No description available.

I det här examensarbetet undersöks möjligheten att återvinna termisk energi genom att driva en så kallad ekologisk datorhall. Denna uppstår genom en integration mellan en storskalig högpresterande datorhall och ett växthus. Den termiska energin, eller spillvärme som den också kallas, genereras i stora mängder som en biprodukt av kylning av datahallar världen över. Avsikten är att använda spillvärme som genereras för att täcka det årliga energibehovet av ett växthus. Syftet med den ekologiska datahallen är att maximera vinsten baserat på alla tre hållbarhetspelarna; den ekonomiska, den miljömässiga och den sociala. Dessutom är avsikten att minska den stora elektriska energiförbrukningen för datahallen genom att applicera strategier för “fri kyla”.  Examensarbetets mål är att undersöka den tekniska genomförbarheten för en typiskt ekologisk datahall, lokaliserad på tre olika platser i Sverige; Luleå, Stockholm och Lund. Målet är även att ta reda på effekterna av datahallens och växthusets symbios. Forskningsproblemen som ska besvaras är för det första, vad den optimala storleken för en ekologisk datahall är för att maximalt utnyttja den genererade spillvärmen. Där datahallen är lokaliserad på ovan nämnda platser. För det andra, var i Sverige en ekologisk datahall skulle placeras för maximal vinst. Slutligen undersöks vilka kapital- och driftskostnader som relateras till en typisk ekologisk datahall samt vad intäkterna och den sociala avkastningen är på investeringen.  För att finna lösningen på forskningsproblemen så modelleras de tekniska och ekonomiska förutsättningarna för en ekologisk datahall med hjälp av programvaran Microsoft Excel. Verksamheten analyseras även ur ett hållbarhetsperspektiv och marknaden för liknande projekt undersöks.   Från examensarbetet framgår det att alla undersökta platser i Sverige är lämpliga för implementering av fri kyla. Den optimala placeringen av en typisk ekologisk datahall skulle dock vara i Luleå. Detta är baserat på fler bidragande faktorer, inklusive lågt pris på el och mark samt hög tillgång till naturresurser. Dessutom är det inte lika många konkurrenter med liknande affärsidéer på den lokala marknaden jämfört med exempelvis Stockholm, därav minskar rivaliteten att vara det största lokala bolaget. Slutligen bör man överväga att i framtiden arbeta med att variera växthusets tekniska- och jordbruksaspekter för att perfekt motsvara datahallens specifikationer på den aktuella platsen. / In the master thesis, the opportunity of recovering thermal energy by operating an organic data center is investigated. This thermal energy, or waste heat as it is called, is generated as a byproduct of the cooling of large-scale high-performance computing centers. The intent is to use this waste heat to cover for the energy demand of a greenhouse. The purpose of the organic data center is to integrate a large data center with a greenhouse to maximise the profit on all the three pillars of sustainability; the financial, the environmental and the social pillar. Moreover, the massive power consumption of the large data centers will be reduced by the implementation of free cooling.  The thesis aims at examining the technical feasibility of a typical organic data center, placed at three locations in Sweden; Luleå, Stockholm and Lund. Further, to find out what the effects of the data center and greenhouse symbiosis. The research problems to be answered are firstly, what the optimal dimension of an organic data center is for the maximum waste heat utilisation, if it is placed at the locations mentioned.  Secondly, where the organic data center ideally would be placed in Sweden for a maximum profit. Lastly, what the capital and operational expenses are for the organic data center as well as the revenue and social return of investment. Solving the research problems is done by modelling the technical and financial conditions of the organic data center using the software Microsoft Excel, as well as analysing the business from a sustainability perspective. The market for similar projects is also investigated. From the thesis work, it is found that all locations are suitable for the implementation of free cooling. However, the optimal localization of a typical organic data center would be in Luleå, based on several contributing factors, including the low price for electricity and land, and high access to natural resources. Moreover, there is not as many competitors with the same business idea on the local market as for instance, in Stockholm. This reduces the rivalry to be the biggest local business. Finally, varying the technical and agricultural aspects of the greenhouse to perfectly match the data center at the current location should be considered in future work.

Yes / In this review paper, a comprehensive study on the concept, theory, and applications of composite right/left-handed transmission lines (CRLH-TLs) by considering their use in antenna system designs have been provided. It is shown that CRLH-TLs with negative permittivity (ε <; 0) and negative permeability (μ <; 0) have unique properties that do not occur naturally. Therefore, they are referred to as artificial structures called “metamaterials”. These artificial structures include series left-handed (LH) capacitances (C L ), shunt LH inductances (L L ), series right-handed (RH) inductances (LR), and shunt RH capacitances (CR) that are realized by slots or interdigital capacitors, stubs or via-holes, unwanted current flowing on the surface, and gap distance between the surface and ground-plane, respectively. In the most cases, it is also shown that structures based on CRLH metamaterial-TLs are superior than their conventional alternatives, since they have smaller dimensions, lower-profile, wider bandwidth, better radiation patterns, higher gain and efficiency, which make them easier and more cost-effective to manufacture and mass produce. Hence, a broad range of metamaterial-based design possibilities are introduced to highlight the improvement of the performance parameters that are rare and not often discussed in available literature. Therefore, this survey provides a wide overview of key early-stage concepts of metematerial-based designs as a thorough reference for specialist antennas and microwave circuits designers. To analyze the critical features of metamaterial theory and concept, several examples are used. Comparisons on the basis of physical size, bandwidth, materials, gain, efficiency, and radiation patterns are made for all the examples that are based on CRLH metamaterialTLs. As revealed in all the metematerial design examples, foot-print area decrement is an important issue of study that have a strong impact for the enlargement of the next generation wireless communication systems. / This work was supported in part by the Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Gobierno de España (MCIU/AEI/FEDER, UE) under Grant RTI2018-095499-B-C31, in part by the Innovation Programme under Grant H2020-MSCA-ITN-2016 SECRET-722424, and in part by the financial support from the U.K. Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) under Grant EP/E022936/1.

