[EN] The current command and control systems are based on wireless technologies such as TETRAPOL, TETRA, HF, VHF, satellite links, etc., despite providing a wide scope, usually have a very limited bandwidth. Because of these limitations they can only provide voice communications and data transmission at low speeds which could not completely reproduce the COP (Common Operational Picture) of a conflict or emergency. Communications on the battlefield are mainly wireless, only on a few trunks wired networks are used. Wireless data networks are considerably less robust, since generally they only provide a fraction of the transmission capacity of the wired counterparts, and also suffer problems due to interference and radio environment propagation effect which do not happen in wired networks. To combat these effects, wireless protocols typically send additional information for error correction, and may include some redundant transmission. In the military field, bandwidth it is really low and certain technologies do not allow the transmission of video information. The VHF and HF radio equipment widely used in armies around the world are a clear example. Therefore becomes latent the need to have a command and control system that allows information flows to and from troops in a quickly and reliable way. This thesis is framed in the development and practical evolution of a communications architecture for wireless networks C4ISR systems (Command, Control, Communications, Computers, Information Surveillance and Reconnaissance), particularly for small units. Being a small unit one located at battalion hierarchical level or lower in the military, or an autonomous unit of intervention in the field of emergencies. In this thesis, it is described a communications architecture for SIMACOP (Which is a Spanish acronym for: SIstema de MAndo y Control de Pequeña Unidad), which is a C4ISR system based on COTS technology with capabilities for multimedia content distribution and sensor fusion. Major technological contributions in this context are: the cognitive cross-layer communications architecture proposed, the introduction of high quality video and audio streaming included in the communications architecture of the C4ISR system, detecting elements through GPS, merging data collected by various sensors deployed in the area of operations and integration of several wireless communication systems with different bandwidths. For example, VHF, HF, satellite communications, IEEE 802.11 and WiMAX (IEEE 802.16d), which builds the network at different levels of command that will be described in this thesis. The main objectives are to study and identify the needs in command and control at the level of tactical communications in both the civil and the military side, and raise a global communications architecture for C4ISR systems to establish multimedia communications over next generation IP-based mobile tactical networks, including video streaming to improve situational awareness (SA) at each level of the chain of command with a scheme of multi-resolution representation. This improvement of the SA will be tested in both civil and military fields. / [ES] Los actuales sistemas de mando y control se basan en tecnologías inalámbricas como TETRAPOL, TETRA, HF, VHF, enlaces satelitales, etc., que a pesar de dar un amplio alcance, disponen de un ancho de banda muy limitado. Debido a estas limitaciones sólo se puede disponer de comunicaciones vocales y de transmisión de datos a velocidades bajas que no reproducen por completo el COP (Common Operacional Picture) de la situación de conflicto o emergencia. Las comunicaciones en el campo de batalla son principalmente inalámbricas, sólo en algunos enlaces troncales se utilizan redes cableadas. Las redes de datos inalámbricas son considerablemente menos robustas, ya que generalmente sólo tienen una fracción de la capacidad de transmisión de sus homólogas cableadas, y también sufren problemas debido a la interferencia y propagación del entorno radio efecto que en las redes cableadas no suceden. Para combatir estos efectos, los protocolos inalámbricos suelen enviar información adicional para la corrección de errores, y pueden incluir algún tipo de transmisión redundante. En el ámbito militar el ancho de banda es realmente bajo y ciertas tecnologías no permiten la transmisión de información de vídeo. Los equipos radio HF y VHF utilizados ampliamente en los ejércitos de todo el mundo son un claro ejemplo. Por lo tanto se hace latente la necesidad de disponer de un sistema de mando y control que permita proveer información desde y hacia las tropas de forma rápida y fiable. La presente tesis doctoral se enmarca en el desarrollo y evolución práctica de una arquitectura de comunicaciones de redes inalámbricas para sistemas C4ISR (Command Control, Computers and Communications Information Surveillance and Reconaissance), en particular los relativos a pequeñas unidades. Por pequeña unidad se entiende aquella que es de orden jerárquico menor o igual al de batallón en el ámbito militar o a una unidad autónoma de intervención en el ámbito de las emergencias. En la tesis doctoral se describe la arquitectura de comunicaciones de SIMACOP (SIstema de MAndo y COntrol de Pequeñas unidades), el cual es un sistema C4ISR basado en tecnología COTS con capacidades de distribución de contenidos multimedia y fusión sensorial. Las principales contribuciones tecnológicas en este marco son las siguientes: la arquitectura de comunicaciones cross-layer y cognitiva propuesta, la introducción de streaming de video y audio de alta calidad en la arquitectura de