Search

This thesis proposes a positioning strategy for a fleet of unmanned aerial vehicles (UAVs) airlifting wireless base stations. First, two schedulers that model the distribution of resources within a single cell are analyzed. Then, an UAV autonomous positioning strategy is developed. This strategy is based on a fair distribution of the radio resources among all the users in a given scenario, in such a way that the user bitrate is the same regardless the users' distribution and the number of users in each cell. Moreover, two realistic constraints are added related to the backhaul capacity: the bitrate delivered per UAV and the total backhaul bandwidth shared among all the UAVs. An energy consumption model is also defined to evaluate the efficiency and viability of the proposed strategy. And finally, numerical results in different scenarios are provided to assess both the schedulers performance and the proposed coordinated positioning strategy for the UAVs. Esta tesis propone una estrategia de posicionamiento para una flota de vehículos aéreos no tripulados (VANTs) equipados con estaciones base inalámbricas. En primer lugar, se analizan dos schedulers que modelan la distribución de los recursos dentro de una única célula. Después, se desarrolla una estrategia para el posicionamiento autónomo de los VANTs. Esta estrategia está basada en una distribución justa de los recursos radio entre todos los usuarios de un determinado escenario, de tal forma que el rate por usuario es el mismo indiferentemente de la distribución de usuarios y del número de usuarios en cada célula. Además, se añaden dos restricciones realistas relacionadas con la capacidad de backhaul: el rate entregado por cada VANT y el ancho de banda total compartido entre todos los VANTs. También se define un modelo de consumo de energía para evaluar la eficiencia y la viabilidad de la estrategia propuesta. Y finalmente, se aportan resultados numéricos en diferentes escenarios para valorar las prestaciones tanto de les schedulers como de la estrategia propuesta para el posicionamiento autónomo de los VANTs Aquesta tesis proposa una estratègia de posicionament per una flota de vehicles aeris no tripulats (VANTs) equipats amb estacions base sense fil. En primer lloc, s'analitzen dos schedulers que modelen la distribució dels recursos dins una única cel·la. Després, es desenvolupa una estratègia pel posicionament autònom dels VANTs. Aquesta estratègia està basada en una distribució justa dels recursos ràdio entre tots els usuaris d'un determinat escenari, de tal manera que el rate per usuari és el mateix indiferentment de la distribució d'usuaris i del nombre d'usuaris en cada cel·la. A més, s'afegeixen dues restriccions realistes relacionades amb la capacitat de backhaul: el rate entregat per cada VANT i l'ample de banda total compartit entre tots els VANTs. També es defineix un model de consum d'energia per tal d'avaluar l'eficiència i la viabilitat de l'estratègia proposada. I finalment, s'aporten resultats numèrics en diferents escenaris per valorar les prestacions tant dels schedulers com de l'estratègia proposada pel posicionament autònom dels VANTs.

