Con la presente Tesis doctoral se pretende profundizar en la problemática del modelado de datos en el ámbito militar, analizar las diferentes soluciones de interoperabilidad entre sistemas C2IS que están vigentes hoy en día y las que están en fase de experimentación en la actualidad, para adaptarlas al entorno de la gestión y coordinación de crisis civiles en las que participan distintos cuerpos de seguridad y servicios de emergencia. Para conseguir este objetivo global se ha llevado a cabo las siguientes investigaciones y desarrollos informáticos: " Realizar un exhaustivo análisis del estado del arte del modelado de datos para sistemas C2I militares, desde sus comienzos hasta los últimos experimentos de interoperabilidad de la OTAN. Será analizada con especial interés la iniciativa internacional Multilateral Interoperability Program MIP, que es la entidad encargada del desarrollo y actualización del sistema de interoperabilidad adoptado por la Organización del Tratado del Atlántico Norte, OTAN. Este análisis nos permitirá tener una idea clara de la evolución del modelado de datos en el ámbito militar y poder seguir las tendencias e iniciativas internacionales encaminadas a resolver los problemas de interoperabilidad planteados, en las operaciones conjuntas, debido a la falta de correlación de los distintos modelos de datos de los sistemas C2I de los países aliados. " Una vez analizada en profundidad la problemática del modelado de datos para sistemas C2I militares y sus posibles soluciones, se estudiará los modos de coordinación y gestión de crisis civiles de gran magnitud, atendiendo principalmente a la resolución de los problemas de mando, control y coordinación de recursos detectados, en algunas de las mayores crisis que se han desencadenado en los últimos tiempos; 11S en Nueva York o el tsumani del 2004 en Indonesia. " Implementar y comparar las soluciones de interoperabilidad más extendidas actualmente, describiendo los procesos operativos de intercambio de da / Carvajal Rodrigo, FJ. (2007). Adaptación de modelos de datos tácticos de sistemas de información para mando y control a la gestión de emergencias [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1960

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]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2001

En la última década se ha producido una enorme popularización de las redes celulares, siendo incluso muy superior a las previsiones iniciales más optimistas. Este interés que ha despertado entre los usuarios ha provocado que sea en la actualidad el sector de las telecomunicaciones más productivo para los operadores. Aunque el número de usuarios no se prevé que aumente al mismo ritmo a como lo ha hecho hasta ahora porque el número de líneas móviles es superior al de habitantes en muchos países, existe toda una serie de nuevos desafíos para los operadores para poder ofrecer servicios atractivos y competitivos a los usuarios. Estos nuevos servicios se prevé que demanden asimismo una mayor cantidad de recursos. Para el mundo de la investigación, esto supone la necesidad de desarrollar mecanismos cada vez más eficientes y complejos que gestionen los recursos adecuadamente para garantizar unos requisitos de calidad de servicio. Tradicionalmente, para el diseño de estos mecanismos de gestión de recursos se ha partido de las propuestas realizadas para redes fijas. No obstante, las redes celulares introducen nuevos retos por la escasez del espectro radioeléctrico, la aleatoriedad de la propagación y la movilidad de los terminales. La presente tesis doctoral toma como marco de trabajo las redes celulares que implementan políticas de control de admisión. De forma más concreta, en la primera parte de la tesis doctoral se han desarrollado modelos analíticos que permiten estudiar el impacto de los accesos repetitivos que se producen en un sistema cuando el controlador de admisión decide bloquear una petición de acceso al sistema. Esta contribución se realiza en dos aspectos: en el desarrollo de técnicas de resolución de sistemas con reintentos y en la aplicación de esas técnicas a modelos de redes celulares con el fin de comprender el impacto que los reintentos tienen en ellas. La segunda parte de la tesis doctoral está enfocada al diseño de políticas óptimas de control de admis / Giménez Guzmán, JM. (2008). Modelos para el análisis y optimización del control de admisión en redes celulares [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2936

En la última década las redes móviles celulares han experimentado un enorme crecimiento. Asimismo el aumento del número de servicios y el ancho de banda que requieren hace necesario un correcto modelado y gestión de recursos. Este trabajo pretende ser una contribución al desarrollo de modelos para el estudio y la evaluación de la gestión de recursos radio en redes móviles celulares. Más concretamente, se ha pretendido profundizar en el estudio de modelos de reintentos. Estos modelos son de gran utilidad para la caracterización de diferentes aspectos de funcionamiento. Tradicionalmente, se ha entendido por sistema de reintentos aquel sistema en que los usuarios que son bloqueados, tratan de acceder de nuevo, tras un tiempo de espera. Esta es una característica propia del comportamiento humano que no debe obviarse en el modelado de sistemas de comunicaciones, puesto que puede tener un gran impacto en las prestaciones ofrecidas por el sistema. Adicionalmente, en las redes móviles celulares, por su estructura y características propias, podemos encontrar este efecto no sólo debido al comportamiento humano, sino que también puede deberse a la gestión de los handovers. Este tipo de reintentos, incluido en el estándar de GSM, permite realizar un número máximo de reintentos consecutivos, mientras que el terminal se encuentra en el área de handover, sin que el usuario intervenga. Es posible encontrar otro tipo de sistemas de reintentos que caracterizan toda una serie de nuevas aplicaciones. Se trata de aplicaciones que, en caso de bloqueo, permiten reintentar el acceso disminuyendo el número de recursos solicitado. Así, aparecen las aplicaciones rate adaptive en que, según el grado de congestión, se ofrece un servicio de mayor o menor calidad. Este tipo de modelo resulta de especial interés para tratar aplicaciones como VoIP o servicios de videoconferencia para las que se han desarrollado codecs que permiten adaptar la tasa de servicio a las condiciones de la red. / Doménech Benlloch, MJ. (2009). Modelado y evaluación de la gestión de recursos en redes móviles celulares [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8319

