Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη εφαρμογών σε περιβάλλον έξυπνων κινητών. Ιδιαίτερη έμφαση δόθηκε σε περιβάλλοντα Android όπου και αναπτύχθηκαν δίαφορες εφαρμογές. Παραδείγματα αυτών είναι η ανάπτυξη εφαρμογών που διαχειρίζονταν πόρους με το Eclipse, εξερευνούσαν στοιχεία οθόνης διεπαφής καθώς έκαναν και ανταλλαγή δεδομένων από μία web εφαρμογή. Κατ’ επέκταση αυτή η εφαρμογή κάνει parsing δηλαδή ανταλλαγή δεδομένων από μια web εφαρμογή σε ένα Android app προκειμένου να έχουμε πρόσβαση σ’ ένα σύστημα που φτιάξαμε το οποίο λέγεται CloudVille και δίνει την δυνατότητα στον χρήστη που χρησιμοποιεί αυτή την υποδομή να δει τους πόρους που έχει χρησιμοποιήσει μέσα από το κινητό του. / The aim of this thesis is to develop intelligent applications in mobile environment. Particular emphasis was placed in environments where Android and developed various applications. Examples are the development of applications that manage resources with Eclipse, exploring data screen interface as they did and exchange data from one web application. By extension this application makes parsing that exchange data from a web application to an Android app to have access to a system that we built which is said CloudVille and enables the user using this infrastructure to see who has the resources through the use of mobile.

Σχεδίαση και Υλοποίηση εφαρμογής για έξυπνα κινητά τηλέφωνα με χρήση τεχνολογιών διαδικτύου HTML5 και διερεύνηση σχετικων εργαλείων και τεχνολογιων. / Designing and development of a mobile application using HTML5 web technologies and further research of corresponding tools and frameworks.

Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της μετάδοσης δεδομένων πάνω από Κινητά Δίκτυα 3ης Γενιάς και συγκεκριμένα του δικτύου UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems). Την τελευταία δεκαετία τόσο η Κυψελωτή Κινητή Τηλεφωνία όσο και το Διαδίκτυο έχουν γνωρίσει τρομακτική εξάπλωση παγκοσμίως. Η ανάγκη του ανθρώπου για κινητικότητα από τη μια, και η ανάγκη για πρόσβαση σε πληροφορία και υπηρεσίες από την άλλη, οδήγησε στη σύγκλιση των δυο παραπάνω «κόσμων» μέσα από τα Κινητά Δίκτυα 3ης Γενιάς. Το δίκτυο UMTS, οδηγείται προς τη φιλοσοφία ενός all-IP δικτύου, που επιτρέπει πρόσβαση υψηλών ταχυτήτων στο Διαδίκτυο. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται αναλυτικά η αρχιτεκτονική και λειτουργική δομή του UMTS δίκτυο, ξεκινώντας από τα γενικά χαρακτηριστικά του, σε ότι αφορά το χρησιμοποιούμενο φάσμα, την αξιοποίηση του διατιθέμενου εύρους ζώνης και τη δομή των κυψελών του UMTS. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική του δικτύου, με αναφορά στον εξοπλισμό του χρήστη, το Δίκτυο Επίγειας Ασύρματης Πρόσβασης (UTRAN) και το Δίκτυο Κορμού (Core Network), ενώ παρουσιάζονται και τα πρωτόκολλα σηματοδοσίας και επιπέδου χρήστη εντός του UMTS. Στη συνέχεια η εργασία ασχολείται με το θέμα της παροχής Ποιότητας Υπηρεσίας (Quality of Service – QoS) στο δίκτυο UMTS. Παρουσιάζονται οι τάξεις QoS και τα χαρακτηριστικά τους στο UMTS, και οι παράμετροι που αυτές παίρνουν για συγκεκριμένες υπηρεσίες (φωνή, video, εφαρμογές ροής πολυμέσων κτλ.). Παράλληλα με την Ποιότητα Υπηρεσίας, παρουσιάζεται και η υπηρεσία MBMS (Multimedia Broadcast / Multicast Service) που έχει σχεδιαστεί για το UMTS δίκτυο και αναλύεται η δομή και ο τρόπος υλοποίησης των λειτουργιών της, οι διαδικασίες υπηρεσιών MBMS, οι παράμετροι που αυτή παίρνει και γίνεται και ανάλυση των επιμέρους λειτουργιών της. Το δεύτερο μέρος της εργασίας αφορά την πειραματική αξιολόγηση του δικτύου UMTS στον εξομοιωτή ns-2, σε ότι αφορά τη μετάδοση διαφορετικών ειδών κίνησης και την αποτελεσματικότητα των διαφορετικών πρωτοκόλλων. Αρχικά περιγράφεται ο τρόπος παραγωγής κίνησης για τον εξομοιωτή και των μεθόδων που χρησιμοποιήθηκαν προς την κατεύθυνση αυτή. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των πειραμάτων για την απόδοση του πρωτοκόλλου TCP πάνω από το δίκτυο UMTS, και παρουσιάζονται τα προβλήματα που προκύπτουν στη χρήση του πρωτοκόλλου αυτού, κυρίως λόγο του υψηλού bit error rate που παρουσιάζεται στο ασύρματο κανάλι. Μελετώνται σενάρια χρήσης που χρησιμοποιούν τόσο UMTS DCH (Dedicated Channels), όσο και HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) μεταδόσεις. Με σκοπό τη μελέτη της μετάδοσης και πολυμεσικού περιεχομένου πάνω από το UMTS, έγιναν αντίστοιχα πειράματα στον εξομοιωτή και διαπιστώθηκε η δυνατότητα του UMTS να εγγυηθεί τις διαφορετικές απαιτήσεις αυτού του είδους κίνησης (κυρίως σε ότι αφορά την καθυστέρηση των πακέτων) και τη «φιλική» προς το TCP πρωτόκολλο συνύπαρξη στο δίκτυο. Τέλος, στη διπλωματική αυτή εργασία προτείνεται ένα σχήμα, για την ανάπτυξη ενός συστήματος μετάδοσης πολυμεσικού περιεχομένου πάνω από UMTS, το οποίο λαμβάνει υπόψη του την τρέχουσα κατάσταση του δικτύου και προσαρμόζει τη ροή των πολυμεσικών δεδομένων σε αυτή. / The purpose of this dissertation is to study data transmission using Third Generation (3G) Mobile Networks and in particular using the Universal Mobile Telecommunications Systems (UMTS) network. Over the last decade, Cellular Mobile Telephony and Internet have spread rapidly worldwide. The need for mobility on the one side and on the other side the need for access to information and services, led to the convergence of the two worlds using Third Generation Mobile Networks. The UMTS network is slowly becoming an all-IP network that allows high speed data Internet connection. This dissertation discusses the UMTS network’s architectural and functional framework starting from the general characteristics of the available bandwidth and the UMTS cells’ structure. The architectural design of the network is presented next with respect to the user’s equipment, the Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) and the Core Network, followed by the signaling protocol and the user level within UMTS. After that, the dissertation covers Quality of Service (QoS) issues while using the UMTS network. The two QoS groups are presented along with their UMTS characteristics, and certain parameters for specific services (such as voice, video, multimedia streaming applications, etc.). In addition, the Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS) is discussed. MBMS is a service designed for the UMTS network and the procedure and services of its functionality are being analysed. The second part of this dissertation deals with the experimental evaluation of the UMTS network in the ns-2 simulator, regarding the transmission of different types of traffic and the efficiency of the different protocols. The method of the traffic generation is being discussed at first, along with the implemented modules. Following that, the results from the experiments on TCP protocol performance over the UMTS air interface are being presented and some issues that raise up due to the high bit error rate that occur in the wireless channel are being discussed. In this case, we study the performance of both UMTS Dedicated Channels (DCH) and the High Speed Downlink Packet Access) transmissions. In order to study the transmission of multimedia content over the UMTS, some experiments took place, and showed that UMTS is able of guaranteeing the different requirements of this type of traffic, especially regarding the packets’ time delays and the friendly behavior against the TCP protocol, when coexisting in the network traffic load. Finally, this dissertation proposes a scheme for developing a multimedia content transmission system over UMTS, which takes into consideration the current state of the network and adapts the multimedia data stream to these conditions.

