Στη διπλωματική εργασία μελετάμε τη δυνατότητα συν-λειτουργίας των HAPs και των ad-hoc δικτύων. Μέσα από τη θεωρητική μελέτη και τις προσομοιώσεις προσπαθούμε να μελετήσουμε τις επιδόσεις ενός τέτοιου υβριδικού συστήματος, όσον αφορά τη δρομολόγηση και την αξιοπιστία στη μετάδοση της πληροφορίας. Αρχικά, προχωράμε σε μια θεωρητική μελέτη των στρατοσφαιρικών πλατφόρμων (HAPs) και των ad-hoc δικτύων. Αναφέρουμε δυνατότητες, τεχνολογίες και εφαρμογές των δύο αυτών τηλεπικοινωνιακών τύπων τεχνολογίας. Στη συνέχεια, παρουσιάζουμε το τηλεπικοινωνιακό σενάριο πάνω στο οποίο στηρίχθηκε η προσομοίωση και, τέλος, παρουσιάζουμε αναλυτικά τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την πειραματική διαδικασία με μορφή πινάκων και διαγραμμάτων καθώς και τα συμπεράσματα στα οποία καταλήγουμε βάσει των μετρήσεών μας. / --

Στην διπλωματική εργασία παρουσιάζεται μια νέα δομή δεδομένων ειδικά σχεδιασμένη για δίκτυα μεταφορών ευρείας κλίμακας τα οποία αλλάζουν δυναμικά. Η νέα δομή δεδομένων γραφημάτων μας παρέχει ταυτόχρονα τρία μοναδικά χαρακτηρισ τικά: 1. Σύμπτυξη(Compactness): ικανότητα να προσπελάσει αποδοτικά διαδοχικές κορυφές και ακμές, μια απαίτηση όλων των αλγορίθμων γραφημάτων). 2. Ευκινησία (Agility): ικανότητα να αλλάξει και να ρυθμίσει εξαρχής την εσωτερική της διάταξη με σκοπό να βελτιώσει την τοπικότητα των αναφορών των στοιχείων, σύμφωνα με έναν δεδομένο αλγόριθμο. 3. Δυναμικότητα (Dynamicity): ικανότητα να ενθέσει ή να διαγράψει αποδοτικά κορυφές και ακμές. Όλες οι προηγούμενες γνωστές δομές γραφημάτων δεν υποστήριζαν τουλάχιστον ένα από τα προηγούμενα χαρακτηριστικά ή/και δεν μπορούσαν να εφαρμοστούν σε δυναμικά δίκτυα μεταφορών ευρείας κλίμακας. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία, παρουσιάζεται η πρακτικότητα της νέας δομής γραφημάτων εκτελώντας μια εκτενή πειραματική μελέτη για δρομολόγηση συντομότερων διαδρομών σε Ευρωπαϊκά οδικά δίκτυα ευρείας κλίμακας με μερικές δεκάδες εκατομμύρια κορυφές και ακμές. Χρησιμοποιώντας κλασικούς αλγόριθμους εύρεσης συντομότερων διαδρομών, επιτυγχάνονται εύκολα χρόνοι ερωτημάτων από μια αρχική κορυφή σε μια τελική κορυφή της τάξης των milliseconds, ενώ η νέα δομή γραφημάτων μας μπορεί να ενημερωθεί σε μόλις μερικά microseconds μετά από μια ένθεση ή διαγραφή μιας κορυφής ή ακμής. / We present a new graph data structure specifically suited for large scale transportation networks in dynamic scenario. Our graph data structure provides tree unique characteristics, namely compactness, agility and dynamicity. All previous data structures were lacking support in at least one of the aforementioned characteristics. We demonstrate the practicality of the new graph data structure by conducting experiments on large scale European road networks, achieving query times of classical routing algorithms in the order of milliseconds and update times in the order of a few microseconds.

Η ύλη της διπλωµατικής οργανώνεται σε πέντε κεφάλαια, παρακάτω δίνεται µια σύνοψη των κεφαλαίων: • Στο κεφάλαιο 1, γίνεται µια συνοπτική παρουσίαση των υπαρχόντων κοινωνικών δικτύων που αφορούν το διαβήτη. Πιο συγκεκριµένα, για κάθε κοινωνικό δίκτυο αναφέρονται ο σκοπός που εξυπηρετεί, οι παροχές του προς το χρήστη καθώς και οι αδυναµίες του. Τέλος, γίνεται µια σύγκριση των δικτύων αυτών µε βάση κάποια προκαθορισµένα κριτήρια. • Στο κεφάλαιο 2, δίνεται µια αναλυτική περιγραφή της λειτουργικότητας που παρέχει το σύστηµα που υλοποιήθηκε. 6 • Στο κεφάλαιο 3, δίνεται µια συνοπτική περιγραφή της αρχιτεκτονικής του συστήµατος και πιο συγκεκριµένα των επιπέδων από τα οποία αποτελείται και του ρόλου τους. Πιο συγκεκριµένα, περιγράφεται το επίπεδο δεδοµένων (µοντέλο) και οι οντότητες οι οποίες χρησιµοποιούνται, το επίπεδο λειτουργιών δηλαδή οι αλγόριθµοι στους οποίους στηρίζονται οι βασικές λειτουργίες του συστήµατος και το επίπεδο παρουσίασης δηλαδή το περιβάλλον διεπαφής. • Στο κεφάλαιο 4, παρουσιάζονται συνοπτικά οι τεχνολογίες και τα εργαλεία που παρέχονται για την υλοποίηση κοινωνικών δικτύων καθώς και µια σύντοµη αξιολόγησή τους . • Στο κεφάλαιο 5, παρουσιάζεται συνοπτικά το joomla, το εργαλείο το οποίο επιλέχθηκε για την υλοποίηση του κοινωνικού δικτύου. • Στο κεφάλαιο 6, γίνεται µια σύντοµη αξιολόγηση του συστήµατος και παρουσιάζονται µελλοντικές βελτιώσεις. / Design and implementation of a social network for people who suffer from diabetes.

Αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας είναι η διερεύνηση βελτιωμένων τεχνικών εφαρμογής του μοντέλου κυκλοφοριακού σχεδιασμού SATURN. Για το σκοπό αυτό επιλέγονται να μελετηθούν δύο διαφορετικές περιοχές στην υφιστάμενη και σε μία νέα κατάσταση. Συγκεκριμένα, η πρώτη περιοχή μελετάται ως ρυθμιστικό δίκτυο και οι αλλαγές στη νέα της κατάσταση αφορούν αλλαγή λειτουργίας κάποιων υφιστάμενων οδών όπως είναι αλλαγή κατεύθυνσης ροής οχημάτων και οι μονοδρομήσεις, και η δεύτερη ως προσομοίωσης και οι αλλαγές στη νέα της κατάστασης αφορούν την πεζοδρόμηση μίας οδού. Τα δίκτυα αυτά μελετώνται και ως ντετερμινιστικά και ως στοχαστικά με τη χρήση του αλγόριθμου Frank & Wolf και του Burrell αντίστοιχα, αλγόριθμους που διατίθενται μέσω του SATURN. Από την ανάλυση των αποτελεσμάτων παρατηρείται ότι οι αλλαγές που εφαρμόστηκαν στα δύο δίκτυα της παρούσας εργασίας φορτίζουν τα δίκτυο περισσότερο με αποτέλεσμα να επιβαρύνουν την κυκλοφοριακή κατάσταση. Επιπλέον διαπιστώθηκε ότι οσο πιο απλό είναι ένα δίκτυο τόσο πιο εύκολη είναι η επιλογή της συντομότερης διαδρομής από τους χρήστες, ενώ όσο πληθαίνουν οι εναλλακτικές διαδρομές παρατηρούνται διαφορές στην κατανομή των φόρτων σε αυτές και στην επίλυση του προβλήματος καταμερισμού, καθώς επίσης και ότι σε περιπτώσεις όπου οι εναλλακτικές διαδρομές καθίστανται ανταγωνιστικές παρατηρείται διασπορά των μετακινούμενων σε αυτές. Επιπροσθέτως ενδείκνυται το στοχαστικό μοντέλο ως καταλληλότερο και στις δύο εφαρμογές. Τέλος τo SATURN αποτελεί ένα χρήσιμο προγράμματα ανάλυσης δικτύων, προσομοίωσης και κατανομής της κυκλοφορίας. / The subject of this thesis is the investigation of improved application techniques of model transport planning SATURN. For this purpose, two different networks were chosen to study in two situations, one in an existing and one in a new situation . Specifically , the first area is being studied as a buffer network. The changes in the new situation are changes as the flow direction of vehicles and one-way. The second area is being studies as simulation network. In the new situation one street become way for pedestrian. These networks are studied as deterministic and stochastic using the algorithm Frank & Wolf and Burrell respectively, these algorithms are available through the SATURN. After the analysis of the results, it is observed that changes implemented in both networks affect in a worse way the traffic situation. In addition it was found that the simpler is a network the easier is to select the shortest route from the users. Opposed to this, increasing the alternative routes observed differences in the distribution of flows in them and in the assignment problem’s solution. Moreover in cases where alternative routes become competitive, dispersion of traveling is observed in them. Additionally stochastic model is showed to be appropriate in both applications . Finally to SATURN is a useful network analysis programs of simulation and assignment of traffic to urban road networks.

Ένα φαινόμενο που έκανε την εμφάνισή του τα τελευταία χρόνια είναι η μελέτη μεγάλων δικτύων που εμφανίζουν μια ιεραρχική δομή ανεξαρτήτως κλίμακας (large scale-free networks). Μια παραδοσιακή μέθοδος μοντελοποίησης δικτύων είναι η χρήση γραφημάτων και η χρησιμοποίηση αποτελεσμάτων που προκύπτουν από την Θεωρία Γράφων. Όμως στα κλασικά μοντέλα που έχουν μελετηθεί, δυο κόμβοι του ίδιου γραφήματος έχουν την ίδια πιθανότητα να συνδέονται με οποιουσδήποτε δυο άλλους κόμβους. Αυτός ο τρόπος μοντελοποίησης αποτυγχάνει να περιγράψει πολλά δίκτυα της καθημερινής ζωής, όπως δίκτυα γνωριμιών όπου οι κόμβοι συμβολίζουν ανθρώπους και συνδέονται μεταξύ τους αν γνωρίζονται άμεσα. Σε ένα τέτοιο δίκτυο είναι αναμενόμενο δυο φίλοι κάποιου ατόμου να έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να γνωρίζονται μεταξύ τους από ότι δυο τυχαία επιλεγμένοι ξένοι. Αυτό ακριβώς το φαινόμενο ονομάζεται συσσωμάτωση (clustering) και είναι χαρακτηριστικό για τα εν λόγω δίκτυα. Είναι γεγονός ότι πολλά δίκτυα που συναντώνται στη φύση αλλά και πάρα πολλά ανθρωπογενή δίκτυα εντάσσονται σε αυτήν την κατηγορία. Παραδείγματα τέτοιων είναι τα δίκτυα πρωτεϊνών, δίκτυα τροφικών αλυσίδων, επιδημικής διάδοσης ασθενειών, δίκτυα ηλεκτρικού ρεύματος, υπολογιστών, ιστοσελίδων του Παγκόσμιου Ιστού, δίκτυα γνωριμιών, επιστημονικών αναφορών (citations) κ.α. . Παρότι φαίνεται να άπτονται πολλών επιστημών όπως η Φυσική, η Βιολογία, η Κοινωνιολογία και η Πληροφορική, δεν έχουν τύχει ευρείας μελέτης, καθώς μέχρι στιγμής έλειπαν πραγματικά μεγάλα δίκτυα για πειραματική μελέτη (κενό που καλύφθηκε με την ανάπτυξη του Παγκόσμιου Ιστού). Μέχρι σήμερα δεν έχουν φωτιστεί όλα εκείνα τα σημεία και τα μεγέθη που είναι χαρακτηριστικά για αυτά τα δίκτυα και που πρέπει να εστιάσει η επιστημονική έρευνα, παρόλα αυτά έχει γίνει κάποια πρόοδος. Μια τέτοια έννοια που μπορεί να εκφραστεί με πολλά μεγέθη είναι η έννοια της κεντρικότητας (centrality) ενός κόμβου στο δίκτυο. Η χρησιμότητα ενός τέτοιου μεγέθους, αν μπορεί να οριστεί, είναι προφανής, για παράδειγμα στον τομέα της εσκεμμένης «επίθεσης» σε ένα τέτοιο δίκτυο (π.