This thesis dissertation addresses the problem of providing video streaming services over mobile wireless ad hoc networks. This sort of network represents a hostile environment for this kind of realtime data transmission to the extent that obtaining a good quality of viewer experience is challenging and still under study. Besides the research point of view, providing high-quality multimedia services is decisive for the practical usability and feasibility of wireless ad hoc networks so that service providers can broaden the range of services offered. So far, mobile wireless ad hoc networks have been used to provide network connection among users who could not have connectivity otherwise. However, quality expectations and requirements have been increased notably, fostered by the advent of real-time multimedia applications over mobile devices. Due to the considerable processing and bandwidth constraints underlying these types of devices, coupled with their ability to move freely, it becomes a difficult task to achieve an acceptable quality of service throughout the entire video transmission. Thus, the contribution of this thesis work is twofold. On the one hand, the main problems and limitations that may be encountered and should be faced when deploying real-time services over mobile wireless ad hoc networks are analyzed and discussed. Bandwidth constraints and node mobility are portrayed as the major causes that prevent good quality of service and smooth video playback. On the other hand, following then the aim of improving video streaming quality, this thesis proposes practical solutions that involve diverse routing and cross-layer techniques. One of the proposed approaches focuses on hierarchical routing. Hierarchical arrangement of network nodes may reduce packet interference as well as offer a structured architecture that reduces control traffic overhead. Particularly, the proposed hierarchical routing protocol aims at providing scalability when the number of nodes grows, while maintaining complexity as low as possible. The resulting reduction in packet losses and video playback interruptions finally enhances the quality of received video streams. Furthermore, on the basis that the nodes in an ad hoc network are willing to perform routing tasks, every node could become essential for the proper network operation and routing performance. In tune with this philosophy, a new cross-layer mechanism for recovering lost packets is proposed. By overhearing packets over the wireless shared medium, any node in the surrounding area of the destination endpoint can altruistically retransmit those video packets that have not been correctly received at destination. Moreover, due to the video awareness and frame prioritization algorithm considered in this proposal, it becomes very convenient for real-time video streaming services. The results show that the presented mechanism succeeds in improving video quality and user experience, especially when packet losses are caused due to the mobility of the destination node. / Arce Vila, P. (2014). Hierarchical routing and cross-layer mechanisms for improving video streaming quality of service over mobile wireless ad hoc networks [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/36538

[EN] This thesis has been created within the framework of the interoperability of the networks of sensors in industrial environments, using standard SWE (Sensor Web Enablement). It has developed from the participation in different research projects, within the research group SATRD (Distributed Real Time Systems and Applications) of the Communications Department of the UPV. Has gone a long time since the appearance of the first sensors that were only able to respond to a stimulus, to the concept of sensor web, where sensors can be remotely configured, perform actions and process and integrate data from other sensors. Nowadays, the use of networks of sensors or WSN (Wireless Sensor Networks) is widespread in several fields, to gather information, which can then be used by other applications. As it increases its use, it is necessary to combine or add data from sensors of different WSN, which is not always possible, due to the lack of interoperability between different manufacturers. That is why OGC (Open Geospatial Consortium) founded SWE, in order to develop standards for access to sensors via the Internet and thus improve the interoperability. For these reasons, in this thesis is specified an IoT architecture (Internet of Things) generically, so that it can be extended to multiple environments. The I3WSN architecture is designed for monitoring and control systems, ensuring interoperability between the different elements through the integration of SWE standards. After the design, the application of the architecture is carried out in three different contexts, associated with three research projects. The first of them, in order to monitor and manage the workers' health in industrial environments, based on environmental and medical data, within the project FASyS (Fabrica Absolutamente Segura y Saludable). Secondly, to ensure the level of assurance of a smart grid environment, from the capture of the security information of all its elements, in the UniverSEC project. Finally, to manage efficiently and intelligently transport freight containers, from traffic data in real time, in the project STIMULO. / [ES] Esta tesis se ha creado en el marco de la interoperabilidad de las redes de sensores en entornos industriales, mediante la utilización del estándar SWE (Sensor Web Enablement). Se ha desarrollado a partir de la participación en diferentes proyectos de investigación, dentro del grupo de investigación SATRD (Sistemas y Aplicaciones de Tiempo Real Distribuidos) del Departamento de Comunicaciones de la UPV. Ha pasado mucho tiempo desde la aparición de los primeros sensores que únicamente eran capaces de responder frente a un estímulo, hasta el concepto de sensor web, donde los sensores pueden ser configurados de forma remota, realizar acciones y procesar e integrar datos de otros sensores. Hoy en día, la utilización de redes de sensores o WSN (Wireless Sensor Networks) está ampliamente extendida en diversos ámbitos, para recopilar información, que luego pueda ser utilizada por otras aplicaciones. A medida que aumenta su utilización, surge la necesidad de combinar o agregar datos de sensores de distintas WSN, lo cual no siempre es posible, debido a la falta de interoperabilidad entre los distintos fabricantes. Es por ello que OGC (Open Geospatial Consortium) fundó SWE, con el fin de desarrollar estándares para el acceso a sensores a través de Internet y así mejorar la interoperabilidad. Por estos motivos, en esta tesis se ha especificado una arquitectura IoT (Internet of Things) de forma genérica, para