Καλώς Ήλθατε

Μέλη του Διδακτικού Ερευνητικού Προσωπικού (ΔΕΠ) του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών και του Τμήματος Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής του Πανεπιστημίου Πατρών, που ανήκουν σε ερευνητικές ομάδες εργαστηρίων των παραπάνω Τμημάτων, συγκροτούν Ενδοπανεπιστημιακό Δίκτυο Έρευνας στη θεματική περιοχή: ΑΣΥΡΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΚΑΙ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ.

Θεματικές Περιοχές Έρευνας

Εκτύπωση

1) Συνεργατικές τεχνικές επικοινωνίας
2) Γνωστικές ασύρματες επικοινωνίες
3) Δίκτυα Αισθητήρων
4) Διαστρωματικός σχεδιασμός συστημάτων
5) Κατανάλωση ενέργειας
6) Aσύρματα-οπτικά δίκτυα και πλατφόρμες δοκιμών (testbeds)


1) Συνεργατικές τεχνικές επικοινωνίας

Έχει αποδειχθεί θεωρητικά και έχει επαληθευτεί πειραματικά ότι με συστήματα πολλαπλών κεραιών σε πομπό και δέκτη επιτυγχάνονται υψηλοί ρυθμοί δεδομένων και αυξημένη αξιοπιστία χωρίς να απαιτείται επιπλέον εύρος ζώνης ή ισχύς μετάδοσης. Ωστόσο, υπάρχουν περιπτώσεις στις οποίες δεν είναι δυνατή η χρήση πολλαπλών κεραιών (π.χ. κινητά τηλέφωνα). Σε αυτή την περίπτωση οι κινητοί σταθμοί δεν μπορούν να εκμεταλλευτούν τη βελτιωμένη απόδοση των συστημάτων με πολλαπλές κεραίες τόσο στον πομπό όσο και στον δέκτη. Παρόλα αυτά, στην πράξη, υπάρχουν συνήθως πολλοί «τρίτοι» χρήστες που θα μπορούσαν να συνεργαστούν παρέχοντας στον ενδιαφερόμενο χρήστη περισσότερα του ενός κανάλια για το μεταδιδόμενο σήμα. Με τον τρόπο αυτό ουσιαστικά επιτυγχάνεται ένα εικονικό σύστημα πολλαπλών κεραιών (virtual MIMO).


Η επίτευξη της συνεργασίας των κινητών κόμβων απαιτεί την επίλυση πολλών και σημαντικών προβλημάτων σε όλα σχεδόν τα επίπεδα του δικτύου, όπως:

- Θεμελιώδεις περιορισμοί στα συνεργατικά συστήματα (π.χ., χωρητικότητα καναλιών).

- Συνεργατικές τεχνικές προσανατολισμένης επικοινωνίας (cooperative beamforming).

- Εκτίμηση καναλιού, ισοστάθμιση, κώδικες χώρου-χρόνου.

- Αποδοτική ανάθεση πόρων από συνεργαζόμενους κόμβους.

- Συγχρονισμός.

Πηγαίνετε πάνω


2) Γνωστικές ασύρματες επικοινωνίες

Οι λεγόμενες «γνωστικές ασύρματες επικοινωνίες» (cognitive radio) είναι μια ενδιαφέρουσα ιδέα των τελευταίων ετών που αναμένεται να φέρει σημαντική βελτίωση στον τρόπο αξιοποίησης και διαχείρισης του φάσματος αλλά και των υπολοίπων πόρων.

Μετά τη ραγδαία αύξηση των ασύρματων συστημάτων επικοινωνίας και των σχετικών υπηρεσιών δημιουργήθηκε η αίσθηση ότι επέρχεται ένας αναπόφευκτος κορεσμός στο φάσμα. Στην πραγματικότητα όμως, συστηματικές μελέτες έδειξαν ότι, σε δεδομένο τόπο και χρόνο η χρήση των αδειοδοτημένων περιοχών φάσματος κυμαίνεται από 15% έως 85%. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν δεσμευμένες περιοχές φάσματος που κάποιες χρονικές στιγμές και σε κάποιες γεωγραφικές περιοχές είναι ανενεργές. Προς την κατεύθυνση της καλύτερης διαχείρισης του φάσματος, τα σύγχρονα τηλεπικοινωνιακά πρότυπα και οι ερευνητικές κατευθύνσεις για τις επικοινωνίες 4G στρέφονται προς τις λεγόμενες γνωστικές ασύρματες επικοινωνίες. Αυτό σημαίνει ότι ένας χρήστης θα έχει τη δυνατότητα: α) να ανιχνεύει το ασύρματο περιβάλλον του και β) ανάλογα με τις συνθήκες που επικρατούν και τις δικές του ανάγκες να προσαρμόζει τη μετάδοσή του. Κατά την ανίχνευση του περιβάλλοντος θα μπορεί να εκτιμήσει ποιες περιοχές του φάσματος στη γεωγραφική περιοχή του δεν χρησιμοποιούνται καθόλου ή αξιοποιούνται μερικώς. Στη συνέχεια, ανάλογα με τις συνθήκες του φάσματος και την ποιότητα υπηρεσιών (Quality-of-Service, QoS) που επιθυμεί, θα μπορεί να προσαρμόσει κάποιες παραμέτρους μετάδοσης.