[EN] Next-generation terrestrial broadcasting targets at enhancing spectral efficiency to overcome the challenges derived from the spectrum shortage as a result of the progressive allocation of frequencies - the so-called Digital Dividend - to satisfy the growing demands for wireless broadband capacity. Advances in both transmission standards and video coding are paramount to enable the progressive roll-out of high video quality services such as HDTV (High Definition Televison) or Ultra HDTV. The transition to the second generation European terrestrial standard DVB-T2 and the introduction of MPEG-4/AVC video coding already enables the transmission of 4-5 HDTV services per RF (Radio Frequency) channel. However, the impossibility to allocate higher bit-rate within the remaining spectrum could jeopardize the evolution of the DTT platforms in favour of other high-capacity systems such as the satellite or cable distribution platforms. Next steps are focused on the deployment of the recently released High Efficiency Video Coding (HEVC) standard, which provides more than 50% coding gain with respect to AVC, with the next-generation terrestrial standards. This could ensure the competitiveness of the DTT. This dissertation addresses the use of multi-RF channel aggregation technologies to increase the spectral efficiency of future DTT networks. The core of the Thesis are two technologies: Time Frequency Slicing (TFS) and Channel Bonding (CB). TFS and CB consist in the transmission of the data of a TV service across multiple RF channels instead of using a single channel. CB spreads data of a service over multiple classical RF channels (RF-Mux). TFS spreads the data by time-slicing (slot-by-slot) across multiple RF channels which are sequentially recovered at the receiver by frequency hopping. Transmissions using these features can benefit from capacity and coverage gains. The first one comes from a more efficient statistical multiplexing (StatMux) for Variable Bit Rate (VBR) services due to a StatMux pool over a higher number of services. Furthermore, CB allows increasing service data rate with the number of bonded RF channels and also advantages when combined with SVC (Scalable Video Coding). The coverage gain comes from the increased RF performance due to the reception of the data of a service from different RF channels rather that a single one that could be, eventually, degraded. Robustness against interferences is also improved since the received signal does not depend on a unique potentially interfered RF channel. TFS was firstly introduced as an informative annex in DVB-T2 (not normative) and adopted in DVB-NGH (Next Generation Handheld). TFS and CB are proposed for inclusion in ATSC 3.0. However, they have never been implemented. The investigations carried out in this dissertation employ an information-theoretical approach to obtain their upper bounds, physical layer simulations to evaluate the performance in real systems and the analysis of field measurements that approach realistic conditions of the network deployments. The analysis report coverage gains about 4-5 dB with 4 RF channels and high capacity gains already with 2 RF channels. This dissertation also focuses on implementation aspects. Channel bonding receivers require one tuner per bonded RF channel. The implementation of TFS with a single tuner demands the fulfilment of several timing requirements. However, the use of just two tuners would still allow for a good performance with a cost-effective implementation by the reuse of existing chipsets or the sharing of existing architectures with dual tuner operation such as MIMO (Multiple Input Multiple Output). / [ES] La televisión digital terrestre (TDT) de última generación está orientada a una necesaria mejora de la eficiencia espectral con el fin de abordar los desafíos derivados de la escasez de espectro como resultado de la progresiva asignación de frecuencias - el llamado Dividendo Digital - para satisfacer la creciente demanda de capacidad para la banda ancha inalámbrica. Los avances tanto en los estándares de transmisión como de codificación de vídeo son de suma importancia para la progresiva puesta en marcha de servicios de alta calidad como la televisión de Ultra AD (Alta Definición). La transición al estándar europeo de segunda generación DVB-T2 y la introducción de la codificación de vídeo MPEG-4 / AVC ya permite la transmisión de 4-5 servicios de televisión de AD por canal RF (Radiofrecuencia). Sin embargo, la imposibilidad de asignar una mayor tasa de bit sobre el espectro restante podría poner en peligro la evolución de las plataformas de TDT en favor de otros sistemas de alta capacidad tales como el satélite o las distribuidoras de cable. El siguiente paso se centra en el despliegue del reciente estándar HEVC (High Efficiency Video Coding), que ofrece un 50% de ganancia de codificación con respecto a AVC, junto con los estándares terrestres de próxima generación, lo que podría garantizar la competitividad de la TDT en un futuro cercano. Esta tesis aborda el uso de tecnologías de agregación de canales RF que permitan incrementar la eficiencia espectral de las futuras redes. La tesis se centra en torno a dos tecnologías: Time Frequency Slicing (TFS) y Channel Bonding (CB). TFS y CB consisten en la transmisión de los datos de un servicio de televisión a través de múltiples canales RF en lugar de utilizar un solo canal. CB difunde los datos de un servicio a través de varios canales RF convencionales formando un RF-Mux. TFS difunde los datos a través de ranuras temporales en diferentes canales RF. Los datos son recuperados de forma secuencial en el receptor mediante saltos en frecuencia. La implementación de estas técnicas permite obtener ganancias en capacidad y cobertura. La primera de ellas proviene de una multiplexación estadística (StatMux) de servicios de tasa variable (VBR) más eficiente. Además, CB permite aumentar la tasa de pico de un servicio de forma proporcional al número de canales así como ventajas al combinarla con codificación de vídeo escalable. La ganancia en cobertura proviene de un mejor rendimiento RF debido a la recepción de los datos de un servicio desde diferentes canales en lugar uno sólo que podría estar degradado. Del mismo modo, es posible obtener una mayor robustez frente a interferencias ya que la recepción o no de un servicio no depende de si el canal que lo alberga está o no interferido. TFS fue introducido en primer lugar como un anexo informativo en DVB-T2 (no normativo) y posteriormente fue adoptado en DVB-NGH (Next Generation Handheld). TFS y CB han sido propuestos para su inclusión en ATSC 3.0. Aún así, nunca han sido implementados. Las investigaciones llevadas a cabo en esta Tesis emplean diversos enfoques basados en teoría de la información para obtener los límites de ganancia, en simulaciones de capa física para evaluar el rendimiento en sistemas reales y en el análisis de medidas de campo. Estos estudios reportan ganancias en cobertura en torno a 4-5 dB con 4 canales e importantes ganancias en capacidad aún con sólo 2 canales RF. Esta tesis también se centra en los aspectos de implementación. Los receptores para CB requieren un sintonizador por canal RF agregado. La implementación de TFS con un solo sintonizador exige el cumplimiento de varios requisito temporales. Sin embargo, el uso de dos sintonizadores permitiría un buen rendimiento con una implementación más rentable con la reutilización de los actuales chips o su introducción junto con las arquitecturas existentes que operan