Functional testing in TETRA system

Terrestrial Trunked Radio (TETRA) on moderni digitaalinen matkapuhelinjärjestelmän standardi, joka on suunniteltu täyttämään erityisesti viranomaisten vaativat tarpeet turvallisuuden ja luotettavuuden suhteen. Ohjelmiston testaus on tärkeä osa sen laadun takaamiseksi. Testaus on jaettu useisiin vaiheisiin ja se kattaa koko ohjelmiston elinkaaren: ohjelmiston kehittelystä alkaen asiakkaalle lähetettyyn valmiiseen tuotteeseen saakka. Toiminnallisuustestauksen suorittaa joko ohjelmiston suunnittelijat tai erillinen testausryhmä käyttäen Nokia TETRA-järjestelmän testauslaboratoriota. Testauksen tarkoituksena on varmistaa, että ohjelmisto, sen aliohjelmat ja ominaisuudet täyttävät niille annetut toiminnalliset ja laadulliset vaatimukset. Tämä diplomityö antaa yleiskuvan toiminnallisuustestausprosessista Nokia TETRA järjestelmän laboratoriossa. Se tarjoaa esimerkkitestitapauksen avulla kokonaiskuvan siitä, kuinka toiminnallisuustestausprosessi suoritetaan alusta loppuun.

Uusien rajapintojen vaikutus Nokia TETRA –rajapintapalvelimen arkkitehtuuriin

Nokia TETRA –järjestelmä on digitaaliseen tekniikkaan pohjautuva radiopuhelinjärjestelmä, joka on tarkoitettu erityisvaatimuksia omaavien organisaatioiden ammattikäyttöön. Sen tyypillisiä käyttäjiä ovat erilaiset viranomaiset, kuten poliisi, palo- ja pelastuslaitos sekä rajavartiolaitos. Se perustuu avoimeen TETRA-standardiin, joka määrittelee tärkeimmät palvelut ja rajapinnat tiettyjen verkkoelementtien välillä. TETRA-järjestelmän käyttöpaikkatyöasemat ja palvelimet perustuvat kaikki samaan Nokia TETRA –rajapintapalvelimen arkkitehtuuriin. Käyttöpaikat tarjoavat tehokkaat toiminnot verkon operatiiviseen käyttöön ja hallintaan. Palvelimet puolestaan tarjoavat ohjelmointirajapintansa kautta kolmansille osapuolille mahdollisuuden luoda TETRA-järjestelmän palveluita käyttäviä sovelluksia. Työn tavoitteena oli tutkia uusien rajapintojen soveltuvuutta sekä selvittää niiden vaikutusta Nokia TETRA –rajapintapalvelimen arkkitehtuuriin. Ensin kartoitettiin nykyisen arkkitehtuurin ongelmat ja puutteet äänikommunikaatioon käytetyssä tiedonsiirrossa, ja äänikommunikaatiossa käyttäjään päin. Näiden ratkaisemiseksi tutkittiin uusia rajapinta-vaihtoehtoja. Parhaiten soveltuvista vaihtoehdoista muodostettiin ratkaisu, jonka vaikutus uuden sukupolven arkkitehtuuriin selvitettiin.

TETRA-, WLAN- ja WIMAX-tekniikat ALVI-joukkojen käytössä

Tutkimuksen tarkoituksena oli kartoittaa ALVI-joukkojen kaluston käyttöperiaatteita ja tutkittavien tekniikoiden käyttömahdollisuuksia ALVI-ympäristössä. Aihetta tutkittiin, koska tekniikan kehitys johtamisjärjestelmien osalta on valtavaa ja vaatimukset järjestelmille ovat myös kasvussa. Päätutkimuskysymyksenä oli: Miten TETRA-, WLANja WiMAX-tekniikat soveltuvat käytettäväksi ALVI-ympäristössä? Tutkimus menetelminä käytettiin asiakirjatutkimusta ja sen perusteella tapahtuvaa loogista päättelyä. Lisäksi tutkimusmenetelmänä käytettiin simulaatiota. Tutkimuksessa havaittiin tekniikoiden osalta suuria eroja soveltuvuuden suhteen. TETRA-järjestelmää kannattanee päivittää, mutta se soveltunee jatkossakin vain mobiilipalveluiden tarjoamiseen. WLAN-tekniikan käyttömahdollisuudet ovat rajalliset, joka johtuu tekniikalla saavutettavasta lyhyestä kantamasta. WiMAX-tekniikka soveltunee useaan käyttötarkoitukseen. WiMAX-tekniikkaa voitanee käyttää linkkikalustona, mutta Mini-Link-kaluston korvaaminen lienee tarpeellista vain, jos WiMAX-tekniikalla saavutetaan selkeästi tarpeellista etua, kuten esimerkiksi pitempi kantama tai suurempi tiedonsiirtonopeus.

