Search

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της απευθείας επικοινωνίας δύο κινητών συσκευών που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση μεταξύ τους , μέσω του προτύπου LTE ProSe (3GPP Rel.12).Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια συνοπτική περιγραφή του LTE δίνοντας περισσότερη έμφαση στο φυσικό στρώμα (Physical Layer). Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύεται η Device to Device (D2D) επικοινωνία μέσω του LTE ProSe και περιγράφεται το physical layer για το sideling communication. Το τρίτο κεφάλαιο αναφέρεται στην επέκταση του LTE ProSe για την απευθείας επικοινωνία μεταξύ τερματικών που βρίσκονται σε οχήματα (V2V).Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται η προσομοίωση sidelink επικοινωνίας (D2D και V2V), σε διάφορα περιβάλλοντα αστικής πυκνότητας και ταχυτήτων χρήστη, προκειμένου να μελετηθούν τα βασικά χαρακτηριστικά της επικοινωνίας σε διαφορετικές συνθήκες.

Σε αυτή την μεταπτυχιακή διατριβή θα μελετηθούν πρωτόκολλα δρομολόγησης για την αποτελεσματική διαχείριση της ενέργειας σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων (ΑΔΑ). Ένα ΑΔΑ αποτελείται από κόμβους οι οποίοι τροφοδοτούνται με ενέργεια μέσω μίας μπαταρίας περιορισμένης διάρκειας. Για αυτόν τον λόγο, η αποτελεσματική διαχείριση της διαθέσιμης ενέργειας μπορεί να συμβάλει στην αύξηση της συνολικής διάρκειας ζωής του δικτύου. Υπάρχουν αρκετά πρωτόκολλα δρομολόγησης που προσπαθούν να διαχειριστούν την λειτουργία των κόμβων με ενεργειακά αποτελεσματικό τρόπο. Μετά από μία σύντομη εισαγωγή στα ΑΔΑ και στα πιο γνωστά πρωτόκολλα, θα παρουσιαστεί ένα πρωτόκολλο για την εξοικονόμηση ενεργείας σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων. Η απόδοσή του αξιολογείται σε σχέση με το πρωτόκολλο LEACH (Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy). Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων δείχνουν ότι το προτεινόμενο πρωτόκολλο υπερτερεί του LEACH, σε ό,τι αφορά την διάρκεια ζωής του δικτύου και την μέση κατανάλωση ενέργειας., In this Master's thesis, energy efficient routing protocols in wireless sensor networks (WSNs) are presented. A WSN consists of battery powered sensor nodes with limited energy resources. For this reason, energy efficiency is essential in order to increase network lifetime. Several routing protocols have been proposed to manage the op¬eration of nodes in an energy efficient manner. After a brief introduction to WSNs and to the most known protocols, we present a protocol for energy efficient rout¬ing in wireless sensor networks. Its performance is compared with that of the well known hierarchical protocol LEACH (Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy). Simulation results show that the proposed protocol outperforms LEACH in terms of network lifetime and average energy consumption.

Η παρούσα εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του μεταπτυχιακού προγράμματος "Διδακτική της Τεχνολογίας & Ψηφιακά Συστήματα" του τμήματος Ψηφιακών Συστημάτων, του Πανεπιστημίου Πειραιώς. Θέμα της είναι η βελτιστοποίηση της σχεδίασης ασύρματων δικτύων τέταρτης γενιάς (4G). Μελετώντας το cooperation transmission (Network MIMO) προσπαθούμε να αναδείξουμε τα πλεονεκτήματά του έναντι δυο χρηστών που μεταδίδουν ανεξάρτητα μεταξύ τους (SISO). Στην αρχή κάνουμε μια εισαγωγή στην εξέλιξη των τηλεπικοινωνιών μέσα στον χρόνο και φτάνουμε στο σήμερα και συγκεκριμένα στα δίκτυα 4ης γενιάς και στο LTE. Παρουσιάζουμε την δομή, τα πλεονεκτήματα και τον τρόπο λειτουργίας των δικτύων αυτών και κατόπιν γίνεται μια ανάλυση της λειτουργίας των ΜΙΜΟ συστημάτων. Ακολουθεί μια εισαγωγή στα Network MIMO συστήματα, τα οποία αποτελούν μια εξέλιξη των κλασικών ΜΙΜΟ και μια παρουσίαση μιας μελέτης πάνω σε μια παραλλαγή αυτών. Ουσιαστικά η μελέτη αυτή κατορθώνει να συμπεριφέρονται οι πομποί αν και είναι σε μεγάλη απόσταση (> λ/2) μεταξύ τους σαν ένα ΜΙΜΟ σύστημα, δηλαδή να συγχρονίζονται μεταξύ τους και αποφεύγονται οι παρεμβολές. Στο τελευταίο κεφάλαιο γίνεται μια προσομοίωση με την βοήθεια του Matlab ενός Network MIMO περιβάλλοντος και παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα του έναντι ενός συστήματος που λειτουργεί χωρίς συνεργασία μεταξύ των πομπών.

Η διπλωματική αυτή διατριβή εκπονήθηκε στα πλαίσια του μεταπτυχιακού προγράμματος σπουδών του Τμήματος Διδακτικής της Τεχνολογίας και ψηφιακών συστημάτων, του Πανεπιστημίου Πειραιώς, με κατεύθυνση Δικτυοκεντρικά Συστήματα. Σε αυτήν, γίνεται μελέτη των aσύρματων δικτύων αισθητήρων (Wireless Sensors Network, WSN), των διαφορών τις οποίες έχουν από τις ήδη υπάρχουσες τεχνολογίες ασύρματων δικτύων και των εφαρμογών στις οποίες μπορούν αυτά να χρησιμοποιηθούν. Γίνεται ανάλυση των διαφόρων πρωτοκόλλων επικοινωνίας και δρομολόγησης και τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται ώστε να μπορούν τα δίκτυα αυτά να δουλεύουν απρόσκοπτα και με τη μικρότερη κατανάλωση ενέργειας. Τέλος, γίνεται παρουσίαση του λογισμικού Mobile Sensor API, το οποίο επιτρέπει σε Java MIDlets να μιλούν με φυσικούς και εικονικούς αισθητήρες διαθέσιμους πάνω σε μια συσκευή.

Οι τεχνολογικές εξελίξεις στα προηγμένα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας αλλά και οι αυξημένες λειτουργίες που παρέχουν στους χρήστες τα smartphones, οδηγούν σε υψηλότερες απαιτήσεις στην απόδοση των αλγορίθμων και των διαδικασιών που εκτελούνται σε αυτά. Μία πολύ σημαντική παράμετρος των δικτύων είναι η τοποθέτηση της λογικής οντότητας που εκτελεί τις ευφυείς αποφάσεις ενός 4ης γενιάς ετερογενούς δικτύου κινητής τηλεφωνίας. Η τοποθέτηση αυτή μπορεί να βρίσκεται στο κινητό τερματικό, ακριβώς στην πηγή των μεταβολών της τηλεπικοινωνιακής ζήτησης του χρήστη, ή στο δίκτυο εξυπηρέτησης και σε κάποια οντότητα του όπως το eNodeB. Μία πολύ σημαντική απόφαση που πρέπει μα ληφθεί για αυτά τα δίκτυα είναι η απόφαση της μεταπομπής της ενεργής κλήσης ενός τερματικού καθώς αυτό διασχίζει το σύνθετο δίκτυο του παρόχου το οποίο μπορεί να απαρτίζεται από Macro-cells, picocells, WiFi Access Points ιδιωτικής χρήσης αλλά και άλλες τεχνολογίες πρόσβασης. Για την εκτίμηση της βέλτιστης επιλογής έχει αναπτυχθεί μία συνάρτηση βελτιστοποίησης η οποία χρησιμοποιεί δεδομένα από το κινητό τερματικό, από τους καταχωρητές του δικτύου του παρόχου αλλά και από το επιλεγμένο πρότυπο λειτουργίας του δικτύου, το πρότυπο ANDSF, και κρίνει όλους τους πιθανούς στόχους της μεταπομπής για να βρει τον βέλτιστο όπου και θα εκτελέσει την μεταφορά της εξυπηρέτησης του. Για τον έλεγχο των δύο διαφορετικών τοποθετήσεων της λήψης αποφάσεων, ένα ειδικό προγραμματιστικό εργαλείο αναπτύχθηκε με πάρα πολλές δυνατότητες παραγωγής διαφορετικών σεναρίων, προβολής της προσομοίωσης με γραφικό και εύχρηστο περιβάλλον αλλά και έναν ισχυρό κεντρικό μηχανισμό μικροπροσομοίωσης βασισμένο σε μία ντετερμινιστική ουρά γεγονότων. Τα δεδομένα που εξήχθησαν από προσομοιώσεις σεναρίων-κλειδιών για το επιλεγμένο πρόβλημα χρησιμοποιήθηκαν και συσχετίστηκαν με τα μεγέθη επίδοσης που αφορούν διαφορετικές οντότητες της διαδικασίας (χρήστες, παρόχους ή κατασκευαστές εξοπλισμού) και ειδική επιχειρηματολογία έχει συνταχθεί για την υποστήριξη των προτάσεων. Τέλος ακολουθεί παράρτημα με το λογισμικό που αναπτύχθηκε και τις προγραμματιστικές αρχές που ακολουθήθηκαν., The technological improvements of the advanced cellular radio networks and the ever- increasing functionalities provided to the end users by the smartphones, lead to more strict requirements in the performance of algorithms and procedures that are executed by them. One very important parameter of these networks is the placement of the logical entity that executes the intelligent functionalities of a 4th Generation heterogeneous cellular radio network. The placement of the intelligence can either be in the LTE User Equipment, right next to the source of the change in the traffic demands of the user, or it can be placed in the underlying network (i.e. the eNodeB) with access to contextual information about the network composition and load. A very important decision that needs to be taken in these networks is the handover decision of a connected UE’s active data call as it crosses the complex network of the provider. This network consists of Macro-cells, pico-cells, WiFi Access Points owned by the provider and other Radio Access Technologies. To evaluate the optimal selection of the wireless node, a fitness function has been developed that uses as input data from the mobile terminal, from the registries of the provider’s network and also from the ANDSF template, an xml-based file that contains the provider’s preferences for the decision-making functionalities. Based on the results of this fitness function, all the possible handover targets are compared in order to discover the optimal and perform the handover procedure to change its serving node. For the comparison of the two different decision-making paradigms, a special simulation software has been developed with the capabilities of entering a plethora of input variables to form multiple sets of simulation scenarios, projection of the simulation during runtime with detailed and potent graphical elements and a powerful central processing core that is based on the architecture of micro simulation based on deterministic Event Queue. The extracted output data from the simulation of key-scenarios for the selected research is then utilized and correlated with the respective attributes that concern different stakeholders (End Users, Network Providers, Technology vendors) in order to synthesize an adequate list of arguments to proceed to recommendations. After that a detailed appendix section follows that contains the summary of the developed source code and the development principles that were used for its implementation.