Υπάρχουν πολλά ενδιαφέροντα ανοιχτά προβλήματα, όπως:

- Τεχνικές ανίχνευσης του ασύρματου περιβάλλοντος.

- Μέθοδοι εντοπισμού κακόβουλων χρηστών με «εγωιστική» συμπεριφορά σε ότι αφορά τη χρήση του

φάσματος.

- Θέματα που σχετίζονται με «έξυπνη» λειτουργία του δικτύου και των φορητών επικοινωνιακών

συσκευών με σκοπό την ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων στο περιβάλλον και τον άνθρωπο, κ.α.

 

Πηγαίνετε πάνω

3) Δίκτυα Αισθητήρων

Τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων τυγχάνουν ολοένα και περισσότερης προσοχής από την επιστημονική και βιομηχανική κοινότητα ακριβώς επειδή οι εφαρμογές στις οποίες είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν θα μπορούσαν να επιφέρουν επανάσταση τόσο στην οικονομία όσο και στο σύγχρονο τρόπο ζωής. Το εύρος των εφαρμογών αυτών εκτείνεται από την παρακολούθηση περιβαλλοντικών δεδομένων (π.χ. θερμοκρασία, υγρασία) και την κατασκευαστική βιομηχανία, έως την παρακολούθηση των περιουσιακών στοιχείων μιας εταιρίας (π.χ. εταιρίες μεταφορών) και τον έλεγχο της υγείας ευπαθών ομάδων πληθυσμού δίχως να χρειάζεται η μεταφορά τους σε κάποιο νοσοκομείο.

Ο σχεδιασμός, η υλοποίηση και η λειτουργία ενός δικτύου αισθητήρων απαιτεί τη συνεργασία διαφόρων επιστημονικών κλάδων. Η επεξεργασία σημάτων, ο σχεδιασμός ενσωματωμένων συστημάτων, η ανάπτυξη κατανεμημένων αλγορίθμων, τα δίκτυα και τα πρωτόκολλα αποτελούν μερικούς μόνο από τους τομείς οι οποίοι θα πρέπει να εργαστούν σε αγαστή σύμπνοια προκειμένου να αναπτυχθεί ένα δίκτυο αισθητήρων. Επιπρόσθετα, τα δίκτυα αισθητήρων συνήθως καλούνται να λειτουργήσουν σε αρκετά περιοριστικές συνθήκες όπου κάθε κόμβος του δικτύου βασίζεται στην ισχύ της μπαταρίας του τόσο για να καταγράψει τα δεδομένα των αισθητήρων του, όσο και για να τα επεξεργαστεί και να τα αποστείλει πληροφορία σε κάποιο άλλο σημείο του δικτύου.

Κάποια θέματα που θα μπορούσαν να απασχολήσουν το Δίκτυο είναι τα εξής:

- Κατανεμημένη εκτίμηση των ποσοτήτων που μετρά το δίκτυο αισθητήρων.

- Εκτίμηση θέσης και παρακολούθηση πηγής σήματος από δίκτυο αισθητήρων.

- Στρατηγικές διακίνησης της πληροφορίας από τους κόμβους σε έναν κεντρικό κόμβο επεξεργασίας.

- Τεχνικές συγχρονισμού των αισθητήρων.

- Διαχείριση της κινητικότητας των κέντρων ελέγχου ή/και των αισθητήρων.

- Ανάπτυξη νέων μοντέλων και μετρικών απόδοσης.

 

Πηγαίνετε πάνω

4) Διαστρωματικός σχεδιασμός συστημάτων

Παραδοσιακά, η ανάλυση και η σχεδίαση συστημάτων επικοινωνιών έχει διευκολυνθεί σημαντικά από το χωρισμό τους σε επίπεδα (layers). To κάθε επίπεδο οφείλει να επικοινωνεί με τα γειτονικά του επίπεδα μέσω σαφώς ορισμένων διεπαφών. Επιπρόσθετα, ένα επίπεδο δε χρειάζεται να γνωρίζει πώς υλοποιούνται τα υπόλοιπα. Ωστόσο, παρόλη την απλότητά της, η προσέγγιση αυτή δεν είναι η βέλτιστη από πλευράς απόδοσης. Οι ολοένα αυξανόμενες ανάγκες και απαιτήσεις για μεγαλύτερους ρυθμούς μετάδοσης και καλύτερη αξιοπιστία έχουν οδηγήσει, τα τελευταία χρόνια, στην εισαγωγή του διαστρωματικού σχεδιασμού συστημάτων με βάση τον οποίο κάποιες αποφάσεις σε κάθε επίπεδο παίρνονται με χρήση πληροφορίας από άλλα επίπεδα. Για παράδειγμα, το φυσικό επίπεδο ενός συστήματος μπορεί να χρησιμοποιήσει πληροφορία σχετικά με τις απαιτήσεις των εφαρμογών που επιθυμούν να χρησιμοποιήσουν το μέσο πριν κατανείμει τους διαθέσιμους πόρους. Βασική προϋπόθεση για τον αποδοτικό διαστρωματικό σχεδιασμό είναι η συνεργασία μεταξύ ερευνητών που είναι ειδικοί σε συμπληρωματικά αντικείμενα ώστε να κατανοηθούν καλύτερα οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των στρωμάτων.

