Η διπλωματική εργασία μελετά τις έννοιες των Δορυφορικών συστημάτων καθώς και τα βασικά μέρη από τα οποία αποτελούνται. Δίνει γενικές πληροφορίες για τη χρήση τους, τον τρόπο λειτουργίας τους και τις σύγχρονες εφαρμογές τους. Ξεκινώντας απο τον σταθμό του δορυφόρου και αναλύοντας στην συνέχεια τους επίγειους σταθμους εκπομπής και λήψης του σήματος γίνεται αναλυτική περιγραφή της διαδρομής του σήματος. Στα τελευταία κεφάλαια γίνεται περιγραφή και χρησης της μαθηματικής-φυσικής εξίσωση του Budget Link για συλλογή πληροφοριών και εξαγωγή βασικών συμπερασμάτων για τον τροπο που επιδρούν οι διάφοροι παράγοντες της εξίσωσης στο μεταδιδόμενο σήμα μέσω της προσομοίωσης του δορυφορικού καναλιού σε περιβάλλον πολυμέσων. / This dissertation investigates the principles of Satellite systems and its components. It reports on their use, function and contemporary applications. Focusing on the route of the signal, the first part informs on the station of the satellite, while the second part analytically presents the terrestrial stations of emission and reception of signal. Finally, through both mathematical and physic-related assessment of the Budget-Link equation, conclusions arise on the determinant factors of the equation and their corresponding influence on the route of the signal through the simulation of the satellite channel on media environment.

Σε αυτή τη διπλωματική εργασία γίνεται μελέτη του φαινομένου των διαλείψεων. Στα κεφάλαια 1 έως 3 γίνεται θεωρητική μελέτη και περιγραφή των διαλειπτικών φαινομένων. Συγκεκριμένα, πρώτο στο κεφάλαιο γίνεται σύντομη αναφορά των θεμάτων που αναλύονται στα επόμενα κεφάλαια. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται ανάλυση των μηχανισμών ηλεκτρομαγνητικής μετάδοσης και δίνεται μια εικόνα των επιδράσεων των μηχανισμών αυτών στο λαμβανόμενο σήμα και αναλύεται ο τρόπος δημιουργίας των διαλείψεων. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύονται οι τρόποι επίδρασης των διαλειπτικών φαινομένων στο ασυρματικό κανάλι και αναφέρονται τρόποι υπολογισμού των επιδράσεων αυτών. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύονται τα φαινόμενα fading σε κανάλια εσωτερικού χώρου , δίνονται κατάλληλες κατανομές fading για την περιγραφή τέτοιων καναλιών καθώς και μέθοδοι υπολογισμού των επιπτώσεών τους . Στο πέμπτο κεφάλαιο αναλύονται τα φαινόμενα fading σε κανάλια εξωτερικού χώρου δίνονται κατάλληλες κατανομές fading για την περιγραφή τέτοιων καναλιών καθώς και μέτρα επίδοσης για τις συγκεκριμένες κατανομές. Στο έκτο κεφάλαιο αναφέρονται πειραματικές μέθοδοι μέτρησης των διαλειπτικών φαινομένων για κανάλια εξωτερικού χώρου, για κανάλια εξωτερικού χώρου και για σύνθετα κανάλια εξωτερικού/εσωτερικού χώρου, και γίνεται σύγκριση των πειραματικών και θεωρητικών τιμών. Στο έβδομο κεφάλαιο γίνεται προσομοίωση σε περιβάλλον MatLab και συγκρίνονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων με τις θεωρητικές τιμές για αδιαμόρφωτο φορέα και για τις κυριότερες διαλειπτικές κατανομές. Στο τέλος της εργασίας γίνεται σύντομη σύγκριση των μεθόδων προσομοίωσης με τις πειραματικές μεθόδους και αναφέρονται οι πιθανοί λόγοι απόκλισης των τιμών από την θεωρητική ανάλυση. / In this work the fading phenomenon is studied. In chapters 1, 2 and 3 fading channels are described theoretically. In chapters 4 and 5 are given suitable fading distributions and perfomance mesures for indoor and outdoor channels respectively. In chapter 6 are described experimental procedures for the study of the fading effects. Chapter 7 deals with simulation methods of fading channels and at the end the results of experimental procedures are compared to these of simulation methods.