Terrestrial Trunked Radio - verkossa toimivan reaaliaikaisen Short Data Service - viesteihin perustuvan telemetriasovelluksen ohjelmistokehitys

Tämä diplomityö tarkastelee TETRA-verkon soveltuvuutta turvallisuusviranomaisille tarkoitettuun telemetriasovellukseen, jossa erilaiset mittausdatat ja hälytystiedot kulkevat verkon yli SDS-viestiliikenteenä. Diplomityön tarkoituksena on tehdä kaksi sulautettua ohjelmistoa sekä yksi PCohjelmisto, joita käytetään rakennettavassa demolaitteistossa. Lisäksi selvitetään TETRA-verkon toimivuus ja rajoitukset sovelluksessa eri olosuhteissa ja eri kuormitustilanteissa. Diplomityön teoriaosassa käydään läpi työn määrittely ja ohjelmistonkehitysprosessin läpivienti eri osa-alueilla. Loppuosassa kuvataan tehdyt ohjelmistot erikseen ja yhdessä suunnittelusta toteutukseen, sekä lopullisen järjestelmän testaus.

Sotilaan paikkatiedon siirtäminen tietoverkoissa

Paikkatietojärjestelmän avulla voidaan seurata maastossa olevien sotilaiden sijaintia karttasovellukselta. Paikkatietojärjestelmien käyttäminen lisää tilannetietoisuutta ja palvelusturvallisuutta. Tutkimuksen tavoitteena on kehittää sotilaan paikkatietojärjestelmän käytettävyyttä Puolustusvoimissa. Tutkimuksessa esitellään paikkatietojärjestelmä sotilastoiminnassa ja yleiset paikantamismenetelmät. Tutkimuksessa selvitetään paikkatietojärjestelmään soveltuvat tietoverkot ja tekniikat. Tutkimuksessa esitellään paikkatietojärjestelmään kehitteillä oleva sanomanvälitysjärjestelmä.

Viranomaisverkon tietoturvallisuus

Viranomaisverkko on TETRA-standardin mukaan rakennettu digitaalinen radioverkko. Sen vaatimuksia ovat nopeus, monikäyttöisyys ja turvallinen kommunikointi. Nopeaan tahtiin kehittyvä tietotekniikka ja jatkuvasti kehittyvä kryptoanalyysi aiheuttavat tietoturvaominaisuuksien nopeaa vanhenemista. Tämän takia tulee analysoida tietoturvallisuusominaisuuksia tasaisin väliajoin. Tutkimuksen päätutkimuskysymyksenä on, miten on varmistettu, että viranomaisverkossa lähetetty tieto ei pääse sivullisten käytettäväksi. Tämän lisäksi tutkimuksessa vastataan alatutkimuskysymyksiin, riittääkö viranomaisverkon salaus muodostamaan murtamisesta taloudellisesti kannattamatonta ja riittääkö salaus myös lähitulevaisuudessa estämään salakuuntelun. Tutkimus on suoritettu pääasiassa kirjallisuusselvityksenä. TETRA-standardissa tietoturva perustuu perustason ja ylemmän tason tietoturvaan. Perustaso käsittää molemminpuolisen tunnistamisen sekä radiopuhelimien salakuuntelun estävän ilmarajapinnan salauksen. Ylemmän tason salaus on tarkoitettu puheen ja datan päästä päähän - salamiseen. Salauksia tarkasteltaessa tulee muistaa, että täysin varmaa salausjärjestelmää ei ole olemassa, on vain kyse siitä, kuinka paljon aikaa ja rahaa ollaan valmiita kuluttamaan sen murtamiseen. Perustason turvallisuus on murrettavissa lähitulevaisuudessa brute forcen avulla, mutta ylemmän tason salauksen purkamiseen vaaditaan onnistunutta kryptoanalyysiä tai tulevaisuuden kvanttitietokoneiden laskentakapasiteettia. Tunnistusmekanismia vastaan voidaan hyökätä esimerkiksi kloonaamalla päätelaite.

