The deep space network

The facilities, programming system, and monitor and control system for the deep space network are described. Ongoing planetary and interplanetary flight projects are reviewed, along with tracking and ground-based navigation, communications, and network and facility engineering

Beam Tracking Strategies for 5G New Radio Networks Operating in the Millimetre Wave Bands

[ES] La llegada de la próxima generación del estándar de comunicaciones móviles, la llamada quinta generación (5G), es prácticamente una realidad. Las primeras redes comerciales han comenzado a ser desplegadas, centrándose en ofrecer altas velocidades de transferencia de datos. Sin embargo, el estándar 5G va mucho más allá y prevé dar soporte a nuevos servicios que pretenden revolucionar la sociedad. Estos nuevos servicios imponen un nivel alto de requisitos en no solo en cuanto a velocidad del tráfico de datos, sino en cuanto a latencia o número de dispositivos conectados simultáneamente. La amplia variedad de requisitos no puede ser soportada por las redes de cuarta generación (4G), por lo que se hizo necesario plantear un nuevo paradigma para las redes inalámbricas. Con la promesa de grandes cantidades de ancho de banda sin utilizar, el estándar 5G contempla utilizar frecuencias en la comúnmente conocida como banda de milimétricas (mmWave). Esta banda presenta grandes pérdidas de propagación, que se acentúan si existen bloqueos de señal. Actividades regulatorias del uso de las bandas de milimétricas atrajo el interés tanto de la industria como de la academia en plantear soluciones para dar servicio en estas bandas. En los últimos años se han presentado infinidad de trabajos basados en sistemas con múltiples antenas o MIMO, para conformar las señales transmitidas o recibidas en haces apuntando en determinadas direcciones. La ganancia que aportan los sistemas MIMO pueden compensar las altas pérdidas de propagación, asegurando la viabilidad de las comunicaciones mmWave. Se ha detectado una evidente falta de estudios sobre la viabilidad de sistemas MIMO en entornos móviles y dinámicos con bloqueos que hagan necesario que el sistema se reconfigure. Esta Tesis pretende cubrir este espacio desde un enfoque práctico y propone mecanismos de gestión de los haces para hacerles un seguimiento utilizando los recursos y mecanismos del nuevo estándar 5G. Las soluciones aportadas se basan en el uso eficiente de los reportes de medidas de las señales de referencia estandarizadas en enlace descendente. En primer lugar, esta Tesis recoge un análisis minucioso del estado del arte, donde se corrobora la necesidad de aportar soluciones de seguimiento de haces en sistemas de comunicaciones en la banda de milimétricas. Además, se estudian los diferentes mecanismos definidos en el estándar 5G y que posibilitan el seguimiento. Cabe destacar que el estándar no define un mecanismo único a seguir, permitiendo presentar propuestas. Una vez conocidas las tecnologías, se centra el estudio en el impacto del seguimiento sobre las prestaciones a nivel de red y de enlace. Dicho estudio se realiza sobre un sistema punto a punto, donde el terminal móvil se desplaza por un entorno urbano. En base a simulaciones de red, se cuantifica el índice de seguimiento de haz y de cómo dicho seguimiento afecta a la relación señal a ruido más interferencia (SINR) y la tasa de transmisión del usuario. Las soluciones de seguimiento propuestas en esta Tesis se pueden clasificar en dos categorías. En una primera categoría, se realiza el seguimiento en base a reportes de medidas de las señales de referencia. Independientemente de la velocidad, se alcanza un seguimiento del 91% con poca penalización en la tasa de transmisión si se monitorizan los haces de interés con una periodicidad menor de 20 ms. En la segunda categoría caben mecanismos de seguimiento que hacen uso de fuentes externas de información. Dentro de esta categoría, se propone un fingerprinting que relacione haces con la localización reportada y un modelo de machine learning (ML) que prediga los haces a utilizar. El fingerprinting proporciona los mismos niveles de rendimiento. Sin embargo, esta solución es muy