Η μεταφορά και διάδοση πληροφορίας με ασύρματο τρόπο είναι ένα επιστημονικό πεδίο που τις τελευταίες δεκαετίες γνωρίζει ιδιαίτερη άνθιση, καθώς μας απαλλάσσει από τις πολλές περιττές καλωδιώσεις των ενσύρματων δικτύων και δίνει τη δυνατότητα ευρείας κάλυψης χρηστών, που μπορούν κατά τη διάρκεια της μεταφοράς πληροφορίας να κινούνται. Συγκεκριμένα, ο κλάδος των κινητών τηλεπικοινωνιών, εξετάζει την επικοινωνία χρηστών μεταξύ τους με ασύρματο τρόπο, μέσω συσκευών κινητής τηλεφωνίας (ME-mobile equipment) οι οποίες δεν είναι παρά μικρές κεραίες ενσωματωμένες σε συσκευές με μνήμη και λογισμικό. Η μελέτη και η συνεχής βελτιστοποίηση των συστημάτων κινητών επικοινωνιών,αποτελεί το μεγάλο και διαρκές στοίχημα των τηλεπικοινωνιακών μηχανικών. Η ανάπτυξη όλο και αποδοτικότερων συστημάτων είναι αναγκαία, έτσι ώστε να μπορούμε να εκμεταλλευτούμε κατά το δυνατόν καλύτερα το περιορισμένο διαθέσιμο φάσμα, ελαχιστοποιώντας τις παρεμβολές, βελτιστοποιώντας την ποιότητα παροχής υπηρεσιών, με παράλληλη αύξηση του αριθμού των εξυπηρετούμενων χρηστών, με απώτερο σκοπό να καταλήξουμε σε ένα βέλτιστο μοντέλο σχεδίασης. Η παρούσα διπλωματική εξετάζει τις παραμέτρους οι οποίες λαμβάνονται υπόψιν στη σχεδίαση ενός συστήματος κινητών επικοινωνιών, τα μοντέλα που χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση των απωλειών λόγω των ιδιαιτεροτήτων της περιοχής διάδοσης και της ύπαρξης ραδιοσκιάς και διαλείψεων και επιχειρεί να εφαρμόσει ένα απλοποιημένο μοντέλο ραδιοκάλυψης στην ηπειρωτική περιοχή της περιφέρειας Αττικής. / During the last decades, wireless propagation and transmission of data, is a scientific field which grows up rapidly, due to several major advantages of wireless telecommunications, such as the lack of wired connections and the opportunity to provide telecommunication services to users who are not static. Specifically, the field of mobile telecommunications, examines communication between users who are possibly moving, through mobile equipment which consists of an antenna, software and memory. The continuous optimization of mobile telecommunication's systems is an enduring bet for telecommunication engineers. The development of increasingly efficient systems is needed so that we can exploit in the best way our limited available spectrum, while at the same time we are trying to fulfill three other major targets: minimize interference, optimize quality of service, increase the number of served users, with a view to arrive at an optimal design model. This thesis examines the structure of a mobile telecommunication's system, the factors taken into account in the design of a mobile system and the models used to estimate losses due to the peculiarities of the region, the existence of shadowing and multipath fading. Having mentioned the whole methodology behind cell planning and the way that a mobile system is structured, we are finally applying a simplified model of radio coverage in the area of Attica.