χ. δίκτυο υπολογιστών). Η ακριβής όμως συσχέτιση της κεντρικότητας με τα άλλα χαρακτηριστικά μεγέθη του δικτύου, όπως η συσσωμάτωση, δεν είναι γνωστή. Στόχος της εργασίας είναι να εμβαθύνει στην έννοια της κεντρικότητας, και χρησιμοποιεί σαν πεδίο πειραματισμών τον χώρο της εσκεμμένης επίθεσης σε ανεξάρτητα κλίμακας δίκτυα. Στο πλαίσιο αυτό γίνεται μια συνοπτική παρουσίαση των μοντέλων δικτύων που έχουν προταθεί μέχρι σήμερα και αναλύεται η έννοια της κεντρικότητας μέσω των παραδοσιακών ορισμών της από την επιστήμη της Κοινωνιολογίας. Στη συνέχεια προτείνεται μια σειρά ορισμών της κεντρικότητας που την συνδέουν με μεγέθη του δικτύου όπως ο συντελεστής συσσωμάτωσης. Η καταλληλότητα των ορισμών αυτών διαπιστώνεται στην πράξη, εξομοιώνοντας πειραματικά επιθέσεις σε ανεξάρτητα κλίμακας μεγάλα δίκτυα και χρησιμοποιώντας στρατηγικές επίθεσης που βασίζονται σε αυτές. / A trend in recent years is the study of large networks which possess a hierarchical structure independent of the current scale (large scale-free networks). A traditional method of network modelling is the use of graphs and the usage of results based on Graph Theory. Until recently, the classical models studied, describe the probability of two random vertices connecting with each other as equal for all pairs of vertices. This modelling fails to describe many everyday networks such as acquaintance networks, where the vertices are individuals and connect with an edge if they know each other

Το ολοένα και μεγαλύτερο πρόβλημα, της ολοκληρωτικής εξάντλησης των αποθεμάτων του πετρελαίου το οποίο παρουσιάζεται στην βιομηχανία τα τελευταία χρόνια όλο και περισσότερο, έχει σοβαρό αντίκτυπο όπως είναι λογικό και στα παράγωγα αυτού και στην βιομηχανία που τα χρησιμοποιεί σαν πρώτο υλικό. Πιο συγκεκριμένα, στα Δίκτυα Υψηλής Τάσης Εναλλασσόμενου Ρεύματος η μόνωση του εξοπλισμού και των εγκαταστάσεων υψηλής τάσης είναι απαραίτητη προκειμένου να διατηρηθεί η διαφορά δυναμικού μεταξύ των υπό υψηλή τάση αγώγιμων μερών, η μηχανική στήριξη των αγωγών, η ανταλλαγή θερμότητας, κ.ά. Στον τομέα των ηλεκτροτεχνικών υγρών που χρησιμοποιούνται για αυτό τον σκοπό, βασική μας μελέτη ήταν η αντικατάσταση των όποιων μονωτικών υγρών χρησιμοποιούνταν μέχρι τώρα (συνήθως ορυκτελαίων κ.ά.) με έλαια φυτικής προέλευσης τα οποία προφανώς δεν επηρεάζονται από την εξάντληση του πετρελαίου που προ αναφέραμε αλλά και παρουσιάζουν κάποια βασικά πλεονεκτήματα τα οποία παρουσιάζονται στην παρούσα εργασία. Βασική μας ενασχόληση ήταν να περιγραφεί η συμπεριφορά των μονωτικών υγρών μέσω του επιστημονικού κλάδου της αναγνώρισης προτύπων. Πιο συγκεκριμένα , μέσω πειραματικών διαδικασιών που πραγματοποιήθηκαν στο Εργαστήριο Υψηλής Τάσης , έγινε η διάσπαση των υγρών υπό την επίδραση Υψηλής Τάσης και στη συνέχεια η μάθηση και η Εκπαίδευση Τεχνητού Νευρωνικού Δικτύου. Τα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα διπλωματική εργασία καθώς μπορούν να περιγράψουν μη γραμμικές σχέσεις μεταξύ εισόδου και εξόδου κάτι το οποίο συμβαίνει στην διάσπαση υγρών διηλεκτρικών υπό υψηλή τάση καθώς και γενικεύοντας μπορούμε να μελετάμε την συμπεριφορά των υγρών υπό την έκθεση πολύ υψηλών τάσεων , όπου στο εργαστήριο θα είναι αδύνατη η εφαρμογή τους. Eκτενέστερα στο 1ο Κεφάλαιο , της διπλωματικής εργασίας ασχολούμαστε με τα μονωτικά υγρά και τις ιδιότητες αυτών. Η χρήση τους είναι απαραίτητη στους μετασχηματιστές ,πυκνωτές , καλώδια , μονωτήρες διέλευσης κ.α. Επίσης , όσον αφορά τα μονωτικά υγρά που χρησιμοποιούνται ευρέως,τα ορυκτέλαια, αναφέρονται οι φυσικές και χημικές ιδιότητες τους και αναλύονται οι ηλεκτρικές τους ιδιότητες. Επιπλέον αναλύονται και οι ιδιότητες των φυσικών εστέρων ως μονωτικό μέσο σε μετασχηματιστές ισχύος και η γενική συμπεριφορά των υγρών υπό την επίδραση υψηλού ηλεκτρικού πεδίου. Στο 2ο Κεφάλαιο αναλύουμε τα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα. Η αναγνώριση προτύπων σαν επιστημονικός κλάδος και οι τεχνικές του, όπως αυτή των νευρωνικών δικτύων μας εισάγουν στην δημιουργία συστημάτων τα οποία μπορούμε να δημιουργήσουμε, να εκπαιδεύσουμε και στην συνέχεια ελέγχοντας την αξιοπιστία τους μέσω της στατιστικής, να εργαστούμε πάνω σε αυτά. Η απαρχή των τεχνητών νευρωνικών δικτύων, οι βιολογικοί νευρώνες δηλαδή του εγκεφάλου, είναι η βάση όλων των συστημάτων και εν συνεχεία αφού περιγράφεται η ιστορική αναδρομή των τεχνητών δικτύων αναλύουμε την φύση των δικτύων οπισθοδρόμησης (Back Propagation) όπου είναι και τα δίκτυα που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα διπλωματική εργασία . Στο 3ο Κεφάλαιο εισάγουμε την δημιουργία τεχνητών νευρωνικών δικτύων στο περιβάλλον Μatlab. Αφού δημιουργήσαμε το κατάλληλο νευρωνικό δίκτυο, και το εκπαιδεύσαμε μελετήσαμε την καταλληλότητα του δικτύου και κατά πόσο αυτό θα μπορεί να μας δώσει αξιόπιστα αποτελέσματα προσομοιώνοντας την πειραματική διαδικασία του εργαστηρίου σε συνθήκες κατάλληλες και ακατάλληλες , εξετάζοντας δηλαδή τα πειραματικά δεδομένα με εισαγωγή στοιχείων κατάλληλα για το εργαστήριο, αλλά και στοιχείων που δεν είναι δυνατή η πραγματοποίηση τους στο εργαστήριο . Στο Κεφάλαιο Συμπεράσματα , εν τέλει αναλύουμε και συνοψίζουμε την καταλληλότητα του πειράματος που πραγματοποιήσαμε καθώς και κατά πόσο το νευρωνικό δίκτυο είναι αξιόπιστο, καθώς και οι λόγοι που το καθιστούν . / The growing problem of complete exhaustion of oil reserves, which occurred in the industry in recent years increasingly has a serious impact as is reasonable to derivatives and in