con un doble sintonizador tales como / [CA] La televisió digital terrestre (TDT) d'última generació està orientada a una necessària millora de l'eficiència espectral a fi d'abordar els desafiaments derivats de l'escassetat d'espectre com a resultat de la progressiva assignació de freqüències - l'anomenat Dividend Digital - per a satisfer la creixent demanda de capacitat per a la banda ampla sense fil. Els avanços tant en els estàndards de transmissió com de codificació de vídeo són de la màxima importància per a la progressiva posada en marxa de serveis d'alta qualitat com la televisió d'Ultra AD (Alta Definició). La transició a l'estàndard europeu de segona generació DVB-T2 i la introducció de la codificació de vídeo MPEG-4/AVC ja permet la transmissió de 4-5 serveis de televisió d'AD per canal RF (Radiofreqüència). No obstant això, la impossibilitat d'assignar una major taxa de bit sobre l'espectre restant podria posar en perill l'evolució de les plataformes de TDT en favor d'altres sistemes d'alta capacitat com ara el satèl·lit o les distribuïdores de cable. El següent pas se centra en el desplegament del recent estàndard HEVC (High Efficiency Vídeo Coding), que oferix un 50% de guany de codificació respecte a AVC, junt amb els estàndards terrestres de pròxima generació, la qual cosa podria garantir la competitivitat de la TDT en un futur pròxim. Aquesta tesi aborda l'ús de tecnologies d'agregació de canals RF que permeten incrementar l'eficiència espectral de les futures xarxes. La tesi se centra entorn de dues tecnologies: Time Frequency Slicing (TFS) i Channel Bonding (CB). TFS i CB consistixen en la transmissió de les dades d'un servei de televisió a través de múltiples canals RF en compte d'utilitzar un sol canal. CB difon les dades d'un servei a través d'uns quants canals RF convencionals formant un RF-Mux. TFS difon les dades a través de ranures temporals en diferents canals RF. Les dades són recuperades de forma seqüencial en el receptor per mitjà de salts en freqüència. La implementació d'aquestes tècniques permet obtindre guanys en capacitat i cobertura. La primera d'elles prové d'una multiplexació estadística (StatMux) de serveis de taxa variable (VBR) més eficient. A més, CB permet augmentar la taxa de pic d'un servei de forma proporcional al nombre de canals així com avantatges al combinar-la amb codificació de vídeo escalable. El guany en cobertura prové d'un millor rendiment RF a causa de la recepció de les dades d'un servei des de diferents canals en lloc de només un que podria estar degradat. De la mateixa manera, és possible obtindre una major robustesa enfront d'interferències ja que la recepció o no d'un servei no depén de si el canal que l'allotja està o no interferit. TFS va ser introduït en primer lloc com un annex informatiu en DVB-T2 (no normatiu) i posteriorment va ser adoptat en DVB-NGH (Next Generation Handheld). TFS i CB han sigut proposades per a la seva inclusió en ATSC 3.0. Encara així, mai han sigut implementades. Les investigacions dutes a terme en esta Tesi empren diverses vessants basades en teoria de la informació per a obtindre els límits de guany, en simulacions de capa física per a avaluar el rendiment en sistemes reals i en l'anàlisi de mesures de camp. Aquestos estudis reporten guanys en cobertura entorn als 4-5 dB amb 4 canals i importants guanys en capacitat encara amb només 2 canals RF. Esta tesi també se centra en els aspectes d'implementació. Els receptors per a CB requerixen un sintonitzador per canal RF agregat. La implementació de TFS amb un sol sintonitzador exigix el compliment de diversos requisit temporals. No obstant això, l'ús de dos sintonitzadors permetria un bon rendiment amb una implementació més rendible amb la reutilització dels actuals xips o la seua introducció junt amb les arquitectures existents que operen amb un doble sintonitzador com ara MIMO (Multiple Input Multiple Output). / Giménez Gandia, JJ. (2015). Improved Spectrum Usage with Multi-RF Channel Aggregation Technologies for the Next-Generation Terrestrial Broadcasting [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/52520

Tesis por compendio / Desde comienzos del siglo XXI, los sistemas de radiodifusión terrestre han sido culpados de un uso ineficiente del espectro asignado. Para aumentar la eficiencia espectral, los organismos de estandarización de TV digital comenzaron a desarrollar la evolución técnica de los sistemas de TDT de primera generación. Entre otros, uno de los objetivos principales de los sistemas de TDT de próxima generación (DVB-T2 y ATSC 3.0) es proporcionar simultáneamente servicios de TV a dispositivos móviles y fijos. El principal inconveniente de esta entrega simultánea son los diferentes requisitos de cada condición de recepción. Para abordar estas limitaciones, se han considerado diferentes técnicas de multiplexación. Mientras que DVB-T2 acomete la entrega simultánea de los dos servicios mediante TDM, ATSC 3.0 adoptó la Multiplexación por División en Capas (LDM). LDM puede superar a TDM y a FDM al aprovechar la relación de Protección de Error Desigual (UEP), ya que ambos servicios, llamados capas, utilizan todos los recursos de frecuencia y tiempo con diferentes niveles de potencia. En el lado del receptor, se distinguen dos implementaciones, de acuerdo con la capa a decodificar. Los receptores móviles solo están destinados a obtener la capa superior, conocida como Core Layer (CL). Para no aumentar su complejidad en comparación con los receptores de capa única, la capa inferior, conocida como Enhanced Layer (EL), es tratada como un ruido adicional en la decodificación. Los receptores fijos aumentan su complejidad, ya que deben realizar un proceso de Cancelación de Interferencia (SIC) sobre la CL para obtener la EL. Para limitar la complejidad adicional de los receptores fijos, las capas de LDM en ATSC 3.0 están configuradas con diferentes capacidades de corrección, pero comparten el resto de bloques de la capa física, incluido el TIL, el PP, el tamaño de FFT, y el GI. Esta disertación investiga tecnologías avanzadas para optimizar el rendimiento de LDM. Primero se propone una optimización del proceso de demapeo para las dos capas de LDM. El algoritmo propuesto logra un aumento de capacidad, al tener en cuenta la forma de la EL en el proceso de demapeo de la CL. Sin embargo, el número de distancias Euclidianas a computar puede aumentar significativamente, conduciendo no solo a receptores fijos más complejos, sino también a receptores móviles más complejos. A continuación, se determina la configuración de piloto ATSC 3.0 más adecuada para LDM. Teniendo en cuenta que las dos capas comparten el mismo PP, surge una contrapartida entre la densidad de pilotos (CL) y la redundancia sobre los datos (EL). A partir de los resultados de rendimiento, se recomienda el uso de un PP no muy denso, ya que ya han sido diseñados para hacer frente a ecos largos y altas velocidades. La amplitud piloto óptima depende del estimador de canal en los receptores (ej., se recomienda la amplitud mínima para una implementación Wiener, mientras que la máxima para una implementación FFT). También se investiga la potencial transmisión conjunta de LDM con tres tecnologías avanzadas adoptadas en ATSC 3.0: las tecnologías de agregación MultiRF, los esquemas de MISO distribuido y los de MIMO colocalizado. Se estudian los potenciales casos de uso, los aspectos de implementación del transmisor y el receptor, y las ganancias de rendimiento de las configuraciones conjuntas para las dos capas de LDM. Las restricciones