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 μεγιστοποίηση της περιοχής επικοινωνιακής κάλυψης σε ένα WSN αλλά και του αριθμού των επικοινωνούντων κόμβων. Η ιδιαιτερότητα της έρευνας εντοπίζεται στη χρήση του Δείκτη Ισχύος Ληφθέντος Σήματος (RSSI) για την εξαγωγή συμπερασμάτων για τη συνδεσιμότητα του δικτύου. Υλοποιήθηκε συνεπώς ένα WSN, αποτελούμενο από ένα ζευγάρι κόμβων αποστολέας-παραλήπτης, των οποίων η επικοινωνία βασίζεται στο πρότυπο της IEEE 802.15.4. Στόχος της πειραματικής διαδικασίας αποτέλεσε η μέτρηση (στην μεριά του παραλήπτη) του RSSI και ο υπολογισμός του ποσοστού των επιτυχώς ληφθέντων πακέτων για την επικοινωνία μεταξύ αποστολέα-παραλήπτη, μεταβάλλοντας την προγραμματιζόμενη ισχύ εκπομπής του αποστολέα αλλά και τη θέση του παραλήπτη σε μια δεδομένη περιοχή ενδιαφέροντος. Από το στάδιο αυτό της πειραματικής διαδικασίας προέκυψε η περιοχή επικοινωνιακής κάλυψης ενός κόμβου για τα διάφορα προγραμματιζόμενα επίπεδα ισχύος εκπομπής. Τα αποτελέσματα αυτά συνέβαλαν στην ανάπτυξη αλγορίθμου βελτιστοποίησης της συνδεσιμότητας του δικτύου, με βάση τον οποίο αναζητήθηκε η μέγιστη επικοινωνιακή κάλυψη του δικτύου και ο μέγιστος αριθμός ζευγών επικοινωνούντων κόμβων. / Wireless Sensor Networks consist a new research domain in the field of wireless communications. However, they are under many constraints, whisch open new research in this field. One such field consitutes connectivity in Wireless Sensor Networks, which was the stimulus of this Diploma Thesis. The initial goal was the extraction of the maximization of the connunication range of the network and of the number of the nodes tha communicate. The parsticularity of the reserch is the m,easurement of the Received Signal Strength. We deployed tow nodes in the area of interest and measured this indicator. Then the results wereused in an algorithm for the optimization of the communication range and the number of communicating nodes in the network.

Στην διπλωματική εργασία γίνεται μια γενική μελέτη σχετικά με τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων τις εφαρμογές τους, της δομής των κόμβων, αναφορά στα δίκτυα, τις τοπολογίες και τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται στα συγκεκριμένα δίκτυα. Στην συνέχεια γίνεται μια αναφορά στο λειτουργικό σύστημα tinyOS και στη γλώσσα προγραμματισμού του nesC. Τέλος, στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας υλοποιήσαμε μια εφαρμογή που παρακολουθεί την υγρασία σε μια συγκεκριμένη περιοχή, χρησιμοποιώντας τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων και παρουσιάζει στον χρήστη τα αποτελέσματα με ένα γραφικό τρόπο. / The present thesis studies wireless sensor networks (WSN), on their applications, their structure, and reports on networks, topologies and their protocols used in WSN. Additionally a study on the tinyOS operating system using the programming language nesC is reported. In order to demonstrate the efficiency of WSN an application that monitors the humidity in a given area using wireless sensor network technology and the results are presented to the user in a graphic way