comunicaciones del sistema C4ISR, la detección de elementos a través de GPS, la fusión de datos recogida mediante distintos sensores desplegados en la zona de operaciones y la integración de diversos sistemas de comunicaciones inalámbricas con diversos anchos de banda. Por ejemplo, VHF, HF, comunicaciones satelitales, IEEE 802.11 y WiMAX (IEEE 802.16d), las cuales conforman la red a distintos niveles de mando que serán descritas en el presente trabajo. Los objetivos principales son estudiar e identificar las necesidades existentes en mando y control a nivel de comunicaciones tácticas, tanto en la vertiente civil como en la militar, y plantear una arquitectura de comunicaciones global para sistemas C4ISR que permita establecer comunicaciones multimedia a través redes móviles tácticas de nueva generación basadas en IP, incluyendo streaming de video para mejorar la conciencia situacional (SA) en cada nivel de la cadena de mando con un esquema de representación multi resolución. Esta mejora de la SA se probará tanto en el ámbito civil como en el militar. / [CAT] Els actuals sistemes de comandament i control es basen en tecnologies sense fils com TETRAPOL, TETRA, HF, VHF, enllaços satelitales, etc., que tot i donar un ampli abast, disposen d'un ample de banda molt limitat. A causa d'aquestes limitacions només es pot disposar de comunicacions vocals i de transmissió de dades a velocitats baixes que no reprodueixen per complet el COP (Common Operacional Picture) de la situació de conflicte o emergència. Les comunicacions en el camp de batalla són principalment sense fils, només en alguns enllaços troncals s'utilitzen xarxes cablejades. Les xarxes de dades sense fils són considerablement menys robustes, ja que generalment només tenen una fracció de la capacitat de transmissió de les seves homòlogues cablejades, i també pateixen problemes a causa de la interferència i propagació de l'entorn ràdio efecte que a les xarxes cablejades no succeeixen. Per combatre aquests efectes, els protocols sense fils solen enviar informació addicional per a la correcció d'errors, i poden incloure algun tipus de transmissió redundant. En l'àmbit militar l'ample de banda és realment baix i certes tecnologies no permeten la transmissió d'informació de vídeo. Els equips ràdio HF i VHF utilitzats àmpliament en els exèrcits de tot el món són un clar exemple. Per tant es fa latent la necessitat de disposar d'un sistema de comandament i control que permeti proveir informació des de i cap a les tropes de forma ràpida i fiable. La present tesi doctoral s'emmarca en el desenvolupament i evolució pràctica d'una arquitectura de comunicacions de xarxes sense fils per a sistemes C4ISR (Command Control, Computers and Communications Information Surveillance and Reconaissance), en particular els relatius a petites unitats. Per petita unitat s'entén aquella que és d'ordre jeràrquic menor o igual al de batalló en l'àmbit militar oa una unitat autònoma d'intervenció en l'àmbit de les emergències. En la tesi doctoral es descriu l'arquitectura de comunicacions de SIMACOP (sistema de comandament i control de Petites unitats), el qual és un sistema C4ISR basat en tecnologia COTS amb capacitats de distribució de continguts multimèdia i fusió sensorial. Les principals contribucions tecnològiques en aquest marc són les següents: l'arquitectura de comunicacions cross-layer i cognitiva proposta, la introducció de streaming de vídeo i àudio d'alta qualitat en l'arquitectura de comunicacions del sistema C4ISR, la detecció d'elements a través de GPS , la fusió de dades recollida mitjançant diferents sensors desplegats a la zona d'operacions i la integració de diversos sistemes de comunicacions sense fils amb diversos amples de banda. Per exemple, VHF, HF, comunicacions satelitales, IEEE 802.11 i WiMAX (IEEE 802.16d), les quals conformen la xarxa a diferents nivells de comandament que seran descrites en el present treball. Els objectius principals són estudiar i identificar les necessitats existents en comandament i control a nivell de comunicacions tàctiques, tant en el vessant civil com en la militar, i plantejar una arquitectura de comunicacions global per a sistemes C4ISR que permeti establir comunicacions multimèdia a través xarxes mòbils tàctiques de nova generació basades en IP, incloent streaming de vídeo per millorar la consciència situacional (SA) en cada nivell de la cadena de comandament amb un esquema de representació multi resolució. Aquesta millora de la SA es provarà tant en l'àmbit civil com en el militar. / Hernández Blanco, LE. (2016). Arquitectura de comunicaciones de datos inalámbricas para sistemas C4ISR [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61458 / TESIS

[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

[ES] La presente tesis doctoral propone la arquitectura de un sistema de Geo-visualización Espaciotemporal de actividad delictiva y criminal, para ser aplicada a Sistemas de Comando y Control (C2S) específicamente dentro de sus Sistemas de Información de Comando y Control (C2IS). El sistema de Geo-visualización Espaciotemporal se basa en el análisis masivo de datos reales de actividad delictiva, proporcionado por la Policía Nacional Colombiana (PONAL) y está compuesto por dos aplicaciones diferentes: la primera permite al usuario geo-visualizar espaciotemporalmente de forma dinámica, las concentraciones, tendencias y patrones de movilidad de esta actividad dentro de la extensión de área geográfica y el rango de fechas y horas que se precise, lo cual permite al usuario realizar análisis e interpretaciones y tomar decisiones estratégicas de acción más acertadas; la