In the present project I purpose the design and development of a collaborative game editor for the Android CityScrabble application based in the Google+ Hangouts Platform. CityScrabble is a kind of Scrabble game where several players can play in a real location. This kind of game is called location-based. The game can be located in all around the world. Each player will be able to choose a topic about which he plays in every moment, and about this topic he must answer a group of hints (called elements in the editor). If the player answers correctly a hint, it will add the score value of the hint to his score and all the players will be informed about it in real time. Many technologies have been used in the development process. First of all and because the platform is Google+ I tried to use only technologies directly supported by Google (Google + API, Google Maps API, Hangouts API, Google AppEngine, Google Datastore) but Google AppEngine and Google Datastore gave me problems with the Python server so I decided to use MySQL as database management system. The queries are requested from PHP files allocated in the university server. Moreover, to allocate the Javascript, CSS and XML files needed I have used the server appspot provided by Google. As I said before, the editor is collaborative. This means that more than one person can be editing the same game at the same time. So it is for this reasons that Google+ Hangouts is the platform; to achieve this broadcasted edition. The hangouts allows to the participant to share the application, documents (by Google Docs), the screen, etc. And also provides videoconference and chat system. If I may return to the subject of the editor, it has been developed trying to be compact (due to the conditions of the Hangouts), grouping all the information in a little space and trying also to be intuitive for the user. Despite of this and due of the information compression in the interface, the final user may need a guide to introduce himself in the edition. This guide is included in the chapter 5 of the diploma thesis. I would like to finish this report remarking the utility that an editor might have in a game as CityScrabble, allowing to create games of any subject in any place of the world. I would like to remark also, that this editor has the potential to be improved adding much more features and allowing to edit other different kind of games for CityScrabble. / -

Τα smartphones έχουν γίνει αναπόσπαστο κομμάτι της καθημερινότητας μας δίνοντας στoυς χρήστες τους δυνατότητες που μέχρι τώρα ήταν διαθέσιμες μόνο με την χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών. Εργασίες όπως η πλοήγηση στο διαδίκτυο, η αποστολή και λήψη emails, η χρήση μέσων κοινωνικής δικτύωσης, καθώς και πιο σύνθετες εργασίες όπως η σύνταξη εγγράφων ή η επεξεργασία αρχείων πολυμέσων είναι πλέον εφικτές με τη χρήση smartphones. Παράλληλα με την εξέλιξη των υπολογιστικών δυνατοτήτων των κινητών τηλεφώνων κάποια από τα χαρακτηριστικά που υπήρχαν στα κινητά τηλέφωνα γνώρισαν σημαντική