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την παρουσίαση των ασύρματων δικτύων αισθητήρων και ελεγκτών στην βιομηχανία. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Γενικής Ηλεκτροτεχνίας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η δημιουργία μίας ολοκληρωμένης παρουσίασης για την τεχνολογία ασύρματης δικτύωσης σε βιομηχανικό περιβάλλον, ώστε να μπορεί ο αναγνώστης να κατανοήσει εις βάθος τα πλεονεκτήματα αλλά και τους κινδύνους από την εφαρμογή της, να ενημερωθεί σε ποιο επίπεδο εφαρμογής βρίσκεται σήμερα, καθώς και να κατανοήσει το τεχνικό μέρος της τεχνολογίας αυτής. Αρχικά έγινε μία εισαγωγή στο πώς δουλεύει η ασύρματη τεχνολογία και των βασικών χαρακτηριστικών της, (κεραίες τοπολογίες κλπ), ενώ παρουσιάστηκαν και τα διάφορα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται στα ασύρματα δίκτυα γενικά. Στη συνέχεια έγινε παρουσίαση των απαιτήσεων για βιομηχανική δικτύωση (π.χ. ασφάλεια, αξιοπιστία) ενώ μελετήθηκε πώς μπορεί να γίνει στην πράξη η εφαρμογή των ασυρμάτων δικτύων στον τομέα της βιομηχανίας, δηλαδή τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται, καθώς και ανάλυση του τομέα της ασφάλειας δεδομένων κατά την ασύρματη μετάδοση στο βιομηχανικό περιβάλλον. Το επόμενο βήμα έγινε παρουσίαση του λογισμικού Prosoft Wireless Designer της εταιρίας Prosoft για τον σχεδιασμό βιομηχανικών δικτύων σε περιβάλλον υπολογιστή. Τέλος παρουσιάστηκαν επιλεκτικά παραδείγματα υλοποιημένων εφαρμογών ασύρματης δικτύωσης από εταιρίες, καθώς και διάφορα προϊόντα που κυκλοφορούν στην αγορά και χρησιμοποιούνται αποκλειστικά για βιομηχανική ασύρματη δικτύωση. / -

Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η δημιουργία ενός υποβρύχιου ασύρματου δικτύου αισθητήρων για την πραγματοποίηση της μέτρησης της στάθμης μίας δεξαμενής γεμισμένης με νερό και λύματα. Πραγματοποιήθηκε μία πλήρη βιβλιογραϕική αναζήτηση πάνω στο θέμα των των υποβρύχιων ασύρματων δικτύων αισθητήρων και στην συνέχεια αγοράστηκε ο κατάλληλος εξοπλισμός για την πραγματοποίηση των πειραμάτων. Με την χρήση του ολοκληρωμένου εξοπλισμού evaluation kit EK010-JN5148, δημιουργήσαμε ένα δίκτυο μεταξύ ενός συντονιστή, ενός δρομολογητή και διαϕόρων τερματικών συσκευών. Ο δρομολογητής και οι τερματικές συσκευές πραγματοποιούν μετρήσεις της θερμοκρασίας στο υδάτινο περιβάλλον και ο δρομολογητής είναι υπεύθυνος για την μεταϕορά των πληροϕοριών εκτός του υποβρύχιου περιβάλλοντος, στον συντονιστή, ο οποίος απεικονίζει τα πακέτα δεδομένων στην LCD οθόνη. Με αυτό τον τρόπο, ο χρήστης βλέπει ανά πάσα στιγμή τις μετρήσεις που τον ενδιαϕέρουν, αλλά και ταυτόγχρονα παρακολουθεί την ισχύ του δικτύου στα διάϕορα βάθη,στα οποία εμβυθίζονται οι μικροεπεξεργαστές που ϕέρουν τους αισθητήρες. Απώτερος στόχος της εργασίας είναι η εξοικείωση του αναγνώστη με το αντικείμενο των ασύρματων δικτύων υποβρύχιων αισθητήρων και η ανάδειξη της χρησιμότητάς τους μέσω των πολυάριθμων εϕαρμογών τους. Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν έδωσαν ένα αριθμό κριτηρίων για την διαπίστωση της ισχύος των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στο νερό και τελευταίο και μη αμελητέο η εϕαρμογή που δημιουργήθηκε αποτελεί μία σημαντική λύση στο πρόβλημα ανίχνευσης της στάθμης των λυμάτων σε μία δεξαμενή γεμισμένη με νερό και λύματα, ουσίες οι οποίες πρέπει να διαχωριστούν στην συνέχεια. Στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας, έγινε λεπτομερής μελέτη της λειτουργίας του Υδροηλεκτρικού Σταθμού του Γλαύκου στην περιοχή της Αχαίας και των αναγκών του σταθμού, όπου και στο τέλος προτάθηκαν λύσεις για την βελτίωση και διευκόλυνση της ετήσιας πραγματοποίησης μετρήσεων πάνω στην ποιότητα του αρδεύσιμου νερού, χρησιμοποιώντας τον αγορασθέντα εξοπλισμό. / The object of this thesis is to create an underwater wireless sensor network for the embodiment of the level measurement of a tank filled with water and wastewater. A search in literature was conducted on the topic of underwater wireless sensor network, in order to further purchase the appropriate equipment