Wavelength reconfigurability for next generation optical access networks

Next generation optical access networks should not only increase the capacity but also be able to redistribute the capacity on the fly in order to manage larger variations in traffic patterns. Wavelength reconfigurability is the instrument to enable such capability of network-wide bandwidth redistribution since it allows dynamic sharing of both wavelengths and timeslots in WDM-TDM optical access networks. However, reconfigurability typically requires tunable lasers and tunable filters at the user side, resulting in cost-prohibitive optical network units (ONU). In this dissertation, I propose a novel concept named cyclic-linked flexibility to address the cost-prohibitive problem. By using the cyclic-linked flexibility, the ONU needs to switch only within a subset of two pre-planned wavelengths, however, the cyclic-linked structure of wavelengths allows free bandwidth to be shifted to any wavelength by a rearrangement process. Rearrangement algorithm are developed to demonstrate that the cyclic-linked flexibility performs close to the fully flexible network in terms of blocking probability, packet delay, and packet loss. Furthermore, the evaluation shows that the rearrangement process has a minimum impact to in-service ONUs. To realize the cyclic-linked flexibility, a family of four physical architectures is proposed. PRO-Access architecture is suitable for new deployments and disruptive upgrades in which the network reach is not longer than 20 km. WCL-Access architecture is suitable for metro-access merger with the reach up to 100 km. PSB-Access architecture is suitable to implement directly on power-splitter-based PON deployments, which allows coexistence with current technologies. The cyclically-linked protection architecture can be used with current and future PON standards when network protection is required

5G-PPP Technology Board:Delivery of 5G Services Indoors - the wireless wire challenge and solutions

The 5G Public Private Partnership (5G PPP) has focused its research and innovation activities mainly on outdoor use cases and supporting the user and its applications while on the move. However, many use cases inherently apply in indoor environments whereas their requirements are not always properly reflected by the requirements eminent for outdoor applications. The best example for indoor applications can be found is the Industry 4.0 vertical, in which most described use cases are occurring in a manufacturing hall. Other environments exhibit similar characteristics such as commercial spaces in offices, shopping malls and commercial buildings. We can find further similar environments in the media & entertainment sector, culture sector with museums and the transportation sector with metro tunnels. Finally in the residential space we can observe a strong trend for wireless connectivity of appliances and devices in the home. Some of these spaces are exhibiting very high requirements among others in terms of device density, high-accuracy localisation, reliability, latency, time sensitivity, coverage and service continuity. The delivery of 5G services to these spaces has to consider the specificities of the indoor environments, in which the radio propagation characteristics are different and in the case of deep indoor scenarios, external radio signals cannot penetrate building construction materials. Furthermore, these spaces are usually “polluted” by existing wireless technologies, causing a multitude of interreference issues with 5G radio technologies. Nevertheless, there exist cases in which the co-existence of 5G new radio and other radio technologies may be sensible, such as for offloading local traffic. In any case the deployment of networks indoors is advised to consider and be planned along existing infrastructure, like powerlines and available shafts for other utilities. Finally indoor environments expose administrative cross-domain issues, and in some cases so called non-public networks, foreseen by 3GPP, could be an attractive deployment model for the owner/tenant of a private space and for the mobile network operators serving the area. Technology-wise there exist a number of solutions for indoor RAN deployment, ranging from small cell architectures, optical wireless/visual light communication, and THz communication utilising reconfigurable intelligent surfaces. For service delivery the concept of multi-access edge computing is well tailored to host virtual network functions needed in the indoor environment, including but not limited to functions supporting localisation, security, load balancing, video optimisation and multi-source streaming. Measurements of key performance indicators in indoor environments indicate that with proper planning and consideration of the environment characteristics, available solutions can deliver on the expectations. Measurements have been conducted regarding throughput and reliability in the mmWave and optical wireless communication cases, electric and magnetic field measurements, round trip latency measurements, as well as high-accuracy positioning in laboratory environment. Overall, the results so far are encouraging and indicate that 5G and beyond networks must advance further in order to meet the demands of future emerging intelligent automation systems in the next 10 years. Highly advanced industrial environments present challenges for 5G specifications, spanning congestion, interference, security and safety concerns, high power consumption, restricted propagation and poor location accuracy within the radio and core backbone communication networks for the massive IoT use cases, especially inside buildings. 