Software defined networking (SDN) is a hot topic that allows a coordinated usage of the network. This kind of solution can be extended to control wireless base stations or access points. In order to cope with the explosive growth of the mobile data traffic, it's been proposed the concept of Small Cells, telephony cells with great capacity. To implement them, it's been proposed a backhaul network composed of up to 20 nodes interlinked by mesh Wi-Fi. All nodes offer an access point to the user, however, only some of them must be connected by wire to the base station, which connects to the core network. Despite the merit of the IEEE 802.11s protocol of distributing the routing decisions, it is unable to detect bottlenecks and lacks a global vision of the whole network that would enable more intelligents decisions. By adapting the Software Defined Networking technologies to the wireless environment, we become able to gather in a single point all the information of occupation, quality and load of all the links between nodes. This allows to lighten the wireless nodes, that run Open vSwitch (SDN agent), and concentrate all the computational effort in a single machine running OpenDaylight (SDN controller), hosted in a data center. Following the previous work, we have deployed a testbed of RaspberryPi-based nodes with two Wi-Fi dongles each, taking into account the power consumpiton, the stability along the time, and the computational load. We have implemented the collection of statistics about congestion indicators, organized a strong configuration system for the nodes, and, in general, transformed a proof-of-concept into a working testbed for developing intelligent routing algorithms. Para hacer frente al crecimiento explosivo del tráfico de datos móbiles se ha propuesto la idea de Small Cells, celdas de telefonía muy pequeñas de gran capacidad. Para implementarlas, se ha propuesto una red de retorno o backhaul, compuesta de hasta 20 nodos entrelazas por Wi-Fi mesh. Todos los nodos ofrecen un punto de acceso al usuario, pero tan sólo algunos nodos tienen que tener conexión por cable con la estación base, que conecta con la red troncal o core. Pese al mérito del protocolo IEEE 80211.s distribución de las decisiones de enrutamiento, éste es incapaz de detectar cuellos de botella así como carece de una visión global de la red que permita tomar decisiones suficientemente inteligentes. Adaptando las tecnologías de Software Defined Networking al entorno wireless, conseguimos acumular en un solo punto toda la informació de ocupación, calidad y carga de todos los enlaces entre nodos. Esto permite aligerar los nodos wireless, que corren Open vSwitch (agente SDN), y concentrar la potencia computacional en una máquina con OpenDaylight (controlador SDN), alojada en un centro de cálculo. Siguiendo el trabajo hecho anteriormente, hemos desplegado un testbed de nodos basados en RaspberryPi con dos interfícies Wi-Fi cada uno, teniendo en cuenta criterios de consumo eléctrico, estabilidad en el tiempo y carga computacional. Hemos implementado la recopilación de estadísticas indicadoras de congestión, organizado un sistema robusto de configuración de los nodos, y, en general, transformado el proof-of-concept inicial en un banco de pruebas para desarrollar algoritmos inteligentes d'enrutament. Per fer front al creixement explosiu del trànsit de dades mòbils, s'ha proposat la idea de Small Cells, ceŀles de telefonia molt petites amb gran capacitat. Per a implementar-les, s'ha proposat una xarxa de retorn o backhaul composta de fins a 20 nodes entrellaçats per Wi-Fi mesh. Tots els nodes ofereixen un punt d'accés a l'usuari, però només alguns han tenen connexió per fil amb l'estació base, que connecta amb la xarxa troncal o core. Tot i el mèrit del protocol IEEE 802.11s de distribuir les decisions d'enrutament, aquest és incapaç de detectar colls d'ampolla així com de manca d'una visió global de tota la xarxa que permeti prendre decisions prou inteŀligents. Adaptant les tecnologies de Software Defined Networking a l'entorn wireless, aconseguim acumular en un sol punt tota la informació d'ocupació, qualitat i càrrega de tots els enllaços entre nodes. Això permet alleugerir els nodes wireless, que corren Open vSwitch (agent SDN), i concentrar la potència computacional en una màquina amb OpenDayligth (controlador SDN), allotjada en un centre de càlcul. Seguint la feina feta anteriorment, hem desplegat un testbed de nodes basats en RaspberryPi amb dues interfícies Wi-Fi cadascun, tenint en compte criteris de consum elèctric, estabilitat en el temps i càrrega de computació. Hem implementat la recopilació d'estadístiques indicadores de congestió, organitzat un sistema robust de configuració dels nodes, i , en general, transformat el proof-of-concept incial a un banc de proves preparat per desenvolupar algoritmes inteŀligents d'enrutament.

Català: En el present projecte es proposa un sistema d'identificació d'enllaços basat en l'utilització de coordenades virtuals per la localització, permetent un encaminament en origen òptim. A fi de millorar el consum de potencia es presenta un algoritme de topologia de control. Castellano: En el presente proyecto se propone un sistema de identificación de enlaces basado en el uso de coordenadas virtuales para la localización, permitiendo un encaminamiento en origen óptimo. A fin de mejorar el consumo de potencia se presenta un algoritmo de topología de control. English: The present document proposes an identification link system based on the use of virtual coordinates to achieve localization, allowing source routing. Furthermore, to obtain better energy consumption, a topology control method is presented.

