto de la red digital de servicios Integrados de banda ancha (RDSI-BA), las redes móviles tienen ciertas características específicas que hacen que el CA sea más complejo: las ya referidas limitaciones del espectro, las características propias del canal radio que resultan en un comportamiento aleatorio y, sobre todo, la movilidad de los terminales. En este trabajo se estudia el CA en relación con la movilidad: para admitir una nueva sesión se deben tener ciertas garantías -al menos en un sentido estadístico- de que la red tendrá recursos suficientes para mantener, con la calidad de servicio (QoS) requerida, tanto esa nueva sesión como las ya existentes en ese momento, y ello teniendo en cuenta que durante la vida de una sesión, ésta -el terminal- puede cambiar de área de cobertura (célula), y los recursos deberán estar disponibles allí donde vaya el terminal. Aunque el interés por este tema no es nuevo, continúa vigente, pues para atender la creciente demanda de capacidad, una de las formas pasa por reducir el tamaño de las células.... / Pla Boscà, V. (2005). Contribución a la gestión de recursos en redes de acceso celulares. Modelos analíticos y evaluación de prestaciones [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2001 / Palancia

[ES] Las redes de sensores inalámbricas (WSN) han experimentado un resurgimiento debido al desarrollo de la Internet de las Cosas (IoT). Una de las características de las aplicaciones de la IoT es la necesidad de hacer uso de dispositivos sensores y actuadores. En aplicaciones como automatización de edificios, de gestión energética, industriales o de salud, los nodos sensores que componen la WSN, transmiten información a un colector central o sink. La información es posteriormente procesada, analizada y utilizada para propósitos específicos. En cada una de estas aplicaciones, los dispositivos sensores pueden considerarse como parte de una WSN. En ese sentido el modelado y la evaluación de las prestaciones en las WSN es importante, ya que permite obtener una visión más clara de su comportamiento, facilitando un adecuado diseño y una exitosa puesta en operación. En el presente trabajo de tesis se han desarrollado modelos matemáticos para evaluar las prestaciones de WSN, los cuales están basados en Cadenas de Markov en Tiempo Discreto (DTMC). Los parámetros de prestaciones elegidos para la evaluación son: energía consumida promedio, eficiencia energética, caudal cursado y retardo promedio de los paquetes. Los resultados que se han obtenido han sido validados por medio de simulación basada en eventos discretos (DES). Existen estudios de WSN en escenarios homogéneos, donde los nodos que componen la red inalámbrica son del mismo tipo y tienen las mismas características de operación. En estos análisis se definen WSN homogéneas compuestas por un nodo central o sumidero (sink), que recibe la información de los nodos sensores localizados alrededor, formando una célula o cluster. Estos nodos realizan las transmisiones en SPT (Single Packet Transmission), enviando un solo paquete por ciclo de transmisión. Sin embargo, es posible encontrar, más ahora con el desarrollo de la IoT, escenarios donde coexisten distintos tipos de nodos, con características diferentes y, por tanto, con requerimientos de operación específicos. Esto da lugar a la formación de clusters cuyos nodos tienen aplicaciones distintas, desigual consumo de energía, diversas tasas de trasmisión de datos, e incluso diferentes prioridades de acceso al canal de transmisión. Este tipo de escenarios, que denominamos heterogéneos, forman parte de los escenarios estudiados en el presente trabajo de tesis. En una primera parte, se ha desarrollado un modelo para evaluar las prestaciones de una WSN heterogénea y con prioridades de acceso al medio. El modelado incluye un par de DTMC de dos dimensiones (2D-DTMC) cada una, cuya solución en términos de la distribución de probabilidad estacionaria, es utilizada para determinar los parámetros de prestaciones. Se desarrollan, por tanto, expresiones cerradas para los parámetros de prestaciones, en función de la distribución estacionaria que se ha obtenido a partir de la solución de las 2D-DTMC. En una segunda parte, se desarrolla un modelo analítico también pensado para escenarios heterogéneos y con prioridades, pero en el que los nodos de la WSN, cuando consiguen acceso al canal, transmiten un conjunto de paquetes en vez de uno solo como en el modelo de la primera parte. Estos dos modos de