Optical switching for dynamic distribution of wireless-over-fiber signals in active optical networks

El continuo crecimiento de ancho de banda demandado por los usuarios finales está provocando una gran exigencia sobre las redes de acceso. Estas exigencias sobre las redes de acceso, que principalmente emplean tecnologías inalámbricas, están migrando hacia el dominio óptico con el fin de soportar estos altos requerimientos de ancho de banda. Dependiendo de los requerimientos y características de los usuarios finales, las redes de acceso óptico han evolucionado en diferentes direcciones. En entornos residenciales y urbanos los usuarios demandan conexiones fijas de alta capacidad y bajo coste. Las redes ópticas pasivas (PON) han cumplido estos requerimiento y son las tecnologías elegidas por los operadores. En los entornos empresariales, en los cuales la calidad y la seguridad son piezas clave, las redes ópticas activas han encontrado su hueco proveyendo flexibilidad, adaptabilidad, alto rendimiento y al mismo tiempo dando soporte a sistemas de control de redes. Los proveedores de equipos están ahora girando su vista hacia nuevos mercados, donde soluciones ópticas puede ser usado eficientemente. El transporte de datos de redes de móviles (o mobile backhaul en ingles) es un mercado que se ha convertido en objetivo principal, ya que el tráfico inalámbrico está creciendo exponencialmente. Nuevos dispositivos, junto a las aplicaciones de gran consumo de ancho de banda, son los principales motivos de este crecimiento. Las tecnologías de banda base puede soportar sobradamente mobile backhaul a las actuales velocidades de transmisión. Sin embargo, debido a la ubicación de nuevas licencias libres disponibles en la banda de frecuencias y el desarrollo de las tecnologías radio a través de fibra permitiendo generación, distribución y recepción óptica de señales, la migración hacia escenarios en los que se use señales inalámbricas a través de fibra son mas probables. Además, teniendo en cuenta aspectos como la seguridad y alta movilidad de los usuarios, todo parece indicar que soluciones activas son más atractivas, siempre y cuando que los consumos de energía se mantengan dentro de límites razonables. En esta tesis, se diseñó una red óptica de acceso basada en tecnologías de radio a través de fibra. El bloque principal de la red fue un conmutador óptico basado en componentes activos (amplificadores ópticos semiconductores); el resto de la red fue diseñada acorde a la distribución por canales del conmutador óptico. Utilizando este conmutador óptico, se realizó una validación experimental de la red. El experimento consistió en una implementación de un sistema de cuatro canales operando en la banda de frecuencia WiMax y empleando una modulación llamada multiplexado de división ortogonal en frecuencia (OFDM) a 625Mb/s por canal. La información fue enviada a través de 20 km de fibra óptica, y el redireccionamiento de la señal fue llevado a cabo por un conmutador de 1 entrada y 16 salidas. El resultado es una degradación imperceptible de la señal en cada canal en el mejor y en mejor escenario en términos de interferencia entre canales. Este sistema cumple con los requisitos de una red de acceso activa para señales de radio a través de una red de acceso óptica

Realización de sistema domótico con microcontroladores de bajo coste (AVR) y módulos RF, verificando el estándard 802.15.4

El objeto del presente proyecto es la realización de un prototipo funcional sencillo, que permita la medición de ciertos parámetros físicos haciendo uso de los pertinentes transductores o sensores. Las mediciones realizadas de forma aislada, se propagarán a través de una red inalámbrica hasta llegar a un sistema central, el cual procesará las medidas y las almacenará para su posterior tratamiento. La principal idea a aplicar es el hacer accesible esa información, siempre convenientemente tratada, a in-ternet, de tal forma que pueda ser consultada desde cualquier terminal con acceso y en cualquier moment

Análisis y modelado de la impedancia de una matriz de microelectrodos (MEA) fabricados en oro mediante platino negro

This work evaluates the suitability and performance of a microelectrode array (MEA) by measuring and modifying its impedance. For this purpose, the electrical model that best fits the impedance curve obtained has been analyzed and proposed, and a noise analysis has also been performed.En este trabajo se evalúa la idoneidad y el rendimiento de una matriz de microelectrodos (MEA) mediante la medida y la variación de su impedancia. Para ello, se ha analizado y planteado el modelo eléctrico que mejor se adapta a la curva de impedancias obtenida, realizando además un análisis de ruido

Diseño de un receptor de señal DCF77 para sincronización horaria por radio

Este proyecto fin de carrera se ha desarrollado bajo la dirección de Dª. Aránzazu Otín Acín y D. Isidro Urriza Parroqué, profesores titulares del Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad de Zaragoza. El objeto de este proyecto es diseñar e implementar un receptor de señal DCF77 para sincronización horaria por radio, de prestaciones similares a los relojes de radiofrecuencia domésticos existentes en el mercado. La motivación que ha llevado a realizarlo es la curiosidad que el autor siempre ha tenido sobre los dispositivos domésticos que usan este tipo de sincronización

Reduced-order models of series resonant inverters in induction heating applications

From the controller design framework, a simple analytical model that captures the dominant behavior in the range of interest is the optimal. When modeling resonant circuits, complex mathematical models are obtained. These high-order models are not the most suitable for controller design. Although some assumptions can be made for simplifying these models, variable frequency operation or load uncertainty can make these premises no longer valid. In this work, a systematic modeling order reduction technique, Slowly Varying Amplitude and Phase (SVAP), is considered for obtaining simpler analytical models of resonant inverters. SVAP gives identical results as the classical model-order residualization technique from automatic control theory. A slight modification of SVAP, Slowly Varying Amplitude Derivative and Phase (SVADP) is applied in this paper to obtain a better validity range. SVADP is validated for a half-bridge series resonant inverter (HBSRI) and for a high- order plant, a dual-half bridge series resonant inverter (DHBSRI) giving analytical second-order transfer functions for both topologies. Simulation and experimental results are provided to show the validity range of the reduced-order models

Diseño de un sensor para la medida de deformaciones basado en fibra óptica.