to perform the experiments. Using the integrated equipment kit EK010-JN5148, a network was created between a coordinator device, a router device and various terminals. The router and terminal devices operate temperature measurements in the aquatic environment, while the router has the additional role to transfer the gathered information to the coordinator, who is placed outside the aquatic environment. Afterwards, the coordinator illustrates the data packets on the LCD screen for the user to see. The advantage of the network utilization is that the user can benefit from the update of the information and choose the way to depict them and concurrently monitor the power of the network in various depths. The ultimate goal of this paper is to familiarize the reader with the object of underwater wireless sensor networks highlighting their usefulness through numerous applications. The experiments that were carried out provide criteria to determine the effect of the electromagnetic waves in water. Finally, through coding in language C, an application was created to serve as a solution to the problem of detecting the level of water waste in an industrial tank and give necessary information to facilitate its separation later in the process. During the thesis, a detailed study was made on the operation of a hydroelectric power plant in Glavkos in the region of Achaea, Greece. Solutions including the use of the kit EK010-JN5148 were proposed in order to enhance and facilitate the annual measurements on the quality of the irrigable water.

Τα Ασύρματα Συνδεδεμένα Συστήματα αποτελούν ένα διαρκώς διευρυνόμενο τομέα στη σύγχρονη επιστημονική και τεχνολογική εξέλιξη. Το Κεφάλαιο 1 αρχικά εισάγει τον αναγνώστη σε αυτήν την κατηγορία συστημάτων. Στη συνέχειά του, παρουσιάζονται η δομή, οι εφαρμογές και τα προβλήματα που σχετίζονται με τα Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων, που συγκαταλέγονται στα πλέον χαρακτηριστικά παραδείγματα ασύρματα συνδεδεμένων συστημάτων. Σε αντιστοιχία με τα προαναφερθέντα, αυτή η διδακτορική διατριβή προσεγγίζει κάποια από τα θέματα ερευνητικού ενδιαφέροντος στα Α.Δ.Α. στοχεύοντας στην επίλυση των αντίστοιχων επιστημονικών προβλημάτων. Το ερευνητικό έργο που εκπονήθηκε, αποτυπώνεται στα επόμενα κεφάλαια της διατριβής ως ακολούθως Στο Κεφάλαιο 2 προσεγγίζεται το σημαντικότερο πρόβλημα που αντιμετωπίζουν τα Α.Δ.Α. κάθε τύπου, δηλαδή αυτό της ενεργειακής ανεπάρκειας. Για το λόγο αυτό επιχειρείται η επίτευξη της εξοικονόμησης ενέργειας σε Α.Δ.Α. μέσω ενός καινοτόμου σχήματος ελέγχου που προτείνεται. Το σχήμα αυτό στοχεύει στην επίτευξη ενεργειακά ευφυούς δρομολόγησης δεδομένων. Η αποτελεσματικότητα του προτεινόμενου σχήματος εξετάζεται μέσω ενός εκτενούς συνόλου προσομοιώσεων που συγκρίνουν την απόδοσή του έναντι αυτής ενός από τα πλέον προηγμένα ιεραρχικά πρωτόκολλα για Α.Δ.Α. Το Κεφάλαιο 3 εστιάζει στη μετάδοση δεδομένων video σε Α.Δ.Α., μελετά τους περιορισμούς στου οποίους υπόκειται αυτή και περιγράφει την ανάπτυξη ενός καινοτόμου σχήματος ελέγχου το οποίο επιδιώκει από κοινού την ενεργειακή εξοικονόμηση και την παροχή υψηλής ποιότητας υπηρεσιών με ταυτόχρονη ικανοποίηση του διαθέσιμου εύρους ζώνης. Η απόδοση του προτεινόμενου σχήματος τόσο ως προς την ενεργειακή ευφυΐα όσο και προς τη διασφάλιση ποιότητας εξετάζεται μέσω εκτενών προσομοιώσεων. Στο Κεφάλαιο 4 της διατριβής αναπτύχθηκε ένα καινοτόμο σχήμα ελέγχου ποιότητας υπηρεσιών που αφορά τη σειριακή μετάδοση σε Α.Δ.