que se pueda extender a múltiples entornos. La arquitectura I3WSN se ha diseñado para la monitorización y el control de sistemas, garantizando la interoperabilidad entre los distintos elementos gracias a la integración de los estándares de SWE. Tras el diseño, se ha llevado a cabo la aplicación de la arquitectura en tres contextos distintos, asociados a tres proyectos de investigación. El primero de ellos, con el objetivo de monitorizar y gestionar la salud de los trabajadores en entornos industriales, a partir de datos del entorno y datos médicos, dentro del proyecto FASyS (Fabrica Absolutamente Segura y Saludable). El segundo, para garantizar el nivel de aseguramiento de un entorno smart grid, a partir de la captura de la información de seguridad de todos sus elementos, en el proyecto UniverSEC. Y por último, para gestionar de forma eficiente e inteligente el transporte de contenedores de mercancías, a partir de los datos de tráfico en tiempo real, en el proyecto STIMULO. / [CA] Aquesta tesi ha estat creada en el marc de la interoperabilitat de les xarxes de sensors en entorns industrialitzats, utilitzant l'estàndard SWE (Sensor Web capacitació). S'ha desenvolupat des de la participació en diversos projectes d'investigació, dins del grup d'investigació SATRD (Sistemes i Aplicacions de Temps Real Distribuïts) del Departament de Comunicació de la UPV. Ha passat molt temps des de l'aparició dels primers sensors que només eren capaços de respondre a un estímul, fins al concepte de sensor web, on els sensors es poden configurar remotament, realitzar accions i processar i integrar les dades d'altres sensors. Avui en dia, l'ús de xarxes de sensors o WSN (Wireless Sensor Networks) està àmpliament estesa en diversos àmbits, per a recollir informació, que desprès puga ser utilitzada per altres aplicacions. A mesura que augmenta el seu ús, sorgeix la necessitat de combinar o afegir dades de sensors de diferents WSN, que no sempre és possible, degut a la falta d'interoperabilitat entre els diferents fabricants. És per això que OGC (Open Geospatial Consortium) va fundar SWE, per desenvolupar estàndards per l'accés de sensors a Internet i així millorar la interoperabilitat. Per aquests motius, en aquesta tesi s'ha especificat una arquitectura IoT (Internet of Things) de forma genèrica, per tal que es puga estendre a múltiples entorns. L'arquitectura I3WSN s'ha dissenyat per la monitorització i el control de sistemes, garantint la interoperabilitat entre els diferents elements gràcies a la integració dels estàndards de SWE. Després el disseny, s'ha dut a terme l'aplicació de l'arquitectura en tres contextos diferents, associats amb tres projectes d'investigació. El primer d'ells, amb la finalitat de monitoritzar i gestionar la salut dels treballadors en entorns industrials, a partir de dades ambientals i dades mèdiques, dins del projecte FASyS (Fabrica Absolutamente Segura y Saludable). El segon, per garantir el nivell d'assegurament d'un entorn de smart grid, a partir de la captura de la informació de seguretat de tots els seus elements, en el projecte UniverSEC. I finalment, per gestionar de manera eficient i intel·ligent el transport de contenidors de mercaderies, a partir de les dades de trànsit en temps real, en el projecte STIMULO. / Giménez Salazar, P. (2015). Aplicaciones de SWE en entornos industriales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/51282

[EN] This thesis dissertation tackles the problem concerning provision of video streaming services over mobile wireless ad hoc networks. Such networks are characterized by their versatility and flexibility, features that make them particularly suited to be used in many scenarios. However, some limitations inherited of the wireless channel and the mobility of the nodes make difficult to guarantee certain degree of quality of service, which is a required condition to the multimedia applications. Furthermore, with the massive demand of video content, it has become very necessary for mobile ad hoc networks to have an efficient routing and quality of services mechanisms to support this traffic. This is because video streaming services require network to provide sufficient bandwidth and an upper bound in delay, jitter and loss rate. Consequently, traditional best-effort protocols are not adequate. The main contribution of this thesis is the development of a comprehensive routing protocol that has a feedback scheme in order to provide information to the application about the network conditions. This protocol has a cross-layer architecture and it incorporates three important enhancements. Firstly, a new route recovery strategy, which provides a mechanism to detect the link failures in a route and re-establish the connections taking into account the conditions of quality of service that have been established during the previous route discovery phase. Secondly, an algorithm for the estimation of the available bandwidth along the route, information that is sent to application layer in order to apply an adaptation procedure that adjusts the bit rate of the video source. This rate-adaptive strategy is performed exploiting the layered scheme of the scalable video coding. In particular, the adaptive method removes, from the scalable video stream, those layers that could not be efficiently supported by network since their bitrates exceed the available bandwidth. The third main feature of the proposed routing protocol is a gateway discovery algorithm to improve the interconnectivity between mobile ad hoc networks and infrastructure-based networks. This algorithm incorporates available bandwidth as a metric during the gateway selection and a dynamic adaptation of some operational parameters such as the size of the proactive area and the frequency of the advertisement messages. Additionally, in order to solve the lack of a software tool to simulate rate-adaptive transmission of scalable video, a new simulation framework had be implemented. This simulation tool is an open source software freely available and, thus, it represents other contribution of this thesis. The results reveal performance improvements in terms of packet delay, dropped packets and the number of link failures while a more efficient use of the available bandwidth is obtained. In terms of video transmission, the results prove that the combined use of the proposed protocol and the scalable video coding provides an efficient platform for supporting rate-adaptive video streaming over mobile ad hoc networks. / [ES] Esta tesis aborda los problemas relacionados con los servicios de video en modo streaming sobre las redes móviles ad hoc. Este tipo de redes se caracterizan por su versatilidad y flexibilidad, lo cual las hace