operación de los sensores los denominamos aggregated packet trans- mission (APT) y single packet transmission (SPT), respectivamente. El número de paquetes que un nodo funcionando en APT trasmite cuando accede al canal es el menor entre un parámetro configurable y el número de paquetes que tuviera en la cola en ese momento. Este modo de operación consigue una mayor eficiencia energética y un aumento en el caudal cursado, además de una disminución en el retardo promedio de los paquetes. En una tercera parte, se propone un nuevo procedimiento analítico para la determinación del consumo energético de los nodos que conforman una WSN. A diferencia de los métodos de cálculo anteriores, la nueva prop / [CA] Les xarxes de sensors sense fils (WSN) han experimentat un ressorgiment causa de al desenvolupament de la Internet de les Coses (IoT). Una de les característiques de IoT és la inclusió, en les seves aplicacions, de dispositius sensors i actuadors. En aplicacions com automatització d'edificis, de gestió energètica, industrials o de salut, els nodes sensors que componen la WSN, transmeten informació a un col·lector central o sink. La informació és posteriorment processada, analitzada i utilitzada per a propòsits específics. En cadascuna d'aquestes aplicacions, els dispositius sensors poden considerar com a part d'una WSN. En aquest sentit el modelitzat i l'avaluació de l'acompliment en les WSN és important, ja que permet obtenir una visió més clara del seu comportament, facilitant un adequat disseny i una exitosa posada en operació. En el present treball de tesi s'han desenvolupat models matemàtics per avaluar l'acompliment de WSN, els quals estan basats en Cadenes de Markov en Temps Discret (DTMC). Els paràmetres d'acompliment obtinguts per a l'avaluació són: energia consumida mitjana, eficiència energètica, cabal cursat i retard mitjà dels paquets. Els resultats que s'han obtingut, han estat validats per mitjà de simulació basada en esdeveniments discrets (DES). Existeixen estudis de WSN en escenaris homogenis, on els nodes que componen la xarxa sense fils són de el mateix tipus i tenen les mateixes característiques d'operació. En aquests anàlisis prèvies es defineixen WSN homogènies compostes per un node central o embornal (sink), que rep la informació dels nodes sensors localitzats al voltant, formant una cèl·lula o cluster. Aquests nodes realitzen les transmissió en SPT (Single Packet Transmission), és a dir, enviant un sol paquet cada vegada que transmeten. No obstant això, és possible trobar, més ara amb el desenvolupament de la IOT, escenaris on hi ha una coexistència de distints tipus de nodes, amb característiques diferents i, per tant, amb requeriments d'operació específics. Això dona lloc a formació de clusters els nodes tenen aplicacions diferents, desigual consum d'energia, diverses taxes de transmissió de dades, i fins i tot diferent prioritats d'accés a canal de transmissió. Aquest tipus d'escenaris, que anomenem heterogenis, formen part dels escenaris estudiats en el present treball de tesi. En una primera part, s'ha desenvolupat un model per avaluar l'acompliment d'una WSN heterogènia i amb prioritats d'accés al medi. El modelitzat inclou un parell DTMC de dues dimensions (2D-DTMC), la solució en termes de la distribució estacionària de probabilitat, és utilitzada per obtenir posteriorment els paràmetres d'acompliment. Es desenvolupen, per tant, expressions tancades per a la determinació dels paràmetres d'acompliment, on és substituïda la distribució estacionària que s'ha obtingut a partir de la solució de les 2D-DTMC. En una segona part, es desenvolupa un model, en el qual els nodes pertanyents a la WSN, poden transmetre els seus paquets en agregat (APT) en escenaris heterogenis i amb prioritats. A diferència del model anterior, on els nodes transmeten un paquet per cicle (SPT), en APT els nodes poden transmetre més d'un paquet. Això porta com a conseqüència una major eficiència energètica, a més d'un augment en el cabal cursat i disminució en el retard mitjana. En una tercera part, es proposa un nou desenvolupament analític per a la determinació del consum energètic dels nodes que conformen una WSN. A diferència de les expressions utilitzades anteriorment per al càlcul del consum energètic, aquesta proposta alternativa permet obtenir resultats més precisos a través del desenvolupament d'expressions més intuïtives i sistemàtiques. Amb aquest nou procediment, es realitzen estudis energètics per