industry as they are used as first material. More specifically, networks Ac high-voltage insulation of equipment and installations of high voltage is necessary in order to maintain the potential difference between the high voltage conductive parts, mechanical support of pipelines, heat exchange.In the volume of liquids used for this purpose, our main study was the replacement of any insulating liquids used so far with vegetable oils which apparently are not affected by the depletion of oil before mentioned but also show some key advantages that occur in this task. Our main preoccupation was to describe the behaviour of insulation liquids through the scientific branch of pattern recognition. More specifically, through experimental procedures carried out in high-voltage Laboratory, became the Division of fluid under the influence of high voltage and then learning and education of artificial Neural Network. Artificial neural networks used in the present study together can describe nonlinear relationships between input and output something that happens in breaking liquid dielectrics under high voltage and whilst generally applying to studying the behavior of liquids in the report very high voltages in the laboratory, where it will be impossible to implement them. Furthermore in 1st Chapter of study we occupate with insulating fluids and properties. Their use is indispensable to transformers, capacitors, cables, insulators, transit etc. Also as regards insulating liquids that are widely used, mineral oils, referred to the physical and chemical properties and the electrical properties. Additional analyses and properties of natural esters as insulating power and instrument transformers in the General behaviour of liquids under high electric field. In the 2nd Chapter analyze the artificial neural networks. The recognition of standards as a scientific discipline and techniques, such as neural networks we introduce in creating systems that we can create, to educate them and then checking the reliability of statistics, to work on them. The beginnings of artificial neural networks, biological neurons of the brain, is the basis of all systems and subsequently after describes the history of artificial networks analyse the nature of networks backwards (Back Propagation) and networks where they are used in this thesis. In the 3rd Chapter introduce the creation of artificial neural networks in Matlab environment. After you have created the appropriate neural network, and then by training have judged the appropriateness of the network and whether it can give reliable results by simulating the experimental procedure of laboratory conditions appropriate and inappropriate, considering that the experimental data with input suitable for laboratory but also items that cannot be made in the laboratory. In chapter Conclusions, ultimately analysing and concluding the suitability of the experiment held and whether the neural network is reliable, and the reasons that make it.

Η μεγάλη διαθεσιμότητα ευρυζωνικής πρόσβασης και η πληθώρα νέων διαδικτυακών υπηρεσιών οδήγησε στην ενσωμάτωση του διαδικτύου στην καθημερινότητά μας. Οι χρήστες του διαδικτύου μέσα στο 2011 έφτασαν το 1.5 δισεκατομμύριο με έντονα αυξητικές τάσεις, ιδιαιτέρως σε χώρες της Ασίας. Αυτή η αύξηση έχει γίνει εφικτή χάρη στο τεράστιο εύρος ζώνης και την υψηλή αξιοπιστία των οπτικών τηλεπικοινωνιακών δικτύων κορμού σε συνδυασμό με το όλο και μειούμενο κόστος ανά bit της μεταδιδόμενης πληροφορίας. Πρόσφατες μελέτες έχουν καταδείξει ότι η πλειοψηφία του μεταδιδόμενου όγκου δεδομένων στο διαδίκτυο (>50%) μεταδίδεται μέσω του πρωτοκόλλου HTTP, με ισχυρές ενδείξεις ότι το ενδιαφέρον των χρηστών απομακρύνεται από τις P2P εφαρμογές σε υπηρεσίες video/audio streaming και κοινωνικής δικτύωσης. Όμως, ενώ σταδιακά εμφανίζεται η ανάγκη για επόμενης γενιάς υπηρεσιών δικτύου, (e- science, τηλεργασία, HD-IPTV, VOD) με ιδιαίτερες απαιτήσεις σε εύρος ζώνης, ποιότητα υπηρεσίας και καθυστέρηση τα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα στις μέρες μας είναι προσανατολισμένα στο να παρέχουν χαμηλού κόστους «best effort» υπηρεσίες χωρίς κανενός είδους εγγυήσεις. Η έλευση καινοτομικών διαδικτυακών υπηρεσιών έχει σαν αποτέλεσμα σταδιακά η χωρητικότητα των (ηλεκτρονικών) συσκευών μεταγωγής να γίνεται το σημείο συμφόρησης, αφού η μετατροπή των πακέτων στο ηλεκτρονικό πεδίο και η ένα-προς-ένα επεξεργασία των επικεφαλίδων τους δεν είναι κλιμακώσιμη σε ρυθμούς διαμεταγωγής της τάξης των Tbps. Η αρχιτεκτονική μεταγωγής οπτικής ριπής (OBS) μπορεί να δώσει λύση σε αυτό το πρόβλημα, χάρη στα σημαντικά της πλεονεκτήματα. Στην αρχιτεκτονική OBS, τα πακέτα δεδομένων συναθροίζονται σε ριπές (bursts) οι οποίες μεταδίδονται χωρίς προ-εγκατάσταση κυκλώματος, και μετάγονται με διαφανή-οπτικό τρόπο από την πηγή στον προορισμό. Επίσης η αρχιτεκτονική OBS είναι η μόνη (πρακτικά εφαρμόσιμη) αμιγώς οπτική τεχνολογία μεταγωγής με sub-lambda ικανότητες δέσμευσης πόρων. Η επίλυση ενός αριθμού ανοιχτών προβλημάτων που αντιμετωπίζει η αρχιτεκτονική OBS θα επιτρέψει την εμπορική αξιοποίησή της στα δίκτυα κορμού των τηλεπικοινωνιακών παρόχων. Στόχος μας στα πλαίσια αυτής της διδακτορικής έρευνας είναι η πρόταση καινοτομικών πρωτοκόλλων και αρχιτεκτονικών που δίνουν λύσεις σε ανοιχτά προβλήματα της τεχνολογίας OBS. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αρχικά στρέφουμε την προσοχή μας στην αποδοτική μετάδοση TCP κίνησης πάνω από OBS δίκτυα. Πρόκειται για ένα δύσκολο πρόβλημα που έχει μελετηθεί εκτενώς στη βιβλιογραφία, λόγω της ευαισθησίας του TCP πρωτόκολλου στις απώλειες πακέτων, οι οποίες συμβαίνουν στα OBS δίκτυα λόγω ανταγωνισμού ριπών ακόμα και σε συνθήκες χαμηλού φορτίου. Στη βιβλιογραφία έχουν προταθεί πληθώρα λύσεων για την αντιμετώπιση του προβλήματος, τόσο στο OBS domain (π.χ. με τη χρήση κατάλληλων πρωτόκολλων χρονοπρογραμματισμού) όσο και στο TCP domain (βελτίωση του TCP πρωτοκόλλου). Στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής πραγματοποιήθηκε μια σειρά εκτενών προσομοιώσεων σε ρεαλιστικές συνθήκες με χιλιάδες ενεργές TCP πηγές, που εστιάζουν στην κατανομή TCP πακέτων και συνόδων στις μεταδιδόμενες ριπές καθώς και στη συμπεριφορά του παράθυρου συμφόρησης. Το συμπέρασμά μας ήταν ότι οι αλγόριθμοι συναρμολόγησης με μοναδικό κατώφλι εμφανίζουν βέλτιστη απόδοση μόνο για συγκεκριμένες TCP πηγές με κοινά χαρακτηριστικά, προτείνοντας τους αλγόριθμους συναρμολόγησης πολλαπλών κλάσεων σαν πιθανή λύση. Οι τελευταίοι δείξαμε ότι μπορούν να οδηγήσουν σε βελτίωση του TCP throughput, όταν κάθε κατηγορία TCP πηγής ανατίθεται σε διαφορετική κλάση συναρμολόγησης με διαφορετικό assembly timer. Ένα ακόμα πρόβλημα που παρατηρήθηκε κατά τη μεταφορά TCP κίνησης σε OBS δίκτυα και μελετήθηκε στις προσομοιώσεις μας ήταν ο συγχρονισμός των TCP πηγών. Η απώλεια πολλαπλών TCP πακέτων με μία χαμένη ριπή συχνά οδηγούσε σε συγχρονισμό των TCP πηγών που μεταφέρονταν στη ριπή, ένα πρόβλημα που χειροτέρευε όσο αύξανε η πιθανότητα απώλειας ριπής. Για την αντιμετώπιση του συγχρονισμού των TCP πηγών, προτάθηκαν μια σειρά από αλγόριθμοι συναρμολόγησης πολλαπλών κλάσεων, οι οποίοι εισάγουν ένα βαθμό τυχαιότητας στην ανάθεση TCP πηγών σε κλάσεις συναρμολόγησης για την αποφυγή του συγχρονισμού. Στη συνέχεια στρέψαμε το ενδιαφέρον μας στο πρόβλημα παροχής ποιότητας υπηρεσίας σε ένα OBS δίκτυο με υποστήριξη πολλαπλών κλάσεων, στοχεύοντας στην αποδοτική μετάδοση βίντεο κίνησης. Συγκεκριμένα, προτείναμε ένα νέο σχήμα παροχής ποιότητας υπηρεσίας το οποίο βασίζεται στην τεχνική των burst preemptions. Για να έχουμε μια ρεαλιστική εκτίμηση της βελτίωσης ποιότητας της βίντεο κίνησης, χρησιμοποιήσαμε μετρικές σχετικά με την αντιληπτή ποιότητα της video κίνησης, όπως το MOS score και το PSNR. Στη συνέχεια προτείνουμε μια νέα αρχιτεκτονική για δημιουργία προφίλ και πρόβλεψη κίνησης σε δίκτυα μεταγωγής οπτικής ριπής, με στόχο τη βελτιστοποίηση της μετάδοσης TCP κίνησης. Σε αυτή την αρχιτεκτονική, ένας TCP profiler υπολογίζει ένα σύνολο στατιστικών στοιχείων για τις ενεργές TCP πηγές παράλληλα με τη διαδικασία συναρμολόγησης ριπής. Αυτά αξιοποιούνται για την κατασκευή του μοντέλου κίνησης στο οποίο βασίζεται η πρόβλεψη του μεγέθους ριπών σε ένα χρονικό παράθυρο μήκους τουλάχιστον ίσου με RTT. Η πρόβλεψη του μεγέθους των ριπών επιτρέπει την εκ των προτέρων ενημέρωση των χρονοπρογραμματιστών του δικτύου κομού για επερχόμενες μεταβολές στην κίνηση του δικτύου, ώστε να επανα-χρονοπρογραμματίσει τις δεσμεύσεις πόρων με βέλτιστο τρόπο. Για την εκ των προτέρων ενημέρωση των κόμβων κορμού προτείνεται ένα νέο πρωτόκολλο προληπτικής δέσμευσης πόρων, του οποίου η συνεισφορά την απόδοση του δικτύου και τη χρησιμοποίηση των τηλεπικοινωνιακών γραμμών αξιολογείται με ένα σύνολο λεπτομερών προσομοιώσεων. Στο τελευταίο μέρος της διδακτορικής διατριβής στρέφουμε το ενδιαφέρον μας στις υβριδικές οπτικές αρχιτεκτονικές. Επειδή καμία οπτική δικτυακή τεχνολογία δε δίνει λύση σε όλα τα προβλήματα και τις απαιτήσεις των μελλοντικών οπτικών τηλεπικοινωνιακών δικτύων, πολλά υποσχόμενες είναι οι λεγόμενες υβριδικές τεχνολογίες οι οποίες συνδυάζουν χαρακτηριστικά από περισσότερες της μίας βασικές αρχιτεκτονικές (OBS, OCS και OPS). Σε αυτά τα πλαίσια προτείνεται η νέα υβριδική αρχιτεκτονική HOBS (Hybrid Optical Burst Switching) η οποία εκμεταλλεύεται τις κενές περιόδους κατά την εγκατάσταση κυκλωμάτων ενός Dynamic Circuit Switching δικτύου για τη μετάδοση ριπών δεδομένων. / The wide availability of broadband access has allowed users to tightly integrate network use into their daily lives. There will be 1.5 billion people with Internet access in 2011 and a big growth rate in the online population, primarily occurring in Brazil, Russia, India and China. This growth has been made possible due to the vast capacity of optical core networks, and the decreasing cost per bit. New research has shown that P2P no longer dominates internet traffic; HTTP is now dominant in terms of bytes transmitted by a big margin for a significant fraction of the Internet. User’s interest has shifted to new video/audio streaming services and social networking sites. However while new generation services are emerging, such as e-science, HD-IPTV and VOD, with high bandwidth requirements and special QoS needs modern commercial networks are engineered for low cost, best effort access. The advent of innovative web services along with the phenomenal increase of internet traffic has resulted in the capacity of electronic routers becoming the bottleneck point of modern telecommunication networks. With terabit-per-second bandwidths, IP