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως σκοπό τη μελέτη και την ανάλυση των δικτύων LTE, τα οποία αποτελούν τη σύγχρονη εξέλιξη της τεχνολογίας στα ασύρματα κινητά δίκτυα 4ης γενιάς. Η εργασία αποτελείται από το θεωρητικό και το πρακτικό μέρος. Αρχικά γίνεται μια αναφορά στην ιστορική αναδρομή και εξέλιξη των κινητών δικτύων επικοινωνιών, από τα δίκτυα 1ης γενιάς έως τα σημερινά δίκτυα της 4ης γενιάς. Ακολουθεί η ανάλυση του τεχνολογικού προτύπουLTE, της αρχιτεκτονικής του καθώς και των επιπέδων του, ειδικότερα του φυσικού επιπέδου και του επιπέδου προσπέλασης. Εν συνεχεία,παρουσιάζονται διάφοροι αλγόριθμοι ελέγχου ισχύος καθώς και διάφορες τεχνικές μετρίασης της διακυψελικής παρεμβολής. Επίσης στο πλαίσιο της μεταπτυχιακής διατριβής, αξιολογήθηκε η επίδοση ενός δικτύου LTE με τη χρήση του προγράμματος Matlab. Σκοπός ήταν η μελέτη της συμπεριφοράς και της μεταβολής των μετρικών του μέσου ρυθμού εμφάνισης σφαλμάτων με σκοπό την αξιολόγηση της αξιοπιστίας του συστήματος, της ρυθμοαπόδοσης για τον υπολογισμό της κίνησης των δεδομένων που μπορούν να μεταδοθούν μέσω του διαύλου και της χωρητικότητας Shannon του καναλιού, για τον προσδιορισμό του μέγιστου δυνατού ρυθμού αξιόπιστης μετάδοσης μέσα από το κανάλι. Πιο συγκεκριμένα, αναπτύχθηκε μια προσομοίωση που βασίστηκε στις προδιαγραφές του LTE-TDD αποκλειστικά και μόνο για την περίπτωση της κατερχόμενης ζεύξης. Δηλαδή στην περίπτωση όπου ο σταθμός βάσης εξυπηρετεί ένα κινητό τερματικό, και συγκεκριμένα όταν το τερματικό χρησιμοποιεί έναν και μόνο πόρο (SU-MIMO). Η συγκεκριμένη τεχνική εφαρμόζεται μόνο στο Physical Downlink Shared Channel (PDSCH), το οποίο αποτελεί κανάλι του φυσικού επιπέδου. Όσο αφορά την τεχνική μετάδοσης ο προσομοιωτής υποστηρίζει μόνο την περίπτωση του Spatial Multiplexing. Τέλος, τα σχήματα διαμόρφωσης που χρησιμοποιούνται είναι τα 4QAM, 16QAM και 64QAM. Αξίζει να αναφερθεί το πλήθος των επιλογών που έχει ο χρήστης στη διάθεσή του μέσα από την προσομοίωση ώστε να αξιολογήσει τα αποτελέσματα και να εξαγάγει τα συμπεράσματά του, όσον αφορά πολλαπλές περιπτώσεις και πολλαπλά σενάρια κινητών επικοινωνιών του συγκεκριμένου τεχνολογικού προτύπου., The scope of the present master thesis is the study and the analysis of the LTE networks, which constitute the latest technology evolution of the fourth generation of wireless mobile communication networks. The thesis consists of two sections, the theoretical and the practical one. Firstly, there is a reference to the historical background and evolution of mobile communication networks from the first generation networks to the current fourth generation ones. There follows an analysis of the technological standard, its architecture and its layers, especially the physical layer and the mac layer. Then, several algorithms for power control and various techniques for mitigating intercell interference are presented. Furthermore, in the framework of the present Master Thesis the performance of an LTE network has been assessed with the use of the Matlab software.The scope was the study of the behavior and variation of the bit error rate measurement, in order to assess the reliability of the system; the study and variation of the throughput measurement, in order to evaluate the data traffic that can be transferred via the channel and the study and variation of the Shannon capacity measurement, in order to define the maximum possible reliable transmission rate via the channel. More specifically, a simulation has been developed based on the specifications of LTE-TDD only in the case of Downlink. That is, in the case that the base station is serving a mobile terminal and specifically when the terminal uses a single resource (SU-MIMO). This technique is applied only to the Physical Downlink Shared Channel (PDSCH), which is a physical layer channel. As for the transmission mode, the simulator supports only the case of Spatial Multiplexing. The modulation schemes which are supported are the 4QAM, 16QAM και 64QAM. It is worth pointing out the variation of options that are available for the user through the application in order to assess the results and reach conclusions with regard to multiple cases and multiple scenarios of mobile communications of this specific technological standard.

To Σύστημα Long Term Evolution (LTE) του Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) γνωστό και ως Evolved Packet System (EPS) είναι μια καινοτόμα κίνηση στον τομέα των ασύρματων επικοινωνιών. Μια τέτοια επαναστατική κίνηση υποκινείται από την ακατάπαυστη αύξηση της ζήτησης συνδέσεων γρήγορων ταχυτήτων στα δίκτυα, χαμηλών χρόνων καθυστερήσεων, χαμηλών ρυθμών σφαλμάτων και ελαστικότητας διότι οι νέοι χρήστες και οι εφαρμογές δικτύων εξαρτώνται πολύ από αυτές τις απαιτήσεις για να απολαμβάνουν επαρκή λειτουργικότητα και απόδοση. Το Third Generation Partnership Project Long Term Evolution (3GPP LTE) υπόσχεται υψηλούς ρυθμούς δεδομένων και στην ανερχόμενη και στην κατερχόμενη ζεύξη, φασματική επάρκεια, χαμηλούς χρόνους καθυστέρησης και χαμηλό ρυθμό σφαλμάτων. Αυτοί οι στόχοι λειτουργίας και επίδοσης του 3GPp LTE είναι αξιέπαινοι και μπορούν να επιτευχθούν με αρκετή σιγουριά. Το LTE αξιοποιεί μια πληθώρα τεχνολογιών. Ονομαστικά τις Τεχνικές Πολλαπλών Εισόδων Πολλαπλών Εξόδων κεραιών (Multiple Input Multiple Output - MIMO), της Πολυπλεξίας Ορθογώνιας Διαίρεσης Χρόνου (Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM), της Πολλαπλής Πρόσβασης Ορθογώνιας Διαίρεσης Χρόνου (Orthogonal Frequency Division Multiple Access - OFDMa) στην κατερχόμενη ζεύξη και της τεχνική Πολλαπλής Πρόσβασης Διαίρεσης Συχνότητας Μονού Φέροντος (Single Carrier Frequency Division Multiple Access - SC- FDMA) στην ανερχόμενη ζεύξη. Επίσης υποστηρίζει τις τεχνικές διαμόρφωσης Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), 16 Quadrature Amplitude Modulation (16qAm), και 64QaM. Το πρότυπο του LTE είναι σχεδιασμένο ώστε να παρέχει ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων στη καθοδική ζεύξη (downlink) της τάξης των 300 Mbps και στην ανοδική (uplink) μέχρι και 75 Mbps. Επίσης παρέχει Ποιότητα Υπηρεσιών (Quality of Service - QoS) η οποία ορίζει καθυστέρηση διάδοσης μικρότερη από 5ms στο δίκτυο ραδιο-πρόσβασης. Λόγω της αύξησης των έξυπνων τερματικών και την ανάγκη για όλο και μεγαλύτερη μετάδοση δεδομένων, τα ετερογενή δίκτυα είναι μια προτεινόμενη λύση για την αποσυμφόρηση και την αύξηση της ταχύτητας του δικτύου. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία προτείνεται και αναλύεται μια πιθανοτική και πλήρως κατανεμημένη μέθοδος συλλογής και συνάθροισης δεδομένων για ετερογενή δίκτυα.

Τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων είναι μια τεχνολογία που τα τελευταία χρόνια αποτελεί αντικείμενο εκτεταμένης μελέτης από την βιομηχανία και από τον ακαδημαϊκό χώρο. Οι προκλήσεις κατά το σχεδιασμό και την ανάπτυξη των δικτύων αυτών είναι πολλές, ωστόσο η ενέργεια αποτελεί το πρωταρχικό και κρίσιμο παράγοντα. Πολλοί αλγόριθμοι δρομολόγησης και τεχνικές βελτιστοποίησης της ενέργειας έχουν αναπτυχτεί για το σκοπό αυτό στα ασύρματα Ad-hoc δίκτυα, ωστόσο η μεταφορά τους στα δίκτυα αισθητήρων δεν έχει πάντοτε τα προσδοκώμενα ενεργειακά οφέλη κυρίως λόγο της ιδιαίτερης φύσης των δικτύων αυτών. Για το σκοπό αυτό, τελευταία κερδίζουν έδαφος ολοένα και περισσότερο δίκτυα αισθητήρων στα οποία όλοι οι κόμβοι τους δεν είναι στατικοί αλλά κάποιοι μπορούν να κινούνται στο δίκτυο. Στην εργασία αυτή, αρχικά γίνεται μια ανασκόπηση των χαρακτηριστικότερων λύσεων και προσεγγίσεων που αφορούν τη κινητικότητα στα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων. Στη συνέχεια γίνεται μια ολοκληρωμένη μελέτη της τεχνολογίας ασυρμάτων δικτύων αισθητήρων JAVA Sun SPOTs όσον αφορά το υλικό (hardware) και το λογισμικό (software) τους. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στο προγραμματισμό τους και στη μελέτη των πρωτοκόλλων επικοινωνίας που χρησιμοποιούν. Εν κατακλείδι, η μελέτη ολοκληρώνεται με την πρακτική υλοποίηση ενός δικτύου αισθητήρων ελεγχόμενης κινητικότητας με βάση την εργασία των [1] με χρήση αποκλειστικά της τεχνολογίας των JAVA Sun SPOTs. Μέσα από την υλοποίηση, δίνονται λύσεις σε μια πλειάδα πρακτικών ζητημάτων οι οποίες ως επί το πλείστον καλύπτονταν περισσότερο μόνο σε θεωρητικό επίπεδο., Wireless Sensor Networks are a technology which has been the subject of extensive study by industry and academia in the last years. The challenges in the design and development of these networks are many, yet energy saving remains the primary and crucial factor. Many routing algorithms and power saving techniques have been developed for this purpose in wireless Ad-hoc networks, but when it comes to wireless sensor networks they do not always have the desirable energy saving effect mainly because of the special nature of sensor networks. For this purpose, mobile solutions have been proposed for wireless sensor networks where all nodes are not static but some of them can move in the network. In this thesis, firstly, we make a study on the most significant approaches and solutions related to mobility in wireless sensor networks. Secondly, we make a comprehensive study on the JAVA Sun SPOTs wireless sensor networks technology as far as their hardware and software is concerned. Particular emphasis is given on programming of Sun SPOTs as well as on the communication protocols they use. This study ends up with the design and development of a mobile controllable wireless sensor network based on the paper of [1] using exclusively the JAVA Sun SPOTs technology. Through this implementation, it provides solutions to a variety of practical issues which were mostly covered only in theory.

Ένα ασύρματο δίκτυο αισθητήρων αποτελείται από ένα μεγάλο αριθμό ασύρματων αισθητήρων χαμηλής ισχύος που είναι διασκορπισμένοι κατά μήκος μιας γεωγραφικής περιοχής. Το δίκτυο αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση και τον έλεγχο του φυσικού περιβάλλοντος από απομακρυσμένες τοποθεσίες. Κάθε κόμβος αισθητήρας τροφοδοτείται από μπαταρία και είναι εξοπλισμένος με έναν αισθητήρα, με δυνατότητες επεξεργασίας και με επικοινωνία μέσω εκπομπών μικρής εμβέλειας. Τα δεδομένα που ανιχνεύονται από τους αισθητήρες δρομολογούνται στον τελικό χρήστη μέσω αρχιτεκτονικών πολλών βημάτων μέχρι το base station. Σημαντικές εφαρμογές των ασύρματων δικτύων αισθητήρων περιλαμβάνουν real-time παρακολούθηση της κίνησης, έξυπνες εφαρμογές για το σπίτι, παρακολούθηση ασθενών στον τομέα της υγείας, αποφυγή και καταγραφή φυσικών καταστροφών κτλ. Η βασική λειτουργία των ασύρματων δικτύων αισθητήρων είναι η συστηματική συλλογή των δεδομένων που έχουν ανιχνευθεί έτσι ώστε να μεταφερθούν τελικά στο base station (που αναφέρεται ως Sink). Εφόσον οι κόμβοι αισθητήρες περιορίζονται από την ενέργεια, η επικοινωνία ανάμεσα στο base station και τους αισθητήρες πρέπει να είναι αποτελεσματική ως προς αυτό το χαρακτηριστικό. Η πρόκληση-κλειδί σε τέτοια περιβάλλοντα είναι ο σχεδιασμός πρωτοκόλλων δρομολόγησης που μεγιστοποιούν τη διάρκεια ζωής του δικτύου. Η διάρκεια ζωής του δικτύου είναι η χρονική στιγμή κατά την οποία ο πρώτος κόμβος αισθητήρας του δικτύου πεθαίνει, για παράδειγμα, τελειώνει η μπαταρία του. Η συλλογή και μεταφορά των δεδομένων είναι ένα σημαντικό θέμα στα δίκτυα αισθητήρων. Η βασική ιδέα είναι να συνδυαστούν δεδομένα από διαφορετικούς αισθητήρες με σκοπό να μειωθούν οι πλεονάζουσες μεταδόσεις, γεγονός που θα οδηγήσει σε αποτελεσματική χρήση των πόρων ενέργειας. Για τη διερεύνηση και την αξιολόγηση των πρωτοκόλλων δρομολόγησης σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων που λαμβάνουν υπόψη το πρόβλημα της δρομολόγησης προς το sink για M2M δίκτυα επικοινωνιών χρησιμοποιείται το πακέτο προσομοίωσης OPNET.