especialmente adecuadas para ser utilizadas en diversos escenarios. Sin embargo, algunas limitaciones inherentes a los enlaces inalámbricos y a la movilidad de los nodos, hace difícil garantizar cierto nivel de calidad de servicio, lo cual es una condición necesaria para el transporte de flujos multimedia. Además, con la masiva demanda de videos desde los dispositivos móviles, hace aún más necesario asegurar un encaminamiento eficiente y un cierto nivel de calidad de servicio en las redes móviles ad hoc. Por lo tanto, los tradicionales protocolos que funcionan bajo el modelo del "mejor esfuerzo" no son adecuados. Esto se debe principalmente a que las aplicaciones multimedia necesitan que la red asegure suficiente ancho de banda y unos valores máximos de retardo, jitter, y tasa de pérdidas. La principal contribución de esta tesis es el desarrollo de un protocolo de encaminamiento que contiene un esquema de realimentación que le permite informar a la aplicación sobre las condiciones de la red. Este protocolo tiene una arquitectura cross-layer e incorpora tres importantes mejoras. Primero, una nueva estrategia de mantenimiento y recuperación de rutas que provee mecanismos para detectar los fallos de conectividad y el posterior re-establecimiento de las conexiones, teniendo en cuenta las condiciones de calidad de servicio que fueron establecidas durante la etapa inicial del descubrimiento de las rutas. Segundo, un algoritmo para la estimación del ancho de banda disponible a lo largo de la ruta, información que es enviada a la capa de aplicación para aplicar un proceso de adaptación que ajusta la tasa de envío de datos de la fuente. Esta estrategia adaptativa de la tasa aprovecha el esquema por capas de la codificación escalable de video. En particular, el método adaptativo elimina del flujo de video escalable, aquellas capas que no pueden ser transmitidas por la red ya que su tasa de bits supera el ancho de banda disponible. La tercera mejora incluida en el protocolo propuesto es un algoritmo de descubrimiento de gateways para mejorar la interconectividad entre las redes móviles ad hoc y las redes basadas en infraestructura. Dicho algoritmo utiliza el ancho de banda disponible para seleccionar el mejor gateway, así mismo, realiza una adaptación dinámica de algunos parámetros operacionales como el alcance y la frecuencia de los mensajes anuncio. Adicionalmente, ha sido desarrollada una herramienta software para simular la transmisión adaptativa de video escalable sobre redes móviles ad hoc. Esta herramienta de simulación es un software de código abierto y constituye otra contribución más de esta tesis. Los resultados muestran mejoras en el funcionamiento de las redes relacionadas con el retardo, la tasa de pérdidas de paquetes y el número de fallos en la conectividad. Simultáneamente, se obtiene un uso más eficiente del ancho de banda. En relación a la calidad del video transmitido, los resultados demuestran que la utilización del protocolo propuesto junto con la codificación de video escalable, provee un eficiente sistema para la transmisión adaptativa de video escalable sobre redes móviles ad hoc. / [CA] Aquesta tesi aborda els problemes relacionats amb els serveis de vídeo en mode streaming sobre les xarxes mòbils ad hoc. Aquest tipus de xarxes es caracteritzen per la seva versatilitat i flexibilitat, la qual cosa les fa especialment adequades per a ser utilitzades en diversos escenaris. No obstant això, algunes limitacions inherents als enllaços sense fils i a la mobilitat dels nodes, fa difícil garantir cert nivell de qualitat de servei, cosa que és una condició necessària per al transport de fluxos multimèdia. A més, amb la massiva demanda de vídeos des dels dispositius mòbils, fa encara més necessari assegurar un encaminament eficient i un cert nivell de qualitat de servei en les xarxes mòbils ad hoc. Per tant, els tradicionals protocols que funcionen sota el model del "millor esforç" no són adequats. Això es deu principalment al fet que les aplicacions multimèdia necessiten que la xarxa asseguri suficient ample de banda i uns valors màxims de retard, jitter, i taxa de pèrdues. La principal contribució d'aquesta tesi és el desenvolupament d'un protocol d'encaminament que conté un esquema de realimentació que li permet informar l'aplicació sobre les condicions de la xarxa. Aquest protocol té una arquitectura cross-layer i incorpora tres importants millores. Primer, una nova estratègia de manteniment i recuperació de rutes que proveeix mecanismes per detectar les fallades de connectivitat i el posterior re-establiment de les connexions, tenint en compte les condicions de qualitat de servei que van ser establertes durant l'etapa inicial del descobriment de les rutes. Segon, un algoritme per a l'estimació de l'ample de banda disponible al llarg de la ruta, informació que és enviada a la capa d'aplicació per aplicar un procés d'adaptació que ajusta la taxa d'enviament de dades de la font. Aquesta estratègia adaptativa de la taxa aprofita l'esquema per capes de la codificació escalable de vídeo. En particular, el mètode adaptatiu elimina del flux de vídeo escalable aquelles capes que no poden ser transmeses per la xarxa ja que la seva taxa de bits supera l'ample de banda disponible. La tercera millora inclosa en el protocol proposat és un algoritme de descobriment de gateways per millorar la interconnectivitat entre les xarxes mòbils ad hoc i les xarxes basades en infraestructura. Aquest algoritme utilitza l'ample de banda disponible per seleccionar el millor gateway, així mateix, realitza una adaptació dinàmica d'alguns paràmetres operacionals com l'abast i la freqüència dels missatges anunci. Addicionalment, ha estat desenvolupada una eina programari per a simular la transmissió adaptativa de vídeo escalable sobre xarxes mòbils ad hoc. Aquesta eina de simulació és un programari de codi obert i constitueix una altra contribució més d'aquesta tesi. Els resultats mostren millores en el funcionament de les xarxes relacionades amb el retard, la taxa de pèrdues de paquets i el nombre de fallades en la connectivitat. Simultàniament, se n'obté un ús més eficient de l'ample de banda. En relació a la qualitat del vídeo transmès, els resultats demostren que la utilització del protocol proposat juntament amb la codificació de vídeo escalable, proveeix un eficient sistema per a la transmissió adaptativa de vídeo escalable sobre xarxes mòbils ad hoc. / Castellanos Hernández, WE. (2015). Quality of Service Routing and Mechanisms for Improving Video Streaming over Mobile Wireless Ad hoc Networks [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53238

