HbbTV-compliant Platform for Hybrid Media Delivery and Synchronization on Single- and Multi-Device Scenarios

[EN] The combination of broadcast and broadband (hybrid) technologies for delivering TV related media contents can bring fascinating opportunities. It is motivated by the large amount and diversity of media contents, together with the ubiquity and multiple connectivity capabilities of modern consumption devices. This paper presents an end-to-end platform for the preparation, delivery, and synchronized consumption of related hybrid (broadcast/broadband) media contents on a single device and/or on multiple close-by devices (i.e., a multi-device scenario). It is compatible with the latest version of the Hybrid Broadcast Broadband TV (HbbTV) standard (version 2.0.1). Additionally, it provides adaptive and efficient solutions for key issues not specified in that standard, but that are necessary to successfully deploy hybrid and multidevice media services. Moreover, apart from MPEG-DASH and HTML5, which are the broadband technologies adopted by HbbTV, the platform also provides support for using HTTP Live Streaming and Real-time Transport Protocol and its companion RTP Control Protocol broadband technologies. The presented platform can provide support for many hybrid media services. In this paper, in order to evaluate it, the use case of multi-device and multi-view TV service has been selected. The results of both objective and subjective assessments have been very satisfactory, in terms of performance (stability, smooth playout, delays, and sync accuracy), usability of the platform, usefulness of its functionalities, and the awaken interest in these kinds of platforms.This work was supported in part by the "Fondo Europeo de Desarrollo Regional" and in part by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness through R&D&I Support Program under Grant TEC2013-45492-R.Boronat, F.; Marfil-Reguero, D.; Montagud, M.; Pastor Castillo, FJ. (2017). HbbTV-compliant Platform for Hybrid Media Delivery and Synchronization on Single- and Multi-Device Scenarios. IEEE Transactions on Broadcasting. 1-26. https://doi.org/10.1109/TBC.2017.2781124S12

Secure MAC protocols for cognitive radio networks

A thesis submitted in partial fulfilment for the degree of Doctor of PhilosophyWith the rapid increase in wireless devices, an effective improvement in the demand of efficient spectrum utilisation for gaining better connectivity is needed. Cognitive Radio (CR) is an emerging technology that exploits the inefficient utilisation of the unused spectrum dynamically. Since spectrum sharing is responsible for coordinating channels’ access for Cognitive Users (CUs), the Common Control Channel (CCC) is one of the existing methods used to exchange the control information between CUs. However, the unique characteristics and parameters of Cognitive Radio Networks (CRNs) present several possible threats targeting spectrum sensing, spectrum management, spectrum sharing, and spectrum mobility leading to the deterioration of the network performance. Thus, protection and detection security mechanisms are essential to maintaining the CRNs. This thesis presents a novel decentralised CR MAC protocol that successfully utilises the unused portion of the licensed band. The protocol achieves improved performance; communication time and throughput when compared to two benchmark protocols. Less communication time and higher throughput are accomplished by the protocol due to performing fast switching to the selected available data channel for initiating data transmission. The proposed protocol is then extended to two different versions based on two authentication approaches applied to it; one using Digital Signature and another is based on Shared-Key. The two proposed secure protocols address the security requirements in CRNs leading to subsequent secure communication among CUs. The protocols function effectively in providing defence against several attacks related to the MAC layer such as; Spectrum Sensing Data Manipulation/Falsification, Data Tempering and Modification, Jamming attacks, Eavesdropping, Forgery and Fake control information attacks, MAC address spoofing, and unauthorised access attacks. The associated security algorithms ensure the successful secure communication between CUs in a cooperative approach. Moreover, the security protocols are investigated and analysed in terms of security flows by launching unauthorised access and modification attacks on the transmitted information. The testing results demonstrated that two protocols perform successful detection of threats and ensure secure communication in CRNs