adicionales de combinar LDM con las tecnologías avanzadas se consideran admisibles, ya que las mayores demandas ya están contempladas en ATSC 3.0 (ej., una segunda cadena de recepción). Se obtienen ganancias significativas en condiciones de recepción peatonal gracias a la diversidad en frecuencia proporcionada por las tecnologías MultiRF. La conjunción de LDM con esquemas de MISO proporciona ganancias de rendimiento significativas en redes SFN para la capa fija con el esquema de Alamouti. / Since the beginning of the 21st century, terrestrial broadcasting systems have been blamed of an inefficient use of the allocated spectrum. To increase the spectral efficiency, digital television Standards Developing Organizations settled to develop the technical evolution of the first-generation DTT systems. Among others, a primary goal of next-generation DTT systems (DVB-T2 and ATSC 3.0) is to simultaneously provide TV services to mobile and fixed devices. The major drawback of this simultaneous delivery is the different requirement of each reception condition. To address these constraints different multiplexing techniques have been considered. While DVB-T2 fulfilled the simultaneous delivery of the two services by TDM, ATSC 3.0 adopted the LDM technology. LDM can outperform TDM and FDM by taking advantage of the UEP ratio, as both services, namely layers, utilize all the frequency and time resources with different power levels. At receiver side, two implementations are distinguished, according to the intended layer. Mobile receivers are only intended to obtain the upper layer, known as CL. In order not to increase their complexity compared to single layer receivers, the lower layer, known as EL is treated as an additional noise on the CL decoding. Fixed receivers, increase their complexity, as they should performed a SIC process on the CL for getting the EL. To limit the additional complexity of fixed receivers, the LDM layers in ATSC 3.0 are configured with different error correction capabilities, but share the rest of physical layer parameters, including the TIL, the PP, the FFT size, and the GI. This dissertation investigates advanced technologies to optimize the LDM performance. A demapping optimization for the two LDM layers is first proposed. A capacity increase is achieved by the proposed algorithm, which takes into account the underlying layer shape in the demapping process. Nevertheless, the number of Euclidean distances to be computed can be significantly increased, contributing to not only more complex fixed receivers, but also more complex mobile receivers. Next, the most suitable ATSC 3.0 pilot configuration for LDM is determined. Considering the two layers share the same PP a trade-off between pilot density (CL) and data overhead (EL) arises. From the performance results, it is recommended the use of a not very dense PP, as they have been already designed to cope with long echoes and high speeds. The optimum pilot amplitude depends on the channel estimator at receivers (e.g. the minimum amplitude is recommended for a Wiener implementation, while the maximum for a FFT implementation). The potential combination of LDM with three advanced technologies that have been adopted in ATSC 3.0 is also investigated: MultiRF technologies, distributed MISO schemes, and co-located MIMO schemes. The potential use cases, the transmitter and receiver implementations, and the performance gains of the joint configurations are studied for the two LDM layers. The additional constraints of combining LDM with the advanced technologies is considered admissible, as the greatest demands (e.g. a second receiving chain) are already contemplated in ATSC 3.0. Significant gains are found for the mobile layer at pedestrian reception conditions thanks to the frequency diversity provided by MultiRF technologies. The conjunction of LDM with distributed MISO schemes provides significant performance gains on SFNs for the fixed layer with Alamouti scheme. Last, considering the complexity in the mobile receivers and the CL performance, the recommended joint configuration is MISO in the CL and MIMO in the EL. / Des de començaments del segle XXI, els sistemes de radiodifusió terrestre han sigut culpats d'un ús ineficient de l'espectre assignat. Per a augmentar l'eficiència espectral, els organismes d'estandardització de TV digital van començar a desenvolupar l'evolució tècnica dels sistemes de TDT de primera generació. Entre altres, un dels objectius principals dels sistemes de TDT de pròxima generació (DVB-T2 i el ATSC 3.0) és proporcionar simultàniament serveis de TV a dispositius mòbils i fixos. El principal inconvenient d'aquest lliurament simultani són els diferents requisits de cada condició de recepció. Per a abordar aquestes limitacions, s'han considerat diferents tècniques de multiplexació. Mentre que DVB-T2 escomet el lliurament simultani dels dos serveis mitjançant TDM, ATSC 3.0 va adoptar la Multiplexació per Divisió en Capes (LDM). LDM pot superar a TDM i a FDM en aprofitar la relació de Protecció d'Error Desigual (UEP), ja que tots dos serveis, cridats capes, utilitzen tots els recursos de freqüència i temps amb diferents nivells de potència. En el costat del receptor, es distingeixen dues implementacions, d'acord amb la capa a decodificar. Els receptors mòbils solament estan destinats a obtenir la capa superior, coneguda com Core Layer (CL). Per a no augmentar la seua complexitat en comparació amb els receptors de capa única, la capa inferior, coneguda com Enhanced Layer (EL), és tractada com un soroll addicional en la decodificació. Els receptors fixos augmenten la seua complexitat, ja que han de realitzar un procés de Cancel·lació d'Interferència (SIC) sobre la CL per a obtenir l'EL. Per a limitar la complexitat addicional dels receptors fixos, les capes de LDM en ATSC 3.0 estan configurades amb diferents capacitats de correcció, però comparteixen la resta de blocs de la capa física, inclòs el TIL, el PP, la grandària de FFT i el GI. Aquesta dissertació investiga tecnologies avançades per a optimitzar el rendiment de LDM. Primer es proposa una optimització del procés de demapeo per a les dues capes de LDM. L'algoritme proposat aconsegueix un augment de capacitat, en tenir en compte la forma de l'EL en el procés de demapeo de la CL. No obstant açò, el nombre de distàncies Euclidianes a computar pot augmentar significativament, conduint NO sols a receptors fixos més complexos, sinó també a receptors mòbils més complexos. A continuació, es determina la configuració de pilot ATSC 3.0 més adequada per a LDM. Tenint en compte que les dues capes comparteixen el mateix PP, es produeix una contrapartida entre la densitat de pilots (CL) i la redundància sobre les dades (EL). A partir dels resultats de rendiment, es recomana l'ús d'un PP no gaire dens, ja que ja han sigut dissenyats per a fer front a ecos llargs i altes velocitats. L'amplitud pilot òptima depèn de l'estimador de canal en els receptors (ex., es recomana l'amplitud mínima per a una implementació Wiener, mentre que la màxima per a una implementació FFT). També s'investiga la potencial transmissió conjunta de LDM amb tres tecnologies avançades adoptades en ATSC 3.0: les tecnologies d'agregació de MultiRF, els esquemes de MISO distribuït i els de MIMO colocalitzat. S'estudien els potencials casos d'ús, els principals aspectes d'implementació del transmissor i el receptor, i els guanys de rendiment de les configuracions conjuntes per a les dues capes de LDM. Les restriccions addicionals de combinar LDM amb les