VIRVE-tukiaseman peittoalueen mallintaminen

Tekniikan kehityksen myötä reaalimaailman ilmiöitä voidaan mallintaa yhä tarkemmin. Tässä työssä tutkitaan VIRVE-radioverkon tukiaseman peittoalueen mallintamista. Työn tavoitteena oli mallintaa VIRVE-tukiaseman peittoalue mahdollisimman tarkasti. Tavoitteena oli myös löytää VIRVE-tukiasemaan peittoalueen kannalta nykyistä paremmat antenniratkaisut. Tutkimuksen teoreettisessa osuudessa selvitettiin tukiaseman peittoalueen mallintamiseen liittyviä tekijöitä, kuten radioaaltojen ominaisuuksia ja etenemismalleja sekä antennien teoriaa. Eri etenemismalleilla laskettuja tukiasemien peittoennusteita verrattiin empiirisesti toteutettuihin tukiasemien peittoalueiden mittaustuloksiin. Työn tuloksena löydettiin radioaaltojen etenemismalli, jolla mallinnettavien tukiasemien peittoalue-ennusteet vastasivat hyvin empiirisesti mitattuja tuloksia. Lisäksi löydettiin nykyistä paremmat antenniratkaisut VIRVE-tukiasemiin.

Experimental Studies on Non-Metallic Composite Bone Implants With a Special Reference to Staphylococcal Biofilm Infection

Non-metallic implants made of bioresorbable or biostable synthetic polymers are attractive options in many surgical procedures, ranging from bioresorbable suture anchors of arthroscopic surgery to reconstructive skull implants made of biostable fiber-reinforced composites. Among other benefits, non-metallic implants produce less interference in imaging. Bioresorbable polymer implants may be true multifunctional, serving as osteoconductive scaffolds and as matrices for simultaneous delivery of bone enhancement agents. As a major advantage for loading conditions, mechanical properties of biostable fiber-reinforced composites can be matched with those of the bone. Unsolved problems of these biomaterials are related to the risk of staphylococcal biofilm infections and to the low osteoconductivity of contemporary bioresorbable composite implants. This thesis was focused on the research and development of a multifunctional implant model with enhanced osteoconductivity and low susceptibility to infection. In addition, the experimental models for assessment, diagnostics and prophylaxis of biomaterial-related infections were established. The first experiment (Study I) established an in vitro method for simultaneous evaluation of calcium phosphate and biofilm formation on bisphenol-Aglycidyldimethacrylate and triethylenglycoldimethacrylate (BisGMA-TEGDMA) thermosets with different content of bioactive glass 45S5. The second experiment (Study II) showed no significant difference in osteointegration of nanostructured and microsized polylactide-co-glycolide/β-tricalcium phosphate (PLGA /β-TCP) composites in a minipig model. The third experiment (Study III) demonstrated that positron emission tomography (PET) imaging with the novel 68Ga labelled 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA) CD33 related sialic-acid immunoglobulin like lectins (Siglec-9) tracer was able to detect inflammatory response to S. epidermidis and S. aureus peri-implant infections in an intraosseous polytetrafluoroethylene catheter model. In the fourth experiment (Study IV), BisGMATEGDMA thermosets coated with lactose-modified chitosan (Chitlac) and silver nanoparticles exhibited antibacterial activity against S. aureus and P. aeruginosa strains in an in vitro biofilm model and showed in vivo biocompatibility in a minipig model. In the last experiment (Study V), a selective androgen modulator (SARM) released from a poly(lactide)-co-ε-caprolactone (PLCL) polymer matrix failed to produce a dose-dependent enhancement of peri-implant osteogenesis in a bone marrow ablation model.