Point-to-Multipoint Services on Fifth-Generation Mobile Networks

[ES] Esta disertación cubre el estado del arte en LTE eMBMS Release 14, también conocido como Enhanced Television Services (ENTV). ENTV trajo un conjunto de mejoras, tanto a nivel radio como a nivel de núcleo, que transformó a eMBMS en un estándar de televisión terrestre completo. La última versión de esta tecnología se denomina LTE-based 5G Broadcast; pero no usa New Radio ni el núcleo 5G. Para proveer una solución nativa 5G de servicios punto-a-multipunto, hubo investigación en entornos acad\'emicos y colaboraciones público-privada. La iniciativa más notable en este aspecto fue el proyecto del Horizon 2020 5G-Xcast, que transcurrió de 2017 a 2019. 5G-Xcast produjo varias soluciones a nivel de arquitectura, desde la perspectiva de provisión de contenidos, nuevas funciones de red interoperables con el núcleo 5G, hasta modificaciones a la interfaz aire basada en New Radio. Los hallazgos del proyecto están descritos en esta tesis. La tesis incluye dos ejemplos de eMBMS aplicados a verticales diferentes, una para el uso de eMBMS en entornos industriales, y otra presentando eMBMS como un sistema SAP. Incluir servicios punto-a-multipunto como un modo adicional celular trae algunos desafíos, como ya mostró la estandarización de eMBMS: las redes de radiodifusión terrestre y las redes celulares son muy distintas entre ellas. Encontrar una forma de onda viable para ambas infraestructuras es complejo. Esta tesis ofrece un punto de vista distinto al problema: un escenario de colaboración entre cadenas televisivas y operadores móviles, donde la infraestructura de radiodifusión y móvil son compartidas. Este concepto se ha definido como Convergence of Terrestrial and Mobile Networks. Las tecnologías elegidas para converger son ATSC 3.0 y 5G, usando el Advanced Traffic Steering, Switching and Splitting (ATSSS). ATSSS está compuesto de una serie de procedimientos, interfaces, funciones de red, para permitir el uso compartido de un acceso 3GPP con uno non-3GPP, como Wi-Fi. Sin embargo, el uso de ATSSS para juntar radiodifusión y celular no es trivial, ya que ATSSS no fue dise\~{n}ado para enlaces radio unidireccionales como ATSC 3.0. Estas limitaciones son descritas en detalle, y una propuesta para solventarlas tambi\'en está incluida. La solución se basa en Quick UDP Internet Connections (QUIC), y se usa como ejemplo para la provisión de Convergent Services (File Repair y Video Offloading). La tesis concluye con una descripción de Release 17 5MBS, con los nuevos conceptos introducidos. 5MBS es capaz de cambiar entre unicast, multicast y broadcast; dependiendo del servicio, la ubicación geográfica de los usuarios, y las capacidades de la infraestructura móvil involucradas. Para evaluar 5MBS, se ha realizado un estudio de prestaciones, basado en comunicaciones multicast dentro del núcleo de red 5G. Este prototipo 5MBS forma parte del laboratorio VLC Campus 5G, y utiliza el software comercial Open5GCore como base del desarrollo. El modelo de sistema para la experimentación esta formado por un servidor de vídeo, que se conecta al Open5GCore y a las funciones de red mejoradas con funcionalidades 5MBS. Estas funciones de red envían el contenido mediante punto-a-multipunto a un entorno radio y terminales simulados. Los resultados obtenidos resaltan el objetivo principal de la tesis: las comunicaciones punto-a-multipunto son una solución escalable para el envío de contenido multimedia en directo.[CA] Aquesta dissertació cobreix capdavanter en LTE eMBMS Release 14, també conegut com Enhanced Television Services (ENTV). ENTV va portar un conjunt de millores, tant a nivell de ràdio com a nivell de nucli, que va transformar el eMBMS en un estàndard de televisió terrestre complet. La última versió d'aquesta tecnologia es denomina LTE-based 5G Broadcast; però no fa servir New Ràdio ni el nucli 5G. Per a proveir una solució nativa 5G de serveis punt-a-multipunt, va haver-hi investigació en entorns acadèmics i col·laboracions pública i privada. La iniciativa més notable en aquest aspecte va ser el projecte del Horizon 2020 5G-Xcast, que va transcórrer del 2017 a 2019. 5G-Xcast va produir diverses solucions a nivell d'arquitectura, des de la perspectiva de provisió de continguts, noves funcions de xarxa interoperables amb el nucli 5G, fins a modificacions a la interfície aire basada en New Radio. Les troballes del projecte estan descrits en aquesta tesi. La tesi inclou dos exemples de eMBMS aplicats a verticals diferents, una per a l'ús de eMBMS en entorns industrials, i una altra presentant eMBMS com un sistema SAP. Incloure serveis punt-a-multipunt com una manera addicional cel·lular duu alguns desafiaments, com ja va mostrar l'estandardització de eMBMS: les xarxes de radiodifusió terrestre i les xarxes cel·lulars són molt diferents entre elles. Trobar una forma d'ona viable per a totes dues infraestructures és complex. Aquesta tesi ofereix un punt de vista diferent al problema: un escenari de col·laboració entre cadenes televisives i operadors mòbils, on la infraestructura de radiodifusió i mòbil són compartides. Aquest concepte s'ha definit com Convergence of Terrestrial and Mobile Networks. Les tecnologies triades per a convergir són ATSC 3.0 i 5G, usant el Advanced Traffic Steering, Switching and Splitting (ATSSS). ATSSS està compost d'una sèrie de procediments, interfícies, funcions de xarxa, per a permetre l'ús compartit d'un accés 3GPP amb un non-3GPP, com a Wi-Fi. No obstant això, l'ús de ATSSS per a adjuntar radiodifusió i cel·lular no és trivial, ja que ATSSS no va ser dissenyada per a per a enllaços ràdio unidireccionals com ATSC 3.0. Aquestes limitacions són descrites detalladament, i una proposta per a solucionar-les també està inclosa. La solució es basa en Quick UDP Internet Connections (QUIC), i s'usa com a exemple per a la provisió de Convergent Services (File Repair i Vídeo Offloading). La tesi conclou amb una descripció de Release 17 5MBS, amb els nous conceptes introduïts. 