WSN en escenaris homogenis i heterogenis. / [EN] Wireless sensor networks (WSN) have experienced a resurgence due to the development of the Internet of Things (IoT). One of the characteristics of IoT is the deployment of applications that require sensor devices and actuators. In applications such as building automation, energy management, industrial or health, the sensor nodes that make up the WSN transmit information to a central collector or sink. The information is processed, analyzed, and used for specific purposes. In each of these applications, the sensor devices can be considered part of a WSN. In this sense, the modeling and performance evaluation of WSN is important, since it allows obtaining a clearer vision of their behavior, facilitating an adequate design and a successful operation. In the present thesis, analytical models based on Discrete Time Markov Chains (DTMC) have been developed to evaluate the performance of WSN. The parameters defined for the performance evaluation are: average consumed energy, energy efficiency, throughput and average packet delay. The obtained results have been validated by means of discrete event simulation (DES). There are studies of WSN in homogeneous scenarios, where the nodes that compose the WSN are of the same type and have the same operating characteristics. In these previous studies, homogeneous WSN are defined as a cell or cluster composed of a central node or sink, which receives the information from the sensor nodes located around it. These nodes operate in SPT (Single Packet Transmission), sending a single packet per transmission cycle. However, it is possible to find, especially now with the development of the IoT, scenarios where different types of nodes coexist, although they have different characteristics or specific operational requirements. This results in the formation of clusters whose nodes have different applications, uneven power consumption, different data transmission rates, and even different priorities for access to the transmission channel. These types of scenarios, which we call heterogeneous, are part of the scenarios studied in this thesis work. In the first part, a model has been developed to evaluate the performance of a heterogeneous WSN and with priorities to access a common channel. The model includes a two-dimensional DTMC pair (2D-DTMC), whose solution in terms of the stationary probability distribution is used to obtain the performance parameters. Closed expressions are provided for the determination of performance parameters of interest, given in terms of the stationary distribution of the 2D-DTMC. In a second part, an analytical model is developed to evaluate the performance of a heterogeneous WSN, where nodes operate in aggregate packet transmission (APT) mode and deploy different channel access priorities. Un like the previous model, where the nodes transmit one packet per cycle (SPT) when they gain access to the channel, in APT the nodes can transmit a number of packets larger than one, that is the minimum between a configurable parameter and the number of packets in the packet queue of the node. This results in greater energy efficiency and throughput, while decreases the average packet delay. In a third part, a new analytical model is proposed to determine the energy consumption of the nodes that make up a WSN. Unlike previous computation procedures, this alternative proposal is based on more intuitive and systematic expressions and allows to obtain more accurate results. With this new procedure, energy studies are performed for WSN in homogeneous and heterogeneous scenarios. / Este trabajo se ha desarrollado en el marco de los siguientes proyectos de investigación: Platform of Services for Smart Cities with Dense Machine to Machine Networks, PLASMA, TIN2013-47272-C2-1-R and New Paradigms of Elastic Networks for a World Radically Based on Cloud and Fog Computing, Elastic Networks, TEC2015-71932-REDT. También quisiera agradecer el apoyo recibido por parte de the European Union under the program Erasmus Mundus Partnerships, project EuroinkaNet, GRANT AGREEMENT NUMBER - 2014-0870/001/001 y La Secretaria de Educación Pública (México), bajo el Programa para el Desarrollo Profesional Docente: SEP-SES (DSA/103.5/15/6629). / Portillo Jiménez, C. (2021). Modelado y evaluación de prestaciones de redes de sensores inalámbricos heterogéneos con ciclo de trabajo síncrono [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171275 / TESIS