Las galgas extensiométricas se han venido utilizando tradicionalmente para la medida de deformaciones, aunque presentan algunos inconvenientes como su sensibilidad tanto a interferencias magnéticas como a la temperatura. El Trabajo Fin de Máster aborda el diseño de un sistema para la medida de pequeñas deformaciones mediante un elemento sensor basado en fibra óptica. Teniendo en cuenta que la fibra óptica además de utilizarse como medio de transmisión se puede utilizar como elemento sensor, se han aprovechado sus características, tales como la inmunidad frente a interferencias electromagnéticas y la fiabilidad, para trabajar en ambientes hostiles. En este trabajo, se implementa una solución alternativa para medir pequeñas deformaciones con un sensor basado en fibra óptica, con el objetivo de ser aplicada en la medida de tejidos musculares. Para poder cuantificar e interpretar la deformación producida se plantea el diseño y caracterización del sistema de instrumentación desarrollado en este trabajo. Para conseguirlo, se ha diseñado un sistema que procesa la medida y obtiene la deformación producida de manera automática. Una vez verificado el diseño del sistema electrónico y su correcto funcionamiento, tiene lugar la caracterización del sensor para obtener su curva característica y poder así trasladar la deformación a la medida obtenida por el sistema. Después de realizar este ejercicio se establecerá el rango de validez del sensor y su precisión. Finalmente, se evalúa experimentalmente el sistema de medida para una aplicación real, los resultados obtenidos demuestran que el sistema propuesto es una alternativa muy a tener en cuenta de cara a la medida de pequeñas deformaciones.<br /

Diseño de una plataforma para la adquisición de potenciales de acción de muestras de tejido cardíaco con una matriz de electrodos

El análisis de la secuencia de activación del tejido cardiaco resulta de gran relevancia para llevar a cabo la detección de enfermedades cardiovasculares, que siguen siendo una de las principales causas de mortalidad en la actualidad. El objetivo del proyecto consiste en desarrollar una plataforma para la adquisición de potenciales de muestras de tejido cardíaco haciendo uso de microelectrodos colocados en formato matriz. Durante el proceso se ha trabajado dentro de un equipo multidisciplinar, con expertos en bioseñales, microelectrónica y electrónica, que han aportado distintos enfoques a la investigación.Como punto de partida del trabajo se realiza un estudio sobre el estado del arte de electrofisiología y de las plataformas utilizadas en el sector, que permite conocer investigaciones similares que sirven como base para desarrollar una plataforma adaptada a las necesidades del entorno de investigación en el que se desarrolla el TFM.La plataforma propuesta se compone de una matriz de microelectrodos (MEA) que actúa como dispositivo de medida; un ``headstage'' que incorpora un amplificador que realiza la interfaz entre las señales analógicas y digitales; una FPGA en funciones de elemento central, utilizada para la gestión de los datos y la comunicación entre los mensajes del usuario y los elementos de medida; y una serie de adaptadores y conectores para la interconexión entre componentes.Uno de los puntos clave ha sido la iteración llevada a cabo para establecer la configuración correcta del sistema, especialmente en el conexionado de los distintos elementos y el establecimiento de las referencias oportunas. Para realizar la validación se han realizado experimentaciones ex-vivo utilizando muestras cardíacas procedentes de humanos y en ocasiones de cerdos, de las que se han adquirido los potenciales extracelulares generados al estimularlas. Estos registros han sido comparados con los potenciales de acción obtenidos con un sistema comercial de mapeo óptico, obteniendo resultados similares.Por tanto se demuestra que haciendo uso de una plataforma de código abierto se logran obtener resultados de calidad semejante a los de un sistema comercial. Esto supone un progreso en el ámbito de la electrofisiología que permitirá avances más relevantes gracias al intercambio de conocimiento que se produce en comunidades de código abierto, evitando el trabajo redundante, así como desarrollar equipos más adaptados a las necesidades de cada investigación y con menores costes.<br /

Diseño y evaluación de un sistema de estimulación eléctrica para muestras de tejido cardíaco.

Las enfermedades cardiovasculares se han convertido en la principal causa de mortalidad a nivel mundial. A pesar de los avances en la comprensión y tratamiento, aún persisten desafíos en la investigación de estos trastornos. La remodelación eléctrica del tejido cardíaco, evaluada mediante registros electrofisiológicos, es fundamental para comprender estas enfermedades. La finalidad de este trabajo se centra en el desarrollo de herramientas innovadoras destinadas a mejorar la evaluación de patologías cardiovasculares mediante la investigación ex vivo del corazón. Para llevar a cabo la evaluación de enfermedades cardiovasculares, es necesario cultivar muestras de tejido cardíaco a largo plazo, un proceso que conlleva la desdiferenciación de dichas muestras, alterando sus propiedades estructurales y funcionales. Para contrarrestar este inconveniente, se requiere la aplicación de estimulación electromecánica bajo patrones controlados. Sin embargo, surge una consecuencia significativa de esta estimulación eléctrica necesaria: la generación de un artefacto de voltaje dependiente de la carga. Este artefacto puede llegar a obstaculizar el proceso de medición, añadiendo una capa de complejidad al estudio de las patologías cardiovasculares. Con el fin de superar este desafío técnico, se propone el diseño y evaluación de un sistema de estimulación específico y versátil. Dicho sistema deberá incluir electrodos de grabación y estimulación adecuados para minimizar los efectos adversos del artefacto y permitir una adquisición precisa de la respuesta generada por la muestra de tejido cardíaco.<br /