routing that converts optical signals into electric signals and identifies IP headers one-by-one cannot meet the demands. Optical Burst Switching (OBS) architecture has beed proposed as a near- term solution to this problem. Data packets in OBS are assembled to bursts which are immediately transmitted without acknowledgements and switched all-optically in the network core. OBS is the only practical optical switch architecture that can offer sub-wavelength resource reservation. However, there are a set of limitations and open problems that hinder the wider adoption of OBS architecture. The contribution of this thesis is a set of innovative algorithms, protocols and architectures for OBS networks to enhance performance in real world networks. These include –but are not limited to– burst assembly and scheduling algorithms, reservation protocols and QoS differentiation. The efficient transmission of TCP traffic over OBS networks is a challenging problem in OBS networks, due to the high sensitivity of TCP congestion control mechanism to burst losses. Various burst assembly and burst scheduling algorithms have been proposed in the literature, to enhance the efficient transmission of TCP over OBS networks. However it still remains an open problem, since the relatively high burst loss ratio experienced in OBS networks is incompatible with TCP congestion control mechanism. It has been observed that burst losses have a significant impact on the TCP end-to-end performance. One burst loss typically results in many sources timing out and subsequently entering the slow start phase. In this thesis, we study the problem of TCP over OBS transmission through extensive simulations in a real-world scenario, with thousands of active TCP connections. We conclude that fixed timer-based burstifiers are not appropriate, since they do not provide maximum performance but only optimal performance for individual flows with similar characteristics. To address this problem, in this thesis we propose multi-class burst assembly algorithms. We have shown that these can lead to an enhanced TCP throughput, by assigning a different assembly timer to each class of service. In our simulations we observed that burst losses would often result in synchronizing TCP transmissions with an imminent effect on link utilization. This phenomenon was caused by multiple packet losses from different TCP flows in a single round and was exaggerated with high burst loss ratios. Thus, to avoid flow synchronization we proposed a set of multi-class burst assembly algorithms, where the assignment of flows to classes of service was non-deterministic. We then turned our attention to the problem of QoS provisioning in a multi-class OBS network. Our goal was to provide QoS differentiation to the transmission of video traffic over OBS networks. We propose a QoS-aware scheduling algorithm that supports QoS differentiation based on preemptions, which are controlled by a novel preemption policy. Performance evaluation of the proposed scheme is based on throughput measurements for the best effort class, and perceived quality metrics like PSNR and MOS scores for the video streaming class. We then turn our attention to a new TCP-specific traffic profiling and prediction scheme, which is proposed with the aim to optimize TCP transmission over one-way OBS networks. Traffic prediction is an interesting approach for the enhancement of TCP performance over OBS. If it would be possible to accurately predict TCP flows’ throughput, it would also be possible to predict burst sizes. That would allow making reservations of the appropriate resources in advance, enhancing network performance and improving bandwidth utilization. In the proposed scheme the burst assembly unit inspects TCP packet headers in parallel to the assembly process, keeping flow-level traffic statistics. These are then exploited to derive accurate traffic predictions, in at least one RTT-long prediction window. This allows in-advance notifying traffic schedulers of upcoming traffic changes, in order to optimally re-schedule their resource reservations. In this paper, we detail the traffic profiling and prediction mechanism and also provide analytical and simulation results to assess its performance. The performance gains, when using the prediction scheme are shown with a modified one-way OBS reservation protocol, which efficiently and in advance reserves resources at the burst level. In the final part of this thesis we turn our attention to hybrid optical networks. Since no single optical switch architecture covers all requirements of future telecommunication networks, hybrid architectures that combine the merits of two or more optical switch architectures are considered very promising. In this thesis, we present a radically different hybrid optical burst switch (HOBS) architecture that combines one-way with two-way reservation under a single, unified control plane (hybrid signaling) for QoS differentiation. It takes advantage of the idle, round-trip time delay during lightpath establishment phase to transmit one-way data bursts of a lower class of service, while high priority data explicitly requests and establishes end-to-end connections (lightpaths), as in wavelength-routed OBS.