Η αυξανόμενη χρήση ασύρματων συσκευών προωθεί την υλοποίηση WLANs, διευκολύνοντας τον χρήστη να έχει πρόσβαση στις πηγές του δικτύου οποιαδήποτε στιγμή και από οποιοδήποτε σημείο. Όμως, ένα από τα προβλήματα που εισάγει η ασύρματη επικοινωνία είναι η ασφάλεια των μεταδιδόμενων δεδομένων όσον αφορά το ασύρματο κομμάτι της σύνδεσης, δηλαδή μεταξύ χρήστη και σημείου πρόσβασης ή μεταξύ δύο χρηστών. Το νεότερο πρωτόκολλο προστασίας που διευθετεί το θέμα της ασφάλειας είναι το IEEE 802.11i. Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και η υλοποίηση του μηχανισμού κρυπτογράφησης του πρωτοκόλλου CCMP σε γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL, που αποτελεί το κύριο πρωτόκολλο προστασίας δεδομένων που ορίζει το πρωτόκολλο IEEE 802.11i. / The growing use of wireless applications boosts the evolution of WLANs, so that the user can have full access to the net sources regardless time and place. However, one of the biggest issues of wireless communications is the safety of the transported data between the station and the Access Point or between the two stations. IEEE 802.11i is the recent protocol for protection in WLANs. The goals of this thesis are the study and the development of the cryptographic protocol CCMP in VHDL. CCMP is the mandatory cryptographic protocol defined in IEEE 802.11i.

Σκοπός της εργασίας αυτής είναι να εξετασθεί πως μπορεί να πραγματοποιηθεί η μεταφορά δεδομένων μέσω των γραμμών ρεύματος, ποιοι είναι οι ανασταλτικοί παράγοντες σε αυτή τη διαδικασία, με ποιους τρόπους μπορεί να εξασφαλίσουμε όσο το δυνατόν λιγότερα σφάλματα και πως μπορεί να υλοποιηθεί αυτό στην πράξη. Για τα παραπάνω θα γίνουν προσομοιώσεις με βάση πειραματικά δεδομένα που έχουν δημοσιευτεί, αλλά όχι δικά μας πειράματα σε πραγματικές γραμμές. Λόγω της χαμηλής ποιότητας της μεταφοράς αυτής προτείνεται και μια μέθοδος η οποία προσαρμόζεται στις συνθήκες του εκάστοτε καναλιού και ελαχιστοποιεί τα προβλήματα αυτού. Αρχικά αναλύονται και περιγράφονται τα διάφορα μοντέλα που έχουν προταθεί για την περιγραφή ενός συστήματος PLC. Στη συνέχεια, εξετάζεται ο τρόπος μετάδοσης που θα χρησιμοποιηθεί, δηλαδή τα OFDM, καθώς και διάφορες κωδικοποιήσεις και διαμορφώσεις που χρησιμοποιούνται. Κατόπιν, με χρήση των δύο παραπάνω, δηλαδή του μοντέλου του καναλιού και του τρόπου μετάδοσης, προχωράμε σε μια προσομοίωση του όλου συστήματος για να εξετάσουμε τα πιθανά σφάλματα και να κάνουμε τις απαραίτητες βελτιώσεις. Στις προσομοιώσεις αυτές θέλουμε να υπάρχουν λίγα σφάλματα αλλά υψηλή ταχύτητα μετάδοσης. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων αυτών δεν είναι ικανοποιητικά για εμάς, οπότε προτείνουμε έναν τρόπο βελτίωσης του τελικού αποτελέσματος, ο οποίος βασίζεται στην αναγνώριση του καναλιού από το οποίο γίνεται η μετάδοση ώστε να μηδενιστεί το σφάλμα. Με χρήση αυτής της αναγνώρισης του καναλιού, έχουμε πολύ καλά αποτελέσματα, αφού μόνο σε περιπτώσεις πολύ υψηλού θορύβου έχουμε μεγάλο σφάλμα. Όταν ο θόρυβος πέφτει σε φυσιολογικά επίπεδα τότε το σφάλμα είναι σχεδόν μηδενικό, όποτε μπορεί να θεωρηθεί ότι η μετάδοση γίνεται σωστά. Τελικά προσομοιώνουμε ένα σύστημα το οποίο μεταδίδει στο φάσμα 5-15MHz ενώ τα δεδομένα μας αποστέλλονται με ταχύτητα 64Mbps. / The purpose of this project is to test the power line channel as a communication channel. We test deifferent models of the channel and simulate the data transfer. Finally we get good results as we use a channel estimation to improve the transfer quality. The tranfer is at the band of 5-15MHz, with 64Mbps.