5MBS és capaç de canviar entre unicast, multicast i broadcast; depenent del servei, la ubicació geogràfica dels usuaris, i les capacitats de la infraestructura mòbil involucrades. Per a avaluar 5MBS, s'ha realitzat un estudi de prestacions, basat en comunicacions multicast dins del nucli de xarxa 5G. Aquest prototip 5MBS forma part del laboratori VLC Campus 5G, i utilitza el programari comercial Open5GCore com a base del desenvolupament. El model de sistema per a l'experimentació està format per un servidor de vídeo, que es connecta al Open5GCore i a les funcions de xarxa millorades amb funcionalitats 5MBS. Aquestes funcions de xarxa envien el contingut mitjançant punt-a-multipunt a un entorn ràdio i terminals simulats. Els resultats obtinguts ressalten l'objectiu principal de la tesi: les comunicacions punt-a-multipunt són una solució escalable per a l'enviament de contingut multimèdia en directe.[EN] This dissertation covers the state-of-the-art in LTE eMBMS Release 14, also known as Enhanced Television Services (ENTV). ENTV provided a suite of radio and core enhancements that made eMBMS into a viable terrestrial broadcast standard. The latest iteration of this technology is known as LTE-based 5G Broadcast; even though it is not New Radio or 5G Core based. To bridge this gap, research efforts by academia, public and private enterprises evaluated how to provide a 5G-based solution for point-to-multipoint services. The most notable effort in this regard is the Horizon 2020 project 5G-Xcast, which ran from 2017 to 2019. 5G-Xcast provided several architectural solutions, from the content delivery perspective down to air interface specifics; providing new waveforms based on New Radio and Network Functions interoperable with a Release 15 5G Core. The findings are summarized in this thesis. Two examples of eMBMS applied to different verticals are included in the thesis, one for the use of eMBMS in industrial environments, and the other using eMBMS as a PWS technology. Providing point-to-multipoint services as another cellular service poses some problems, as the standardization process of eMBMS showed: the broadcast infrastructure is different than the cellular one. Having a waveform that is suited for both scenarios is a difficult endeavour. The thesis provides a new perspective into this problem: Having existing Terrestrial Broadcast standards and infrastructure be the point-to-multipoint solution of 5G, where mobile operators and broadcasters collaborate together. This is defined in the dissertation as Convergence of Terrestrial and Mobile Networks. The technologies chosen to be converged together were ATSC 3.0 and 5G; using the existing Release 16 framework known as Advanced Traffic Steering, Switching and Splitting (ATSSS). ATSSS is a series of procedures, interfaces, new Network Functions, to allow the joint use of a 3GPP Access Network alongside a non-3GPP one, like Wi-Fi. However, the use of ATSSS for cellular plus broadcast brings challenges, as the ATSSS technology was not designed to be used with a unidirectional access network like ATSC 3.0. These limitations are described in detail, and an architectural proposal that overcomes the limitations is proposed. This solution is based on Quick UDP Internet Connections (QUIC), and how to provide Convergent Services (i.e File Repair and Video Offloading) is shown. The thesis concludes with a description of Release 17 5MBS, including the new concepts introduced. 5MBS features the capacity of switching between unicast, multicast and broadcast; depending on the service addressed, the geographical location of the users, and the capability of the RAN infrastructure targeted. In order to evaluate 5MBS, a performance study of the use of multicast inside the 5G Core has been carried out. The 5MBS prototype was developed as part of the VLC Campus 5G laboratory, using the commercial software Open5GCore which provides the libraries and Network Functions to deploy your own 5G Private Network in testing environments. The system model of the experiment is formed by a video server, connected to the Open5GCore and the 5MBS enhanced functions; which will deliver the content to an emulated RAN environment hosting virtual gNBs and devices. The results obtained reinforce the objective of the thesis, positioning point-to-multipoint as a scalable way to deliver live content.Research projects: 5G-Xcast: Broadcast and Multicast Communication Enablers for the Fifth-Generation of Wireless Systems (H2020 No 761498); 5G-TOURS: SmarT mObility, media and e-health for toURists and citizenS (H2020 No 856950); FUDGE-5G: FUlly DisinteGrated private nEtworks for 5G verticals (H2020 No 957242).Barjau Estevan, CS. (2022). Point-to-Multipoint Services on Fifth-Generation Mobile Networks [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/19140