βελτίωση. Πλέον, είναι πολύ δύσκολο να βρεθεί κινητό τηλέφωνο που να μην έχει ενσωματωμένη κάμερα. Κάποιες συσκευές έχουν κάμερες τόσο καλές που συναγωνίζονται επαγγελματικό εξοπλισμό. Αυτές οι εξελίξεις έδωσαν την δυνατότητα στους χρήστες να αποθανατίζουν ακόμη και τις μικρότερες λεπτομέρειες της ζωής τους, αποθηκεύοντας έναν τεράστιο όγκο πολυμεσικών δεδομένων, τοπικά στη συσκευή ή στο νέφος (cloud). Επιπροσθέτως, στις κινητές συσκευές ενσωματώνονται και διάφοροι αισθητήρες, όπως το gps, γυροσκόπια, επιταχυνσιόμετρα, πυξίδες, βαρόμετρα ακόμη και αισθητήρες υγρασίας που προσφέρουν σημαντική πληροφορία σχετικά με το περιβάλλον στο οποίο βρίσκεται ανά πάσα στιγμή ο χρήστης. Η παρούσα διπλωματική ασχολείται με την έννοια του πλαισίου (context) που συγκεντρώνεται από τις κινητές συσκευές, αλλά και από τις κοινωνικές αλληλεπιδράσεις των χρηστών τους και πως αυτό μπορεί να αξιοποιηθεί στο πρόβλημα του αυτόματου σχολιασμού φωτογραφιών σε κινητές συσκευές. Για την καταγραφή του πλαισίου στο οποίο ενεργεί ο χρήστης προτείνεται η αξιοποίηση των αισθητήρων που υπάρχουν ενσωματωμένοι, των μεταδεδομένων που αποθηκεύονται κατά την λήψη της φωτογραφίας αλλά και της δραστηριότητας του χρήστη σε κοινωνικά δίκτυα. / Smartphones have become an integral part of our daily routine, allowing users the capabilities previously only available using computer. Tasks such as surfing the web, sending and receiving emails, using social media, as well as more complex tasks such as drafting or editing multimedia files is now possible using smartphones. Alongside the evolution of computational capabilities of mobile phones, features of them experienced significant improvement. Nowadays, it is very difficult to find a mobile phone that does not have built-in camera. Some devices have cameras so good that are competing professional equipment. These developments have enabled users to immortalize even the most trivial details of their lives resulting in saving a huge amount multimedia data locally on the device or in the cloud (cloud). In addition, mobile devices have integrated various sensors, such as gps, gyroscopes, accelerometers, compasses, barometers even moisture sensors providing important information about the environment in which the user functions. The current master thesis deals with the notion of context that can be collected from mobile devices, but also from social interactions of users and how it can be harnessed to the problem of automatic photo annotation on mobile devices. To capture the context in which the user acts, suggested the use of sensors that are incorporated on the mobile phones, the metadata stored in the image captured but also the user’s activity on social networks.