6G and beyond 5G deployments for industrial networks will be increasingly denser, heterogeneous and dynamic, posing stricter performance requirements on the network. The large volume of data generated by future connected devices will put a strain on networks. It is therefore fundamental to discriminate the value of information to maximize the utility for the end users with limited network resources

Medium-transparent MAC protocols for converged optical wireless networks

In order to address the explosive demand for high-capacity and omnipresent wireless access, modern cell-based wireless networks are slowly adopting two major solution roadmaps. The first is the employment of small-cell formations in order to increase the overall spectral efficiency, whereas the second is the employment of higher frequency bands, such as the mm-wave 60GHz band, that offers vast amounts of bandwidth. Depending on the specific application, the above solutions inevitably require the installation and operational management of large amounts of Base Stations (BSs) or Access Points (APs), which ultimately diminishes the overall cost-effectiveness of the architecture. In order to reduce the system cost, Radio over Fiber (RoF) technology has been put forward as an ideal candidate solution, due to the fact that it provides functionally simple antenna units, often termed as Remote Antenna Units (RAUs) that are interconnected to a central managing entity, termed as the Central Office (CO), via an optical fiber. Although extensive research efforts have been dedicated to the development of the physical layer aspects regarding RoF technologies, such as CO/RAU physical layer design and radio signal transport techniques over fiber, very limited efforts have con-centrated on upper layer and resource management issues. In this dissertation, we are concerned with access control and resource management of RoF-based mm-wave network architectures targeting the exploitation of the dual medium and its centralized control properties in order to perform optimal optical/wireless/time resource allocation. In this dissertation, we propose a Medium-Transparent MAC (MT-MAC) protocol that concurrently administers the optical and wireless resources of a 60GHz RoF based network, seamlessly connecting the CO to the wireless terminals through minimal RAU intervention. In this way, the MT-MAC protocol forms extended reach 60GHz WLAN networks offering connectivity amongst wireless devices that are attached to the same or different RAUs under both Line of Sight (LOS) and non LOS conditions. The notion of medium-transparency relies on two parallel contention periods, the first in the optical domain and the second in the wireless frequency and time domains, with nested dataframe structures. The MT-MAC operation is based on a proposed RAU design that allows for wavelength selectivity functions, thus being compatible with completely passive optical distribution network implementations that are predominately used by telecom operators today. Two variants of the MT-MAC protocol are considered. The first offers dynamic wavelength allocation with fixed time windows, whereas the second targets fairness-sensitive applications by offering dynamic wavelength allocation with dynamic transmission opportunity window sizes, based on the number of active clients connected at each RAU. Both variants of the protocol are evaluated by both simulation and analytical means. For the latter part, this thesis introduces two analytical models for calculating saturation throughput and non-saturation packet delay for the converged MT-MAC protocol. Finally, this thesis presents an extensive study regarding the network planning and formation of 60GHz Gigabit WLAN networks when the latter are deployed over existing Passive Optical Network (PON) infrastructures. Three possible architectures where studied: i) the RoF approach, ii) the Radio & Fiber approach and iii) the hybrid RoF-plus-R&F approach that combines the properties of both the aforementioned architectures. During the elaboration of this thesis, one major key conclusion has been extracted. The work proposed in this thesis considers that there is a fundamental requirement for implementing new converged optical/wireless MAC protocols, that have the complete overview of both available resources in order to effectively administer the hybrid Radio-over-Fiber networks.A fin de atender la demanda explosiva de alta capacidad y acceso inalámbrico omnipresente, las redes inalámbricas basadas en celdas están poco a poco adoptando dos principales guías de solución. La primera es el empleo de formaciones de celdas pequeñas con el fin de aumentar la eficiencia espectral global, mientras que