Α. εικόνων οι οποίες χαρακτηρίζονται από χαμηλή ταχύτητα μεταβολής. Το προτεινόμενο σχήμα προσαρμόζει τη συμπίεση των ασύρματα μεταδιδόμενων εικόνων προκειμένου να ικανοποιούνται προκαθορισμένα όρια που αφορούν τον ανώτατο επιτρεπόμενο χρόνο μετάδοσης. Η απόδοση του προτεινόμενου σχήματος εξετάζεται μέσω εκτενών πειραμάτων. Το Κεφάλαιο 5 της διατριβής αυτής ασχολείται με την αντιμετώπιση της συμφόρησης δικτύου σε Α.Δ.Α.. Πιο συγκεκριμένα, ένα καινοτόμο σχήμα ελέγχου, προτείνεται με στόχο την ανίχνευση της επερχόμενης της συμφόρησης και την αποτροπή της περαιτέρω διάδοσής της. Η αποτελεσματικότητα του σχήματος ελέγχεται μέσω εκτεταμένων προσομοιώσεων. Τέλος, στο Κεφάλαιο 6 σκιαγραφείται το ερευνητικό έργο που επιτελέστηκε κατά την εκπόνηση αυτής της διδακτορικής διατριβής. Επιπρόσθετα, συνοψίζεται η επιστημονική συμβολή της διατριβής και παρουσιάζονται τα ερευνητικά συμπεράσματα που προήλθαν μέσω αυτής. Τέλος, προτείνονται κατευθύνσεις μελλοντικής έρευνας σχετικής με τα επιστημονικά θέματα που πραγματεύεται η διατριβή. / Wirelessly connected systems play a rapidly growing role in modern scientific and technological evolution. Chapter 1, at first introduces the reader into this type of systems. Next, the structure, applications and problems associated with the wireless sensor networks, which are among the most typical and widely used examples of wirelessly connected systems are described. In accordance to the aforementioned challenges that the utilization of WSNs faces, a research work has been performed in the context of this doctoral thesis which is organized as follows: In Chapter 2, the issue of energy conservation is approached in WSNs through the energy efficient control of routing. For this reason a novel reactive hierarchical protocol, named SHPER, for energy efficient data routing in WSNs, is proposed. The efficacy of the proposed scheme is examined through extensive simulation tests. Chapter 3 focuses at video communication over WSNs and examines the combined fulfillment of contradictory requirements such as the severe limitations concerning both the available energy resources and bandwidth and the call for high QoS. For this reason, PEMuR, a novel dual control scheme for efficient video communication, which aims at the attainment of both considerable energy saving and high QoS was introduced. Both the energy efficiency and the Qos efficiency of this dual scheme is evaluated through thorough simulations. Chapter 4 examines the transmission of image data over WSNs and introduces a novel QoS control scheme for the sequential transmission over Wireless Sensor Networks of slowly varying images. This scheme aims to adaptively adjust the compression of wirelessly transmitted images in order to conform to predefined upper bounds of the end-to-end image transmission time, while achieving the highest QoS. The effectiveness of the proposed QoS control algorithm is investigated through extended experiments with and without the occurrence of network congestion. Chapter 5 tries to correlate the occurrence of congestion in WSNs with the existence of specific variable and invariant factors and proposes a novel control scheme named PACA, which aims to both predict forthcoming congestion and prevent its further diffusion. The effectiveness of the proposed scheme is examined through extensive simulation tests. Finally, in Chapter 6, the research work performed within the context of this doctoral thesis is summarized. Additionally, the scientific contribution achieved is outlined. Moreover, the conclusions drawn from the research results are presented along with some relevant topics of future research.