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με τις δορυφορικές επικοινωνίες και, πιο συγκεκριμένα, με τις δορυφορικές κινητές επικοινωνίες. Στόχος της είναι η μελέτη και ανάλυση όλων των φαινομένων που λαμβάνουν χώρα κατά τη διαδρομή ενός σήματος σε ένα δορυφορικό σύστημα, έτσι ώστε να είναι εφικτή η υλοποίηση ενός δορυφορικού συστήματος με τη βοήθεια ενός προγράμματος προσομοίωσης. / This project refers to satellite communications and specifically to satellite mobile communications. The aim of this project is to analyse all the effects that take place during the signal transmission in order to achieve the modelization of an Rf satellite link with the Simulink programm.

- / -

- / -

Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο σχεδιασμός ενός συστήματος ασφαλούς μεταφοράς δεδομένων από κινητές τερματικές συσκευές όπως κινητά τηλέφωνα και PDAs (Personal Digital Assistants). Ένα τέτοιο σύστημα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη μετάδοση ευαίσθητων προσωπικών δεδομένων, όπως βιοϊατρικά δεδομένα που συλλέγονται από βιοαισθητήρες, ή για τη διενέργεια ηλεκτρονικών πληρωμών. Στην παρούσα εργασία κάνουμε μία σύνοψη των τελευταίων τεχνολογιών στην κινητή τηλεφωνία, τα πρωτόκολλα επικοινωνίας για διαδικτύωση σε περιβάλλον κινητών επικοινωνιών, καθώς και βασικών κρυπτογραφικών πρωτοκόλλων, ώστε να οδηγηθούμε ομαλά στο σχεδιασμό του επιθυμητού συστήματος. Τέλος, αναπτύξαμε και παρουσιάζουμε ένα σύστημα ηλεκτρονικών πληρωμών, που βασίζεται στο σύστημα για την ασφαλή ανταλλαγή πληροφορίας σε περιβάλλον κινητών επικοινωνιών, που σχεδιάσθηκε προηγουμένως, υλοποιώντας έτσι μια εφαρμογή του προταθέντος συστήματος. / The scope of this master thesis is the design of a system for secure data transfer from mobile terminal devices like cellular phones and PDAs (Personal Digital Assistants). Such a system could be used for the transmission of critical personal data, like biomedical data collected from biosensors, or the completion of electronic payments. In this work we present the state of the art in mobile telephony and communication protocols for networking in a mobile environment, also we present some basic cryptographic protocols, in order to design the wanted system. Finally, we develop and present an electronic payments system, based on the system for the secure exchange of information in the mobile communications environment we designed before, implementing in this way an application for the suggested system.