Goodbye, ALOHA!

©2016 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.The vision of the Internet of Things (IoT) to interconnect and Internet-connect everyday people, objects, and machines poses new challenges in the design of wireless communication networks. The design of medium access control (MAC) protocols has been traditionally an intense area of research due to their high impact on the overall performance of wireless communications. The majority of research activities in this field deal with different variations of protocols somehow based on ALOHA, either with or without listen before talk, i.e., carrier sensing multiple access. These protocols operate well under low traffic loads and low number of simultaneous devices. However, they suffer from congestion as the traffic load and the number of devices increase. For this reason, unless revisited, the MAC layer can become a bottleneck for the success of the IoT. In this paper, we provide an overview of the existing MAC solutions for the IoT, describing current limitations and envisioned challenges for the near future. Motivated by those, we identify a family of simple algorithms based on distributed queueing (DQ), which can operate for an infinite number of devices generating any traffic load and pattern. A description of the DQ mechanism is provided and most relevant existing studies of DQ applied in different scenarios are described in this paper. In addition, we provide a novel performance evaluation of DQ when applied for the IoT. Finally, a description of the very first demo of DQ for its use in the IoT is also included in this paper.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Combined Time, Frecuency and Space Diversity in Multimedia Mobile Broadcasting Systems

El uso combinado de diversidad en el dominio temporal, frecuencial y espacial constituye una valiosa herramienta para mejorar la recepción de servicios de difusión móviles. Gracias a la mejora conseguida por las técnicas de diversidad es posible extender la cobertura de los servicios móviles además de reducir la infraestructura de red. La presente tesis investiga el uso de técnicas de diversidad para la provisión de servicios móviles en la familia europea de sistemas de difusión terrestres estandarizada por el prpoyecto DVB (Digital Video Broadcasting). Esto incluye la primera y segunda generación de sistemas DVB-T (Terrestrial), DVB-NGH (Handheld), y DVB-T2 (Terrestrial 2nd generation), así como el sistema de siguiente generación DVB-NGH. No obstante, el estudio llevado a cabo en la tesis es genérico y puede aplicarse a futuras evoluciones de estándares como el japonés ISDB-T o el americano ATSC. Las investigaciones realizadas dentro del contexto de DVB-T, DVB-H y DVBT2 tienen como objetivo la transmisión simultánea de servicios fijos y móviles en redes terrestres. Esta Convergencia puede facilitar la introducción de servicios móviles de TB debido a la reutilización de espectro, contenido e infraestructura. De acuerdo a los resultados, la incorporación de entrelazado temporal en la capa física para diversidad temporal, y de single-input multiple-output (SIMO) para diversidad espacial, son esenciales para el rendimiento de sistemas móviles de difusión. A pesar de que las técnicas upper later FEC (UL-FEC) pueden propocionar diversidad temporal en sistemas de primera generación como DVB-T y DVB-H, requieren la transmisión de paridad adicional y no son útiles para la recepción estática. El análisis en t�ñerminos de link budjget revela que las técnicas de diversidad noson suficientes para facilitar la provision de servicios móviles en redes DVB-T y DVB-T2 planificadas para recepción fija. Sin embargo, el uso de diversidad en redes planificadas para recepción portableGozálvez Serrano, D. (2012). Combined Time, Frecuency and Space Diversity in Multimedia Mobile Broadcasting Systems [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16273Palanci