Στους γρήγορους ρυθμούς ανάπτυξης της τεχνολογίας, πολλές εφαρμογές έχουν συμβάλει πολύ στην απλούστευση των ρυθμών της ζωή μας, όπως τα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας, τα δίκτυα ασύρματης μετάδοσης. Ένα κλάδος που έχει συμβάλει επίσης, αλλά λίγοι τα γνωρίζουμε είναι και τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων, τα οποία τα χρησιμοποιούμε ευρέως σε πολλούς τομείς, όπως είναι τα «έξυπνα κτίρια», στην παρακολούθηση του περιβάλλοντος, στην ιατρική, σε στρατιωτικές εφαρμογές κ.α. Στο μέλλον τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων, πρόκειται να εισχωρήσουν πολύ περισσότερο, απ’ ότι στο παρόν. Τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων, τελευταία αναπτύσσονται ραγδαίως, μιας και τα κυριότερα στοιχεία αυτών είναι: η πολύ χαμηλή κατανάλωση ενέργειας κατά την διάρκεια λειτουργίας, ο πολύ μεγάλος χρόνος ζωής των πηγών ενέργειας που τα τροφοδοτούν και το κυριότερο, η λειτουργία τους με πολύ λίγη έως καθόλου επιτήρηση αυτών. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι να αναπτυχθεί ένα ασύρματο δίκτυο αισθητήρων, που θα βασίζεται στα ασύρματα αισθητήρια Τmote Sky της εταιρείας MoteIv καθώς και μιας εφαρμογής που θα συλλέγει τα δεδομένα από αυτά και παράλληλα θα μπορούμε να τα επεξεργαζόμαστε απομακρυσμένα μέσω του Διαδικτύου.

Στόχος της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι να περιγράψει τα κυριότερα υπάρχοντα Συστήματα Κινητών Επικοινωνιών μέσω ερωτήσεων πολλαπλών επιλογών για την καλύτερη κατανόηση τους. Γίνεται αναφορά στις τεχνικές μετάδοσης πληροφορίας, στο ραδιοδίαυλο, όσο και στα βασικά χαρακτηριστικά των κυριότερων Συστημάτων Κινητών Επικοινωνιών. Η εργασία απευθύνεται κυρίως στους φοιτητές του Προπτυχιακού και Μεταπτυχιακού αντίστοιχα Προγράμματος Σπουδών του Τμήματος Ψηφιακών Συστημάτων του Πανεπιστημίου Πειραιώς.

Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία πραγματεύεται το πρόβλημα της εκτίμησης καναλιού στα συστήματα orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). Η διαδικασία αυτή συγκεντρώνει έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον καθώς συνδέεται με την επίδοση των ασύρματων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων. Η άγνωστη συνάρτηση μεταφοράς του καναλιού στα ασύρματα συστήματα μετάδοσης καθιστά απαραίτητη την εκτίμηση του καναλιού πριν από τη διαδικασία ανίχνευσης το σήματος μετάδοσης. Στην εργασία αυτή, αρχικά, περιγράφονται τα βασικά χαρακτηριστικά του σήματος μετάδοσης με OFDM. Ως σημαντικότερα πλεονεκτήματα του OFDM δίνονται η μέγιστη φασματική απόδοση λόγω της αλληλοεπικάλυψης ορθογωνίων φερόντων που χρησιμοποιεί αλλά και η αποφυγή της διασυμβολικής παρεμβολής λόγω πολυδιαδομικής μετάδοσης με τη χρήση του κυκλικού προθέματος, αλλά και η χρήση του IFFT για την εύκολη υλοποίησή του. Στη συνέχεια, στο κεφάλαιο 3, παρουσιάζονται οι εξισώσεις που δίνουν την εκτίμηση του καναλιού με το κριτήριο ελαχιστοποίησης του μέσου τετραγωνικού σφάλματος και στο κεφάλαιο 4 με τη μέθοδο ελαχίστου τετραγωνικού σφάλματος. Τέλος, στο κεφάλαιο 5, υλοποιούνται οι δύο αλγορίθμους σε ένα περιβάλλον πολυδιαδρομικής μετάδοσης με διάλειψη Rayleigh και συγκρίνεται η επίδοση τους με κριτήριο το μέσο τετραγωνικό σφάλμα της κάθε μεθόδου.

Η μέθοδος Orthogonal Frequency Divison Multiplexing (OFDM) αποτελεί μία ευέλικτη μέθοδος πολυπλεξίας καναλιών με αυξημένη χωρητικότητα που εφαρμόστηκε στις τηλεπικοινωνίες στα τέλη του προηγούμενου αιώνα. Με τη τεχνική αυτή επιτεύχθηκε υψηλός ρυθμός μετάδοσης ακόμα και σε πολυδιαδρομικά περιβάλλοντα διάδοσης. Η μέθοδος ορθογωνικής πολυπλεξίας διαίρεσης συχνότητας βασίστηκε στη μετάδοση πολλαπλών φερόντων με τη διατήρηση της ορθογωνιότητας μεταξύ τους ώστε να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της διασυμβολικής παρεμβολής κατά τις ασύρματες μεταδόσεις μέσω πολυδιαδρομικών διαύλων. Στην παρούσα εργασία αρχικά δίνεται μία εισαγωγή στο χώρο των τηλεπικοινωνιών με έμφαση στην ασύρματη μετάδοση, την διάδοση των ραδιοκυμάτων, και τα κυψελωτά συστήματα. Επίσης περιγράφονται τα είδη των ψηφιακών διαμορφώσεων που χρησιμοποιούνται στις ασύρματες επικοινωνίες. Έπειτα, δίνεται μία αναλυτική αναφορά στα πρωτόκολλα ΙΕΕΕ 802.11. Κύριος στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη του OFDM της ασύρματης μετάδοσης στο πρότυπο ΙΕΕΕ 802.11a . Το κύριο μέρος της παρούσης εργασίας πραγματεύεται έννοιες που έχουν να κάνουν με την ορθογωνική πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας όπως αυτή εφαρμόζεται στο πρότυπο ΙΕΕΕ 802.11a και αναλυτική μελέτη παραμέτρων και χαρακτηριστικών, όπως το Peak to average Power Ratio (PAPR), το φάσμα εκπομπής, και η απώλεια του σηματοθορυβικού πηλίκου λόγω του κυκλικού προθέματος. Στη συνέχεια, με τη χρήση του προγράμματος Matlab πραγματοποιείται μια σειρά από προσομοιώσεις που δίνουν μια σαφέστερη εικόνα για την επίδοση του OFDM κατά το πρότυπο IEEE 802.11a. Οι προσομοιώσεις των μεταδόσεων λαμβάνουν χώρο τόσο σε περιβάλλον με λευκό Gaussian θορύβο αλλά και σε πιο ρεαλιστικά πολυδιαδρομικά περιβάλλοντα με Rayleigh fading. Τα αποτελέσματα δείχνουν τα πλεονεκτήματα της διαμόρφωσης OFDM για την αποφυγή της διασυμβολικής παρεμβολής σε πολυδιαδρομικά ασύρματα κανάλια επικοινωνίας.

Αυτή η διπλωματική διατριβή εκπονήθηκε στα πλαίσια του μεταπτυχιακού προγράμματος σπουδών του Τμήματος Διδακτικής της Τεχνολογίας και Ψηφιακών Συστημάτων του Πανεπιστημίου Πειραιώς στην κατεύθυνση Δικτυοκεντρικά Συστήματα. Στα πλαίσια αυτής γίνεται μια μελέτη στα Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων (Wireless Sensor Networks, WSN) που αποτελούν, τα τελευταία χρόνια, μία περιοχή με μεγάλη ερευνητική δραστηριότητα. Οι ιδιαιτερότητες αυτών των δικτύων καθιστούν τη μελέτη τους ξεχωριστή από τις ήδη υπάρχουσες τεχνολογίες ασύρματων δικτύων (όπως Ad-Hoc ή IEEE 802.11). Οι ιδιαιτερότητες των δικτύων αυτών δημιουργούν νέα πεδία εφαρμογής (ιατρικά, επιστημονικά, επιχειρηματικά κ.α.). Η εργασία επεκτείνεται και αναλύει τα διάφορα πρωτόκολλα επικοινωνίας και δρομολόγησης καθώς και τις τεχνολογίες ενδιάμεσου λογισμικού που χρησιμοποιούνται, ή μπορούν να χρησιμοποιηθούν, προκειμένου τα δίκτυα αυτά να λειτουργούν απρόσκοπτα με τη μικρότερη κατανάλωση ενέργειας. Κατόπιν παρουσιάζεται η πλατφόρμα του OSGi, περιγράφοντας κάποιες λειτουργίες του και τονίζοντας συγκεκριμένα χαρακτηριστικά και πλεονεκτήματά του. Όλα αυτά γίνονται εμφανή και πιο κατανοητά με μια σχετική υλοποίηση, σε OSGi, μιας βασικής μορφής middleware για την ανάκτηση και παρουσίαση δεδομένων από ένα ή περισσότερα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων.