Η δημοφιλής τάση για ασύρματη επικοινωνία συμβολίζει την ανάγκη μας για ανεξαρτησία και ευελιξία. Σε συνδυασμό με την έμφυτη ανάγκη του ανθρώπου για επικοινωνία, ανταλλαγή σκέψεων και εμπειριών, η τάση αυτή περιλαμβάνει τα τελευταία χρόνια την απαίτηση για ασύρματα πολυμέσα. Η ασύρματη επικοινωνία πολυμέσων έχει τη δυνατότητα να αλλάξει πολλές από τις παραμέτρους της καθημερινότητάς μας. Η πληθώρα των εφαρμογών που προσφέρονται περιορίζεται μόνο από τη δυνατότητα του ασύρματου καναλιού να διαθέσει πόρους, ενέργεια και χρόνο. Η χωρητικότητα του ασύρματου διαύλου επικοινωνίας είναι το κλειδί και η έρευνα εστιάζει στη βελτιστοποίηση της μετάδοσης εφαρμογών ροής βίντεο, αξιοποιώντας όσο το δυνατόν καλύτερα το ασύρματο κανάλι. Στα πλαίσια της διατριβής προτείνεται μια νέα αναλυτική μέθοδος δημιουργίας συνθετικών βίντεο ροών MPEG-4 που μεταδίδονται σε ένα ετερογενές ασύρματο περιβάλλον. Η κίνηση που δημιουργούν πολλαπλές ροές βίντεο μοντελοποιείται από μια αλυσίδα Μαρκόφ δύο διαστάσεων. Προκειμένου να διατηρηθεί η ποιότητα παρεχόμενης υπηρεσίας, προτείνεται ένας μηχανισμός μεταγωγής των ροών βίντεο με βάση τις πιθανότητες μετάβασης καταστάσεων του μοντέλου. Επιπλέον, παρουσιάζεται ένα αναλυτικό μοντέλο εκτίμησης της αλλοίωσης της αντιλαμβανόμενης ποιότητας κωδικοποιημένου βίντεο Η.264/AVC. Το μοντέλο αυτό αξιοποιεί τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της κωδικοποίησης Η.264/AVC και ιδιαίτερα τις αλληλεξαρτήσεις μεταξύ των πλαισίων βίντεο, ώστε να εξασφαλίσει την ακριβή εκτίμηση της συνολικής αλλοίωσης. Η μελέτη περιλαμβάνει συνδυασμούς πιθανών σφαλμάτων στο ασύρματο κανάλι ώστε να αποδειχθεί η δυνατότητα εκτίμησης της αλλοίωσης από το προτεινόμενο μοντέλο σε κάθε συνθήκη του δικτύου. Στη συνέχεια, αναλύονται μηχανισμοί προγραμματισμού της μετάδοσης πακέτων βίντεο και διαφοροποίησης της σημαντικότητας των πακέτων με βάση τον αντίκτυπό τους στη συνολική αλλοίωση του βίντεο. Η σημασία κάθε πακέτου εκτιμάται από το προτεινόμενο μοντέλο εκτίμησης της αλλοίωσης. Εξασφαλίζεται, έτσι, η προσαρμογή του ρυθμού μετάδοσης του βίντεο στις διαφορετικές συνθήκες του δικτύου. Η αξιολόγηση του μοντέλου εκτίμησης επεκτείνεται ώστε να συμπεριλάβει το πρωτόκολλο 802.11e το οποίο διαθέτει μηχανισμούς διασφάλισης της ποιότητας υπηρεσίας. Τέλος, παρουσιάζονται αλγόριθμοι επιλογής βέλτιστων διαδρομών μεταξύ πηγής και παραλήπτη σε ασύρματα δίκτυα αισθητήρων πολυμέσων. Προτείνεται μια επέκταση του πρωτοκόλλου LEACH ώστε να είναι δυνατή η δρομολόγηση πακέτων βίντεο από πολλαπλές διαδρομές με στόχο τη μικρότερη δυνατή αλλοίωση της ποιότητας και την εξοικονόμηση ενέργειας στους κόμβους. / The popular trend for wireless communications marks our demand for freedom and flexibility. Recently, the inherent human need for communication and sharing of ideas and experiences has been enriched with the need for wireless multimedia. Wireless multimedia communications have the ability to alter several parameters of our daily life. The great variety of offered services is only limited by the available resources of the wireless medium. The key is the capacity of the wireless medium and this research focuses on optimizing the video traffic while fully utilizing the wireless channel. This thesis introduces a new analytical method of creating synthetic MPEG-4 video streams over heterogeneous wireless networks. The aggregate video traffic generated by multiple wireless video sources is modeled by a two-dimensional Marcov chain. In order to achieve a guaranteed quality of service, a handoff mechanism is proposed based on the state transition probabilities of the statistical model. Moreover, an analytical distortion prediction model for H264/AVC coded video is presented. In order to precisely estimate the received video distortion, the proposed model utilizes the inherent characteristics of H.264/AVC coding and in particular, the correlation among neighboring video frames. The distortion prediction model’s ability to estimate the received video distortion is studied under different channel conditions. Hence, complex combinations of errors due to the wireless channel are considered in this thesis. Moreover, an analysis of video packet scheduling algorithms and traffic differentiation schemes, based on the video packet’s impact to the overall video distortion, is included. The importance of each video packet is estimated by the proposed distortion prediction model. Therefore, the transmission rate of a video source can be adapted to the varying wireless channel conditions. The evaluation of the model has been extended in order to include the study of the 802.11e standard, which incorporates mechanisms for guaranteeing quality of service. Finally, the thesis proposes algorithms for optimised video multipath routing in wireless multimedia sensor networks. A proposed extension of the LEACH protocol is implemented that ensures multipath video packet routing. Thus, significantly improved received video distortion and power consumption in the wireless sensor nodes, is achieved.