Modification of commercial poly-lactide for extrusion coated food packaging applications

Poly-L-lactide (PLLA) is a widely used sustainable and biodegradable alternative to replace synthetic non-degradable plastic materials in the packaging industry. Conversely, its processing properties are not always optimal, e.g. insufficient melt strength at higher temperatures (necessary in extrusion coating processes). This thesis reports on research to improve properties of commercial PLLA grade (3051D from NatureWorks), to satisfy and extend end-use applications, such as food packaging by blending with modified PLLA. Adjustment of the processability by chain branching of commercial poly-L-lactide initiated by peroxide was evaluated. Several well-defined branched structures with four arms (sPLLA) were synthesized using pentaerythritol as a tetra-functional initiator. Finally, several block copolymers consisting of polyethylene glycol and PLLA (i.e. PEGLA) were produced to obtain a well extruded material with improved heat sealing properties. Reactive extrusion of poly-L-lactide was carried out in the presence of 0.1, 0.3 and 0.5 wt% of various peroxides [tert-butyl-peroxybenzoate (TBPB), 2,5-dimethyl-2,5-(tert-butylperoxy)-hexane (Lupersol 101; LOL1) and benzoyl peroxide (BPO)] at 190C. The peroxide-treated PLLAs showed increased complex viscosity and storage modulus at lower frequencies, indicating the formation of branched/cross linked architectures. The material property changes were dependent on the peroxide, and the used peroxide concentration. Gel fraction analysis showed that the peroxides, afforded different gel contents, and especially 0.5 wt% peroxide, produced both an extremely high molar mass, and a cross linked structure, not perhaps well suited for e.g. further use in a blending step. The thermal behavior was somewhat unexpected as the materials prepared with 0.5 wt% peroxide showed the highest ability for crystallization and cold crystallization, despite substantial cross linking. The peroxide-modified PLLA, i.e. PLLA melt extruded with 0.3 wt% of TBPB and LOL1 and 0.5 wt% BPO was added to linear PLLA in ratios of 5, 15 and 30 wt%. All blends showed increased zero shear viscosity, elastic nature (storage modulus) and shear sensitivity. All blends remained amorphous, though the ability of annealing was improved slightly. Extrusion coating on paperboard was conducted with PLLA, and peroxide-modified PLLA blends (90:10). All blends were processable, but only PLLA with 0.3 wt% of LOL1 afforded a smooth high quality surface with improved line speed. Adhesion levels between fiber and plastic, as well as heat seal performance were marginally reduced compared with pure 3051D. The water vapor transmission measurements (WVTR) of the blends containing LOL1 showed acceptable levels, only slightly lower than for comparable PLLA 3051D. A series of four-arm star-shaped poly-L-lactide (sPLLA) with different branch length was synthesized by ring opening polymerization (ROP) of L-lactide using pentaerythritol as initiator and stannous octoate as catalyst. The star-shaped polymers were further blended with its linear resin and studied for their melt flow and thermal properties. Blends containing 30 wt% of sPLLA with low molecular weight (30 wt%; Mwtotal: 2500 g mol-1 and 15000 g mol-1) showed lower zero shear viscosity and significantly increased shear thinning, while at the same time slightly increased crystallization of the blend. However, the amount of crystallization increased significantly with the higher molecular weight sPLLA, therefore the star-shaped structure may play a role as nucleating agent. PLLA-polyethylene glycol–PLLA triblock copolymers (PEGLA) with different PLLA block length were synthesized and their applicability as blends with linear PLLA (3051D NatureWorks) was investigated with the intention of improving heat-seal and adhesion properties of extrusion-coated paperboard. PLLA-PEG-PLLA was obtained by ring opening polymerization (ROP) of L-lactide using PEG (molecular weight 6000 g mol-1) as an initiator, and stannous octoate as catalyst. The structures of the PEGLAs were characterized by proton nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H-NMR). The melt flow and thermal properties of all PEGLAs and their blends were evaluated using dynamic rheology, and differential scanning calorimeter (DSC). All blends containing 30 wt% of PEGLAs showed slightly higher zero shear viscosity, higher shear thinning and increased melt elasticity (based on tan delta). Nevertheless, no significant changes in thermal properties were distinguished. High molecular weight PEGLAs were used in extrusion coating line with 3051D without problems.