Diseño centrado en calidad para la difusión Peer-to-Peer de video en vivo

El uso de redes Peer-to-Peer (P2P) es una forma escalable para ofrecer servicios de video sobre Internet. Este documento hace foco en la definición, desarrollo y evaluación de una arquitectura P2P para distribuir video en vivo. El diseño global de la red es guiado por la calidad de experiencia (Quality of Experience - QoE), cuyo principal componente en este caso es la calidad del video percibida por los usuarios finales, en lugar del tradicional diseño basado en la calidad de servicio (Quality of Service - QoE) de la mayoría de los sistemas. Para medir la calidad percibida del video, en tiempo real y automáticamente, extendimos la recientemente propuesta metodología Pseudo-Subjective Quality Assessment (PSQA). Dos grandes líneas de investigación son desarrolladas. Primero, proponemos una técnica de distribución de video desde múltiples fuentes con las características de poder ser optimizada para maximizar la calidad percibida en contextos de muchas fallas y de poseer muy baja señalización (a diferencia de los sistemas existentes). Desarrollamos una metodología, basada en PSQA, que nos permite un control fino sobre la forma en que la señal de video es dividida en partes y la cantidad de redundancia agregada, como una función de la dinámica de los usuarios de la red. De esta forma es posible mejorar la robustez del sistema tanto como sea deseado, contemplando el límite de capacidad en la comunicación. En segundo lugar, presentamos un mecanismo estructurado para controlar la topología de la red. La selección de que usuarios servirán a que otros es importante para la robustez de la red, especialmente cuando los usuarios son heterogéneos en sus capacidades y en sus tiempos de conexión.Nuestro diseño maximiza la calidad global esperada (evaluada usando PSQA), seleccionado una topología que mejora la robustez del sistema. Además estudiamos como extender la red con dos servicios complementarios: el video bajo demanda (Video on Demand - VoD) y el servicio MyTV. El desafío en estos servicios es como realizar búsquedas eficientes sobre la librería de videos, dado al alto dinamismo del contenido. Presentamos una estrategia de "caching" para las búsquedas en estos servicios, que maximiza el número total de respuestas correctas a las consultas, considerando una dinámica particular en los contenidos y restricciones de ancho de banda. Nuestro diseño global considera escenarios reales, donde los casos de prueba y los parámetros de configuración surgen de datos reales de un servicio de referencia en producción. Nuestro prototipo es completamente funcional, de uso gratuito, y basado en tecnologías bien probadas de código abierto

Optimizing Network Coding Algorithms for Multiple Applications.

Deviating from the archaic communication approach of treating information as a fluid moving through pipes, the concepts of Network Coding (NC) suggest that optimal throughput of a multicast network can be achieved by processing information at individual network nodes. However, existing challenges to harness the advantages of NC concepts for practical applications have prevented the development of NC into an effective solution to increase the performance of practical communication networks. In response, the research work presented in this thesis proposes cross-layer NC solutions to increase the network throughput of data multicast as well as video quality of video multicast applications. First, three algorithms are presented to improve the throughput of NC enabled networks by minimizing the NC coefficient vector overhead, optimizing the NC redundancy allocation and improving the robustness of NC against bursty packet losses. Considering the fact that majority of network traffic occupies video, rest of the proposed NC algorithms are content-aware and are optimized for both data and video multicast applications. A set of content and network-aware optimization algorithms, which allocate redundancies for NC considering content properties as well as the network status, are proposed to efficiently multicast data and video across content delivery networks. Furthermore content and channel-aware joint channel and network coding algorithms are proposed to efficiently multicast data and video across wireless networks. Finally, the possibilities of performing joint source and network coding are explored to increase the robustness of high volume video multicast applications. Extensive simulation studies indicate significant improvements with the proposed algorithms to increase the network throughput and video quality over related state-of-the-art solutions. Hence, it is envisaged that the proposed algorithms will contribute to the advancement of data and video multicast protocols in the future communication networks