sensible a errores y requiere considerar todos los casos posibles, lo que la hace tecnológicamente inviable. En cambio, el modelo de ML, que hace p[CA] L'arribada de la següent generació de l'estàndard de comunicacions mòbils, l'anomenada cinquena generació (5G), es pràcticament una realitat. Les primeres xarxes comercials han començat a desplegar-se i s'han centrat en oferir altes velocitats de transferència de dades. No obstant, l'estàndard 5G va molt mes allà y preveu donar suport a nous serveis que pretenen revolucionar la societat. Estos nous serveis imposen un alt nivell de requisits no sols en quant a velocitat de tràfic de dades, si no també en quant a latència o número de connexions simultànies. L'ampla varietat de requisits no es suportada per les xarxes de quarta generació (4G) actuals, per el qual es va fer necessari un nou paradigma de xarxes sense fil. Amb la promesa de amplies quantitats d'ample de banda, l'estàndard 5G contempla utilitzar freqüències a la banda de mil·limètriques. Esta banda presenta l'inconvenient d'experimentar grans pèrdues de propagació, que s'accentuen en cas de bloqueigs. L'apertura de les bandes de mil·limètriques va atraure l'interès tant de l'industria com de l'acadèmia en plantejar solucions per a donar servei en estes bandes. En els últims anys s'han presentat infinitat de treballs basats en sistemes amb múltiples antenes o MIMO, per a conformar els senyals transmesos o rebuts en feixos apuntant en determinades direccions d'interès. El guany de feix es pot utilitzar per a compensar les pèrdues de propagació, assegurant la viabilitat de les comunicacions en la banda de mil·limètriques. No obstant això, s'ha detectat una preocupant manca d'estudis sobre la viabilitat d'estos sistemes en entorns mòbils i dinàmics, amb obstacles que bloquejen els feixos i facen necessari que el sistema es reconfigure. El present treball de Tesi pretén cobrir este espai buit i des d'un punt de vista pràctic, es proposen mecanismes de gestió dels feixos per a ser el seguiment utilitzant els recursos i mecanismes dels que disposa l'estàndard 5G. D'esta manera, les solucions aportades es basen en la utilització eficient dels reports de mesures dels senyals de referència del enllaç descendent. En primer lloc, esta Tesi recull una anàlisi minuciosa de l'estat de l'art on es corrobora la necessitat de aportar solucions de seguiment de feixos per a comunicacions en la banda de freqüències mil·limètriques. A més a més, s'estudien els diferents mecanismes definits a l'estàndard 5G i que possibiliten el seguiment. Cap destacar que l'estàndard no defineix un mecanisme únic, si no que deixa la porta oberta a presentar propostes. Una vegada conegudes les tecnologies, l'estudi es centra en l'impacte del seguiment sobre les prestacions a nivell de xarxa i d'enllaç. Este estudi es realitza sobre un sistema MIMO punt a punt, en una única estació base i un terminal mòbil desplaçant-se en un entorn urbà. En base a simulacions d'extrem a extrem, es quantifica l'índex de seguiment de feix i com l'anomenat seguiment afecta a la relació senyal a soroll més interferència (SINR) i a la taxa instantània de transmissió de l'usuari. Les solucions de seguiment de feixos propostes a la Tesi es poden classificar en dos categories. A la primera categoria, el seguiment de feixos es realitza en base als reports de mesures dels senyals de referència. Independentment de la velocitat, s'arriba a una taxa de seguiment del 91% amb poca penalització de taxa de transmissió si els feixos d'interès es mesuren amb una periodicitat menor a 20 ms. A la segona categoria pertanyen els algoritmes que utilitzen fonts d'informació externes. Dins d'aquesta categoria es proposa un fingerprinting que relaciona un parell de feixos amb la ubicació de l'usuari, i a banda un model d'intel·ligència artificial (IA) que preveu el feix a utilitzar. El fingerprinting ofereix el mateix rendiment. Però, esta solució es molt sensible a errors i requereix considerar tots els casos possibles, fent-la tecnològicament inviable. En canvi, el[EN] The arrival of the next generation of mobile communication standards, the so-called Fifth Generation (5G), is already