Ο ταχύτατα εξελισσόμενος τομέας των δικτύων κινητών επικοινωνιών έχει επιφέρει μία ιδιαίτερα αυξανόμενη απαίτηση για ασύρματη, πολυμεσική επικοινωνία. Στη ραγδαία εξέλιξη του τομέα αυτού συμβάλουν τα μέγιστα και οι απαιτήσεις της σύγχρονης αγοράς για ένα ενοποιημένο και λειτουργικό σύστημα κινητής τηλεφωνίας παρέχοντας παράλληλα πληθώρα ευρυζωνικών υπηρεσιών ψηφιακού περιεχομένου στους πελάτες – χρήστες του. Είναι γεγονός ότι, τα τελευταία χρόνια τα δίκτυα επικοινωνιών τρίτης γενιάς (3G) – UMTS γνωρίζουν μεγάλη άνθηση και η χρήση τους έχει επεκταθεί στις περισσότερες ευρωπαϊκές χώρες, όπως και στην Ελλάδα. Τα νέα αυτά κινητά δίκτυα αντικαθιστούν τα υπάρχοντα κινητά δίκτυα δεύτερης γενιάς και επιπλέον προσφέρουν προηγμένες υπηρεσίες στους κινητούς χρήστες. Ωστόσο, η αδήριτη ανάγκη για μεγαλύτερες (ευρυζωνικές) ταχύτητες πρόσβασης οδήγησε στην περαιτέρω ανάπτυξη των 3G δικτύων και στην υιοθέτηση νέων τεχνολογιών, με κυριότερο εκπρόσωπο τους την τεχνολογία HSPA. Η τεχνολογία HSPA αποτελεί τη φυσιολογική μετεξέλιξη του UMTS, η οποία πολλές φορές συναντάται και ως 3.5G ή 3G+, προκειμένου να δηλώσει την αναβάθμιση του 3G (UMTS) προτύπου. Ωστόσο, παρά το γεγονός ότι η τεχνολογία HSPA αναμένεται να προσφέρει τη δυνατότητα παροχής πληθώρας ευρυζωνικών υπηρεσιών, το 3GPP ήδη μελετά και επεξεργάζεται νέες τεχνολογίες που θα επικρατήσουν την αμέσως επόμενη δεκαετία στην αγορά των κινητών επικοινωνιών. Το νέο αυτό project αποκαλείται Long Term Evolution (LTE) και στοχεύει στην επίτευξη ακόμη υψηλότερων ρυθμών μετάδοσης σε συνδυασμό με την αξιοποίηση μεγαλύτερου εύρος ζώνης. Κύρια προοπτική του LTE αποτελεί η διασφάλιση της ανταγωνιστικότητας και η επικράτηση του προτύπου στο χρονικό ορίζοντα της επόμενης δεκαετίας. Κατά συνέπεια, η αγορά κινητών επικοινωνιών σταδιακά μεταλλάσσεται προς τη δημιουργία δικτύων κινητών επικοινωνιών επόμενης γενιάς, με απώτερο σκοπό την επίτευξη του αποκαλούμενου «Mobile Broadband». Ταυτόχρονα με την εκτεταμένη εξάπλωση των δικτύων κινητών επικοινωνιών επόμενης γενιάς καθώς και τις αυξημένες δυνατότητες των κινητών συσκευών, οι πάροχοι πολυμεσικού περιεχομένου και υπηρεσιών ενδιαφέρονται όλο και περισσότερο για την υποστήριξη της πολυεκπομπής δεδομένων (multicasting) στα δίκτυα αυτά με σκοπό την αποτελεσματική διαχείριση και επαναχρησιμοποίηση των διαθέσιμων πόρων του δικτύου. Επιπρόσθετα, οι χρήστες των κινητών δικτύων έχουν πλέον την απαίτηση να προσπελαύνουν εφαρμογές και υπηρεσίες οι οποίες μέχρι σήμερα μπορούσαν να διατεθούν αποκλειστικά από τα συμβατικά ενσύρματα δίκτυα. Έτσι λοιπόν στις μέρες μας γίνεται λόγος για υπηρεσίες πραγματικού χρόνου όπως mobile TV, mobile gaming, mobile streaming κ.α. Ένα από τα σημαντικότερα βήματα των δικτύων κινητών επικοινωνιών προς την κατεύθυνση της παροχής νέων, προηγμένων πολυμεσικών υπηρεσιών είναι η εισαγωγή της υπηρεσίας Multimedia Broadcast / Multicast Service (MBMS). Η MBMS υπηρεσία έχει σαν κύριο σκοπό την υποστήριξη IP εφαρμογών πανεκπομπής (broadcact) και πολυεκπομπής (multicast) επιτρέποντας με αυτό τον τρόπο την παροχή υπηρεσιών υψηλού ρυθμού μετάδοσης σε πολλαπλούς χρήστες με οικονομικό τρόπο. Η multicast μετάδοση δεδομένων σε κινητά δίκτυα επικοινωνιών είναι μια νέα λειτουργικότητα η οποία βρίσκεται ακόμη στο στάδιο των δοκιμών και της προτυποποίησης της. Ένας multicast μηχανισμός μεταδίδει τα δεδομένα μόνο μία φορά πάνω από κάθε ασύρματο σύνδεσμο