Βασικό χαρακτηριστικό της σύγχρονης εποχής αποτελεί η ραγδαία αύξηση του Διαδικτύου τόσο σε επίπεδο χρηστών όσο και σε επίπεδο παρεχόμενων υπηρεσιών. Συνεπώς, είναι επιτακτική η ανάγκη της προστασίας των δικτυακών και υπολογιστικών συστημάτων από διάφορες απειλές οι οποίες μπορούν να τα καταστήσουν τρωτά. Για την πλήρη προστασία όμως αυτών των συστημάτων, απαιτείται πρώτα η κατανόηση του είδους, της ταυτότητας και του τρόπου διάδοσης της απειλής. Ιδιαίτερη χρήσιμη έχει αποδειχθεί η ανάπτυξη και αναζήτηση αξιόπιστων μοντέλων ικανών να περιγράψουν αρκετά αποτελεσματικά τον τρόπο διάδοσης μιας απειλής. Η αναζήτηση τέτοιων μοντέλων αποτελεί πλέον ένα σημαντικό τομέα έρευνας στην ακαδημαϊκή και όχι μόνο κοινότητα. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η προσομοίωση και μελέτη των βασικών επιδημιολογικών μοντέλων SI, SIR, SIS και SIRS. Τα μοντέλα αυτά είναι εμπνευσμένα από την επιστήμη της Βιολογίας, και πλέον τη σημερινή εποχή χρησιμοποιούνται ευρέως για τη μοντελοποίηση της διάδοσης αρκετών απειλών στα δίκτυα υπολογιστών, όπως πχ. οι ιοί και τα σκουλήκια (viruses and worms). Η εργασία αποτελείται από πέντε κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο, γίνεται και η παρουσίαση των ασυρμάτων δικτύων αισθητήρων περιγράφοντας επίσης τόσο τη δομή όσο και τα βασικά χαρακτηριστικά αυτών. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μια παρουσίαση των βασικών ειδών του κακόβουλου λογισμικού που μπορούν να πλήξουν ένα υπολογιστικό σύστημα. Γίνεται επίσης αναφορά στα χαρακτηριστικά των κακόβουλων λογισμικών τα οποία επηρεάζουν την εξάπλωσή του. Το τρίτο κεφάλαιο επιχειρεί να εισάγει την έννοια της επιδημιολογίας στα συστήματα υπολογιστών με την ανάλυση κυρίως των ιδιαιτεροτήτων οι οποίες την χαρακτηρίζουν. Επίσης αυτό το κεφάλαιο παρουσιάζει κάποια βασικά επιδημιολογικά μοντέλα κάνοντας μια αναφορά τόσο στα βασικά χαρακτηριστικά αυτών, όσο επίσης και στον τρόπο λειτουργίας τους. Το τέταρτο κεφάλαιο το οποίο είναι και το πιο σημαντικό της εργασίας αυτής, αφιερώνεται στην παρουσίαση του εργαλείου OPNET Modeler που χρησιμοποιήσαμε και στην εκτενή περιγραφή της προσομοίωσης των μοντέλων SI, SIS, SIR και SIRS που διεξήγαμε για ένα ασύρματο δίκτυο αισθητήρων. Γίνεται παρουσίαση της λειτουργίας του δικτύου με ταυτόχρονη επεξήγηση του κώδικα που αναπτύχθηκε. Επιπλέον παρουσιάζονται και αναλύονται τα αποτελέσματα της προσομοίωσης ενώ παράλληλα περιγράφονται και τα συμπεράσματα στα οποία μας οδήγησε η εν λόγω προσομοίωση. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο, γίνεται μια αναφορά σε κάποια βασικά συμπεράσματα στα οποία οδηγηθήκαμε, ενώ περιγράφονται και πεδία πάνω στη μελέτη της διάδοσης ενός κακόβουλου λογισμικού σε ένα υπολογιστικό δίκτυο, τα οποία μπορούν να μελετηθούν εκτενέστερα μελλοντικά. / A basic characteristic of contemporary days is the boom of the Internet either in terms of users or in terms of services rendered. Therefore, there is an imperative need to protect the network and computational systems from various threats which can render them vulnerable. However, for the full protection of these systems, it is required in the first place to get to know the type, the identity and the propagation mode of the threat. Of significant use has proved to be the development and the pursuit of models capable of describing quite effectively the way a threat is spread. The pursuit of such models constitutes nowadays a significant sector of research, including, but not limited to the academic community. The intention of the present diploma thesis is the simulation and study of the basic epidemic models SI, SIR, SIS and SIRS. These models are inspired from the science of Biology, and they are widely used nowadays for the modeling of the spread of various threats in computer networks such as viruses and worms. This dissertation consists of five chapters. In the first chapter, there is taking place the presentation of wireless sensor networks and there is also a description of their structure and their basic characteristics. In the second chapter there is a presentation of the basic types of malicious software that can hit a computational system. There is also reference to the characteristics of malicious software that affect their propagation. The third chapter attempts to introduce the concept on epidemiology in computer systems, analyzing mainly the particularities characterizing her. In addition, this chapter presents some basic epidemic models, referring both to their basic characteristics and their mode of operation. The fourth chapter, which is also the most significant one of the present thesis, is dedicated to the presentation of the tool OPNET Modeler that we used too in the thorough description of the simulation of the models SI, SIR, SIS and SIRS that we carried out for a wireless sensor network. It is taking place the presentation of the network’s operation mode with a simultaneous explanation of the code that was developed. Moreover, there are presented and analyzed the results of the simulation when at the same time are also described the conclusions that were derived from the present simulation. Finally, in the fifth chapter, there is a reference to some basic conclusions in which we were led, where there are also described fields concerning the study of malicious software propagation in a computational network, which can studied further in the future.