The LTE standard is without a doubt, the mobile network technology that has revolutionized the world of telecommunications, and it is still a source of research. For this same reason, in this project, the configuration and start-up of an LTE base station will be done making use of the Amari LTE 100 device from Amarisoft. It is a compact and economical device. It is based on SDR technology that allows the deployment of an LTE network which is easy to configure for different services and specifications. It is also compatible with Release 11, specified by 3GPP, giving the possibility of operating indoors and difficult to cover by the usual operators. In this project, the technical level of an LTE network scheme with the description of the elements that take part in it will be detailed and the architecture of the interfaces and the protocols that are included too. Next, it will be describe the technical specifications of the working environment, along with an advanced level manual for researchers or students wishing to make use of the base station for future projects or applications will be included. Finally, it will include the results of the verification test already done. El estándar LTE es sin duda la tecnología de redes móviles que ha revolucionado mundo de las telecomunicaciones, y por lo que aún sigue siendo fuente de investigación. Por esta misma razón en el presente proyecto se realizará la configuración y puesta en marcha de una estación base LTE, haciendo uso del dispositivo Amari LTE 100 de la empresa Amarisoft. Se trata de un dispositivo compacto y económico, que basado en la tecnología SDR que permite el despliegue de una red LTE de fácil configuración para diferentes servicios y especificaciones, además es compatible con el Release 13, especificado por la 3GPP, dando la posibilidad de operar en lugares interiores y de difícil cobertura por parte de los operadores habituales. En el presente proyecto se detallará al nivel técnico el esquema de una red LTE con la descripción de los elementos que forman parte y la arquitectura de las interfaces y los protocolos que se incluyen. A continuación se describirá las especificaciones técnicas del entorno de trabajo, junto con un manual de configuración para investigadores o estudiantes que deseen hacer uso de la estación base para futuros proyecto o aplicaciones. Y finalmente, se incluirán los resultados de los test de verificación realizados. L’estàndard LTE és sents dubte la tecnologia de xarxes mòbils que ha revolucionat el món de les telecomunicacions, el qual encara es segueix investigant. És per aquesta mateixa raó que aquest projecte es realitzarà la configuració i posada en marxa d’una estació base LTE fent ús del dispositiu Amari LTE 100 LTE de la empresa Amarisoft. Aquest dispositiu és compacte, econòmic i està basant en la tecnologia SDR que permet el desplegament d’una xarxa LTE de fàcil configuració per a diferents serveis i especificacions, sent compatible amb el Realease 11 especificat pel 3GPP, dona la possibilitat d’operar en llocs interiors i de difícil accés per part dels operadors habituals. En aquest projecte es detallarà a nivell teòric l’esquema d’una xarxa LTE amb la descripció dels elements que hi formen part i l’arquitectura de les interfases i els protocols que s’hi inclouen. A continuació es descriuran les especificacions tècniques l’entorn de treball, juntament amb un manual de configuració per a investigadors i estudiants que desitgin fer ús de la estació base per a futurs projecte o aplicacions. I finalment s’inclouran els resultats dels tests de verificació realitzats.

Radio Frequency Identification (RFID) is a technology that uses radio waves to read and capture information stored in a tag attached to an object or location. In this work, we further exploit this technology to find other applications that differ from its classic one and show how powerful RFID can become in the near future. We present three novel ways of taking advantage of RFID technology that go beyond object identification: an RFID-based anti-counterfeiting architecture for electronic components, a passive displacement sensor using RFID technology and an example of how an RFID tag can perform as an actuator, designing a remote control car driven via RFID. In the first of them (Section 3), we showed the feasibility of using this technology in a PCB production line to authenticate a chip during the pick and place stage, by building a demo where a pick and place machine was linked to an RFID reader. Designs of very small RFID tag antennas are proposed but most likely due to variations in the manufacturing process, they didn’t perform as expected. In Section 4 we present an implementation of the principle of RFID tag antenna based sensing by developing a displacement sensor. We conclude that displacement can be mapped to antenna bandwidth and best match frequency. However, for a sensor with higher sensitivity for little displacements, we conclude that a reader with higher RSSI resolution is needed. Finally, in Section 5 we propose two different approaches of controlling a car via RFID technology. Approach A uses the RFID IC writable user memory and Approach B the baseband RFID signal at the tag. In the end we conclude that Approach B is much better as far as time response is concerned. La identificación por radio frecuencia es una tecnología que utiliza ondas de radio para leer y capturar información almacenada en una etiqueta pegada en un objeto. En este trabajo, se explota esta tecnología para encontrar otras aplicaciones que difieren de su aplicación clásica y se muestra cómo de potente podrá ser la tecnología RFID en el futuro próximo. Presentamos tres nuevas formas de aprovechar la tecnología RFID que van más allá de la identificación de objetos: una arquitectura contra la falsificación de chips electrónicos basada en RFID, un sensor de desplazamiento pasivo basado en la tecnología RFID y un ejemplo de cómo una etiqueta RFID puede ejercer como actuador, con el diseño de un coche de control remoto basado en RFID. La identificació per radio freqüència és una tecnologia que utilitza ones de ràdio per llegir i capturar informació emmagatzemada en una etiqueta enganxada en un objecte. En aquest treball, s’explota aquesta tecnologia per trobar-ne altres aplicacions que difereixen de la clàssica i es mostra com de potent podrà ser la tecnologia RFID en el futur proper. Presentem tres noves maneres d’aprofitar la tecnologia RFID que van més enllà de la identificació d’objectes: una arquitectura contra la falsificació de xips electrònics basada en RFID, un sensor de desplaçament passiu basat en la tecnologia RFID i un exemple de com una etiqueta RFID pot exercir com un actuador, amb el disseny d’un cotxe de control remot basat en RFID.