Στο πρώτο κεφάλαιο της εργασίας παρουσιάζονται κάποιες γενικές έννοιες για τα ενσύρματα και ασύρματα δίκτυα, όπως οι μεταπομπές, οι τρόποι κωδικοποίησης δεδομένων, αλλά και οι εφαρμογές των τηλεπικοινωνιών που χρησιμοποιούμε σήμερα, αλλά και κάποιες νέες που προς ώρα αποτελούν οράματα. Στο δεύτερο κεφάλαιο της εργασίας παρουσιάζονται οι διάφορες τεχνολογίες δικτύων υποδομής, όπως τα LAN, WLAN, WAN, WiMAX, DVB/DAB, κλπ, ενώ παράλληλα γίνεται αναφορά στα νεοφερθέντα δίκτυα πέραν της τρίτης γενιάς (B3G) και στις αλλαγές που επιφέρουν, αλλά και τις προσμονές που εγείρουν. Παράλληλα εισάγονται οι έννοιες των δυναμικά αναδιαρθρούμενων (reconfigurable), και των γνωσιακών (cognitive) δικτύων, οι οποίες είναι εξαιρετικά χρήσιμες για κάθε ερευνητή στο χώρο των επικοινωνιών. Κατόπιν, στο τρίτο κεφάλαιο της εργασίας γίνεται μια γενική αναφορά στις οντολογίες που αποτελούν και το βασικό αντικείμενο της παρούσης εργασίας, ως τρόπων κοινής αναφοράς σε ένα δεδομένο θέμα. Παράλληλα, παρουσιάζονται παραδείγματα από τη χρήση των οντολογιών στη φιλοσοφία, την πληροφορική και τη γενετική, ενώ παράλληλα παρουσιάζονται μέθοδοι ανάπτυξης οντολογιών. Ως εργαλείο τέτοιων μεθόδων παρουσιάζεται η γλώσσα οντολογίας ιστού OWL. Στο τέταρτο κεφάλαιο της εργασίας παρουσιάζεται μια οντολογία για δίκτυα B3G και δη δυναμικά αναδιαρθρούμενα, η οποία έχει αναπτυχθεί ως πρότυπο Ρ1900 της ΙΕΕΕ. Το πρότυπο αυτό παρουσιάζεται αναλυτικά και αποσκοπεί να δοθεί μια κριτική ματιά στα χαρακτηριστικά του. Στο πέμπτο κεφάλαιο της εργασίας παρουσιάζεται η υλοποίηση της οντολογίας του πρωτοκόλλου ΙΕΕΕ P1900 με την χρήση του εργαλείου Protégé και επιπρόσθετα η αντιστοίχηση του μοντέλου κάνοντας χρήση αντικειμενοστραφούς σχεδιασμού. Τέλος, το έκτο κεφάλαιο της εργασίας περιέχει ορισμένα συμπεράσματα μαζί με προτάσεις για βελτίωση του παρουσιασθέντος προτύπου, αλλά και γενικότερες προτάσεις για το μέλλον των οντολογιών ασυρμάτων επικοινωνιών., the first chapter of the thesis presents some general concepts for wired and wireless networks, such as handoffs, coding schemes, as well as telecommunications applications used today and to be used tomorrow (While existing today as a vision). The second chapter of the thesis presents various infrastructure network technologies, such as LAN, WLAN, WAN, WiMAX, DVB/DAB, etc. In parallel, a reference is made to the newly born B3G systems and the changes they incur, as well as the desires they emerge. Additionally, the concepts of reconfigurable and cognitive networks are introduced, which are considerably important for every researcher in the area of communications. In the sequel, the third chapter refers to ontologies, which constitute the basic subject of this thesis, as a way to commonly refer to a given subject. Additionally, numerous examples of ontologies are presented, deriving from philosophy, information technology and genetics. Furthermore, methods of creating ontologies are presented, focusing on OWL, as a tool for such methods. The fourth chapter of the thesis presents an ontology for B3G networks, focusing on reconfigurable networks, which has been developed as an IEEE standard under the denomination P1900. The standard is presented in detail, in order to criticize its characteristics and functionality. The fifth chapter of the thesis presents the implementation of the ontology of IEEE 1900 with the use of Protégé plus the mapping of the ontology using object oriented theory. The sixth chapter of the thesis includes a number of useful conclusions, as well as thoughts that could eventually improve the standard, as well as thoughts related to the future of ontologies in wireless networks.

Ο αριθμός των δικτυωμένων συσκευών ανά τον κόσμο αυξάνεται με ραγδαίους ρυθμούς. Μάλιστα οι συσκευές αυτές δεν είναι μόνο απλοί προσωπικοί υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα, tablets κτλ αλλά μπορεί να είναι μια οποιαδήποτε συσκευή. Αισθητήρες, μετρητές, οικιακές συσκευές, βιομηχανικά εργαλεία και μηχανήματα, αυτοκίνητα, ιατρικός εξοπλισμός είναι μόνο λίγα από τα παραδείγματα των συσκευών που είτε είναι συνδεδεμένες στο διαδίκτυο είτε θα συνδεθούν μέσα στα επόμενα χρόνια. Με αυτόν τον τρόπο οδηγούμαστε γοργά στο λεγόμενο «διαδίκτυο των πραγμάτων» (internet of things), το οποίο εκφράζει την πραγματικότητα του τεράστιου αριθμού των συσκευών που είναι δικτυωμένες και έχουν συγκεκριμένες απαιτήσεις λειτουργίας. Οι απαιτήσεις αυτές διαφέρουν σε αρκετά σημεία από τις απαιτήσεις των ήδη παγιωμένων μορφών επικοινωνίας, όπως είναι η φωνή και τα δεδομένα αρχείων. Γι’ αυτόν το λόγο η νέα αυτή μορφή επικοινωνίας με τις νέες απαιτήσεις έχει αποκτήσει και διαφορετικό όνομα: επικοινωνία μηχανής προς μηχανή (Machine to Machine-M2M) ή επικοινωνία τύπου μηχανής (Machine Type Communication-MTC). Οι αντίστοιχες συσκευές ονομάζονται συσκευές Μ2Μ ή MTC. Ταυτόχρονα βέβαια αναπτύσσεται και τίθεται σε εφαρμογή το νέο πρότυπο του 3GPP στα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας, που ονομάζεται Long Term Evolution (LTE), το οποίο οδηγεί στο πρότυπο Long Term Evolution Advanced (LTE-A) για τα κινητά συστήματα τέταρτης γενιάς 4G. Τα πρότυπο 3GPP LTE/LTE-A ορίζει κάποιους μηχανισμούς (Semi Persistent Scheduling-SPS, Discontinuous Reception/Transmission-DRX, επίπεδη IP αρχιτεκτονική), οι οποίοι φαίνονται κατάλληλοι για να προσφέρουν πρόσβαση στις MTC συσκευές που είτε είναι ήδη, είτε θα συνδεθούν στο δίκτυο τα επόμενα χρόνια. Η επικράτηση μάλιστα του προτύπου 3GPP LTE/LTE-A έναντι του προτύπου IEEE WiMAX εξασφαλίζει ότι η ανάπτυξη των δικτύων LTE θα είναι καθολική για να καλύψει της απαιτήσεις επικοινωνίας φωνής των περισσοτέρων χωρών. Αυτό σημαίνει πως αν το ίδιο δίκτυο μπορεί να καλύψει και τις απαιτήσεις της M2M επικοινωνίας χωρίς την πρόσθετη ανάπτυξη επιπλέον υποδομών, η εγκατάσταση MTC συσκευών για M2M εφαρμογές και η επέκταση τους μπορεί να γίνει άμεσα και χωρίς ιδιαίτερο κόστος. Η εργασία αυτή εξετάζει αυτήν τη δυνατότητα. Δηλαδή κατά πόσο και ποιες M2M εφαρμογές μπορούν να εξυπηρετηθούν από τα δίκτυα LTE/LTE-A, θωρώντας κάθε MTC συσκευή σαν ένα απλό τερματικό του δικτύου, χωρίς τη χρησιμοποίηση aggregators ή femtocells.

Τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων με ενεργοποιητές (Wireless Sensor Actor Networks - WSANs), αποτελούν εξέλιξη των ασύρματων δικτύων αισθητήρων (Wireless Sensor Networks - WSNs). Ο συνδυασμός κόμβων αισθητήρων και κόμβων ενεργοποιητών, καθιστούν τα WSANs ικανά, να ανιχνεύουν διάφορα φυσικά φαινόμενα σε ένα πεδίο παρατήρησης, αλλά και να τα αντιμετωπίζουν. Η ανίχνευση των περιστατικών, πραγματοποιείται από τους αισθητήρες του WSAN, ενώ οι ενεργοποιητές είναι επιφορτισμένοι με την αντιμετώπιση τους. Τα δίκτυα αυτά, βρίσκουν πρακτική εφαρμογή στην καθημερινότητα του ανθρώπου, όπως για παράδειγμα στην ανίχνευση και κατάσβεση πυρκαγιών, και αποσκοπούν στην περαιτέρω βελτίωση της. Στην συγκεκριμένη μεταπτυχιακή διατριβή, καταβάλλεται προσπάθεια να παρουσιασθούν οι κυριότερες προκλήσεις που εμφανίζονται στα WSANs, καθώς και οι αντίστοιχοι αλγόριθμοι και τα πρωτόκολλα που υπάρχουν στην βιβλιογραφία για την αντιμετώπιση τους. Οι προκλήσεις αυτές έχουν να κάνουν με ζητήματα, τοπολογίας των κόμβων του δικτύου, διαχείρισης της κινητικότητας των κόμβων, καθώς και επικοινωνίας και συντονισμού μεταξύ των αισθητήρων και των ενεργοποιητών του WSAN., Wireless Sensor Actor Networks (WSANs) are the progress of Wireless Sensor Networks. The combination of sensors and actors, gives WSANs the opportunity to detect different kind of events in the observation field, and to act on them. Sensor nodes are responsible of the detection of the events, while actor nodes act on them. WSANs are used in different application in the everyday life of people, like fire detection and prevention, and aim to make it better. In this master thesis, we are trying to present the main challenges in WSANs, along with the appropriate algorithms and protocols, which are presented in the bibliography. The challenges that we are investigate, are node topology issues, node mobility management, and communication and coordination between sensors and actors of WSANs.

Τα τελευταία χρόνια η τεχνολογία των κινητών επικοινωνιών έχει εξελιχθεί ραγδαία λόγω των αυξανόμενων απαιτήσεων, όπως είναι η πρόσβαση σε υπηρεσίες Διαδικτύου μέσω των κινητών τηλεφώνων καθώς και οι απαιτήσεις σε καλύτερη ποιότητα στις προσφερόμενες υπηρεσίες. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η τεχνολογία Long Term Evolution (LTE), δηλαδή η τεχνολογία για τα δίκτυα 4ης γενιάς (4G). Η τέταρτη γενιά (4G) είναι η επόμενη γενιά των ασύρματων δικτύων επικοινωνιών που θα αντικαταστήσει τα υπάρχοντα δίκτυα τρίτης γενιάς (3G) και θα προσφέρει στους χρήστες βελτιωμένες υπηρεσίες με μεγαλύτερες ταχύτητες πρόσβασης, όσα δηλαδή δεν κατάφεραν να προσφέρουν τα δίκτυα προηγούμενης γενιάς. Επιπλέον, η τεχνολογία LTE πρόκειται να δημιουργήσει ένα παγκόσμιο ετερογενές δίκτυο το οποίο θα ενσωματώσει τα δίκτυα 2ης και 3ης γενιάς. Οι κινητές συσκευές για πρόσβαση στο Internet, όπως τα eReaders, τα tablet PCs, τα smartphones και τα netbooks έχουν μεγάλη ζήτηση στην αγορά για αυτό γίνεται προσπάθεια να εξελιχθούν σε επίπεδο ενεργειακής κατανάλωσης, ώστε ο χρήστης να μην χρειάζεται επαναφορτίζει τη συσκευή του σε τακτικά χρονικά διαστήματα. Επίσης, είναι αναπόφευκτο ότι οι μελλοντικές συσκευές θα περιέχουν LTE modems εκτός από τις κοινές διεπαφές, όπως Wi-Fi, Bluetooth ή USB και αυτό δημιουργεί επιτακτική ανάγκη για την ανάπτυξη μηχανισμών και μοντέλων που θα συμβάλουν στις εξοικονόμηση ενέργειας στις κινητές συσκευές. Στόχος σε αυτήν την εργασία είναι η δημιουργία ενός πιο αξιόπιστου μοντέλου με τη χρήση της LTE HARQ/ARQ διαδικασίας που μοντελοποιείται ως μια αλυσίδα του Markov για την εξοικονόμηση ενέργειας στο LTE modem των κινητών συσκευών., In recent years the technology of mobile communications has grown rapidly due to the increasing demands, such as access to Internet services via mobile phones and the demands of better quality of the offered services. This thesis, studies the Long Term Evolution (LTE) technology that is the technology for the 4th generation networks (4G). The 4th generation (4G) is the next generation of wireless communications networks that will replace the existing networks of the 3rd generation (3G) and will provide to users enhanced services with higher access speeds that the previous generation networks fail to offer. In addition to this, the LTE technology will create a global heterogeneous network that will integrate the networks of the 2nd and 3rd generation. The mobile devices that have access to the Internet, such as eReaders, tablet PCs, smartphones and netbooks have strong market demand and for this reason an effort to minimize the energy consumption is ongoing, so the user does not need to recharge the device at regular intervals. Also, it is inevitable that future devices will contain LTE modems other than the common interfaces such as Wi-Fi, Bluetooth or USB, and this creates an urgent need to develop mechanisms and models that will contribute to energy efficiency in mobile devices. The aim of this work is to create a more reliable model using the LTE HARQ/ARQ process and is modeled as a Markov chain for energy savings in LTE modem for mobile devices.