Στα αυτοοργανούμενα ασύρματα δίκτυα, αυτόνομοι κόμβοι με κάρτες ασύρματης μετάδοσης σχηματίζουν ένα δίκτυο χωρίς προυπάρχουσα δομή. Η δρομολόγηση σε ένα συμβατικό δίκτυο γίνεται από ειδικούς δρομολογητές, είτε υλοποιημένους σε υλικό ειδικά για αυτό το σκοπό, ή κατάλληλους υπολογιστές. Αντίθετα, σε ένα adhoc δίκτυο, η δρομολόγηση διεκπεραιώνεται από τους ίδιους τους κόμβους. Κάθε κόμβος έχει τη δυνατότητα να προωθεί δικτυακό φορτίο στους υπόλοιπους. Οι κόμβοι σε ένα ad hoc δίκτυο προσφέρονται να προωθήσουν την δικτυακή κίνηση εκ μέρους άλλων κόμβων. Η λειτουργικότητα του ad hoc δικτύου εξαρτάται σημαντικά από την ικανότητα προώθησης πακέτων των κόμβων του. Συνεπώς καταλαβαίνουμε ότι ο αλγόριθμος δρομολόγησης του ad-hoc δικτύου διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην απόδοσή του. Βασικός σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι να μελετήσει την απόδοση μερικών βασικών αλγορίθμων δρομολόγησης ως προς κάποιες μετρήσιμες παραμέτρους. / In ad hoc wireless networks, autonomous nodes with wireless transmission cards form a network without pre-existing structure. Routing in a conventional network is performed by special routers , either in hardware implementations specifically for this purpose, or by appropriate computers. Conversely, in an adhoc network, routing is handled by the nodes themselves. Each node has the ability to forward the other nodes' load. The nodes in an ad hoc network offer to promote the network traffic from other nodes. The functionality of the ad hoc network depends significantly on the performance of packet forwarding of the nodes. Therefore we understand that the routing algorithm of ad-hoc network plays an important role in performance. The main purpose of this thesis is to study the performance of some key routing algorithms for some measurable parameters.

Στην εργασία αυτή μελετούνται ζητήματα που αφορούν την εφαρμογή των δικτύων αισθητήρων και του διαδικτύου των αντικειμένων σε κτίρια, με στόχο την εξοικονόμηση ενέργειας. Αρχικά, γίνεται μία επισκόπηση για τα πράσινα και τα έξυπνα κτίρια, τόσο για τα χαρακτηριστικά τους όσο και για τις τεχνικές κατασκευής τους. Η μελέτη επικεντρώνεται όμως στον τομέα της εξοικονόμησης ενέργειας παρουσιάζοντας τις πιο διαδεδομένες εμπορικές λύσεις αλλά και την πρόοδο σε επίπεδο έρευνας, παρουσιάζοντας τα αποτελέσματα από τα πιο πρόσφατα ερευνητικά προγράμματα. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται το σύστημα και οι αυτοματισμοί που αναπτύχθηκαν προκειμένου να μπορέσουν να ελεγχθούν τα ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα του κτιρίου. Πρώτα, αναλύεται η αρχιτεκτονική του συστήματος και των αυτοματισμών. Έπειτα, περιγράφεται η ασύρματη δικτύωση των αυτοματισμών χρησιμοποιώντας ενσωματωμένες IPv6 τεχνολογίες. Τέλος, παρουσιάζονται οι τρόποι διασύνδεσης του αυτοματισμού με την κάθε συσκευή και ο τρόπος που ελέγχονται μέσα από τις εντολές που δίνει ο χρήστης και τα σενάρια που έχει ορίσει. Τέλος, περιγράφονται οι εφαρμογές του συστήματος, τα σενάρια που εφαρμόστηκαν, οι μετρήσεις και η εξοικονόμηση ενέργειας που επετεύχθη στην κάθε περίπτωση. Η κύρια εφαρμογή που αναλύεται είναι στο εργαστήριο δικτύων αισθητήρων του τμήματος Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών και Πληροφορικής στο πανεπιστήμιο της Πάτρας ενώ επίσης γίνεται αναφορά στις εφαρμογές που έγιναν στις αίθουσες ενός Γυμνασίου της Πάτρας, στο σύστημα ποτίσματος ενός θερμοκηπίου φράουλας και στο σύστημα πρόληψης βλαβών σε ηλεκτρολογικούς πίνακες στο εργοστάσιο της Αθηναϊκής Ζυθοποιίας στην Πάτρα. / In this work are studied issues relating to the application of sensor networks and the internet of things in buildings, in order to save energy. Firstly, there is an overview of green and smart buildings, both for their features and techniques for their construction. The study, however, focuses on energy saving, indicating the most common commercial solutions and progress at the research level, presenting the results of the latest research programs. Then, occurs the system and automations that developed to be able to control the electro-mechanical systems of the building. First, is analyzed the system architecture and the structure of automations. Then, is described the wireless networking of the automations using embedded IPv6 technologies. Finally, is shown how the automations are interface with each device and the way they controlled through commands given by the user and the scenarios that are designated. Finally, is described the applications of the system, the scenarios that were applied, the measurements and the energy savings that achieved in each case. The main application that is analyzed took place in the sensor networks laboratory of Computer Engineering and Informatics Department at the University of Patras. There are also references to applications that were made in the classrooms of a high school of Patras, in the irrigation system of a greenhouse with strawberries and in the early notification system to prevent damage in the electrical panels of Heineken's factory in Patras.