tecnologies avançades es consideren admissibles, ja que les majors demandes ja estan contemplades en ATSC 3.0 (ex., una segona cadena de recepció). S'obtenen guanys significatius per a la capa mòbil en condicions de recepció per als vianants gràcies a la diversitat en freqüència proporcionada per les tecnologies MultiRF. La conjunció de LDM amb esquemes MISO distribuïts proporciona guanys de rendiment significatius en xarxes SFN per a la capa fixa amb l'esquema d'Alamouti. / Garro Crevillén, E. (2018). Advanced Layered Divsion Multiplexing Technologies for Next-Gen Broadcast [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/105559 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] La detección y diagnóstico de resistencias en Mycobacterium tuberculosis (MTB) supone un reto para el control de la tuberculosis (TB). La técnica diagnóstica implica el cultivo de muestras diagnósticas, pero este proceso es lento y retrasa los resultados hasta meses demorando la prescripción del tratamiento óptimo. El cultivo también se utiliza para enriquecer muestras diagnósticas con fines de investigación, como la secuenciación del genoma de MTB. Sin embargo, se desconoce si cultivar reduce la diversidad genética de la muestra diagnóstica, sesgando los resultados. Actualmente, las técnicas moleculares permiten evitar el cultivo en el diagnóstico, detectando resistencia a antibióticos más rápidamente, pero se limitan a identificar las mutaciones comunes asociadas a la resistencia a la rifampicina (RIF) e isoniazida (INH), los fármacos de primera línea. No obstante, la composición compleja de las muestras diagnósticas como el esputo sigue siendo un desafío para la secuenciación. Esta tesis presenta técnicas y estrategias de secuenciación para recuperar MTB a partir de esputos, centrándose en la diversidad genética en esputos y cultivos y explorando el potencial de la secuenciación para determinar resistencias. En el Capítulo 1 comparamos la diversidad genética entre pares de esputos y cultivos en dos entornos diferentes. Desarrollamos una técnica de secuenciación de esputos, realizando una secuenciación directa o enriquecida según la cantidad de MTB presente. Además, implementamos un flujo de análisis para descartar artefactos del procesamiento de muestras. Los resultados muestran una alta concordancia en la diversidad entre esputos y cultivos, cuestionando la hipótesis inicial del cuello de botella en el cultivo. En el Capítulo 2 exploramos las limitaciones del Gene Xpert MTB/RIF Ultra (XpertUltra) para identificar mutaciones de resistencia a RIF, examinando las mutaciones de resistencia más prevalentes en el sur de Mozambique. Utilizamos la secuenciación del genoma completo para identificar variantes de resistencia en cepas recolectadas en Manhiça, Mozambique. Detectamos dos cepas con mutaciones de resistencia a RIF no identificadas por el XpertUltra y una alta prevalencia de cepas resistentes a INH sin resistencia a RIF (no multirresistentes, MDR). Los resultados sugieren que el XpertUltra podría no detectar algunos casos de resistencia a RIF y/o INH, destacando la necesidad de incluir nuevas mutaciones en las pruebas moleculares. En el Capítulo 3 evaluamos el potencial de la secuenciación de amplicones para predecir la resistencia a antibióticos e identificar el linaje de las cepas. Diseñamos un panel de nueve genes asociados a la resistencia a siete antibióticos y dos regiones filogenéticas, poniendo a punto una PCR multiplex para amplificar todas las regiones en una sola reacción. A diferencia de otros paneles, los cebadores diseñados cubren los genes completos para detectar todas las mutaciones presentes. La secuenciación se realiza con MinION (Nanopore), una plataforma portátil con análisis en tiempo real. Comparamos las variantes obtenidas con las de Illumina para calibrar los parámetros del llamado de variantes y evitar falsos positivos. Los resultados muestran una alta correlación entre MinION e Illumina en la detección de resistencia e identificación de linajes, independientemente del tipo de muestra. Estos resultados, junto con el análisis en tiempo real de MinION, son prometedores para su implementación en atención primaria. En conclusión, esta tesis contribuye a los avances en la genómica de muestras diagnósticas. Por un lado, demostrando que el cultivo refleja la diversidad genética del esputo, y por otro, revelando el potencial de la secuenciación del genoma y de amplicones para predecir resistencia a antibióticos. Las técnicas y resultados que se presentan contribuirán a promover la secuenciación directa de esputo como técnica de diagnóstico rápida y precisa, pero también su uso para la investigación. / [CA] La detecció i diagnòstic de resistències en Mycobacterium tuberculosis (MTB) suposa un repte per al control de la tuberculosi (TB). La tècnica de referència ha estat el cultiu de mostres diagnòstiques, però aquest procés és lent, retardant els resultats durant setmanes o mesos i dificultant la prescripció d'un tractament òptim. El cultiu també s'ha utilitzat per enriquir mostres diagnòstiques amb finalitats de recerca, com la seqüenciació del genoma de MTB. No obstant això, encara es desconeix si el cultiu redueix la diversitat genètica de la mostra diagnòstica, cosa que podria generar un biaix en els resultats. Actualment, les tècniques moleculars han permès evitar el cultiu en el diagnòstic, detectant resistència a antibiòtics més ràpidament, però es limiten a identificar les mutacions comunes associades a resistència a la rifampicina (RIF) i isoniazida (INH), els fàrmacs de primera línia. Tanmateix, la composició complexa de les mostres diagnòstiques com l'esput segueix sent un repte per a la seqüenciació. Aquesta tesi presenta tècniques i estratègies de seqüenciació per recuperar MTB a partir d'esputs, centrant-se en la diversitat genètica en esputs i cultius i explorant el potencial de la seqüenciació per determinar resistències. Al Capítol 1 comparem la diversitat genètica entre parelles d'esputs i cultius en dos entorns diferents. Desenvolupem una tècnica de seqüenciació d'esputs, realitzant una seqüenciació directa o enriquida segons la quantitat de MTB present. A més, implementem un flux d'anàlisi per descartar artefactes del processament de mostres. Els resultats mostren una alta concordança en la diversitat entre esputs i cultius, qüestionant la hipòtesi inicial d'un coll de botella al cultiu. Al Capítol 2 explorem les limitacions de la prova molecular Gene Xpert MTB/RIF Ultra (XpertUltra) per identificar mutacions de resistència a RIF, examinant les mutacions de resistència més prevalents al sud de Moçambic. Utilitzem la seqüenciació del genoma complet per identificar variants de resistència a antibiòtics en soques recol·lectades a Manhiça, Moçambic. Detectem dues soques amb mutacions de resistència a rifampicina no identificades per l'XpertUltra i una alta prevalença de soques resistents a INH sense resistència a RIF (no multiressistents, MDR). Els resultats sugereixen que l'XpertUltra pot no detectar alguns casos de resistència a RIF i/o INH, destacant la necessitat d'incloure noves mutacions en proves moleculars. Al Capítol 3 avaluem el potencial de la seqüenciació d'amplicons per predir resistència a antibiòtics i identificar el llinatge de les soques. Dissenyem un panell de nou gens associats a resistència a set antibiòtics i dues regions filogenètiques, posant a punt una PCR multiplex per amplificar totes les regions en una sola reacció. A diferència d'altres panells, els encebadors dissenyats cobreixen els gens