[ES] La introducción de soluciones tecnológicas en la agricultura permite reducir el uso de recursos y aumentar la producción de los cultivos. Además, la calidad del agua de regadío se puede monitorizar para asegurar la seguridad de los productos para el consumo humano. Sin embargo, la localización remota de la mayoría de los campos presenta un problema para proveer de cobertura inalámbrica a los nodos sensores y actuadores desplegados en los campos y los canales de agua para regadío. El trabajo presentado en esta tesis aborda el problema de habilitar la comunicación inalámbrica entre los dispositivos electrónicos desplegados para la monitorización de la calidad del agua y el campo a través de un protocolo de comunicación y arquitectura heterogéneos. La primera parte de esta tesis introduce los sistemas de agricultura de precisión (PA) y la importancia de la monitorización de la calidad del agua y el campo. Asimismo, las tecnologías que permiten la comunicación inalámbrica en sistemas PA y el uso de soluciones alternativas como el internet de las cosas bajo tierra (IoUT) y los vehículos aéreos no tripulados (UAV) se introducen también. Después, se realiza un análisis en profundidad del estado del arte respecto a los sensores para la monitorización del agua, el campo y las condiciones meteorológicas, así como sobre las tecnologías inalámbricas más empleadas en PA. Además, las tendencias actuales y los desafíos de los sistemas de internet de las cosas (IoT) para regadío, incluyendo las soluciones alternativas introducidas anteriormente, han sido abordados en detalle. A continuación, se presenta la arquitectura propuesta para el sistema, la cual incluye las áreas de interés para las actividades monitorización que incluye las áreas de los canales y el campo. A su vez, la descripción y los algoritmos de operación de los nodos sensores contemplados para cada área son proporcionados. El siguiente capítulo detalla el protocolo de comunicación heterogéneo propuesto, incluyendo los mensajes y alertas del sistema. Adicionalmente, se presenta una nueva topología de árbol para redes híbridas LoRa/WiFi multisalto. Las funcionalidades específicas adicionales concebidas para la arquitectura propuesta están descritas en el siguiente capítulo. Éstas incluyen algoritmos de agregación de datos para la topología propuesta, un esquema de las amenazas de seguridad para los sistemas PA, algoritmos de ahorro de energía y tolerancia a fallos, comunicación bajo tierra para IoUT y el uso de drones para adquisición de datos. Después, los resultados de las simulaciones para las soluciones propuestas anteriormente son presentados. Finalmente, se tratan las pruebas realizadas en entornos reales para el protocolo heterogéneo presentado, las diferentes estrategias de despliegue de los nodos empleados, el consumo energético y la función de cuantificación de fruta. Estas pruebas demuestran la validez de la arquitectura y protocolo de comunicación heterogéneos que se han propuesto. / [CA] La introducció de solucions tecnològiques en l'agricultura permet reduir l'ús de recursos i augmentar la producció dels cultius. A més, la qualitat de l'aigua de regadiu es pot monitoritzar per assegurar la qualitat dels productes per al consum humà. No obstant això, la localització remota de la majoria dels camps presenta un problema per a proveir de cobertura sense fils als nodes sensors i actuadors desplegats als camps i els canals d'aigua per a regadiu. El treball presentat en aquesta tesi tracta el problema d'habilitar la comunicació sense fils entre els dispositius electrònics desplegats per a la monitorització de la qualitat de l'aigua i el camp a través d'un protocol de comunicació i arquitectura heterogenis. La primera part d'aquesta tesi introdueix els sistemes d'agricultura de precisió (PA) i la importància de la monitorització de la qualitat de l'aigua i el camp. Així mateix, també s'introdueixen les tecnologies que permeten la comunicació sense fils en sistemes PA i l'ús de solucions alternatives com l'Internet de les coses sota terra (IoUT) i els vehicles aeris no tripulats (UAV). Després, es realitza una anàlisi en profunditat de l'estat de l'art respecte als sensors per a la monitorització de l'aigua, el camp i les condicions meteorològiques, així com sobre les tecnologies sense fils més emprades en PA. S'aborden les tendències actuals i els reptes dels sistemes d'internet de les coses (IoT) per a regadiu, incloent les solucions alternatives introduïdes anteriorment. A continuació, es presenta l'arquitectura proposada per al sistema, on s'inclouen les àrees d'interès per a les activitats monitorització en els canals i el camp. Finalment, es proporciona la descripció i els algoritmes d'operació dels nodes sensors contemplats per a cada àrea. El següent capítol detalla el protocol de comunicació heterogeni proposat, així como el disseny del missatges i alertes que el sistema proposa. A més, es presenta una nova topologia d'arbre per a xarxes híbrides Lora/WiFi multi-salt. Les funcionalitats específiques addicionals concebudes per l'arquitectura proposada estan descrites en el següent capítol. Aquestes inclouen algoritmes d'agregació de dades per a la topologia proposta, un esquema de les alertes de seguretat per als sistemes PA, algoritmes d'estalvi d'energia i tolerància a fallades, comunicació per a IoUT i l'ús de drons per a adquisició de dades. Després, es presenten els resultats de les simulacions per a les solucions proposades. Finalment, es duen a terme les proves en entorns reals per al protocol heterogeni dissenyat. A més s'expliquen les diferents estratègies de desplegament dels nodes empleats, el consum energètic, així com, la funció de quantificació de fruita. Els resultats d'aquetes proves demostren la validesa de l'arquitectura i protocol de comunicació heterogenis propost en aquesta tesi. / [EN] The introduction of technological solutions in agriculture allows reducing the use of resources and increasing the production of the crops. Furthermore, the quality of the water for irrigation can be monitored to ensure the safety of the produce for human consumption. However, the remote location of most fields presents a problem for providing wireless coverage to the sensing nodes and actuators deployed on the fields and the irrigation water canals. The work presented in this thesis addresses the problem of enabling wireless communication among the electronic devices deployed for water quality and field monitoring through a heterogeneous communication protocol and architecture. The first part of the dissertation introduces Precision Agriculture (PA) systems and the importance of water quality and field monitoring. In addition, the technologies that enable wireless communication in PA systems and the use of alternative solutions