a reality. The first commercial networks have begun to be deployed, and they focus on providing higher data rates. However, the 5G standard goes much further from that and aims at providing support to new services which will revolutionise the society. These new services impose a high level of requirements not only in terms of the data traffic speed, but also in terms of very low latency or incredibly large number of simultaneous connections. This wide variety of requirements cannot be technologically supported by the current Fourth Generation (4G) networks, so it became necessary to move forward with a new paradigm for wireless networks. With the promise of large amounts of bandwidth, in the order of GHz, the 5G standard contemplates the use of frequencies in the commonly known Millimetre Wave (mmWave) band. The mmWave band experiences large propagation losses, which are accentuated in blockage events. Regulatory activities worldwide in the mmWave bands attracted the interest of both the industry and the academia. In the last few years, a tremendous number of contributions on mmWave propagation studies and networks have appeared, most of them based on Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) solutions. MIMO architectures allow to beamform, which focuses the radiated energy on certain directions of interest called beams. The additional beam gain compensates the high propagation losses, ensuring the viability of the communications in the mmWave band. There is an evident lack of viability studies of mmWave MIMO systems in mobile and highly-dynamic environments, where obstacles may block beams and forcing frequent re-configurations. This Thesis work aims to fill this gap from a practical approach. This Thesis proposes beam management mechanisms utilising the mechanisms and resources offered by the Third Generation Partnership Project (3GPP) 5G radio access standard: 5G New Radio (NR). The practical solutions are based on the efficient use of measurement reports of standardised downlink Reference Signals (RS). In first place, this Thesis provides a thorough state-of-the-art analysis and corroborates the need of adopting beam tracking solutions for mmWave networks. Then, a complete overview of the 5G standard mechanisms that enable beam tracking is given. The NR standard does not define a standardised mechanism for beam tracking, leaving the door open to proposals to carry out such monitoring. Once the technologies have been identified, the Thesis continues with assessing the impact of the beam tracking strategies on the network and link-level performance. The study is focused on individual point-to-point mmWave links in a realistic urban environment. Based on end-to-end network simulations, the Thesis is interested in assessing the beam tracking success ratio and how beam misalignment affects the perceived Signal to Noise plus Interference Ratio (SINR) and user throughput at pedestrian and vehicular speeds. The beam tracking solutions proposed in this Thesis fall into two categories. The first category monitors beams based on measuring and reporting beamformed RS. Regardless of the speed, this beam tracking category provides up to 91 % tracking performance, with little throughput reduction if the beams of interest are measured with a periodicity below 20 ms. Beam tracking in the second category relies on external information sources. Within this category, this Thesis proposes a fingerprinting database relating beams to the user position and a machine learning (ML) model. Fingerprinting beam tracking is technologically viable and provides similar performance levels. However, this solution is very sensitive to errors and requires considering all possible situations. The ML beam tracking, which makes predictions with a 16 % of estimation error for the reference data set.I want to thank the Spanish Ministry of Education and Professional Formation for funding this Thesis work with an official pre-doctoral contract grant.Herranz Claveras, C. (2019). Beam Tracking Strategies for 5G New Radio Networks Operating in the Millimetre Wave Bands [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/130845TESI