Στην παρούσα εργασία μελετώνται τα βασικά Interior Unicast Routing Protocols, τυχόν προβλήματα που μπορούν να συναντηθούν κατά την εφαρμογή τους καθώς και μέθοδοι αντιμετώπισής τους όπου είναι αυτό εφικτό. Η εργασία είναι χωρισμένη σε δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος (κεφάλαια 1 έως και 7) παρουσιάζεται η θεωρία και στο δεύτερο μέρος (κεφάλαια 8 έως και 11) παρουσιάζονται τα αποτελέσματα πειραμάτων με Cisco Routers.

Η εξέλιξη των ασύρματων επικοινωνιών έχει οδηγήσει στη δημιουργία δικτύων χαμηλού κόστους, χωρίς συγκεκριμένη δομή. Τα δίκτυα αυτά, όπως είναι τα ad hoc δίκτυα αποτελούνται από μικρού μεγέθους κόμβους, οι οποίοι δεν έχουν μια συγκεντρωτική διαχείριση. Καθώς τα συγκεκριμένα δίκτυα γίνονται κομμάτι της καθημερινής ζωής, η ασφάλειά τους αποτελεί πεδίο έρευνας. Τα θέματα ασφαλείας στα ad-hoc δίκτυα είναι διαφορετικά απ’ ότι στα σταθερά δίκτυα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι απαιτήσεις και οι ιδιαιτερότητες αυτών των δικτύων, όπως είναι η περιορισμένη ενέργεια και η κινητικότητα, διαφέρουν από αυτές των σταθερών. Στην εργασία αυτή γίνεται αναφορά γενικά στα ad-hoc δίκτυα. Συγκεκριμένα παρουσιάζονται τα δίκτυα αυτά καθώς και τα πρωτόκολλα δρομολόγησης που χρησιμοποιούν. Επίσης παρουσιάζονται θέματα ασφάλειας των δικτύων αυτών και τρόποι αντιμετώπισης των επιθέσεών τους. Τέλος αναλύονται τα αποτελέσματα τα οποία απορρέουν από τον σχεδιασμό και την προσομοίωση ενός συστήματος ad-hoc, καθώς και των επιθέσεων προς αυτό, με την βοήθεια του simulation NS-2., The development of wireless communications has led to the creation of low cost networks, without concrete structure. These networks, as are the ad hoc networks are constituted from small size nodes, which do not have a centralized management. As well as the particular networks become piece of daily life, their safety constitutes field of research. The subjects of safety in the ad-hoc networks are different from that in the regularly networks. This is owed in the make that the requirements and the particularities of these networks, as are the limited energy and the mobility, differ from those of constants networks. In this work we were reported as generally speaking in the ad-hoc networks. Concretely we present these networks as well as the protocols of routing that they use. Also we present subjects of safety of this networks and ways of confrontation of their attacks. Finally we analyze the results which arise from the planning and the simulation of system ad-hoc, as well as attack to this, with the help the simulation NS-2.

Στόχος της παρούσας διπλωματικής είναι αρχικά η καταγραφή και η ποιοτική σύγκριση των τεχνολογιών και μεθοδολογιών πρόσβασης των ευρυζωνικών δικτύων από άκρο σε άκρο καθώς και η μελέτη και προσομοίωση αυτών χρησιμοποιώντας ως εργαλείο προσομοίωσης την πλατφόρμα OPNET Modeler. Η διπλωματική αυτή εργασία χωρίζεται σε έξι κεφάλαια. Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μία εισαγωγή στο πεδίο των ευρυζωνικών δικτύων και μια ενδεικτική αναφορά στα διάφορα είδη ασύρματων δικτύων που θα περιγράψουμε και θα προσομοιώσουμε παρακάτω. Στα κεφάλαια 2,3,4 γίνεται παρουσίαση και εκτενής ανάλυση των σύγχρονων τεχνολογιών οι οποίες χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη των ασύρματων επικοινωνιακών συστημάτων όπως είναι τα Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα , τα Ασύρματα Μητροπολιτικά Δίκτυα και τα Συστήματα Κινητών Τηλεπικοινωνιών στο Παγκόσμιο Σύστημα Κινητών Τηλεπικοινωνιών. Στο κεφάλαιο 5 γίνεται προσπάθεια να προσομοιωθεί η λειτουργία των προαναφερθέντων συστημάτων, με τον προσομοιωτή OPNET. Χρησιμοποιώντας διάφορα μοντέλα, ξεχωριστά για το κάθε δίκτυο αλλά και για την κάθε application, καταγράφονται μέσα από την προσομοίωση μετρήσεις παραμέτρων, όπως η εξασθένηση του σήματος, η καθυστέρηση πακέτων, ο ρυθμός σφαλμάτων και οι χρόνοι απόκρισης των εκτελούμενων υπηρεσιών. Γίνεται σύγκριση για να διαπιστωθεί σε ποιο από τα τρία subnets που έχουν δημιουργηθεί προσφέρεται καλύτερη ποιότητα υπηρεσίας για τις applications του web browsing, του telnet, του voice over ip και του video conferencing. Δια μέσου των παραπάνω σεναρίων επιχειρείται η εξαγωγή γενικών συμπερασμάτων για την απόδοση των συστημάτων. Τέλος, στο κεφάλαιο 6 συλλέγονται τα αποτελέσματα της προσομοίωσης και εξάγονται τα αποτελέσματα της έρευνας. Μετά από διεξοδική ανάλυση καταγράφονται τα συμπεράσματα και προτείνονται πιθανές λύσεις για βελτίωση των δικτύων ώστε η εκμετάλλευση της χρήσης τους να φθάνει το μέγιστο της απόδοσης για κάλυψη των ολοένα αυξανόμενων καθημερινών αναγκών.

Τα Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων (Wireless Sensor Networks, WSN) αποτελούν σήμερα ένα πολλά υποσχόμενο πεδίο έρευνας στον τομέα των ασύρματων επικοινωνιών. Ωστόσο, λόγω κάποιων από τις ιδιαιτερότητές τους, οι κόμβοι ενός WSN υπόκεινται σε λειτουργικούς και σχεδιαστικούς περιορισμούς, που δημιουργούν νέες προκλήσεις και αντικείμενα έρευνας με σκοπό τη βελτιστοποίηση της απόδοσης του δικτύου. Ένα τέτοιο αντικείμενο έρευνας αποτελεί και η συνδεσιμότητα του συνολικού δικτύου, μια έννοια καθοριστική για τη δυνατότητα επικοινωνίας μεταξύ των κόμβων και ανταλλαγής πληροφοριών επί της παρατηρούμενης διεργασίας. Η χρησιμότητα των WSN σε συνδυασμό με την απαίτηση για συνδεσιμότητα αποτέλεσαν το σημείο εκκίνησης για την παρούσα διπλωματική εργασία. Ποιο συγκεκριμένα, επιχειρήθηκε η μελέτη ενός WSN όταν τίθενται θέματα ασφαλείας στον συντονιστή του δικτύου λόγω κάποιον λαθών που προκύπτουν. Υλοποιήθηκε συνεπώς ένα WSN, αποτελούμενο από τρία PAN (Personal Area Network), των οποίων η επικοινωνία βασίζεται στο πρότυπο της IEEE 802.15.4. Στόχος της πειραματικής διαδικασίας αποτέλεσε η μέτρηση του ποσοστού των απορριφθέντων πακέτων για την επικοινωνία μεταξύ αποστολέα-παραλήπτη, μεταβάλλοντας την τοπολογία του δικτύου από Mesh σε Tree, την ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων (data rate) από 250Kbps σε 100Kbps και τον μηχανισμό επιβεβαίωσης πακέτων (ACK) από ενεργό σε μη ενεργό. Από το στάδιο αυτό της πειραματικής διαδικασίας προέκυψε η σύγκριση όλων των παραπάνω παραμέτρων, με βάση την οποία αναζητήθηκε η ασφαλέστερη υποδομή του δικτύου.

Ο στόχος αυτής της εργασίας είναι η ανασκόπηση της υπάρχουσας βιβλιογραφίας αναφορικά με τις Αρχικές Δημόσιες Εγγραφές (ΑΔΕ), προσφέροντας συγχρόνως μια συνολική εικόνα της διαδικασίας εισόδου στο χρηματιστήριο και τονίζοντας ορισμένες πτυχές αυτής της μορφής χρηματοδότησης, όπως είναι η υποτιμολόγηση, καθώς και η αναζήτηση συσχετίσεων μεταξύ της εταιρικής διακυβέρνησης, της αξίας της εταιρείας και της απόδοσης της κατά την ολοκλήρωση της ΑΔΕ. Οι εταιρείες που προχωρούν σε μια ΑΔΕ οφείλουν να τηρήσουν μια τυποποιημένη διαδικασία, η οποία τους υποχρεώνει να αναθεωρήσουν και να βελτιώσουν την διοίκηση τους, όπως και να αναπτύξουν πρακτικές εταιρικής διακυβέρνησης σύμφωνα με τη νομοθεσία του κράτους και τους κανόνες του χρηματιστηρίου. Οι αλλαγές σε επίπεδο εταιρικής διακυβέρνησης θεωρούνται εξαιρετικής σημασίας για την απόδοση της εταιρείας μετά την είσοδό της στο χρηματιστήριο. Συνεπώς, αυτή η εργασία ενσωματώνει μια εμπειρική προσέγγιση του θέματος σε μια προσπάθεια να παρουσιάσει ευρήματα που καταδεικνύουν σημαντικές επιδράσεις των χαρακτηριστικών εταιρικής διακυβέρνησης στην αξία και απόδοση της εταιρείας. Η παρούσα εργασία χρησιμοποιεί ένα δείγμα 66 εταιρειών από τον μεταφορικό τομέα εισηγμένων στα αμερικάνικα χρηματιστήρια., The purpose of this study is to review the existing literature on Initial Public Offerings (IPOs), while offering an overview of the “going public” process and highlighting certain aspects of this type of equity financing, such as underpricing, and to investigate for interrelations between corporate governance, firm value and performance upon the IPO completion. Firms undertaking an IPO have to adhere to a standardized process, which obliges them to reassess and enhance their management, and to develop corporate governance practices in alignment with the legislation and regulations of the State and the Stock Exchange, respectively. Changes on corporate governance level are of great importance for the post-IPO performance of the firm. Therefore, this study encompasses an empirical approach in an attempt to present findings that reveal significant effects of corporate governance characteristics over firm value and performance. This study employs a sample comprising 66 companies of the transportation sector listed on American stock exchanges.