complets, per detectar totes les mutacions presents. La seqüenciació es realitza amb MinION (Nanopore), una plataforma portàtil amb anàlisi en temps real. Comparem les variants obtingudes amb les d'Illumina per calibrar paràmetres per cridar de variants i evitar falsos positius. Els resultats mostren una alta correlació entre MinION i Illumina en la detecció de resistència i identificació de llinatges, independentment del tipus de mostra. Aquests resultats, juntament amb l'anàlisi en temps real de MinION, són prometedors per a la seva implementació en atenció primària. En conclusió, aquesta tesi contribueix als avanços en la genòmica directa de mostra diagnòstica. D'una banda, demostrant que el cultiu reflecteix la diversitat genètica de l'esput i, d'altra banda, revelant el potencial de la seqüenciació del genoma i d'amplicons per predir resistència a antibiòtics. Els resultats obtinguts superen les limitacions de les proves moleculars actuals, i les tècniques presentades podrien promoure la seqüenciació directa d'esput com a eina de diagnòstic ràpida i precisa, així com per a la investigació. / [EN] Mycobacterium tuberculosis (MTB) detection and diagnosis of drug resistance(DR) have been a challenge for tuberculosis(TB) control. Culturing mycobacteria from diagnostic samples has been the most commonly used diagnostic technique. However, culturing depends on MTB's slow growth, delaying results and the prescription of optimal treatment for weeks to months. Culture is also essential for research purposes such as MTB genomics. However, it remains unclear whether it causes a bottleneck in the sample's original genetic diversity, potentially biasing results. Skipping the culturing step has been possible with the introduction of molecular techniques in surveillance systems. These reduce turnaround time and allow MTB and DR detection through a single assay. However, such tests are limited to detecting common mutations associated with rifampicin(RIF) and isoniazid(INH) resistance. Moreover, the complex composition of diagnostic samples, like sputum, continues to challenge sequencing workflows in research. In this thesis, we explore different sequencing approaches to recover and sequence MTB from sputum samples, focusing on overcoming the hypothesized culture bottleneck and evaluating the potential of sequencing for DR prediction. In Chapter 1, we compare genetic diversity within sputum-culture paired samples in two settings. We implement a culture-free sequencing (cfWGS) approach for sputum, using both direct and enriched sequencing, depending on the initial amount of MTB DNA. We also develop an analysis pipeline to filter artifactual variants from cfWGS approaches. To generalize results, three additional datasets are reanalyzed. The results show high concordance in genetic diversity between sputum-culture pairs, both in terms of presence and frequency of variants. These results contradict the initial culture bottleneck assumption, emphasizing the importance of tailored filtering steps depending on sample complexity. In Chapter 2, we explore the limitations of the Gene Xpert MTB/RIF Ultra (XpertUltra) for detecting non-common mutations and screen for prevalent DR mutations in southern Mozambique. We use WGS to identify DR variants in strains collected in Manhiça (Mozambique) during two time periods. Two strains were found to harbor RIF resistance mutations beyond XpertUltra's detection scope. We also detect a high prevalence of INH-resistant strains without RIF resistance (non-MDR TB). This suggests that XpertUltra, the primary diagnostic tool in the region, sometimes misclassifies RIF-resistant cases, highlighting the need for expanded drug and mutation coverage in molecular diagnostic tests. In Chapter 3, we assess the potential of targeted sequencing for DR prediction and lineage identification by designing a gene panel of 9 genes associated with resistance to 7 drugs and two phylogenetic regions. We develop a multiplex PCR to amplify all target regions in one reaction. Unlike other commercial panels, our primers cover entire genes allowing the identification of all mutations, not just those in hotspot regions. We employ the portable MinION (Nanopore) platform, which provides real-time analysis. A key aim is to calibrate parameters for MinION variant calling by comparing its results to Illumina sequencing, establishing a frequency cut-off to avoid false positives due to MinION's error rate. Our results show high concordance between MinION and Illumina in detecting DR and genotyping, regardless of the sample type. These findings present a significant advantage for future implementation in point-of-care systems. This thesis advances the field of cfWGS by confirming that culture mirrors sputum's genetic diversity and demonstrating the potential of whole genome and targeted sequencing to overcome the limitations of current molecular diagnostic tests in predicting DR. The techniques and findings presented could help promote cfWGS as a front-line approach for faster, more accurate diagnosis, and contribute to further research. / This work has been supported by the following: European Research Council (ERC): H2020-ERC-COG/0800; Ministerio Español de Ciencia e Innovación: PID2022-137607OB-I00; Fundació La Caixa: HR21-00415, International Science and Technology Center (ISTC): Project #G-2143 and National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIH). This work was also supported by STOP TB partnership [STBP/TBREACH/GSA/W5-30: CA-3-D000920001], the TB Portals programme of the National Institutes of Health, the European Research Council [101001038-TB-RECONNECT: H2020-ERC-COG/0800 and 638553-TB-ACCELERATE], Generalitat Valenciana [AICO/2018/113], the Spanish Ministry of Science and Innovation [PID2019-104477RB-I00] and the Ministerio de Economía, Indústria y Competividad (SAF2016-77346-R) / Mariner Llicer, C. (2024). Culture-Free Sequencing of Mycobacterium Tuberculosis for Diagnosis and Genetic Diversity Identification [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213332 / Compendio

La pathogenèse de la sacculite anale demeure incomprise. Cette condition semble cependant être plus fréquente chez les chiens atopiques. La sacculite anale se traite principalement avec un antibiotique. Avec la montée de l’antibiorésistance, il est important de mieux comprendre sa pathogenèse afin de prévenir la maladie et trouver des traitements alternatifs aux antibiotiques. Cette étude visait donc à comparer le microbiote bactérien et les cytokines pro-inflammatoires dans les sacs anaux de chiens sains à ceux de chiens atopiques, afin de déterminer si des changements pourraient être à l’origine des sacculites anales chez les chiens atopiques. L’hypothèse de ce projet était que le microbiote bactérien et les cytokines pro-inflammatoires dans les sacs anaux des chiens sains diffèrent de ceux des chiens atopiques traités ou non traités. Les principaux objectifs de cette étude étaient donc de caractériser le microbiote bactérien (MB) des sacs anaux des chiens atopiques recevant ou non un traitement (oclacitinib, cetirizine ou immunothérapie allergénique) et de déterminer si la concentration de certaines cytokines pro-inflammatoires libérées dans les sacs anaux variait entre les chiens sains et les chiens atopiques non traités (CANT) et les chiens atopiques traités (CAT). Des écouvillons floqués ont été utilisés pour échantillonner le rectum et les sécrétions provenant des sacs anaux de 15 chiens sains, six CAT et 14 CANT pour l’analyse du microbiote