Πηγαίνετε πάνω


5) Κατανάλωση ενέργειας

Βασικό χαρακτηριστικό των αδόμητων (ad hoc) δικτύων και των δικτύων αισθητήρων είναι η έλλειψη κεντρικής, σταθερής επικοινωνιακής υποδομής καθώς και τα περιορισμένα ενεργειακά αποθέματα των κόμβων τους. Οι κόμβοι των δικτύων αυτών συνεργάζονται μεταξύ τους για την εκτέλεση των βασικών επικοινωνιακών εργασιών, όπως αυτών της δρομολόγησης δεδομένων προς έναν (unicast), μερικούς (multicast) ή όλους (broadcast routing) τους κόμβους τους δικτύου. Παράλληλα, το γεγονός ότι οι κόμβοι λειτουργούν με μπαταρία, έχει ως αποτέλεσμα να είναι συχνό το φαινόμενο εξάντλησης της ενέργειάς τους και αποκοπής του δικτύου. Επομένως, είναι σημαντική η ανάπτυξη αλγορίθμων δρομολόγησης και αντίστοιχων πρωτοκόλλων που λαμβάνουν υπόψη στις αποφάσεις τους τα ενεργειακά χαρακτηριστικά των κόμβων, όπως η υπολειπόμενη ενέργεια και η ισχύς μετάδοσής τους. Ακόμα, τεχνικές όπως η δυναμική μεταβολή της ισχύος μετάδοσης των κόμβων μπορεί να χρησιμοποιηθούν για τη βέλτιστη χρήση των ενεργειακών αποθεμάτων τους. Κατά το σχεδιασμό ενεργειακά αποδοτικών αλγορίθμων δρομολόγησης θα πρέπει να αξιολογείται, επιπλέον της ενεργειακής τους απόδοσης, η μέση καθυστέρηση μετάδοσης πακέτων που επιτυγχάνουν καθώς και ο φόρτος τον οποίο δημιουργούν κατά τη λειτουργία τους (π.χ., παρεμβολή ή πλήθος πακέτων ελέγχου). Όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας από αισθητήρες ένα ενδιαφέρον θέμα είναι η έξυπνη σχεδίαση συσκευών ώστε να έχουν μέγιστη απαιτούμενη σύζευξη με ελάχιστη ενέργεια. Σχετικό επίσης είναι το ζήτημα της σχεδίασης κατευθυντικών ασύρματων συσκευών κινητών επικοινωνιών για τη μείωση της απώλειας ενέργειας από αχρείαστη και ανεπιθύμητη απορρόφηση των μικροκυματικών ακτινοβολιών από βιολογικούς ιστούς.

Πηγαίνετε πάνω


6) Aσύρματα-οπτικά δίκτυα και πλατφόρμες δοκιμών
(testbeds)

Η ολοκλήρωση των οπτικών και ασύρματων δικτύων θεωρείται ως μια ελπιδοφόρα λύση για τη αύξηση της χωρητικότητας στα δίκτυα πρόσβασης αλλά και της αύξησης της κινητικότητας των χρηστών. Επιπλέον είναι λύση χαμηλού κόστους υλοποίησης καθώς τα παθητικά οπτικά δίκτυα χρησιμοποιούνται για τη διασύνδεση κορμού (backhaul) των ασύρματων βάσεων WiMax. Πολλά ερευνητικά θέματα πρέπει να αντιμετωπιστούν εδώ, όπως είναι η αρχιτεκτονική σχεδίαση των υβριδικού δικτύου, ο τρόπους αποδοχής των νέων συνδέσεων (admission control), η υποστήριξη ποιότητας υπηρεσίας και η απονομή εύρους ζώνης στους σταθμούς βάσης. Η ιδιαίτερη περίπτωση ολοκλήρωσης GPON/WiMax παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον και εφαρμογή κυρίως λόγω των συναφών χαρακτηριστικών που απορρέουν από τη χρήστη του πρωτοκόλλου Ethernet.

Πηγαίνετε πάνω

Copyright 2011 Έρευνα. Custom Footer text
Templates Joomla 1.7 by Wordpress themes free