Estudio y optimización de los procedimientos de adaptación al enlace en HSDPA

[ES] La tecnología HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) es una evolución de UMTS creada con el objetivo de aumentar la capacidad de transmisión en el enlace descendente. Su mejora se basa en la utilización de un canal compartido de comunicación gestionado de forma eficiente desde la estación base (por medio de un packet scheduler), la utilización de mecanismos de retransmisión y combinación de información avanzados (hybrid ARQ) y la posibilidad de emplear modulaciones de alto orden (16QAM y 64QAM). Las dos últimas características nombradas serían inútiles sin unos buenos procedimientos de adaptación al enlace (link adaptation) que ajustaran los parámetros de transmisión a la calidad del enlace radio. La presente tesina aborda el estudio y optimización de los mecanismos de link adaptation en HSDPA. Para tratar el problema se siguen dos estrategias. Por un lado, se estudia un link adaptation genérico con el fin de obtener conclusiones fácilmente trasladables a sistemas particulares como HSDPA. Por otro lado, se aportan soluciones a problemas específicos de HSDPA como los fallos del link adaptation con baja carga.[EN] HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) technology is an evolved version of UMTS focused on the improvement of the downlink capacity. HSDPA enhancement is based on the efficient management of a shared channel done by the Node-B (employing a packet scheduler), the using of advanced retransmission and combination mechanisms (hybrid ARQ) and the availability of high order modulations (16QAM and 64QAM). The later characteristics would be worthless without good link adaptation procedures that adjust transmission parameters according to the radiolink quality. This thesis deals with the study and optimization of link adaptation mechanisms in HSDPA. Two strategies are followed herein. First, a generic link adaptation is studied with the aim of reaching some general conclusions and applying them to real systems as HSDPA. Besides, a more detailed study is done for HSDPA finding solutions for some specific problems as link adaptation failures with low loadMartín-Sacristán Gandía, D. (2007). Estudio y optimización de los procedimientos de adaptación al enlace en HSDPA. http://hdl.handle.net/10251/12494Archivo delegad

The Telecommunications and Data Acquisition Report

This publication, one of a series formerly titled The Deep Space Network Progress Report, documents DSN progress in flight project support, tracking and data acquisition research and technology, network engineering, hardware and software implementation, and operations. In addition, developments in Earth-based radio technology as applied to geodynamics, astrophysics and the radio search for extraterrestrial intelligence are reported

Security protocols suite for machine-to-machine systems

Nowadays, the great diffusion of advanced devices, such as smart-phones, has shown that there is a growing trend to rely on new technologies to generate and/or support progress; the society is clearly ready to trust on next-generation communication systems to face today’s concerns on economic and social fields. The reason for this sociological change is represented by the fact that the technologies have been open to all users, even if the latter do not necessarily have a specific knowledge in this field, and therefore the introduction of new user-friendly applications has now appeared as a business opportunity and a key factor to increase the general cohesion among all citizens. Within the actors of this technological evolution, wireless machine-to-machine (M2M) networks are becoming of great importance. These wireless networks are made up of interconnected low-power devices that are able to provide a great variety of services with little or even no user intervention. Examples of these services can be fleet management, fire detection, utilities consumption (water and energy distribution, etc.) or patients monitoring. However, since any arising technology goes together with its security threats, which have to be faced, further studies are necessary to secure wireless M2M technology. In this context, main threats are those related to attacks to the services availability and to the privacy of both the subscribers’ and the services providers’ data. Taking into account the often limited resources of the M2M devices at the hardware level, ensuring the availability and privacy requirements in the range of M2M applications while minimizing the waste of valuable resources is even more challenging. Based on the above facts, this Ph. D. thesis is aimed at providing efficient security solutions for wireless M2M networks that effectively reduce energy consumption of the network while not affecting the overall security services of the system. With this goal, we first propose a coherent taxonomy of M2M network that allows us to identify which security topics deserve special attention and which entities or specific services are particularly threatened. Second, we define an efficient, secure-data aggregation scheme that is able to increase the network lifetime by optimizing the energy consumption of the devices. Third, we propose a novel physical authenticator or frame checker that minimizes the communication costs in wireless channels and that successfully faces exhaustion attacks. Fourth, we study specific aspects of typical key management schemes to provide a novel protocol which ensures the distribution of secret keys for all the cryptographic methods used in this system. Fifth, we describe the collaboration with the WAVE2M community in order to define a proper frame format actually able to support the necessary security services, including the ones that we have already proposed; WAVE2M was funded to promote the global use of an emerging wireless communication technology for ultra-low and long-range services. And finally sixth, we provide with an accurate analysis of privacy solutions that actually fit M2M-networks services’ requirements. All the analyses along this thesis are corroborated by simulations that confirm significant improvements in terms of efficiency while supporting the necessary security requirements for M2M networks