such as Internet of Underground Things (IoUT) and Unmanned Aerial Vehicles (UAV) are introduced as well. Then, an in-depth analysis on the state of the art regarding the sensors for water, field and meteorology monitoring and the most utilized wireless technologies in PA is performed. Furthermore, the current trends and challenges for Internet of Things (IoT) irrigation systems, including the alternate solutions previously introduced, have been discussed in detail. Then, the architecture for the proposed system is presented, which includes the areas of interest for the monitoring activities comprised of the canal and field areas. Moreover, the description and operation algorithms of the sensor nodes contemplated for each area is provided. The next chapter details the proposed heterogeneous communication protocol including the messages and alerts of the system. Additionally, a new tree topology for hybrid LoRa/WiFi multi-hop networks is presented. The specific additional functionalities intended for the proposed architecture are described in the following chapter. It includes data aggregation algorithms for the proposed topology, an overview on the security threats of PA systems, energy-saving and fault-tolerance algorithms, underground communication for IoUT, and the use of drones for data acquisition. Then, the simulation results for the solutions previously proposed are presented. Finally, the tests performed in real environments for the presented heterogeneous protocol, the different deployment strategies for the utilized nodes, the energy consumption, and a functionality for fruit quantification are discussed. These tests demonstrate the validity of the proposed heterogeneous architecture and communication protocol. / García García, L. (2021). Architecture and communication protocol to monitor and control water quality and irrigation in agricultural environments [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174223

[ES] La distribución de contenidos multimedia, y en particular el streaming de vídeo, domina actualmente el tráfico global de Internet y su importancia será incluso mayor en el futuro. Miles de títulos se agregan mensualmente a los principales proveedores de servicios, como Netflix, YouTube y Amazon. Y de la mano del consumo de contenidos de alta definición que se convierte en la principal tendencia, se puede observar nuevamente un incremento en el consumo de contenidos 3D. Esto ha hecho que las temáticas relacionadas con la producción de contenidos, codificación, transmisión, Calidad de Servicio (QoS) y Calidad de Experiencia (QoE) percibidas por los usuarios de los sistemas de distribución de vídeo 3D sean un tema de investigación con numerosas contribuciones en los últimos años. Esta tesis aborda el problema de la prestación de servicios de transmisión de vídeo 3D bajo condiciones de red de ancho de banda variable. En este sentido, presenta los resultados de la evaluación de la QoE percibida por los usuarios de los sistemas de vídeo 3D, analizando principalmente el impacto de los efectos introducidos en dos de los elementos de la cadena de procesamiento de vídeo 3D: la etapa de codificación y el proceso de transmisión. Para analizar los efectos de la codificación en la calidad del vídeo 3D, en la primera etapa se aborda la evaluación objetiva y subjetiva de la calidad del vídeo, comparando el rendimiento de diferentes estándares y métodos de codificación, con el fin de identificar aquellos que logran la mejor relación entre calidad, tasa de bits y tiempo de codificación. Así mismo, en el contexto de la transmisión en un entorno simulcast, se evalúa la eficacia de la utilización de las codificaciones asimétricas para la transmisión de vídeo 3D, como una alternativa para la reducción del ancho de banda manteniendo la calidad global. En segundo lugar, para el estudio del impacto y el rendimiento del proceso de transmisión, se ha trabajado sobre la base de un sistema de transmisión dinámica adaptativa sobre HTTP (DASH) en el contexto de la transmisión de vídeo tanto 2D como 3D, utilizando diferentes escenarios de variación de ancho de banda. El objetivo ha sido el desarrollo de un marco de referencia para la evaluación de la QoE en escenarios de transmisión adaptativa de vídeo 3D, que permite analizar el impacto en la QoE del usuario frente a diferentes patrones de variación del ancho de banda, así como el rendimiento del algoritmo de adaptación frente a estos escenarios. El trabajo se enfoca en identificar el impacto en la Calidad de Experiencia del usuario que tienen aspectos como: la frecuencia, el tipo, el alcance y la ubicación temporal de los eventos de variación del ancho de banda. El sistema propuesto permite realizar mediciones de rendimiento de forma automatizada y sistemática para la evaluación de los sistemas DASH en el servicio de distribución de vídeo 2D y 3D. Se ha utilizado Puppeteer, la librería Node.js desarrollada por Google, que proporciona una API de alto nivel, para automatizar acciones en el protocolo Chrome Devtools, como iniciar la reproducción, provocar cambios de ancho de banda y guardar los resultados de los procesos de cambio de calidad, marcas de tiempo, paradas, etc. A partir de estos datos, se realiza un procesamiento que permite la reconstrucción del vídeo visualizado, así como la extracción de métricas de calidad y la evaluación de la QoE de los usuarios utilizando la recomendación ITU-T P.1203. / [CA] La distribució de continguts multimèdia, i en particular el streaming de vídeo, domina actualment el trànsit global d'Internet i la seua importància serà fins i tot mes gran en el futur. Milers de títols s'afegeixen mensualment als principals proveïdors de serveis, com ara Netflix, YouTube i Amazon. I de la mà del consum de continguts d'alta definició que es converteix en la tendència principal, es pot observar novament un increment en el consum de continguts 3D. Això ha fet que les temàtiques relacionades amb la producció de continguts, codificació, transmissió, Qualitat de Servei (QoS) i Qualitat d'Experiència (QoE) percebudes pels usuaris dels sistemes de distribució de vídeo 3D siguen un tema de recerca amb nombroses contribucions en els últims anys. Aquesta tesi aborda el problema de la prestació de serveis de transmissió de vídeo 3D sota condicions de xarxa d'ample de banda variable. En aquest sentit, presenta els resultats de l'avaluació de la QoE percebuda pels usuaris dels sistemes de vídeo 3D, analitzant principalment l'impacte dels efectes introduïts en dos dels elements de la cadena de processament de vídeo 3D: l'etapa de codificació i el procés de transmissió. Per analitzar els efectes de la codificació en la qualitat del vídeo 3D, a la primera etapa