Η εξέλιξη στο χώρο των ασύρματων τηλεπικοινωνιών είναι ραγδαία με αποτέλεσμα να προσφέρονται συνεχώς στους καταναλωτές καινούριες υπηρεσίες και φορητές συσκευές. Το διαθέσιμο φάσμα φαίνεται ανίκανο να εξυπηρετήσει την τεράστια ζήτηση που αναμένεται στα επόμενα χρόνια, με αποτέλεσμα η ανάγκη για εξεύρεση νέων πόρων να κρίνεται επιτακτική. Δεδομένου ότι το ραδιοφάσμα είναι περιορισμένο, αναπτύσσονται μέθοδοι για την καλύτερη διαχείριση του ήδη υπάρχοντος φάσματος. Στα πλαίσια αυτής της φιλοσοφίας προτάθηκε από την 3GPP το πρότυπο πάνω στο οποίο θα σχεδιαζόταν το μελλοντικό ασύρματο δίκτυο. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε παράλληλα σε δύο στάδια, καθώς αναπτύχθηκε το νέο ραδιοδίκτυο, LTE, και το νέο δίκτυο κορμού, EPS. Για την καλύτερη διαχείριση του ραδιοδικτύου προτάθηκε η Λειτουργική Αρχιτεκτονική, η οποία μέσω συγκεκριμένων οντοτήτων καταφέρνει να φέρει εις πέρας όλες τις απαραίτητες διεργασίες μεταξύ των στοιχείων του δικτύου. Η οντότητα που μελετήθηκε περαιτέρω στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας είναι η DSNPM (Dynamic Self-Organizing Network Planning and Management Tool). Η συγκεκριμένη οντότητα είναι υπεύθυνη για μεσοπρόθεσμες και μακροπρόθεσμες ενέργειες που λαμβάνονται στα πλαίσια της διαχείρισης του δικτύου. Με βάση τους κατάλληλους αλγορίθμους η οντότητα DSNPM αποφασίζει για την αναδιάρθρωση που απαιτείται στο δίκτυο προκειμένου να εξυπηρετηθούν όλοι οι ενεργοί χρήστες, έστω και σε βασικό επίπεδο ποιότητας, χωρίς να επηρεαστούν οι δείκτες ποιότητας του τηλεπικοινωνιακού παρόχου. Σκοπός της εργασίας είναι η περαιτέρω βελτίωση της οντότητας DSNPΜ με τη λήψη αποδοτικότερων και δικαιότερων αποφάσεων. Για αυτό το λόγο αναπτύχθηκε και προστέθηκε ο αλγόριθμος CPP-DSA, για την πλήρη κάλυψη των απαιτήσεων όλων των χρηστών. Τέλος, προτείνεται και μία τεχνική η οποία αναμένεται πως θα μειώσει το χρόνο υπολογισμού της βέλτιστης αναδιάρθρωσης, όπως προκύπτει από έρευνα που διεξήχθη στα πλαίσια της εργασίας.

Η ταχεία ανάπτυξη των ασύρματων τεχνολογιών και η αυξανόμενη ζήτηση για νέες υπηρεσίες (www, ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, VoIP, multimedia streaming), έχει προκαλέσει την ανάγκη να εγκατασταθούν υπηρεσίες δρομολόγησης IP πακέτων, διαθέσιμες σε όλους τους χρήστες οι οποίοι χρησιμοποιούν ασύρματες συσκευές. Εντούτοις, η κινητικότητα χρηστών προκαλεί πρόσθετη πολυπλοκότητα διοίκησης, καθώς η αρχική σχεδίαση τέτοιων δικτύων δεν περιέλαβε τους κινητούς κόμβους. Βασικός στόχος της διπλωματικής, θα είναι η μελέτη των επιδράσεων του ετερογενούς περιβάλλοντος στην ποιότητα των παραμέτρων υπηρεσιών (QoS) των ασύρματων δικτύων. Συγκεκριμένα, η γενική έννοια της διαχείρισης κινητικότητας για τα ετερογενή δίκτυα περιγράφεται από δύο ασύρματα δίκτυα, ένα καθολικά κινητό σύστημα τηλεπικοινωνιών (UMTS) και ένα ασύρματο δίκτυο τοπικής περιοχής (WLAN). Ένα ετερογενές δίκτυο είναι ένα δίκτυο που συνδέει υπολογιστές και άλλες συσκευές με διαφορετικά λειτουργικά συστήματα ή/και πρωτόκολλα. Ο όρος “ετερογενές δίκτυο” χρησιμοποιείται επίσης στα ασύρματα δίκτυα χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνολογίες πρόσβασης. Παραδείγματος χάριν, ένα ασύρματο δίκτυο που παρέχει μια υπηρεσία μέσω του ασύρματου τοπικού LAN και είναι σε θέση να διατηρήσει την υπηρεσία όταν μετάγεται σε ένα κυψελωτό δίκτυο. Θα αναπτυχθούν οι μέθοδοι handoff και θα γίνει αναφορά ιδιαίτερα, στην διαχείριση θέσης, στην διαχείριση handoff και ειδικότερα στο οριζόντιο handoff και στο κάθετο handoff. Θα αναπτυχθούν πλήρως όλες οι τεχνολογίες για την απόδοση αυτού του δικτύου, έναντι σε ένα ομοιογενές δίκτυο UMTS. Παράλληλα θα δοθεί ιδιαίτερη έμφαση στην τεχνολογία IMS., The rapid growth of wireless technologies and the increasing demand for new services (www, e-mail, VoIP, multimedia streaming) has caused the necessity to make package routing services of IP networks available to users using wireless devices. However, user mobility causes additional administration complexity, since the initial design of IP networks, did not include provision for mobile nodes. The main objective of the present dissertation is the study of the impacts of the heterogeneous environment in Quality of Service (QoS) parameters of wireless networks. Specifically, the general concept of mobility management for heterogeneous networks is described and two wireless networks, a Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) and a Wireless Local Area Network (WLAN), are combined in order the performance of this heterogeneous wireless network to be examined. A heterogeneous network is a network connecting computers and other devices with different operating systems and/or protocols. The word heterogeneous network is also used in wireless networks using different access technologies. For example, a wireless network which provides a service through a wireless LAN and is able to maintain the service when switching to a cellular network is called a wireless heterogeneous network. We will be developed the handoff’s methods and will be reported particularly, in location management, in handoff management and more specifically in horizontal handoff and in vertical handoff.

Τα Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων (Wireless Sensor Networks, WSN) αποτελούν σήμερα ένα πολλά υποσχόμενο πεδίο έρευνας στον τομέα των ασύρματων επικοινωνιών, δεδομένου του εκτενούς εύρους εφαρμογών που μπορούν να υποστηρίξουν. Ωστόσο, οι κόμβοι ενός WSN υπόκεινται σε λειτουργικούς και σχεδιαστικούς περιορισμούς. Διαθέτουν περιορισμένα ενεργειακά αποθέματα, μνήμη, υπολογιστικούς πόρους και ισχύ εκπομπής. Όλοι αυτοί οι παράγοντες δημιουργούν νέες προκλήσεις και αντικείμενα έρευνας με σκοπό τη βελτιστοποίηση της απόδοσης του δικτύου. Ένα τέτοιο αντικείμενο έρευνας αποτελεί και η συνδεσιμότητα του συνολικού δικτύου, μια έννοια καθοριστική για τη δυνατότητα επικοινωνίας μεταξύ των κόμβων και ανταλλαγής πληροφοριών επί της παρατηρούμενης διεργασίας-παραμέτρου. Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή παρουσιάζονται και αξιολογούνται αρχικά τα ιεραρχικά πρωτόκολλα δρομολόγησης, μια κατηγορία πρωτοκόλλων ασυρμάτων δικτύων αισθητήρων που εφαρμόζουν μια τεχνική ιεραρχικής δρομολόγησης προκειμένου να υλοποιηθεί η επικοινωνία στο δίκτυο. Στην συνέχεια παρουσιάζονται και αξιολογούνται τα πρωτόκολλα δρομολόγησης πολλαπλών διαδρομών. Τα πρωτόκολλα αυτά παρουσιάζουν μια τεχνική πολλαπλής δρομολόγησης για καλύτερη αξιοπιστία του δικτύου. Τέλος παρουσιάζεται μια νέα προσέγγιση ενός ιεραρχικού πρωτοκόλλου δρομολόγησης με επιρροές από τα πρωτόκολλα πολλαπλών διαδρομών για ομοιόμορφη κατανομή και κατανάλωση ενέργειας., Nowadays, wireless sensor networks constitute a much promising research area in the field of wireless communications, due to the large number of applications they can facilitate. Nevertheless, the nodes of a WSN have to follow certain functional and design limitations. They have limited energy storage, memory, computing resources and transmission power. All these factors create new challenges and objects for research with the aim to improve the efficiency of the network. Such an object of research is the connection of the whole network, a key to the ability to communicate among the nodes and to the exchange of information during the event. In the present postgraduate thesis they are presented and evaluated initially the hierarchical routing protocols, a category of wireless sensor networks protocols which applies a technique of hierarchical routing so that establish the communication in the network. Then are presented and evaluated the multipath routing protocols. These protocols present a technique of multiple routing for better reliability of network. Finally is presented a new approach of hierarchical routing protocol with influences from multipath protocols for uniform distribution and consumption of energy.

Αρχικά παρουσιάζεται μια Αρχιτεκτονική Λειτουργιών (Functional Architecture - FA) στο πλαίσιο των CWNs, εστιάζοντας στις λειτουργίες της οντότητας Δυναμική και Αυτο- οργανούμενη Σχεδίαση και Διαχείριση Δικτύου (Dynamic Self-organizing Network Planning and Management - DSNPM) η οποία έχει σκοπό να παρέχει την καλύτερη δυνατή διάρθρωση του δικτύου βάσει προηγμένων λειτουργιών διαχείρισης. Λαμβάνοντας υπόψη τις πολυάριθμες τεχνολογίες ασύρματες πρόσβασης (Radio Access Technologies - RATs) η οντότητα DSNPM περιέχει έξυπνες τεχνικές βελτιστοποίησης τόσο ανάμεσα στις τεχνολογίες αυτές όσο και για την εσωτερική τους διάρθρωση. Σκοπός των τεχνικών αυτών, οι οποίες θα περιγραφούν αναλυτικά, είναι η παροχή των κατάλληλων αποφάσεων για την διάρθρωση των ή του δικτύου. Επιπλέον, η οντότητα DSNPM περιλαμβάνει και λειτουργίες μάθησης με σκοπό να αντιμετωπίσει και τα ζητήματα υψηλής πολυπλοκότητας των CWNs. Πιο συγκεκριμένα, η οντότητα DSNPM μπορεί να αποκτήσει γνώση για τον τρόπο ή τις λύσεις αναδιάρθρωσης στις οποίες κατέληξε στο παρελθόν σε συγκεκριμένες περιπτώσεις. Με τον τρόπο αυτό, είναι εφικτό να αναγνωριστεί στο μέλλον εάν οι απαραίτητες αποφάσεις είναι ήδη γνωστές με σκοπό να παρακαμφθούν οι χρονοβόρες τεχνικές διαδικασίες. Οι διαδικασίες μάθησης και αναγνώρισης της οντότητας DSNPM παρουσιάζονται αναλυτικά. Τέλος, παρουσιάζεται η ανάπτυξη πλατφόρμας, στην οποία συμμετέχουν τόσο συνιστώσες υλικού όσο και λογισμικού, με σκοπό να μελετηθεί η συμπεριφορά των συνιστωσών στα πλαίσια σεναρίων και περιπτώσεων χρήσης., First, a Functional Architecture (FA) is presented in the context of CWNs while the focus is on the Dynamic Self-organized Network Planning and Management (DSNPM) functional block which targets at providing the best possible network configurations based on advanced management functionalities. Considering the numerous Radio Access Technologies (RATs), DSNPM is enhanced with efficient inter-RAT as well as intra-RAT optimization techniques, so as to provide the appropriate decisions, and will be thoroughly described. Furthermore, DSNPM includes learning functionalities addressing the high complexity issues introduced by CWNs. In particular, DSNPM is capable to gain knowledge from past interactions with the service area on the way that the solution was provided. Then, DSNPM is capable to identify in the future whether the appropriate network configuration decision is already known skipping the time consuming optimization procedure. The learning capabilities and the identification process of DSNPM were presented in detail. Finally, a platform were presented in which both hardware and software components have been implemented for the conduction of validation activities in terms of scenarios and use cases.