bactérien. L’extraction de l’acide désoxyribonucléique a été effectuée avec le kit commercial DNeasy PowerSoil. Le séquençage de la région V4 du gène de l’acide ribonucléique ribosomique 16S a ensuite été réalisé avec la plateforme Illumina MiSeq. Pour l’analyse des cytokines, le contenu des sacs anaux de 15 chiens sains, 12 CANT et cinq CAT a été prélevé dans un microtube. Chaque microtube a été mélangé au vortex. Le surnageant a ensuite été prélevé. Les microtubes contenant le surnageant ont ensuite été congelés à -80°C jusqu’à leur analyse. La concentration de l’interféron gamma, des interleukines (IL)-2, 6, 8, 10 et 12/23p40, de la protéine chimiotactique 1 des monocytes, du facteur de croissance des nerfs bêta, du facteur de cellules souches, du facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α) et du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire A a été mesurée avec le test multiplex de Luminex. L’appartenance à la communauté était différente entre les sacs anaux des chiens sains et des CANT, des chiens sains et des CAT et des CANT et des CAT (P = 0,002, P = 0,013 et P = 0,012, respectivement). La structure de la communauté était différente entre les chiens sains et les CANT (P = 0,003) et entre les CANT et les CAT (P = 0,017), mais pas entre les chiens sains et les CAT (P = 0,332). Toutes les cytokines pro-inflammatoires évaluées ont été détectées dans les sacs anaux de chiens sains, de CANT et de CAT. Il n’y avait aucune différence significative entre les groupes, excepté pour l’IL-8 et le TNF-α, où l’IL-8 était plus élevée dans les sacs anaux des CANT en comparaison avec ceux des CAT (P = 0,02), et le TNF-α était en concentration plus faible dans les sacs anaux des chiens sains comparativement aux sacs anaux des CAT (P = 0,04). Il y a une dysbiose dans les sacs anaux de chiens atopiques, ce qui pourrait expliquer pourquoi les chiens atopiques semblent prédisposés à développer des sacculites anales bactériennes. Les traitements (oclacitinib, cetirizine et immunothérapie allergénique) semblent également modifier la composition du microbiote bactérien dans les sacs anaux des chiens atopiques pour qu’elle se rapproche de celle des chiens sains. L'IL-8 pourrait également jouer un rôle dans le développement de la sacculite anale. D’autres études évaluant un plus large nombre de cytokines permettraient possiblement de mettre en évidence des cytokines ayant un rôle important lors de sacculite anale chez les chiens atopiques. / The pathogenesis of anal sacculitis is not well understood. However, this condition appears to be more common in atopic dogs. Anal sacculitis is primarily treated with antibiotic therapies. With the rise of antimicrobial resistance, it is important to better understand the pathogenesis of anal sacculitis in order to prevent the disease and find alternative treatments to antibiotics. The present study aimed to compare the bacterial microbiota and pro-inflammatory cytokines in the anal sacs of healthy dogs with those of atopic dogs, in order to determine if there are changes that could explain anal sacculitis in atopic dogs. The hypothesis of this project was that the bacterial microbiota and proinflammatory cytokines in the anal sacs of healthy dogs differ from those of treated and untreated atopic dogs. The main objectives of this study were therefore to characterize the bacterial microbiota of the anal sacs of atopic dogs receiving or not a treatment (oclacitinib, cetirizine or allergen-specific immunotherapy) and to determine if the concentration of certain proinflammatory cytokines released in the anal sacs differed between healthy, untreated atopic dogs (UAD) and treated atopic dogs (TAD). Flocked swabs were used to sample the rectum and secretions from the anal sacs of 15 healthy dogs, six TAD and 14 UAD for bacterial microbiota analysis. Deoxyribonucleic acid extraction was performed with the commercial DNeasy PowerSoil kit. Sequencing of the V4 region of the 16S ribosomal ribonucleic acid gene was then performed with the Illumina MiSeq platform. For cytokine analysis, the contents of the anal sacs of 15 healthy dogs, 12 UAD, and five TAD were collected in a microtube. Each microtube was vortexed before the supernatant was collected. The microtubes containing the supernatant were then frozen at -80°C until analysis. The concentration of interferon gamma, interleukin (IL)-2, 6, 8, 10, and 12/23p40, monocyte chemotactic protein 1, nerve growth factor beta, stem cell factor, tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), and vascular endothelial growth factor-A were measured with the Luminex multiplex assay. Community membership was different between the anal sacs of healthy dogs and UAD, healthy dogs and TAD, and UAD and TAD (P = 0.002, P = 0.013, and P = 0.012, respectively). Community structure was different between healthy dogs and UAD (P = 0.003) and between UAD and TAD (P = 0.017), but not between healthy dogs and TAD (P = 0.332). All proinflammatory cytokines assessed were detected in the anal sacs of healthy dogs, UAD, and TAD. There were no significant differences between groups except for IL-8 and TNF-α. IL-8 was higher in UAD anal sacs compared to TAD anal sacs (P = 0.02) and TNF-α was in lower concentration in healthy dog anal sacs compared to TAD anal sacs (P = 0.04). There is a dysbiosis between the anal sacs of UAD and TAD which might explain why atopic dogs seem predisposed to bacterial anal sacculitis. Treatments received by atopic dogs (oclacitinib, cetirizine and allergen-specific immunotherapy) shift the microbiota of the anal sacs towards that of healthy dogs. IL-8 may also play a role in the development of anal sacculitis. Further studies on a larger number of cytokines may identify cytokines that are important in the pathogenesis of anal sacculitis in atopic dogs.

The detection of plasma cell–free tumor DNA (ctDNA) is prognostic in colorectal cancer (CRC) and has potential for early prediction of disease recurrence. In clinical routine, ctDNA-based diagnostics are limited by the low concentration of ctDNA and error rates of standard next-generation sequencing (NGS) approaches. We evaluated the potential to increase the stability and yield of plasma cell–free DNA (cfDNA) for routine diagnostic purposes using different blood collection tubes and various manual or automated cfDNA extraction protocols. Sensitivity for low-level ctDNA was measured in KRAS-mutant cfDNA using an error-reduced NGS procedure. To test the applicability of rapid evaluation of ctDNA persistence in clinical routine, we prospectively analyzed postoperative samples of 67 CRC (stage II) patients. ctDNA detection was linear between 0.0045 and 45%, with high sensitivity (94%) and specificity (100%) for mutations at 0.1% VAF. The stability and yield of cfDNA were superior when using Streck BCT tubes and a protocol by Zymo Research. Sensitivity for ctDNA increased 1.5-fold by the integration of variant reads from triplicate PCRs and with PCR template concentration. In clinical samples, ctDNA persistence was found in ∼9% of samples, drawn 2 weeks after surgery. Moreover, in a retrospective analysis of 14 CRC patients with relapse during adjuvant therapy, we successfully detected ctDNA (median 0.38% VAF; range 0.18–5.04% VAF) in 92.85% of patients significantly prior (median 112 days) to imaging-based surveillance. Using optimized pre-analytical conditions, the detection of postoperative ctDNA is feasible with excellent sensitivity and allows the prediction of CRC recurrence in routine oncology testing.