A Survey of Medium Access Mechanisms for Providing QoS in Ad-Hoc Networks

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Radio resource allocation algorithms for multicast OFDM systems

Mención Internacional en el título de doctorVideo services have become highly demanded in mobile networks leading to an unprecedented traffic growth. It is expected that traffic from wireless and mobile devices will account for nearly 70 percent of total IP traffic by the year 2020, and the video services will account for nearly 75 percent of mobile data traffic by 2022. Multicast transmission is one of the key enablers towards a more spectral and energy efficient distribution of multimedia content in current and envisaged mobile networks. It is worth noting that multicast is a mechanism that efficiently delivers the same content to many users, not only focusing on video broadcasting, but also distributing many other media, such as software updates, weather forecast or breaking news. Although multicast services are available in Long Term Evolution (LTE) and LTE-Advanced (LTE-A) networks, new improvements are needed in some areas to handle the demands expected in the near future. Resource allocation techniques for multicast services are one of the main challenging issues, since it is required the development of novel schemes to meet the demands of their evolution towards the next generation. Most multicast techniques adopt rather conservative strategies that select a very robust modulation and coding scheme (MCS), whose characteristics are determined by the propagation conditions experienced by the worst user in the group in order to ensure that all users in a multicast group are able to correctly decode the received data. Obviously, this robustness comes at the prize of a low spectral efficiency. This thesis presents an exhaustive study of broadcast/multicast technology for current mobile networks, especially focusing on the scheduling and resource allocation (SRA) strategies to maximize the potential benefits that multicast transmissions imply on the spectral efficiency. Based on that issue, some contributions have been made to the state of the art in the radio resource management (RRM) for current and beyond mobile multicast services. • In the frame of LTE/LTE-A, the evolved multimedia broadcast and multicast service (eMBMS) shares the physical layer resources with the unicast transmission mode (at least up to Release 12). Consequently, the time allocation to multicast transmission is limited to a maximum of a 60 percent, and the remaining subframes (at least 40 percent) are reserved for unicast transmissions. With the aim of achieving the maximum aggregated data rate (ADR) among the multicast users, we have implemented several innovative SRA schemes that combine the allocation of multicast and unicast resources in the LTE/LTE-A frame, guaranteeing the prescribed quality of service (QoS) requirements for every user. • In the specific context of wideband communication systems, the selection of the multicast MCS has often relied on the use of wideband channel quality indicators (CQIs), providing rather imprecise information regarding the potential capacity of the multicast channel. Only recently has the per-subband CQI been used to improve the spectral efficiency of the system without compromising the link robustness. We have proposed novel subband CQI-based multicast SRA strategies that, relying on the selection of more spectrally efficient transmission modes, lead to increased data rates while still being able to fulfill prescribed QoS metrics. • Mobile broadcast/multicast video services require effective and low complexity SRA strategies. We have proposed an SRA strategy based on multicast subgrouping and the scalable video coding (SVC) technique for multicast video delivery. This scheme focuses on reducing the search space of solutions and optimizes the ADR. The results in terms of ADR, spectral efficiency, and fairness among multicast users, along with the low complexity of the algorithm, show that this new scheme is adequate for real systems. These contributions are intended to serve as a reference that motivate ongoing and future investigation in the challenging field of RRM for broadcast/ multicast services in next generation mobile networks.La demanda de servicios de vídeo en las redes móviles ha sufrido un incremento exponencial en los últimos años, lo que a su vez ha desembocado en un aumento sin precedentes del tráfico de datos. Se espera que antes del año 2020, el trafico debido a dispositivos