Τα ασύρματα τοπικά δίκτυα διαθέτουν μια πληθώρα μεθόδων αυθεντικοποίησης χρησιμοποιώντας το EAP (Extensible Authentication Protocol) πρωτόκολλο. Στα πλαίσια της διπλωματικής αυτής, αφού αναλυθεί το παραπάνω πρωτόκολλο, θα υλοποιηθεί το εξής σενάριο: ο χρήστης ενός ασύρματου δικτύου θα αυθεντικοποιείται σε ασύρματο τοπικό δίκτυο, χρησιμοποιώντας το EAP πρωτόκολλο, το οποίο θα βασίζεται στο λογισμικό WIRE1.x. Ο χρήστης θα διαθέτει λειτουργικό σύστημα Windows XP/Vista ή Linux. Ένας RADIUS Server, θα αναλαμβάνει την αυθεντικοποίηση του χρήστη εκ μέρους του ασύρματου τοπικού δικτύου. O RADIUS Server θα βασίζεται στο λογισμικό FreeRADIUS και θα έχει εγκατεστημένο το λειτουργικό σύστημα Linux., Wireless networks use a variety of authentication methods by using EAP (Extensible Authentication Protocol). In this project EAP and most of its methods will be analyzed. Furthermore the following scenario will be intergraded: a wireless network user will be authenticated to the wireless network using EAP and WIRE1.x software. User may use either Windows or Linux OS. A RADIUS Server will be responsible for the authentication on behalf of the wireless network. The RADIUS Server will be based on freeRADIUS software running on Linux.

Οι πρόσφατες εξελίξεις στις τηλεπικοινωνίες και την ασύρματη τεχνολογία έχουν αυξήσει τις νέες συσκευές και τα συστήματα που εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική (ΕΜ) ενέργεια ραδιοσυχνότητας (RF). Η εφαρμογή αυ¬τών των εξελίξεων έχει σαν αποτέλεσμα μεγάλος αριθμός ατόμων να εκτίθεται σε ραδιοσυχνότητες και ηλεκτρομαγνητικά πεδία στον εργασιακό του χώρο ή γενικότερα σε δημόσιους χώρους. Περιγράφονται οι νέες τεχνολογίες (που έχουν αναπτυχθεί ή είναι υπό ανάπτυξη), στις ασύρματες επικοινωνί¬ες καθώς και διάφοροι τύποι κεραιών, που μπορεί να προκαλούν αυξανόμενα επίπεδο έκθεσης σε μη ιοντίζουσες ακτι¬νοβολίες (NlR) στον εργασιακό χώρο ή στη καθημερινή ζωή. Ακολούθως εξετάζονται οι επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία, τόσο από θερμικά αποτελέσματα, όσο και από διαφορετικούς ενδεχόμενους κινδύνους ασθενειών. Στη συνέχεια περιγράφεται το νομικό πλαίσιο στην Ελλάδα και διεθνώς και ενδεχόμενα νέα μέτρα πρόληψης, ενώ παρουσιάζονται και αποτελέσματα μετρήσεων., The recent developments in the telecommunications and the wireless technology have increased the new appliances and the systems that emit electromagnetic (EM) energy of radiofrequency (RFJ). The application οf these developments has as result big number of individuals exposed in of radiofrequencies and electromagnetic fields In their labor space or more generally in public spaces. The new technologies (developed or under development) in the wireless communications are described, as well as various types of antennas, that can cause increasing levels of exposure In not-ionizing radiation (MIR) in the workplace or in general public. Following, the effects in human health are examined, not only the thermal effects, but also potential different dangers of Illnesses. The guidelines of the International Commission on Non - Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) provide advice for the permissible levels of exposure that cover the entire spectrum οf not ionizing radiation (NIRJ), including the radiofrequencies (RFs) that are used in the new technologies. The legal frame in Greece and internationally is described and potential new measures of prevention, and re¬sults from measurements are presented.

Το WiMAX/802.16 πρότυπο και η LTE, εξέλιξη της τεχνολογίας των 3GPP UMTS/ HSPA, περιλαμβάνουν δύο κύριες τεχνικές αμφιδρόμησης, την TDD και την FDD. Η επιλογή της μίας μεθόδου αμφιδρόμησης ή της άλλης μπορεί να επηρεάσει αρκετές παραμέτρους στο φυσικό επίπεδο με αντίκτυπο στα χαρακτηριστικά γνωρίσματα που μπορούν να υποστηριχθούν. FDD, τεχνολογία σταθερών δικτύων επικοινωνίας που με μερικές μετατροπές εισέρχεται στο κόσμο της ασύρματης τηλεπικοινωνίας. Διπλεξία στο χώρο της συχνότητας, χρησιμοποίηση δύο ζωνών, μία για την άνω ζεύξη και μία για τη κάτω ζεύξη. Χρησιμοποιείται από τα περισσότερα συστήματα κινητών επικοινωνιών. TDD, χρησιμοποιεί μια κεραία που διαιρεί το χρόνο μεταξύ της εκπομπής και της λήψης των σημάτων. Είναι πιο αποτελεσματική σε συστήματα με ασύμμετρες εκπομπές δεδομένων. Έχει χρησιμοποιηθεί κυρίως στα συστήματα DECT της Ευρώπης. Πλησιάζοντας στην έλευση της 4ης γενεάς ασύρματης επικοινωνίας, με απαιτήσεις ικανές να την στέψουν ως την πιο υποσχόμενη γενιά τεχνολογίας τηλεπικοινωνιών όπως: QoS (Ποιότητα υπηρεσιών), MMS, Mobile TV, HD, HDTV, DVB, Περισσότεροι ταυτόχρονοι χρήστες ανά κυψέλη, 100Mb/s μεταξύ δύο οποιονδήποτε σημείων στο κόσμο!, Συμβατότητα με τα ήδη υπάρχοντα πρότυπα ασύρματης επικοινωνίας, Ενιαίο IP packet switched δίκτυο, Real time audio... ποια μέθοδος αμφιδρόμησης θα είναι η επικρατέστερη? Μήπως η συνύπαρξη των δύο αυτών τεχνολογιών θα ήταν η χρυσή τομή για την επιτυχημένη υλοποίηση του 4G

Την τελευταία δεκαετία ο κόσμος των ασυρμάτων επικοινωνιών υπόκειται μια πληθώρα καίριων αλλαγών, οι οποίες έχουν φέρει τις ασύρματες επικοινωνίες στο προσκήνιο της διεθνούς έρευνας, τα αποτελέσματα της οποίας αντικατοπτρίζονται σε πολυάριθμες καινοτόμες τεχνολογίες / προϊόντα, όπως το WiMAX (Wordwide Interoperability for Microwave Access), τα στάνταρτς της ΙΕΕΕ (802.20, 802.22, κλπ), και πολλά άλλα (mesh networks, software defined radio). Στο παραπάνω πλαίσιο, ο ασύρματος κόσμος κινείται προς την κατάσταση που ονομάζεται B3G (πέραν της τρίτης γενιάς), όπου οι τηλεπικοινωνιακές υποδομές θα πρέπει να αντιμετωπίζουν συνεχώς μεταβαλλόμενες εξωτερικές συνθήκες, οι οποίες είναι ολοένα και λιγότερο προβλέψιμες ως προς την ποιότητα των υπηρεσιών που επιτρέπουν. Στον αντίποδα αυτών, οι τεχνολογίες B3G εκμεταλλεύονται την κατ' επιλογήν χρήση των πολυάριθμων διαθεσίμων τεχνολογιών (RATs), με στόχο την παροχή υψηλών επιπέδων ποιότητας υπηρεσιών σε οικιακούς και μη χρήστες. Ωστόσο, οι πολλές καινοτομίες εγείρουν το ζήτημα της επιτυχούς διαχείρισης τερματικών και στοιχείων δικτύου σε ένα τόσο ανταγωνιστικό περιβάλλον. Αυτό ακριβώς αποτελεί και το αντικείμενο της παρούσης διατριβής.

Σκοπός της παρούσης εργασίας είναι η ανάλυση της τεχνικής δυναμικής εκχώρησης καναλιού (dynamic channel allocation - DCA) σε ένα κυψελοειδές τηλεπικοινωνιακό δίκτυο και η μελέτη της επίδοσης του συστήματος αυτού με τη χρήση της παραπάνω τεχνικής. Στο πρώτο κεφάλαιο αναλύεται η τεχνική αυτή η οποία χρησιμοποιείται ευρέος στα κινητά συστήματα WiMAX. Επίσης αναφέρονται οι τεχνικές beamforming και power control, τεχνικές οι οποίες χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με την DCA για την περεταίρω βελτίωση της επίδοσης των τηλεπικοινωνικών συστημάτων. Τέλος για κάθε μία από τις τεχνικές αυτές παραθέτονται οι σχέσεις υπολογισμού του λόγου του σήματος προς τον θόρυβο συν την παρεμβολή (CNIR). Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται το βασικό πρόγραμμα προσομοίωσης για την υλοποίηση του DCA αλγόριθμου καθώς επίσης και οι τεχνικές beamforming και power control. Επίσης αναλύονται λεπτομερώς όλες οι συναρτήσεις του MATLAB από τις οποίες συνθέτονται τα πρόγραμματα προσομοίωση. Τέλος στο τρίτο κεφάλαιο παραθέτονται και αναλύονται τα αποτελέσματα από την εκτέλεση των προγραμμάτων προσομοίωσης. Με βάση τα αποτελέσματα αυτά αναλύονται η επίδοση του συστήματος μέσω των τιμών της πιθανότητας απόρριψης εισερχομένων κλήσεων (blocking probability) και η πιθανότητας εξαναγκασμένου τερματισμού μιας εν εξελίξει κλήσης (forced terminated probability).

Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η αξιολόγηση της ποιότητας πολυμεσικών εφαρμογών σε ασύρματα δικτύα με βάση κυρίως την επίδραση του χαμηλού bandwidth που προσφέρουν τα δίκτυα αυτά στις διάφορες επιλογές κωδικοποίησης του πολυμεσικού περιεχομένου.

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η αξιολόγηση της ποιότητας παροχής διαφόρων πολυμεσικών εφαρμογών, όπως για παράδειγμα ένα τηλεοπτικό σήμα, μέσω ενός ασύρματου δικτύου. Λόγω των υψηλών απαιτήσεων ποιότητας υπηρεσίας των χρηστών πολυμεσικού περιεχομένου σε ένα ασύρματο δίκτυο, είναι ανάγκη να μελετηθεί η επίδραση του χαμηλού εύρους φάσματος που ενδέχεται να προσφέρουν τα ασύρματα τοπικά δίκτυα και τα διάφορα πρότυπα και κωδικοποιήσεις του περιεχομένου στην ποιότητα των πολυμεσικών εφαρμογών.

Ο κύριος σκοπός της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι η χαρτογράφηση ασυρμάτων δικτύων σε αστικές περιοχές προκειμένου να γίνει έρευνα σε θέματα ασφάλειας. Αρχικά παρουσιάζονται γενικές πληροφορίες σχετικές με τα ασύρματα δίκτυα καθώς και με τα θέματα ασφάλειάς τους. Στη συνέχεια ακολουθεί περιληπτική αναφορά του εξοπλισμού που χρειάζεται κάποιος για να εντοπίσει και να καταγράψει την ύπαρξη ασύρματων δικτύων και παραθέτονται τα αποτελέσματα από την προσωπική έρευνα σχετικά με την αναζήτηση και καταγραφή ασύρματων δικτύων σε κάποιες υπο-περιοχές της Αττικής. Τέλος γίνεται αναφορά στους κινδύνους και στους τρόπους διαφύλαξης της ασφάλειας των ασύρματων δικτύων, καθώς και στις μελλοντικές τάσεις -τεχνολογίες που πρόκειται να επικρατήσουν.

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει σαν στόχο την επίδειξη επίθεσης εναντίων ασυρμάτων δικτύων. Στο πρώτο και δεύτερο μέρος παρατίθενται γενικές πληροφορίες για τα ασύρματα δίκτυα και την ασφάλεια τους παρέχοντας πληροφορίες σχετικά με τους κινδύνους που διατρέχουν και μερικούς από τους κύριους μηχανισμούς ασφαλείας που έχουν αναπτυχθεί. Στο μεγαλύτερος μέρος της παρατίθενται βήμα προς βήμα η διαδικασία παραβίασης των κυρίων μηχανισμών ασφαλείας που χρησιμοποιούνται από ένα Access Point. Η επίθεση διενεργείται με την βοήθεια εργαλείων και στις πλατφόρμες των λειτουργικών Windows και Linux. Tέλος προτείνονται αντίμετρα τα οποία ο χρήστης ενός ασυρμάτου δικτύου θα μπορούσε να υιοθετήσει για να προστατευθεί από κακόβουλες επιθέσεις.

Τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων (ΑΔA) είναι δίκτυα αποτελούμενα από μικρούς κόμβους – αισθητήρες, οι οποίοι έχουν τη δυνατότητα να επικοινωνούν μεταξύ τους ασύρματα, να λαμβάνουν από το περιβάλλον διάφορα είδη δεδομένων και να τα μεταδίδουν στο υπόλοιπο δίκτυο. Το είδος των μεταδιδόμενων πληροφοριών εξαρτάται από το είδος του αισθητήρα που είναι ενσωματωμένος στον κόμβο – πομποδέκτη. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής πραγματοποιήθηκε μελέτη τεχνικών μετάδοσης πληροφορίας σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων. Οι προτεινόμενες τεχνικές αφορούν στο Φυσικό Στρώμα και στο Στρώμα Διασύνδεσης Δεδομένων, με κάποιες αναφορές στο Στρώμα Δικτύου. Για την πραγματοποίηση της μελέτης αυτής, σε πρώτη φάση κρίθηκε απαραίτητη η ανάπτυξη συγκεκριμένων μοντέλων που σχετίζονται με την τοπολογία των δικτύων, το δίαυλο επικοινωνίας, τη μέτρηση της καταναλισκόμενης ενέργειας, και την προσομοίωση των προτεινόμενων τεχνικών. Κατά συνέπεια, μελετήθηκαν και αναπτύχθηκαν ακριβή μοντέλα, τα οποία στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν στο σύνολο της εργασίας για την σχεδίαση και εκτίμηση της απόδοσης ποικίλων τεχνικών μετάδοσης πληροφορίας σε ΑΔΑ. Εν συνεχεία, δόθηκε ιδιαίτερη έμφαση στην εφαρμογή προσαρμοστικών τεχνικών. Με βάση τα παραπάνω, αναπτύχθηκε ένας συνδυαστικός αλγόριθμος δρομολόγησης – δυναμικής προσαρμογής εκπεμπόμενης ισχύος. Το όνομα του προτεινόμενου αλγορίθμου είναι Energy – DElay Minimization (EDEM), και τα αποτελέσματα από την υλοποίησή του έδειξαν ότι μπορεί να συμβάλλει αποφασιστικά στην μείωση της ενέργειας που απαιτείται για τη μετάδοση δεδομένης ποσότητας πληροφορίας, αυξάνοντας κατ’ αυτόν τον τρόπο τη διάρκεια ζωής ενός ΑΔΑ. Στα πλαίσια της συνεχούς προσπάθειας για περαιτέρω βελτίωση της απόδοσης σε ένα ΑΔΑ, μελετήθηκαν εκτός από παραδοσιακές τεχνικές, και εναλλακτικοί τρόποι που αφορούν στη μετάδοση της πληροφορίας., Wireless Sensor Networks consist of small sensor nodes, which are able to communicate with each other, to sense diverse data from the environment and to retransmit it to the rest of the network. The sensed data depends on the sensor embedded in the nodes, and the variety of available sensors enables these networks to measure humidity, temperature, to identify movement, to watch patients’ health status, for surveillance purposes and many other applications. In a WSN, the nodes may preserve moving abilities or be static. It is also possible that they have to operate in dangerous or hostile environments. In most cases, their operation is based on small batteries, which is difficult to replace. Hence, when a node remains out of battery, it usually goes out of the network. Therefore, the design of such networks is mainly based on reducing energy consumption, in order to increase their lifetime. They mainly focus on the improved performance in terms of energy efficiency, but quality of services is also considered. In order for this study to be completed, firstly some essential models have been created, which mainly have to do with the network topology, the channel status, the energy consumption estimation and the simulation. Therefore, exact models have been examined, and used throughout the study for the design and performance estimation of the presented data transmission techniques. Based on the above study, a combined routing – adaptive transmission power algorithm has been developed. The proposed algorithm is named Energy – DElay Minimization (EDEM) and the results after its implementation indicated that it significantly decreases the energy needed for the transmission of a given data amount, increasing thus the lifetime of a WSN.

Καθώς τα δίκτυα εξαπλώνονται πέρα από το φυσικό χώρο των επιχειρήσεων η έννοια της ασφάλειας γίνεται πιο σημαντική και σύνθετη. Οι εταιρίες πρέπει να προστατέψουν τα δίκτυά και τους δικτυακούς τους πόρους από απομακρυσμένους χρήστες που μπαίνουν παράνομα στο σύστημα αποκτώντας πρόσβαση με κάποιο τρόπο. Η διακίνηση των δεδομένων μέσω τηλεπικοινωνιακών δικτύων δημιουργεί προβλήματα καθώς αυτά καθίστανται ευπρόσβλητα σε κακόβουλες ενέργειες. Επίσης η σύνδεση των ιδιωτικών δικτύων με το Internet ή η διασύνδεσή τους μέσω αυτού δίνει τη δυνατότητα επιθέσεων προς τους υπολογιστές των ιδιωτικών δικτύων. Η μελέτη, εγκατάσταση και πειραματική χρήση ενός συστήματος αυθεντικοποίησης και ελέγχου πρόσβασης χρηστών σε ένα ασύρματο δίκτυο (WLAN) που βασίζεται στο πρωτόκολλο RADIUS, αποτελεί το θέμα της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας. Στόχος και αντικείμενο αυτής, είναι η παρουσίαση του πρωτοκόλλου RADIUS καθώς και του προγράμματος ανοιχτού κώδικά FreeRADIUS και η λειτουργία αυτού σε ασύρματο περιβάλλον. Επίσης δίνονται μερικά σενάρια λειτουργίας σε μορφή εργαστηριακών ασκήσεων για την καλύτερη κατανόηση, καθώς και μία από τις μεθόδους για την δημιουργία WiFi Hotspot. Η συγκεκριμένη Διπλωματική Εργασία φιλοδοξεί να συμβάλλει, όσο το δυνατόν καλύτερα, στην κάλυψη των παραπάνω στόχων και να κάνει όσο το δυνατόν πιο κατανοητή την τεχνολογία αυτή.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η δυναμική σχεδίαση adaptive δικτύων υψηλών ταχυτήτων, σταθερής/ασύρματης πρόσβασης, με χρήση τεχνικών Autonomic Computing. Ειδικότερα, με τη χρήση του IBM Autonomic Computing Toolkit εξετάζεται ένα πιθανό σενάριο που δείχνει τη λειτουργία της συγκεκριμένης πλατφόρμας. Στο Κεφάλαιο 1, γίνεται μια εισαγωγή στην εργασία ενώ το Κεφάλαιο 2 ξεκινάει με μια ιστορική αναδρομή στην εξέλιξη των συστημάτων κινητής επικοινωνίας, έτσι ώστε να καταλήξει στα B3G περιβάλλοντα και τα χαρακτηριστικά τους. Στο Κεφάλαιο 3 μελετάται η διαχείριση των ραδιοπόρων για τα συστήματα της τέταρτης γενιάς και συγκεκριμένα θέματα που αφορούν το σχεδιασμό και την κατανομή του φάσματος, η επιλογή του τρόπου μετάδοσης, η επιλογή του δικτύου, οι διαπομπές, ο έλεγχος αποδοχής κλήσεων και ο έλεγχος συμφόρησης φορτίου. Επίσης στο κεφάλαιο αυτό μελετάται και η αρχιτεκτονική της διαχείρισης ραδιοπόρων. Στο Κεφάλαιο 4 γίνεται μια αναφορά στο autonomic computing και στην ανάγκη που οδήγησε σε αυτό, ενώ στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζεται η πλατφόρμα IBM Autonomic Computing Toolkit. Γίνεται παρουσίαση των αυτόνομων συστημάτων αλλά και των τμημάτων που αποτελούν την πλατφόρμα και στο Κεφάλαιο 6 περιγράφεται η υλοποίηση που δημιουργήθηκε. Στο κεφάλαιο 7 εξηγείται η εκτέλεση του σεναρίου ενώ στο Κεφάλαιο 8 ολοκληρώνεται η εργασία με τα σχόλια και τις διαπιστώσεις επί της πλατφόρμας.

Η εξέλιξη των ασύρματων δικτύων επικοινωνιών οδήγησε σε συστήματα πέραν της τρίτης γενιάς (Beyond 3G – B3G). Οι απαιτήσεις για υψηλές ταχύτητες και ποιότητα παροχής υπηρεσιών, οδήγησαν στα προσαρμοστικά δίκτυα (Adaptive Networks). Τα δίκτυα αυτά έχουν τη δυνατότητα να αναδιαρθρώνονται δυναμικά προκειμένου να προσαρμοστούν στις απαιτήσεις του περιβάλλοντος. Στα πλαίσια της ανάπτυξης και εξέλιξης των προσαρμοστικών δικτύων, έχει προκύψει ένας νέος ερευνητικός τομέας που αφορά την δυναμική ανάθεση λειτουργικών συνιστωσών σε φυσικές οντότητες του δικτύου. Βασικός στόχος της ανάθεσης είναι η αποδοτική διαχείριση των υπηρεσιών και των στοιχείων του δικτύου, με την κατάλληλη εκμετάλλευση των πόρων του. Η ερευνητική δραστηριότητα σε αυτόν τον τομέα έχει να επιδείξει διάφορα μοντέλα ανάθεσης λειτουργικών συνιστωσών σε στοιχεία δίκτυα όπως μοντέλο ανάθεσης, βασισμένο σε ΑΙ planning τεχνικές, μοντέλο δυναμικής ανάθεσης στα πλαίσια end-to-end εφαρμογών, μοντέλο κλιμακωτής και ιεραρχικής ανάθεσης λειτουργικών συνιστωσών, μοντέλο αυτόνομης κατανομής λειτουργικών συνιστωσών. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής έχει υλοποιηθεί αλγόριθμος βελτιστοποίησης, ο οποίος βασιζόμενος σε χαρακτηριστικά των λειτουργικών συνιστωσών και των διαθέσιμων πόρων που εμπλέκονται, πραγματοποιεί εξαντλητική αναζήτηση όλων των δυνατών κατανομών, προκειμένου να εντοπίσει την κατανομή που εξασφαλίζει την αποδοτικότερη χρήση των διαθέσιμων πόρων και παράλληλα εξασφαλίζει την ορθή λειτουργία των υπηρεσιών που παρέχουν οι λειτουργικές συνιστώσες.

Στην εργασία αυτή, επαληθεύεται και επεκτείνεται το μοντέλο δυαδικού και ακέραιου προγραμματισμού για την τοποθέτηση αισθητήρων σε δίκτυα ασύρματων αισθητήρων, χρησιμοποιώντας ρεαλιστικά μοντέλα για την διάδοση του σήματος. Η αβέβαιη κάλυψη που εισάγεται για τον υπολογισμό της πιθανότητας κάλυψης ενός στόχου από έναν αισθητήρα καλύπτει ικανοποιητικά τις περιπτώσεις εξασθένησης του σήματος. Παρόλα αυτά είναι αναγκαία η χρήση μοντέλων διάδοσης τα οποία να λαμβάνουν υπόψη την εξασθένηση και την σκίαση. Έτσι αρχικά επαληθεύονται και βελτιστοποιούνται τα μοντέλα τέλειας και αβέβαιης κάλυψης, και στην συνέχεια επεκτείνεται το μοντέλο αβέβαιης κάλυψης για περιορισμένη ακτίνα κάλυψης, και εισάγεται το μοντέλο διάδοσης μεγάλης κλίμακας με συσχετισμένες τιμές.