The Atlantic cod (Gadus morhua L.) fishery is of great economic importance to the Faroese economy. There are two separately managed cod stocks around the Faroe Islands, the Faroe Plateau and the Faroe Bank cod. Both have experienced dramatic decreases in size and informed management decisions are vital for both stock viability and exploitation. The stocks are geographically isolated by an 800 m deep channel and water temperatures are on average 1 – 2 ºC higher on the Faroe Bank than on the Faroe Plateau. There are clear phenotypic differences between the stocks; in particular, the markedly higher growth rate for the Faroe Bank cod has caught public and scientific attention. There is continuing debate regarding the relative importance of genetics and environmental contributions to the contrasting phenotypes. Analyses of reproductive parameters (field data and experimental captive spawnings) as well as analyses of microsatellite and single nucleotide polymorphism (SNP) markers were undertaken to better resolve the issue. Field data as well as data from experimental captive spawnings provided evidence of reproductive differences between Faroe Plateau and Faroe Bank cod. Peak spawning occurred earlier on the Faroe Plateau than on the Faroe Bank and this difference in timing of spawning was maintained in captivity. In particular, differences in sizes of eggs (average diameters of 1.40 and 1.30 mm for Faroe Plateau and Faroe Bank cod eggs, respectively) and indirect evidence of greater volumes spawned by the Faroe Bank females suggested stock differences with respect to egg size – egg number trade-off. It was hypothesised that the strategy adopted by cod on the Faroe Bank, with a higher number of smaller eggs, evolved in response to a more hostile environment (bare seabed and higher exposure to predators) experienced by early life stages in this area. Experimental captive spawnings with Faroe Bank cod showed a large interfamily skew in survival rates of cod eggs and fry. Egg size was identified as a useful indicator of survival rates in the egg stage, but egg survival rates could not be used to predict viability in later developmental stages, thus highlighting the importance of employing some sort of genetic monitoring of cod fry to ensure sufficient family representation in the progeny. While no tank effect was evident concerning fry survival, a significant tank effect was identified concerning body sizes of fry. Microsatellite data were analysed using large sample sizes of Faroe Plateau and Faroe Bank cod with the Faroe Plateau divided into two locations, Faroe Plateau North-East and Faroe Plateau West (cod from each of the two were known to belong to separate spawning grounds). Two Norwegian coastal cod samples were included as outlier populations. While no genetic differentiation was detected between the two Faroe Plateau locations, these analyses revealed a detectable, albeit relatively modest, degree of genetic differentiation between cod from the Faroe Plateau and the Faroe Bank (FST = 0.0014 and 0.0018; DJost_EST = 0.0027 and 0.0048; P < 0.0001 and P < 0.001 for the Faroe Plateau North-East – Faroe Bank and the Faroe Plateau West – Faroe Bank comparisons). These values were several times smaller than those between Faroese and Norwegian coastal cod (pairwise FST and DJost_EST values in the range of 0.0061 – 0.0137 and 0.0158 – 0.0386, respectively). Despite recent reductions in census population sizes for Faroe Plateau and, particularly, Faroe Bank cod, genetic diversity estimates were comparable to the ones observed for Norwegian coastal cod and there was no evidence of significant genetic bottlenecks. Lastly, data for one of the markers (Gmo132) indicated genotype-dependent vertical distribution of cod (as investigated for Faroe Plateau North-East cod). Contrary to some previously published studies, analysis of SNPs of two candidate genes for adaptive divergence, the hemoglobin gene Hb-ß1 and the transferrin gene Tf1, failed to detect differentiation between samples of Faroe Plateau and Faroe Bank cod analysed in this thesis. Of 3533 novel SNPs simultaneously discovered and genotyped by restriction-site associated DNA (RAD) sequencing, 58 showed evidence of genetic differentiation between Faroe Plateau North-East and Faroe Bank cod (P < 0.05). No single locus was fixed for different alleles between Faroe Plateau and Faroe Bank cod. A set of eight informative SNPs (FST values between Faroe Plateau and Faroe Bank samples > 0.25; P < 0.0005) were selected for validation in larger samples, that included cod from both Faroe Plateau areas and the Faroe Bank as well as Norwegian coastal and White Sea cod. Six out of the eight loci amplified successfully with a PCR-based method and there was 100 % concordance between genotypes of individuals screened by both techniques. Due to ascertainment bias, the SNPs should only be applied with caution in a broader geographical context. Nonetheless, these SNPs did confirm the genetic substructure suggested for Faroese cod by microsatellite analyses. While no genetic differentiation was evident between the two Faroe Plateau locations, significant genetic differentiation was evident between Faroe Plateau and Faroe Bank cod at five of the SNPs (FST values in the range of 0.0383 – 0.1914). This panel of five SNPs could confidently be used to trace groups of Faroe Plateau and Faroe Bank cod to their population of origin. In conclusion, multiple lines of evidence demonstrate that Faroe Plateau and Faroe Bank cod are truly two genetically distinct populations. While the findings contribute to a broader understanding of the biology and the genetics of Faroe Plateau and Faroe Bank cod, the novel SNPs developed may provide a valuable resource for potential future demands of i.e. genetic stock identification methods.

By 2020 there will be 50 billion connected devices over the Internet. With the fast-increasing data traffic demand in both fixed and mobile networks, network operators need to migrate networks towards next generation solutions. The network migration requires the enormous investment in equipment and infrastructure, while the revenues are not expected to grow significantly. Therefore, one of the main challenges for network operators is to find out a proper cost-effective optical network solution that can match future high capacity demand and flexibly support multiple network services on a common network infrastructure. The first part of the thesis addresses the Active Optical Network (AON) and its migration strategies towards Next Generation Optical Access (NGOA) solutions. Several migration strategies are proposed from the perspective of network topology, data plane and control plane. A general methodology for Techno-Economic analysis has been developed and applied to the Total Cost of Ownership (TCO) calculation of different NGOA solutions. The thesis provides a complete cost evaluation of AON migration paths, which can be used by network operators to assess the economic feasibility of network migration. A converged Optical Transport Network (OTN) that can serve both fixed and mobile network services is beneficial from the cost-saving perspective. However, the different types of services, require different network performance. The second part of the thesis focuses on the investigation of the converged OTN that can be flexibly and timely adjusted to satisfy varying service conditions. A programmable OTN featured with Wavelength Division Multiplexing (WDM) in the data plane and Software Defined Networking (SDN) in control plane has been proposed. To demonstrate the benefits of the converged OTN, the thesis also provides a multi-domain orchestration architecture for the multiple network services.  The resource orchestration, across three network domains: OTN, mobile network and cloud, enables agile service creation and optimized resource allocation among the multiple domains. / <p>QC 20170512</p>