móviles alcance cerca del 70 por ciento del tráfico IP total, mientras que se prevé que los servicios de vídeo sean prácticamente el 75 por ciento del tráfico de datos en las redes móviles hacia el 2022. Las transmisiones multicast son una de las tecnologías clave para conseguir una distribución más eficiente, tanto espectral como energéticamente, del contenido multimedia en las redes móviles actuales y futuras. Merece la pena reseñar que el multicast es un mecanismo de entrega del mismo contenido a muchos usuarios, que no se enfoca exclusivamente en la distribución de vídeo, sino que también permite la distribución de otros muchos contenidos, como actualizaciones software, información meteorológica o noticias de última hora. A pesar de que los servicios multicast ya se encuentran disponibles en las redes Long Term Evolution (LTE) y LTE-Advanced (LTE-A), la mejora en algunos ámbitos resulta necesaria para manejar las demandas que se prevén a corto plazo. Las técnicas de asignación de recursos para los servicios multicast suponen uno de los mayores desafíos, ya que es necesario el desarrollo de nuevos esquemas que nos permitan acometer las exigencias que supone su evolución hacia la próxima generación. La mayor parte de las técnicas multicast adoptan estrategias conservadoras, seleccionando esquemas de modulación y codificación (MCS) impuestos por las condiciones de propagación que experimenta el usuario del grupo con peor canal, para así asegurar que todos los usuarios pertenecientes al grupo multicast sean capaces de decodificar correctamente los datos recibidos. Como resulta obvio, la utilización de esquemas tan robustos conlleva el precio de sufrir una baja eficiencia espectral. Esta tesis presenta un exhaustivo estudio de la tecnología broadcast/ multicast para las redes móviles actuales, que se centra especialmente en las estrategias de asignación de recursos (SRA), cuyo objetivo es maximizar los beneficios que la utilización de transmisiones multicast potencialmente implica en términos de eficiencia espectral. A partir de dicho estudio, hemos realizado varias contribuciones al estado del arte en el ámbito de la gestión de recursos radio (RRM) para los servicios multicast, aplicables en las redes móviles actuales y futuras. • En el marco de LTE/LTE-A, el eMBMS comparte los recursos de la capa física con las transmisiones unicast (al menos hasta la revisión 12). Por lo tanto, la disponibilidad temporal de las transmisiones multicast está limitada a un máximo del 60 por ciento, reservándose las subtramas restantes (al menos el 40 por ciento) para las transmisiones unicast. Con el objetivo de alcanzar la máxima tasa total de datos (ADR) entre los usuarios multicast, hemos implementado varios esquemas innovadores de SRA que combinan la asignación de los recursos multicast y unicast de la trama LTE/LTE-A, garantizando los requisitos de QoS a cada usuario. • En los sistemas de comunicaciones de banda ancha, la selección del MCS para transmisiones multicast se basa habitualmente en la utilización de CQIs de banda ancha, lo que proporciona información bastante imprecisa acerca de la capacidad potencial del canal multicast. Recientemente se ha empezado a utilizar el CQI por subbanda para mejorar la eficiencia espectral del sistema sin comprometer la robustez de los enlaces. Hemos propuesto nuevas estrategias para SRA multicast basadas en el CQI por subbanda que, basándose en la selección de los modos de transmisión con mayor eficiencia espectral, conducen a mejores tasas de datos, a la vez que permiten cumplir los requisitos de QoS. • Los servicios móviles de vídeo broadcast/multicast precisan estrategias eficientes de SRA con baja complejidad. Hemos propuesto una estrategia de SRA basada en subgrupos multicast y la técnica de codificación de vídeo escalable (SVC) para la difusión de vídeo multicast, la cual se centra en reducir el espacio de búsqueda de soluciones y optimizar el ADR. Los resultados obtenidos en términos de ADR, eficiencia espectral y equidad entre los usuarios multicast, junto con la baja complejidad del algoritmo, ponen de manifiesto que el esquema propuesto es adecuado para su implantación en sistemas reales. Estas contribuciones pretenden servir de referencia que motive la investigación actual y futura en el interesante ámbito de RRM para los servicios broadcast/multicast en las redes móviles de próxima generación.Programa Oficial de Doctorado en Multimedia y ComunicacionesPresidente: Atilio Manuel Da Silva Gameiro.- Secretario: Víctor Pedro Gil Jiménez.- Vocal: María de Diego Antó