External radiotherapy dosimetry in nonstandard fields

The dosimetry of the small and intensity modulated elds employed in radiotherapy, with high dose gradients involved, is a quite demanding task. The need for reliable measurements in these beams responds not only to quality assurance requirements, but also to the legal regulations of Radiotherapy (in Spain, Real Decreto 1566/1998 sobre Criterios de Calidad en Radioterapia, and also EURATOM 97/43). The complexity of modern radiotherapy techniques led to an extensive incorporation of thorough treatment dosimetric veri cation in the hospital quality assurance programs. This veri cation, previous to the treatment, is performed in order to check that the dose distributions delivered by the radiotherapy machine match the corresponding planned dose distributions within the required tolerances. One work performed in this thesis project consists in the study of di erent commercial detector arrays, devices widely employed for dosimetric treatment veri cation. The response of the detectors involved in these devices is determined in order to study the impact of the detector size, technology and layout on the measurement of intensity modulated dose distributions. The capabilities of detector arrays for the detection of uence variations is also studied, as this is one of the main objectives of treatment veri cation

The deep space network

Progress is reported in flight project support, tracking and data acquisition research and technology, network engineering, hardware and software implementation, and operations. The functions and facilities of the Deep Space Network are emphasized

Multi-wavelength surveys: object detectability an nir luminosity function of galaxies

El estudio de la evolución de la FL se extendió al rango infrarrojo, en las bandas en reposo J y H, hasta redshift 3.5. Este fue el resutlado del análisis de tres catálogos públicos desde los proyectos MUSYC, FIRES y FIREWORKS. El análisis nos permitió medir por primera vez la FL en la banda H de reposo de galaxias de campo en el rango de redshift z ¿ [1.5,3.5]; al mismo tiempo, el mayor volumen nos permitió mejorar de manera significativa la medida del extremo brillante de la FL. Desde el punto de vista espectroscópico, desarrollamos un método novedoso para el análisis de espectros con baja razón señal-ruido, parecido a los utilizados en el análisis de datos de rayos X. El método consiste en generar espectros bi-dimensionales a partir de espectros modelos, seleccionando el que mejor reproduce los datos observados a través de minimización de ¿2. El método se aplicó en concreto al caso del GRB090423, el GRB más lejano observado hasta el momento, demostrando que se puede extraer mas información de lo que generalmente se asume desde este tipo de datos

Self-Assembly of Synthetic and Biological Polymeric Systems of Technological Interest

In the present work, we investigated the micellization, gelation and the structure of aggregates of three poly(ethylene oxide)-poly(styrene oxide)-poly(ethylene oxide) block copolymers (EO12SO10, EO10SO10E10 and EO137SO18EO137, where E represents the oxyethylene unit, S the oxystyrene unit, and the subscripts correspond to the number of monomeric unit constituting the polymeric chain) in solution. We also investigated the adsorption process and the surface properties of these block copolymers at the air-water (a/w) and chloroform-water (c/w) interfaces. Since these copolymers possess a more hydrophobic middle block –the styrene oxide unit, they should gives rise to more efficient drug delivery systems, in which geometry might play a key role for drug solubilisation and cell uptake. For these reasons, a detailed characterization of the physicochemical properties of these copolymers is required

Progress Report No. 24

Progress report of the Biomedical Computer Laboratory, covering period 1 July 1987 to 30 June 1988