Στα κυψελωτά δίκτυα κινητών επικοινωνιών, η διαρκής κίνηση των κινητών συσκευών δημιουργεί την ανάγκη ύπαρξης μηχανισμών οι οποίοι θα διασφαλίζουν το αδιάλειπτο της επικοινωνίας «εν κινήσει». Αυτό ακριβώς επιτυγχάνεται με την εφαρμογή μηχανισμών μεταπομπής, οι οποίοι, με τρόπο διάφανο προς την κινητή συσκευή, συνδέονται δυναμικά με το καταλληλότερο σημείο εκπομπής τηλεπικοινωνιακού σήματος (Σταθμός Βάσης) που εκπέμπει στην ευρύτερη περιοχή. Στην παρούσα μελέτη παρουσιάζονται και αναλύονται οι υπάρχουσες κατηγορίες μεταπομπής, ενώ δίνεται ιδιαίτερη έμφαση σε αυτές που είναι εφαρμόσιμες στα δίκτυα τρίτης γενιάς (3G). Μία από τις σημαντικότερες κατηγοριοποιήσεις των τύπων μεταπομπής είναι αυτή σε σκληρού τύπου (hard) και μαλακού τύπου (soft ή softer). Σημαντικό πλεονέκτημα του μαλακού τύπου μεταπομπής είναι η διασφάλιση της ανεξαρτησίας καναλιών (channel diversity) η οποία τελικά οδηγεί σε αλγορίθμους μεταπομπής που καταναλώνουν μικρότερες ποσότητες ενέργειας. Από την άλλη στις μεταπομπές μαλακού τύπου γίνεται χρήση περισσότερων πόρων του δικτύου και υπάρχει μεγαλύτερη πολυπλοκότητα. Στην παρούσα μελέτη μελετώνται οι τεχνικές οι οποίες χρησιμοποιούνται για να ληφθεί η απόφαση εκτέλεσης μεταπομπής. Βασικές κατηγορίες αλγορίθμων απόφασης μεταπομπής είναι αυτοί που στηρίζονται στη στάθμη της ισχύος του λαμβανόμενου σήματος, αυτοί που στηρίζονται σε fuzzy logic και οι αλγόριθμοι προτεραιότητας. Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας μελετάται και αναλύεται κριτικά η σχετική βιβλιογραφική έρευνα που έχει διενεργηθεί και εξακολουθεί να διεξάγεται σχετικά με την εφαρμογή αλγορίθμων μεταπομπής, με έμφαση στις τεχνικές μεταπομπής που βρίσκουν εφαρμογή σε συστήματα CDMA (Code Division Multiple Access). Επιπλέον, υλοποιείται και προσομοιάζεται, ένα μοντέλο το οποίο συνδυάζει τεχνικές «Γκρι Προβλέψεων» (Grey Prediction) με κλασσικούς μηχανισμούς μεταπομπής με στόχο τη βελτιστοποίηση του πλήθους των εκτελούμενων μεταπομπών, ελαχιστοποιώντας ταυτόχρονα την πιθανότητα απόρριψης κλήσεων (call blocking probability). Η ταυτόχρονη χρήση και αξιοποίηση και των τριών εργαλείων (Matlab, Simulink και Stateflow) απλοποιεί την υλοποίηση και ταυτόχρονα διευκολύνει την αξιολόγηση των παραγόμενων αποτελεσμάτων. Ο βασικός δείκτης επίδοσης με τον οποίο αξιολογείται ο αλγόριθμος που υλοποιείται, είναι το πλήθος των μεταπομπών που εκτελούνται, ενώ οι εκτελεσθείσες προσομοιώσεις στηρίζονται σε τιμές των παραμέτρων που έχουν προταθεί στο (Saeed Changiz Rezaei, Hossein Khalaj, 2005), συνδυασμένες με διάφορες τιμές Υστέρησης (Hysteresis). Προκύπτει ότι καθώς αυξάνεται η τιμή της Υστέρησης, ο αριθμός των μεταπομπών που εκτελούνται μειώνεται, όπως άλλωστε αναμενόταν. Τέλος, θα πρέπει να επισημανθεί ότι, η πολύ μεγάλη συχνότητα δειγματοληψιών του εν λόγω μοντέλου σε συνδυασμό με την ομαλότητα κίνησης της κινητής συσκευής και την καλή προβλεπτική ικανότητα του Αλγορίθμου Grey Prediction, οδηγεί στον υπολογισμό μιας πολύ ομαλής ακολουθίας διαδοχικών τιμών ισχύος των λαμβανόμενων σημάτων και τελικά σε ελαχιστοποίηση του αριθμού των μεταπομπών που διενεργούνται. / In cellular mobile networks, the continuous movement of mobile devices creates the need for mechanisms that are necessary to ensure continuity of communication. This is exactly what is achieved by applying handover mechanisms, which connect the mobile device, dynamically and transparently with appropriate emission point (base station) in the region. In the present work, existing categories of handover, with a particular emphasis on those applicable to third-generation networks (3G), are studied and analyzed. One of the major classifications of handovers is that in hard and soft or softer handovers. An important advantage of soft handover is that it ensures the channel diversity which ultimately leads to handover algorithms that consume less energy. On the other hand, in the case of soft handover more network resources are required and greater complexity of the algorithms makes implementation harder. In this study, we studied the techniques used to decide if a handover should be executed in a mobile communication system. There are three basic categories of handover decision algorithms, i.e. those that are based on the level of the received signal power, the algorithms that are based on fuzzy logic and finally the priority algorithms. In the present study, we analyze critically the relevant literature on handover algorithms, emphasizing on those that can be applied in CDMA (Code Division Multiple Access) systems. In addition, we implement and simulate a model which combines "Grey Prediction" techniques with classical handover mechanisms to optimize the number of handovers performed while minimizing the call blocking probability. The simultaneous use and exploitation of three tools (Matlab, Simulink and Stateflow) simplifies the implementation and at the same time facilitates evaluation of the results. The key performance indicator used to evaluate algorithm’s performance is the number of handovers performed. Performed simulations are based on values of the parameters proposed in (Saeed Changiz Rezaei, Hossein Khalaj, 2005), combined with various values of Hysteresis. It is evident when looking at the simulation results, that the number of handovers performed decreases, as hysteresis increases. Finally, it should be noted that the very high sampling frequency of the model, combined with the smoothness of the mobile device motion and the good predictive ability of the Grey Prediction Algorithm, leads to the calculation of a very smooth sequence of consecutive values of the received signals and thus to the minimization of the number of handovers performed.