Η παρούσα διπλωματική εργασία συνίσταται στην μελέτη, την ανάπτυξη και την αξιολόγηση τεχνικών και μεθόδων αποφυγής συμφόρησης στα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων. Στα πλαίσια της εργασίας σχεδιάστηκε μια μέθοδος αποφυγής συμφόρησης η οποία δύναται να διαχειριστεί με επιτυχία κίνηση πακέτων δεδομένων διαφορετικών προτεραιοτήτων και η οποία ονομάστηκε Priority Based Congestion Avoidance Technique (PB-CAT). Η PB-CAT χρησιμοποιεί έναν εξελιγμένο μηχανισμό καθυστέρησης και συγχώνευσης πακέτων ώστε να μειώνεται ο συνολικός αριθμός μεταδόσεων και να αυξάνεται η εκμετάλλευση του μέσου επικοινωνίας με αποτέλεσμα τη βελτίωση της απόδοσης του δικτυακού συστήματος. Με σκοπό την πειραματική αξιολόγησή της, η μέθοδος υλοποιήθηκε στο λειτουργικό σύστημα Contiki και έγιναν εκτεταμένες προσομοιώσεις της λειτουργίας της στον Cooja simulator. Τα αποτελέσματα των εν λόγω προσομοιώσεων απέδειξαν ότι η τεχνική που προτείνεται παρουσιάζει ευεργετική επίδραση στην απόδοση των ασυρμάτων δικτύων αισθητήρων και ιδιαίτερα σε αυτά στα οποία υπάρχει υψηλή κίνηση δεδομένων. / Wireless sensor networks are typically consisted of hundreds of nodes which generate a high volume of network traffic. Therefore, taking into account the multi-hop communication architecture that is most commonly used in said networks, bottlenecks are bound to appear in parts of the system. Those bottlenecks, also referred to as network congestion, can have a vast effect on network performance and, given the constricted resources of WSNs nodes, result in the system failing to serve its purpose. Consequently, special care should be taken to avoid or alleviate the problem of congestion, by developing specific algorithms and methods. Our study aims to lessen the effect of congestion in WSNs by studying, implementing and evaluating techniques of congestion avoidance. In the context of this study, we designed and implemented an innovative congestion avoidance method which can successfully handle three different packet priorities thus naming it Priority Based Congestion Avoidance Technique (PB-CAT). PB-CAT uses an advanced mechanism of packet delay and merging in order to reduce the total transmissions and heighten the optimal use of the communication medium, resulting in improved network performance. In order to evaluate our method, we implemented it using the Contiki OS and performed extensive simulations in the Cooja network simulator. The simulation results presented a clear improvement of the network metrics while the proposed technique was in use, particularly, in sensor networks with a high volume of traffic, where we observed a considerable amount of enhancement in the quality of the network operation.

Ερευνητικό αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η μελέτη της χρήσης ασύρματου δικτύου αισθητήρων για τον έλεγχο και την ολοκλήρωση της αποστολής ενός κινούμενου ρομποτικού οχήματος σε κάποιο άγνωστο περιβάλλον. / This diplomatic project has to do with the research about how a wireless network of sensor is able to cooperate with a mobile robot in order to accomplish a mission.