la segunda es el empleo de bandas de frecuencia superior, como la banda de 60GHz, la cual ofrece una gran cantidad de ancho de banda. Dependiendo de la aplicación en específico, las soluciones anteriores inevitable-mente requieren de una instalación y una gestión operativa de grandes cantidades de Estaciones Base o Puntos de Acceso, que en última instancia disminuye la rentabilidad de la arquitectura. Para reducir el coste, la tecnología radioeléctrica por fibra (RoF) se presenta como una solución ideal debido al hecho de que proporciona unidades de antenas de sim-ple funcionamiento, a menudo denominadas Unidades de Antenas Remotas (RAUs), las cuales están interconectadas a una entidad central de gestión, denominada Oficina Central (CO), a través de la fibra óptica. A pesar de que se han dedicado muchos esfuerzos de investigación al desarrollo de varios aspectos de las capas física con respecto a las tecnologías RoF, muy pocos esfuerzos se han concentrado en la capa superior y cuestiones de gestión de recursos. En esta tesis, nos enfocando en el control de acceso y gestión de recursos de arquitecturas RoF y comunicaciones milimétricas, con el fin de aprovechar y explotar el medio dual y las propiedades para realizar una óptima asignación de los recursos ópticos, inalámbricos y temporales. Nosotros proponemos un protocolo Transparente al Medio MAC (MT-MAC) que simultáneamente administre los recursos ópticos e inalámbricos de una red RoF a 60GHz, conectando a la perfección el CO a los terminales inalámbricos a través de una mínima intervención RAU. El protocolo MT-MAC forma unas redes WLAN 60GHz de alcance extendido, ofreciendo así conectividad entre los dispositivos inalámbricos que están conectados al mismo o diferentes RAUs bajo con o sin Línea de Vista (condiciones LOS o NLOS) respectivamente. La noción de transparencia al medio se basa en dos períodos de contención para-lelos, el primero en el dominio óptico y el segundo en la frecuencia inalámbrica y dominio del tiempo, con estructuras de datos anidados. La operación MT-MAC se basa en proponer un diseño RAU que permita la selectividad de funciones de longitud de onda. Dos variantes del protocolo MT- MAC son considerados; el primer ofrece asignación de longitud de onda dinámica con ventanas de tiempo fijo, mientras que la segunda tiene como objetivo entornos de aplicaciones sensibles ofreciendo asignación de longitud de onda con tamaño de ventana de oportunidad de transmisión dinámico, basado en el número de clientes conectados en cada RAU. Ambas variantes del protocolo están evaluadas tanto por medios analíticos como de simulación. En la segunda parte, esta tesis introduce dos modelos analíticos para calcular el rendimiento de saturación y no saturación del retardo de paquetes para el protocolo MT-MAC convergente. Finalmente, esta tesis presenta un extenso estudio de la planificación de red y la formación de redes 60GHz Gigabit WLAN cuando esta se encuentra desplegada sobre las ya existente infraestructuras de Redes Ópticas Pasivas (PONs). Tres posibles arquitecturas han sido estudiadas: i) el enfoque RoF, ii) el enfoque Radio y Fibra , y iii) el enfoque híbrido, RoF más R&F el cual combina las propiedades de ambas arquitecturas anteriormente mencionadas. Durante la elaboración de esta tesis, se ha extraído una importante conclusión: hay un requerimiento fundamental para implementar nuevos protocolos ópticos/inalámbricos convergentes, que tengan una completa visión de ambos recursos disponibles para poder administrar efectivamente las redes de tecnología RoF.Postprint (published version

Assessment and Real Time Implementation of Wireless Communications Systems and Applications in Transportation Systems

Programa Oficial de Doutoramento en Tecnoloxías da Información e das Comunicacións en Redes Móbiles. 5029V01[Resumo] Os sistemas de comunicación sen fíos de cuarta e quinta xeración (4G e 5G) utilizan unha capa física (PHY) baseada en modulacións multiportadora para a transmisión de datos cun gran ancho de banda. Este tipo de modulacións proporcionan unha alta eficiencia espectral á vez que permiten corrixir de forma sinxela os efectos da canle radio. Estes sistemas utilizan OFDMA como mecanismo para a repartición dos recursos radio dispoñibles entre os diferentes usuarios. Este repartimento realízase asignando un subconxunto de subportadoras a cada usuario nun instante de tempo determinado. Isto aporta unha gran flexibilidade ó sistema que lle permite adaptarse tanto ós requisitos de calidade de servizo dos usuarios como ó estado da canle radio. A capa de acceso ó medio (MAC) destes sistemas encárgase de configurar os diversos parámetros proporcionados pola capa física OFDMA, ademais de xestionar os diversos fluxos de información de cada usuario, transformando os paquetes de capas superiores en paquetes da capa física. Neste traballo estúdase o deseño e implementación das capas MAC e PHY de sistemas de comunicación 4G ademais da súa aplicabilidade en sistemas de transporte ferroviarios. Por unha parte, abórdase o deseño e implementación en tempo real do estándar WiMAX. Estúdanse os mecanismos necesarios para establecer comunicacións bidireccionais entre unha estación base e múltiples