s'aborda l'avaluació objectiva i subjectiva de la qualitat del vídeo, comparant el rendiment de diferents estàndards i mètodes de codificació, per tal d'identificar aquells que aconsegueixen la millor relació entre qualitat, taxa de bits i temps de codificació. Així mateix, en el context de la transmissió en un entorn simulcast, s'avalua l'eficàcia de la utilització de les codificacions asimètriques per la transmissió de vídeo 3D, com una alternativa per la reducció de l'ampleada de banda mantenint la qualitat global. En segon lloc, per a l'estudi de l'impacte i el rendiment del procés de transmissió, s'ha treballat sobre la base d'un sistema de transmissió dinàmica adaptativa sobre HTTP (DASH) en el context de la transmissió de vídeo tant 2D com 3D, utilitzant diferents escenaris de variació d'ample de banda. L'objectiu ha estat el desenvolupament d'un marc de referència per a l'avaluació de la QoE en escenaris de transmissió adaptativa de vídeo 3D, que permet analitzar l'impacte en la QoE de l'usuari davant de diferents patrons de variació de l'ample de banda; així com el rendiment de l'algorisme d'adaptació davant d'aquests escenaris. El treball s'enfoca a identificar l'impacte a la Qualitat d'Experiència de l'usuari que tenen aspectes com ara: la freqüència, el tipus, l'abast i la ubicació temporal dels esdeveniments de variació de l'ample de banda. El sistema proposat permet realitzar mesuraments de rendiment de manera automatitzada i sistemàtica per a l'avaluació dels sistemes DASH en el servei de distribució de vídeo 2D i 3D. S'ha utilitzat Puppeteer, la llibreria Node.js desenvolupada per Google, que proporciona una API d'alt nivell, per automatitzar accions al protocol Chrome Devtools, com iniciar la reproducció, provocar canvis d'ample de banda i desar els resultats dels processos de canvi de qualitat, marques de temps, parades, etc. A partir d'aquestes dades, es fa un processament que permet la reconstrucció del vídeo visualitzat, així com l'extracció de mètriques de qualitat i l'avaluació de la QoE dels usuaris fent servir la recomanació ITU-T P.1203. / [EN] The distribution of multimedia content, and in particular video streaming, currently dominates global Internet traffic and will become even more important in the future. Thousands of titles are added monthly to major service providers such as Netflix, YouTube and Amazon. In addition to the consumption of high-definition content becoming the main trend, an increase in the consumption of 3D content can be observed again. This fact has caused that issues related to content production, encoding, transmission, Quality of Service (QoS) and Quality of Experience (QoE) perceived by users of 3D video distribution systems became a research topic with numerous contributions in recent years. This thesis addresses the problem of providing 3D video streaming services under variable bandwidth network conditions. In this sense, it presents the results of the evaluation of the QoE perceived by the users of 3D video systems, analyzing mainly the impact of the effects introduced in two of the elements of the 3D video processing chain: the encoding stage and the transmission process. To analyze the effects of the encoding process on the quality of 3D video, the first stage deals with the objective and subjective evaluation of video quality, comparing the performance of different encoding standards and methods, in order to identify those that achieve the best ratio between quality, bit rate and encoding time. Also, in the context of transmission in a simulcast environment, the advantages of using asymmetric coding for 3D video transmission is evaluated as an alternative for bandwidth reduction while maintaining overall quality. Secondly, for the study of the impact and performance of the transmission process, the work has been carried out on the basis of an adaptive dynamic over HTTP (DASH) transmission system in the context of both 2D and 3D video transmission, using different bandwidth variation scenarios. The aim has been to develop a framework for the evaluation of QoE in 3D adaptive video streaming scenarios, which allows analyzing the impact on the user's QoE against different bandwidth variation patterns, as well as the performance of the adaptation algorithm under these scenarios. The work focuses on identifying the impact on the user's Quality of Experience in aspects such as: frequency, type, range and temporal location of bandwidth variation events. The proposed system allows to perform performance measurements in an automated and systematic way for the evaluation of DASH systems in the 2D and 3D video distribution service. The tool Puppeteer, the Node.js library developed by Google, has been used, which provides a high-level API to automate actions in the Chrome Devtools protocol, such as starting playback, causing bandwidth changes and saving the results of the quality change processes, timestamps, stops, etc. From this data, a further processing is performed that allows the reconstruction of the displayed video, as well as the extraction of quality metrics and the evaluation of the QoE of the users using the ITU-T P.1203 recommendation. / Guzmán Castillo, PF. (2022). Evaluación de la QoE en un sistema de streaming adaptativo de vídeo 3D basado en DASH [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/186354

[ES] El Internet de las Cosas (IoT) ha experimentado un gran crecimiento en los últimos años. El incremento en el número de dispositivos, una mayor miniaturización de la capacidad de computación y las técnicas de virtualización, han favorecido su adopción en la industria y en otros sectores. Asimismo, la introducción de nuevas tecnologías (como la Inteligencia Artificial, el 5G, el Tactile Internet o la Realidad Aumentada) y el auge del edge computing preparan el terreno, y formulan los requisitos, para lo que se conoce como Internet de las Cosas de Nueva Generación (NGIoT). Estos avances plantean nuevos desafíos tales como el establecimiento de arquitecturas que cubran dichas necesidades y a la vez resulten flexibles, escalables y prácticas para implementar servicios que aporten valor a la sociedad. En este sentido, el IoT puede resultar un elemento clave para el establecimiento de políticas y la toma de decisiones. Una herramienta muy útil para ello es la definición y cálculo de indicadores compuestos, que representan un impacto en un fenómeno real a través de un único valor. La generación de estos indicadores es un aspecto promovido por entidades oficiales como la Unión Europea, aunque su automatización y uso en entornos de tiempo real es un campo poco explorado. Este tipo de índices deben seguir una serie de operaciones matemáticas y formalidades (normalización, ponderación, agregación¿) para ser considerados válidos. Esta tesis doctoral plantea la unión de ambos campos en alza, proponiendo una arquitectura de Internet de las Cosas de nueva generación orientada al servicio de cálculo y predicción de indicadores compuestos. Partiendo de la experiencia del candidato en proyectos de investigación europeos y regionales, y construyendo sobre tecnologías open source, se ha incluido el diseño, desarrollo e integración de los módulos de dicha arquitectura (adquisición de datos, procesamiento, visualización y seguridad) como parte de la tesis. Dichos planteamientos e implementaciones se han validado en cinco escenarios diferentes, cubriendo cinco índices compuestos en entornos con requisitos dispares siguiendo una metodología diseñada durante este trabajo. Los casos de uso están centrados en aspectos de sostenibilidad en entornos urbano y marítimo-portuario, pero se ha destacado que la solución puede ser extrapolada a otros sectores ya que ha sido diseñada de una manera agnóstica. El resultado de la tesis ha sido, además, analizado desde el punto de vista de transferencia tecnológica. Se ha propuesto la formulación de un producto, así como una posible financiación en fases de madurez más avanzadas y su potencial explotación como elemento comercializable / [CA] La Internet de les Coses (IoT) ha experimentat un gran creixement en els últims anys. L'increment en el nombre de dispositius, una major miniaturització de la capacitat de computació i les tècniques de virtualització, han afavorit la seua adopció en la indústria i en altres sectors. Així mateix, la introducció de noves tecnologies (com la Intel·ligència Artificial, el 5G, la Internet Tàctil o la Realitat Augmentada) i l'auge del edge computing preparen el terreny, i formulen els requisits, per al que es coneix com a Internet de les Coses de Nova Generació (NGIoT). Aquests avanços plantegen nous desafiaments com ara l'establiment d'arquitectures que cobrisquen aquestes necessitats i resulten, alhora, flexibles, escalables i pràctiques per a implementar serveis que aporten valor a la societat. Ací, el IoT pot resultar un element clau per a l'establiment de polítiques i la presa de decisions. Una eina molt útil en aquest sentit és la definició i càlcul d'indicadors compostos, que representen un impacte en un fenomen real a través d'un únic valor. La generació d'aquests indicadors és un aspecte promogut per entitats oficials com la Unió Europea, encara que la seua automatització i ús en entorns de temps real és un camp poc explorat. Aquest tipus d'índexs han de seguir una sèrie d'operacions matemàtiques i formalitats (normalització, ponderació, agregació¿) per a ser considerats vàlids. Aquesta tesi doctoral planteja la unió de tots dos camps en alça, proposant una arquitectura d'Internet de les Coses de nova generació orientada al servei de càlcul i predicció d'indicadors compostos. Partint de l'experiència del candidat en projectes d'investigació europeus i regionals, i construint sobre tecnologies open source, s'ha inclòs el disseny, desenvolupament i integració dels mòduls d'aquesta arquitectura (adquisició de dades, processament, visualització i seguretat) com a part de la tesi. Aquests plantejaments i implementacions s'han validat en cinc escenaris diferents, cobrint cinc índexs compostos en entorns amb requisits dispars seguint una metodologia dissenyada durant aquest treball. Els casos d'ús estan centrats en aspectes de sostenibilitat en entorns urbà i marítim-portuari, però s'ha destacat que la solució pot ser extrapolada a altres sectors ja que ha sigut dissenyada d'una manera agnòstica. El resultat de la tesi ha sigut, a més, analitzat des del punt de vista de transferència tecnològica. S'ha proposat la formulació d'un producte, així com un possible finançament en fases de maduresa més avançades i la seua potencial explotació com a element comercialitzable / [EN] The Internet of Things (IoT) has experienced tremendous growth in recent years. The increase in the number of devices, greater miniaturization of computing capacity and virtualization techniques have favored its adoption in industry and other sectors. Likewise, the introduction of new technologies (such as Artificial Intelligence, 5G, Tactile Internet or Augmented Reality), together with the rise of edge computing, are paving the way, and formulating the requirements, for what is known as the Next Generation Internet of Things (NGIoT). These advances pose new challenges such as the establishment of proper architectures that meet those needs and, at the same time, are flexible, scalable, and practical for implementing services that bring value to society. In this sense, IoT could be a key element for policy and decision making. A very useful tool for this is the definition and calculation of composite indicators, which represent an impact on a real phenomenon through a single value. The generation of these indicators is an aspect promoted by official entities such as the European Union, although their automation and use in real-time environments is a rather uncharted research field. This type of indexes must follow a series of mathematical operations and formalities (normalization, weighting, aggregation...) to be considered valid. This doctoral thesis proposes the union of both fields, proposing a new generation Internet of Things architecture oriented to the calculation and prediction of composite indicators. Based on the candidate's experience in European and regional research projects, and building on open source technologies, the design, development and integration of the modules of such architecture (data acquisition, processing, visualization and security) has been included as part of the thesis. These approaches and implementations have been validated in five different scenarios, covering five composite indexes in environments with disparate requirements following a methodology designed during this work. The use cases are focused on sustainability aspects in urban and maritime-port environments, but it has been highlighted that the solution can be extrapolated to other sectors as it has been designed in an agnostic way. The result of the thesis has also been analyzed from the point of view of technology transfer. A tentative product definition has been formulated, as well as a possible financing in more advanced stages of maturity and its potential exploitation as a marketable element / Lacalle Úbeda, I. (2022). Diseño y desarrollo de una arquitectura de Internet de las Cosas de nueva generación orientada al cálculo y predicción de índices compuestos aplicada en entornos reales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/190634