Η διπλωματική εργασία συνίσταται στην ανάπτυξη ασύρματου δικτύου αισθητήρων και Προγραμματιζόμενων Λογικών Ελεγκτών (PLCs) στο χώρο του Εργαστηρίου Γενικής Ηλεκτροτεχνίας για την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο ορισμένων φυσικών μεγεθών. Η διάταξη χωρίζεται σε δύο τμήματα. Το πρώτο αφορά το ασύρματο δίκτυο αισθητήρων (WSN) και περιλαμβάνει τους αισθητήρες, τους πομπούς αποστολής δεδομένων από τους αισθητήρες και το δέκτη λήψης δεδομένων από όλους τους πομπούς. Το δεύτερο αφορά το ασύρματο δίκτυο των PLCs και περιλαμβάνει τα PLCs, τους επικοινωνιακούς επεξεργαστές και τις μονάδες ασύρματης επικοινωνίας, για την επιτυχή ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ τους. Επίσης, χρησιμοποιείται το λογισμικό WinCC – Flexible για τη δημιουργία εποπτικού σταθμού παρακολούθησης των τιμών των μεγεθών (σύστημα SCADA). Βασικός σκοπός της εργασίας είναι η ενοποίηση των δύο δικτύων ώστε να είναι δυνατή η μεταφορά δεδομένων μεταξύ των διάφορων συσκευών, σύμφωνα με τις απαιτήσεις μια πιθανής απλής βιομηχανικής διεργασίας. Οι αισθητήρες είναι διασκορπισμένοι στο χώρο του εργαστηρίου και παίρνουν μετρήσεις για ένα φυσικό μέγεθος ο καθένας. Τα μεγέθη προς μέτρηση είναι: εξωτερική θερμοκρασία, εσωτερική θερμοκρασία, υγρασία, πίεση δικτύου πεπιεσμένου αέρα, ύψος, ρεύμα και βάρος. Κάθε αισθητήρας είναι ηλεκτρικά συνδεδεμένος με ένα πομπό, ο οποίος αναλαμβάνει τη μετάδοση των μετρήσεών του σε ένα δέκτη. Ο πομπός μεταδίδει δεδομένα μέσω της μονάδας επικοινωνίας XBEE, η οποία εσωκλείεται μαζί με το ολοκληρωμένο κύκλωμα λειτουργίας της σε περίβλημα κατάλληλο για την προστασία της σε απαιτητικές βιομηχανικές συνθήκες. Κάθε ζευγάρι αισθητήρα και πομπού μετάδοσης συνιστά ένα περιφερειακό κόμβο του WSN. Όλα τα δεδομένα λαμβάνονται από τον κεντρικό κόμβο – δέκτη του WSN. Από τον κεντρικό κόμβο είναι δυνατή η απεικόνιση των μετρήσεων σε κατάλληλο περιβάλλον του λογισμικού TC-Central, που συνοδεύει τις συσκευές του WSN, καθώς και η ανατροφοδότηση τους στο ασύρματο δίκτυο των PLCs. Το λογισμικό TC-Central χρησιμοποιείται επιπλέον για τη ρύθμιση βασικών παραμέτρων του WSN, όπως είναι η διεύθυνση των πομπών στο δίκτυο και ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων. Για την ανατροφοδότηση των μετρήσεων στο δίκτυο των PLCs χρησιμοποιούνται οι 4 αναλογικές έξοδοι του κεντρικού κόμβου του WSN. Τα 3 PLCs της διάταξης διασυνδέονται τόσο ενσύρματα, μέσω δικτύου PROFIBUS-DP, όσο και ασύρματα μέσω τοπολογίας Σημείο-προς-Σημείο. Στην παρούσα εφαρμογή χρησιμοποιείται μόνο η ασύρματη σύνδεση μεταξύ των PLCs, όπου αυτά ακολουθούν μέθοδο πρόσβασης στο δίκτυο κυρίου – εξαρτημένου, με έναν κύριο και δύο εξαρτημένους σταθμούς. Κάθε PLC περιλαμβάνει επικοινωνιακό επεξεργαστή CP 342-5 για την ενσύρματη σύνδεση, καθώς και επικοινωνιακό επεξεργαστή CP 340 και μονάδα ασύρματης επικοινωνίας ARM-IOS RS232/485 για την ασύρματη σύνδεση. Ο επικοινωνιακός επεξεργαστής αποτελεί το συνδετικό κρίκο μεταξύ της μνήμης του PLC και της μονάδας επικοινωνίας. Σε περίπτωση μετάδοσης δεδομένων, αυτά μεταφέρονται από τη μνήμη στον επεξεργαστή και στη συνέχεια στη μονάδα επικοινωνίας, ενώ σε περίπτωση λήψης ακολουθείται η αντίστροφη πορεία. Από τις αναλογικές εξόδους του δέκτη, τα μεγέθη μεταφέρονται μέσω καλωδιακής σύνδεσης, στην κάρτα αναλογικών εισόδων ενός εκ των εξαρτημένων PLC. Από εκεί μεταδίδονται στον άλλο εξαρτημένο, μέσω του κύριου σταθμού, ο οποίος συνδέεται με το σύστημα SCADA. Στο χώρο του εργαστηρίου έχει αναρτηθεί οθόνη, για την απεικόνιση των τιμών των μεγεθών σε όσους βρίσκονται εντός. / The thesis consists in developing a wireless sensors and programmable logical controllers (PLCs) network in Systems and Measurements Laboratory in order to monitor on-line some physical values. The experimental set-up is divided in two parts. The first part is related to the wireless sensors network (WSN) and consists of the sensors, the transceivers and the receiver, which collects data among all sensor nodes. The second part is related to the PLCs' wireless network and consists of the PLCs, the communication processors and the wireless networking modules. In addition, software WinCC-Flexible is used in order to implement a monitoring station of measured values (SCADA system). The thesis' basic goal is to unify the networks, so that data transfer among used devices is achieved, according to the standards of a possible industrial application. Sensors are dispersed in the laboratory and measure a physical value per each. The measured values are: outdoor and indoor temperature, relative humidity, pneumatics' network pressure, height, current and weight. Each sensor is electrically connected to a transceiver, which transmits measured data to the receiver. The transceiver transmits data through the radio frequency module XBEE, which is enclosed into a special cover, suitable for protection in demanding industrial conditions. Each sensor-transceiver pair constitutes a WSN's sensor node. All data is received by the WSN's central node-receiver. On-line monitoring of all measured values is possible through the receiver, by use of TC-Central software, which is also used in order to set WSN's parameters, such as sensor nodes' addresses and data sample rate. Moreover, the receiver contains four analog outputs, which can be used to redirect four received signal in external devices. These analog outputs unify the two wireless networks, by retransmitting four selected measured values to the PLCs' network. The PLCs' network consists of 3 PLCs, networked both wired (PROFIBUS-DP) and wireless (Point-to-Point topology). In the current application only the wireless connection between the PLCs is used, following master / slave media access method, including 1 master station and 2 slave stations. Each PLC includes a communication processor CP 342-5 for wired connection, as well as a communication processor CP 340 and a RF module ARM-IOS RS232/485 for wireless connection. The communication processor connects the PLC's memory and RF module. A PLCs' network slave station is connected to the SCADA system. In the laboratory, a screen has been posted, so that measured values can be visible by everyone inside.

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.