dispositivos móbiles. Ademais, estúdase como realizar esta implementación nunha arquitectura hardware baseada en DSPs e FPGAs, na que se implementan as capas MAC e PHY. Dado que esta arquitectura ten uns recursos computacionais limitados, tamén se estudan as necesidades de cada módulo do sistema para poder garantir o funcionamento en tempo real do sistema completo. Por outra parte, tamén se estuda a aplicabilidade dos sistemas 4G a sistemas de transporte públicos. Os sistemas de comunicacións e sinalización son unha parte vital para os sistemas de transporte ferroviario e metro. As comunicacións sen fíos utilizadas por estes sistemas deben ser robustas e proporcionar unha alta fiabilidade para permitir a supervisión, control e seguridade do tráfico ferroviario. Para levar a cabo esta avaliación de viabilidade realízanse simulacións de redes de comunicacións LTE en contornos de transporte ferroviarios, comprobando o cumprimento dos requisitos de fiabilidade e seguridade. Realízanse diferentes simulacións do sistema de comunicacións para poder ser avaliadas e seleccionar a configuración e arquitectura do sistema máis axeitada en función do escenario considerado. Tamén se efectúan simulacións de redes baseadas en Wi-Fi, dado que é a solución máis utilizada nos metros, para confrontar os resultados cos obtidos para LTE. Para que os resultados das simulacións sexan realistas débense empregar modelos de propagación radio axeitados. Nas simulacións utilízanse tanto modelos deterministas como modelos baseados nos resultados de campañas de medida realizadas nestes escenarios. Nas simulacións empréganse os diferentes fluxos de información destes escenarios para comprobar que se cumpren os requisitos de calidade de servicio (QoS). Por exemplo, os fluxos críticos para o control ferroviario, como European Train Control System (ETCS) ou Communication-Based Train Control (CBTC), necesitan unha alta fiabilidade e un retardo mínimo nas comunicacións para garantir o correcto funcionamento do sistema.[Resumen] Los sistemas de comunicación inalámbricos de cuarta y quinta generación (4G y 5G) utilizan una capa física (PHY) basada en modulaciones multiportadora para la transmisión de datos con un gran ancho de banda. Este tipo de modulaciones han demostrado tener una alta eficiencia espectral a la vez que permiten corregir de forma sencilla los efectos del canal radio. Estos sistemas utilizan OFDMA como mecanismo para el reparto de los recursos radio disponibles entre los diferentes usuarios. Este reparto se realiza asignando un subconjunto de subportadoras a cada usuario en un instante de tiempo determinado. Esto aporta una gran flexibilidad al sistema que le permite adaptarse tanto a los requisitos de calidad de servicio de los usuarios como al estado del canal radio. La capa de acceso al medio (MAC) de estos sistemas se encarga de configurar los diversos parámetros proporcionados por la capa física OFDMA, además de gestionar los diversos flujos de información de cada usuario, transformando los paquetes de capas superiores en paquetes de la capa física. En este trabajo se estudia el diseño e implementación de las capas MAC y PHY de sistemas de comunicación 4G además de su aplicabilidad en sistemas de transporte ferroviarios. Por una parte, se aborda el diseño e implementación en tiempo real del estándar WiMAX. Se estudian los mecanismos necesarios para establecer comunicaciones bidireccionales entre una estación base y múltiples dispositivos móviles. Además, se estudia cómo realizar esta implementación en una arquitectura hardware basada en DSPs y FPGAs, en la que se implementan las capas MAC y PHY. Dado que esta arquitectura tiene unos recursos computacionales limitados, también se estudian las necesidades de cada módulo del sistema para poder garantizar el funcionamiento en tiempo real del sistema completo. Por otra parte, también se estudia la aplicabilidad de los sistemas 4G a sistemas de transporte públicos. Los sistemas de comunicaciones y señalización son una parte vital para los sistemas de transporte ferroviario y metro. Las comunicaciones inalámbricas utilizadas por estos sistemas deben ser robustas y proporcionar una alta fiabilidad para permitir la supervisión, control y seguridad del tráfico ferroviario. Para llevar a cabo esta evaluación de viabilidad se realizan simulaciones de redes de comunicaciones LTE en entornos de transporte ferroviarios, comprobando si se cumplen los requisitos de fiabilidad y seguridad. Se realizan diferentes simulaciones del sistema de comunicaciones para poder ser evaluados y seleccionar la configuración y arquitectura del sistema más adecuada en función del escenario planteado. También se efectúan simulaciones de redes basadas en Wi-Fi, dado que es la solución más utilizada en los metros, para comparar los resultados con los obtenidos para LTE. Para que los resultados de las simulaciones sean realistas se deben utilizar modelos de propagación radio apropiados. En las simulaciones se utilizan tanto modelos deterministas como modelos basados en los resultados de campañas de medida realizadas en estos escenarios. En las simulaciones se utilizan los diferentes flujos de información de estos escenarios para comprobar que se cumplen sus requisitos de calidad de servicio. Por ejemplo, los flujos críticos para el control ferroviario, como European Train Control System (ETCS) o Communication-Based Train Control (CBTC), necesitan una alta fiabilidad y un retardo bajo en las comunicaciones para garantizar el correcto funcionamiento del sistema.