segunda aplicación permite al usuario geo-visualizar espaciotemporalmente las predicciones de la actividad delictiva en periodos continuos y cortos a modo de tiempo real, esto también dentro de la extensión de área geográfica y el rango de fechas y horas de elección del usuario. Para estas predicciones se usaron técnicas clásicas y técnicas de Machine Learning (incluido el Deep Learning), adecuadas para el pronóstico en multiparalelo de varios pasos de series temporales multivariantes con datos escasos. Las dos aplicaciones del sistema, cuyo desarrollo se muestra en esta tesis, están realizadas con métodos novedosos que permitieron lograr estos objetivos de efectividad a la hora de detectar el volumen y los patrones y tendencias en el desplazamiento de dicha actividad, mejorando así la conciencia situacional, la proyección futura y la agilidad y eficiencia en los procesos de toma de decisiones, particularmente en la gestión de los recursos destinados a la disuasión, prevención y control del delito, lo cual contribuye a los objetivos de ciudad segura y por consiguiente de ciudad inteligente, dentro de arquitecturas de Sistemas de Comando y Control (C2S) como en el caso de los Centros de Comando y Control de Seguridad Ciudadana de la PONAL. / [CA] Aquesta tesi doctoral proposa l'arquitectura d'un sistema de Geo-visualització Espaitemporal d'activitat delictiva i criminal, per ser aplicada a Sistemes de Comandament i Control (C2S) específicament dins dels seus Sistemes d'informació de Comandament i Control (C2IS). El sistema de Geo-visualització Espaitemporal es basa en l'anàlisi massiva de dades reals d'activitat delictiva, proporcionada per la Policia Nacional Colombiana (PONAL) i està composta per dues aplicacions diferents: la primera permet a l'usuari geo-visualitzar espaitemporalment de forma dinàmica, les concentracions, les tendències i els patrons de mobilitat d'aquesta activitat dins de l'extensió d'àrea geogràfica i el rang de dates i hores que calgui, la qual cosa permet a l'usuari fer anàlisis i interpretacions i prendre decisions estratègiques d'acció més encertades; la segona aplicació permet a l'usuari geovisualitzar espaciotemporalment les prediccions de l'activitat delictiva en períodes continus i curts a mode de temps real, això també dins l'extensió d'àrea geogràfica i el rang de dates i hores d'elecció de l'usuari. Per a aquestes prediccions es van usar tècniques clàssiques i tècniques de Machine Learning (inclòs el Deep Learning), adequades per al pronòstic en multiparal·lel de diversos passos de sèries temporals multivariants amb dades escasses. Les dues aplicacions del sistema, el desenvolupament de les quals es mostra en aquesta tesi, estan realitzades amb mètodes nous que van permetre assolir aquests objectius d'efectivitat a l'hora de detectar el volum i els patrons i les tendències en el desplaçament d'aquesta activitat, millorant així la consciència situacional , la projecció futura i l'agilitat i eficiència en els processos de presa de decisions, particularment en la gestió dels recursos destinats a la dissuasió, prevenció i control del delicte, la qual cosa contribueix als objectius de ciutat segura i per tant de ciutat intel·ligent , dins arquitectures de Sistemes de Comandament i Control (C2S) com en el cas dels Centres de Comandament i Control de Seguretat Ciutadana de la PONAL. / [EN] This doctoral thesis proposes the architecture of a Spatiotemporal Geo-visualization system of criminal activity, to be applied to Command and Control Systems (C2S) specifically within their Command and Control Information Systems (C2IS). The Spatiotemporal Geo-visualization system is based on the massive analysis of real data of criminal activity, provided by the Colombian National Police (PONAL) and is made up of two different applications: the first allows the user to dynamically geo-visualize spatiotemporally, the concentrations, trends and patterns of mobility of this activity within the extension of the geographic area and the range of dates and times that are required, which allows the user to carry out analyses and interpretations and make more accurate strategic action decisions; the second application allows the user to spatially visualize the predictions of criminal activity in continuous and short periods like in real time, this also within the extension of the geographic area and the range of dates and times of the user's choice. For these predictions, classical techniques and Machine Learning techniques (including Deep Learning) were used, suitable for multistep multiparallel forecasting of multivariate time series with sparse data. The two applications of the system, whose development is shown in this thesis, are carried out with innovative methods that allowed achieving these effectiveness objectives when detecting the volume and patterns and trends in the movement of said activity, thus improving situational awareness, the future projection and the agility and efficiency in the decision-making processes, particularly in the management of the resources destined to the dissuasion, prevention and control of crime, which contributes to the objectives of a safe city and therefore of a smart city, within architectures of Command and Control Systems (C2S) as in the case of the Citizen Security Command and Control Centers of the PONAL. / Salcedo González, ML. (2023). Arquitectura de un sistema de geo-visualización espacio-temporal de actividad delictiva, basada en el análisis masivo de datos, aplicada a sistemas de información de comando y control (C2IS) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192685