[Abstract] The fourth and fifth generation wireless communication systems (4G and 5G) use a physical layer (PHY) based on multicarrier modulations for data transmission using high bandwidth. This type of modulations has shown to provide high spectral efficiency while allowing low complexity radio channel equalization. These systems use OFDMA as a mechanism for distributing the available radio resources among different users. This allocation is done by assigning a subset of subcarriers to each user in a given instant of time. This provides great flexibility to the system that allows it to adapt to both the quality of service requirements of users and the radio channel state. The media access layer (MAC) of these systems is in charge of configuring the multiple OFDMA PHY layer parameters, in addition to managing the data flows of each user, transforming the higher layer packets into PHY layer packets. This work studies the design and implementation of MAC and PHY layers of 4G communication systems as well as their applicability in rail transport systems. On the one hand, the design and implementation in real time of the WiMAX standard is addressed. The required mechanisms to establish bidirectional communications between a base station and several mobile devices are also evaluated. Moreover, a MAC layer and PHY layer implementation is presented, using a hardware architecture based in DSPs and FPGAs. Since this architecture has limited computational resources, the requirements of each processing block of the system are also studied in order to guarantee the real time operation of the complete system. On the other hand, the applicability of 4G systems to public transportation systems is also studied. Communications and signaling systems are a vital part of rail and metro transport systems. The wireless communications used by these systems must be robust and provide high reliability to enable the supervision, control and safety of rail traffic. To carry out this feasibility assessment, LTE communications network simulations are performed in rail transport environments to verify that reliability and safety requirements are met. Several simulations are carried out in order to evaluate the system performance and select the most appropriate system configuration in each case. Simulations of Wi-Fi based networks are also carried out, since it is the most used solution in subways, to compare the results with those obtained for LTE. To perform the simulations correctly, appropriate radio propagation models must be used. Both deterministic models and models based on the results of measurement campaigns in these scenarios are used in the simulations. The simulations use the different information flows present in the railway transportation systems to verify that its quality of service requirements are met. For example, critical flows for railway control, such as the European Train Control System (ETCS) or Communication-Based Train Control (CBTC), require high reliability and low delay communications to ensure the proper functioning of the system

Enabling technologies and cyber-physical systems for mission-critical scenarios

Programa Oficial de Doutoramento en Tecnoloxías da Información e Comunicacións en Redes Móbiles . 5029P01[Abstract] Reliable transport systems, defense, public safety and quality assurance in the Industry 4.0 are essential in a modern society. In a mission-critical scenario, a mission failure would jeopardize human lives and put at risk some other assets whose impairment or loss would significantly harm society or business results. Even small degradations of the communications supporting the mission could have large and possibly dire consequences. On the one hand, mission-critical organizations wish to utilize the most modern, disruptive and innovative communication systems and technologies, and yet, on the other hand, need to comply with strict requirements, which are very different to those of non critical scenarios. The aim of this thesis is to assess the feasibility of applying emerging technologies like Internet of Things (IoT), Cyber-Physical Systems (CPS) and 4G broadband communications in mission-critical scenarios along three key critical infrastructure sectors: transportation, defense and public safety, and shipbuilding. Regarding the transport sector, this thesis provides an understanding of the progress of communications technologies used for railways since the implantation of Global System for Mobile communications-Railways (GSM-R). The aim of this work is to envision the potential contribution of Long Term Evolution (LTE) to provide additional features that GSM-R would never support. Furthermore, the ability of Industrial IoT for revolutionizing the railway industry and confront today's challenges is presented. Moreover, a detailed review of the most common flaws found in Radio Frequency IDentification (RFID) based IoT systems is presented, including the latest attacks described in the literature. As a result, a novel methodology for auditing security and reverse engineering RFID communications in transport applications is introduced. The second sector selected is driven by new operational needs and the challenges that arise from modern military deployments. The strategic advantages of 4G broadband technologies massively deployed in civil scenarios are examined. Furthermore, this thesis analyzes the great potential for applying IoT technologies to revolutionize modern warfare and provide benefits similar to those in industry. It identifies scenarios where defense and public safety could leverage better commercial IoT capabilities to deliver greater survivability to the warfighter or first responders, while reducing costs and increasing operation efficiency and effectiveness. The last part is devoted to the shipbuilding industry. After defining the novel concept of Shipyard 4.0, how a shipyard pipe workshop works and what are the requirements for building a smart pipe system are described in detail. Furthermore, the foundations for enabling an affordable CPS for Shipyards 4.0 are presented. The CPS proposed consists of a network of beacons that continuously collect information about the location of the pipes. Its design allows shipyards to obtain more information on the pipes and to make better use of it. Moreover, it is indicated how to build a positioning system from scratch in an environment as harsh in terms of communications as a shipyard, showing an example of its architecture and implementation.[Resumen] En la sociedad moderna, los sistemas de transporte fiables, la defensa, la seguridad pública y el control de la calidad en la Industria 4.0 son esenciales. En un escenario de misión crítica, el fracaso de una misión pone en peligro vidas humanas y en riesgo otros activos cuyo deterioro o pérdida perjudicaría significativamente a la sociedad o a los resultados de una empresa. Incluso pequeñas degradaciones en las comunicaciones que apoyan la misión podrían tener importantes y posiblemente terribles consecuencias. Por un lado, las organizaciones de misión crítica desean utilizar los sistemas y tecnologías de comunicación más modernos, disruptivos e innovadores y, sin embargo, deben cumplir requisitos estrictos que son muy diferentes a los relativos a escenarios no críticos. El objetivo principal de esta tesis es evaluar la viabilidad de aplicar tecnologías emergentes como Internet of Things (IoT), Cyber-Physical Systems (CPS) y comunicaciones de banda ancha 4G en escenarios de misión crítica en tres sectores clave de infraestructura crítica: transporte, defensa y seguridad pública, y construcción naval. Respecto al sector del transporte, esta tesis permite comprender el progreso de las tecnologías de comunicación en el ámbito ferroviario desde la implantación de Global System for Mobile communications-Railway (GSM-R). El objetivo de este trabajo es analizar la contribución potencial de Long Term Evolution (LTE) para proporcionar características adicionales que GSM-R nunca podría soportar. Además, se presenta la capacidad de la IoT industrial para revolucionar la industria ferroviaria y afrontar los retos actuales. Asimismo, se estudian con detalle las vulnerabilidades más comunes de los sistemas IoT basados en Radio Frequency IDentification (RFID), incluyendo los últimos ataques descritos en la literatura. Como resultado, se presenta una metodología innovadora para realizar auditorías de seguridad e ingeniería inversa de las comunicaciones RFID en aplicaciones de transporte. El segundo sector elegido viene impulsado por las nuevas necesidades operacionales y los desafíos que surgen de los despliegues militares modernos. Para afrontarlos, se analizan las ventajas estratégicas de las tecnologías de banda ancha 4G masivamente desplegadas en escenarios civiles. Asimismo, esta tesis analiza el gran potencial de aplicación de las tecnologías IoT para revolucionar la guerra moderna y proporcionar beneficios similares a los alcanzados por la industria. Se identifican escenarios en los que la defensa y la seguridad pública podrían aprovechar mejor las capacidades comerciales de IoT para ofrecer una mayor capacidad de supervivencia al combatiente o a los servicios de emergencias, a la vez que reduce los costes y aumenta la eficiencia y efectividad de las operaciones. La última parte se dedica a la industria de construcción naval. Después de definir el novedoso concepto de Astillero 4.0, se describe en detalle cómo funciona el taller de tubería de astillero y cuáles son los requisitos para construir un sistema de tuberías inteligentes. Además, se presentan los fundamentos para posibilitar un CPS asequible para Astilleros 4.0. El CPS propuesto consiste en una red de balizas que continuamente recogen información sobre la ubicación de las tuberías. Su diseño permite a los astilleros obtener más información sobre las tuberías y hacer un mejor uso de las mismas. Asimismo, se indica cómo construir un sistema de posicionamiento desde cero en un entorno tan hostil en términos de comunicaciones, mostrando un ejemplo de su arquitectura e implementación