που αποτελεί τμήμα των μονοπατιών προς τους προορισμούς-κινητούς χρήστες. Το κρισιμότερο σημείο που εντοπίζεται κατά τη multicast μετάδοση δεδομένων στα κινητά δίκτυα επικοινωνιών είναι ο αποτελεσματικός έλεγχος ισχύος. Οι σταθμοί βάσης των κυψελωτών αυτών δικτύων διαθέτουν περιορισμένους πόρους ισχύος (άρα και περιορισμένη χωρητικότητα κυψέλης), γεγονός που επιβάλλει τη χρήση μίας βέλτιστης στρατηγικής για την όσο το δυνατόν καλύτερη αξιοποίηση των διαθέσιμων πόρων ισχύος. Ο έλεγχος ισχύος στοχεύει στη μείωση της εκπεμπόμενης ισχύος, στην ελαχιστοποίηση του θορύβου στο κυψελωτό δίκτυο και κατά συνέπεια στη διασφάλιση μεγαλύτερης χωρητικότητας επιπλέον χρηστών. Ένα από τα βασικότερα στοιχεία του ελέγχου ισχύος στα δίκτυα κινητών επικοινωνιών επόμενης γενιάς κατά τη multicast μετάδοση πολυμεσικών δεδομένων αποτελεί η επιλογή του κατάλληλου καναλιού μεταφοράς για τη μετάδοση των δεδομένων από τον κόμβο RNC στον κινητό χρήστη. Συγκεκριμένα, πρόκειται για ένα κρίσιμο ζήτημα το οποίο είναι ακόμα υπό εξέταση στο 3GPP. Προς την κατεύθυνση αυτή, στο MBMS στάνταρ έχει αναπτυχθεί ένας μηχανισμός που αποκαλείται Counting Mechanism. Ο στόχος του μηχανισμού αυτού είναι η βελτιστοποίηση της ροής δεδομένων για την υπηρεσία MBMS, όταν αυτά διέρχονται από τις διεπαφές του UTRAN (διεπαφές Iub και Uu). Ωστόσο, η υπάρχουσα μορφή του μηχανισμού αυτού διακρίνεται από πολλές αδυναμίες που δεν επιτρέπουν την αποτελεσματική και μαζική μετάδοση πολυμεσικών δεδομένων. Τα σημαντικότερα προβλήματα του υπάρχοντος Counting Mechanism είναι η απουσία ευρυζωνικών χαρακτηριστικών καθώς και η σπατάλη σημαντικού τμήματος των (ούτως ή άλλως περιορισμένων) πόρων ισχύος. Εν γένει, η επιλογή του κατάλληλου καναλιού μεταφοράς των πολυμεσικών δεδομένων στο ασύρματο μέσο είναι μια δύσκολη διαδικασία καθώς μια λανθασμένη επιλογή καναλιού μπορεί να οδηγήσει στην αστοχία ενός ολόκληρου κελιού. Γίνεται σαφές, λοιπόν, ότι απαιτείται μία βελτιωμένη έκδοση του υπάρχοντος Counting Mechanism για την αποτελεσματικότερη και οικονομικότερη μετάδοση πολυμεσικού περιεχομένου σε μεγάλο πλήθος χρηστών. Στόχος της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας είναι η μελέτη του ελέγχου ισχύος στα δίκτυα κινητών επικοινωνιών επόμενης γενιάς καθώς και η ανάπτυξη νέων μεθόδων για τη βελτιστοποίηση του Counting Mechanism. Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της μεταπτυχιακής αυτής εργασίας είναι η ενσωμάτωση και η «εκμετάλλευση» όλων των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών της HSDPA τεχνολογίας στην MBMS υπηρεσία. Η MBMS υπηρεσία μέχρι τώρα βασίζεται στη λειτουργικότητα των υπαρχόντων UMTS δικτύων. Ο συνδυασμός των δύο αυτών προτύπων, δηλαδή του MBMS και του HSDPA, υπόσχεται τόσο την παροχή ευρυζωνικών πολυμεσικών δεδομένων σε μεγάλο πλήθος κινητών χρηστών όσο και τη βέλτιστη επίτευξη ελέγχου ισχύος. Προς αυτή την κατεύθυνση, θα πραγματοποιηθεί ανάλυση όλων των υπαρχόντων καναλιών μεταφοράς του UMTS καθώς και της τεχνολογίας HSDPA και τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη multicast μετάδοση πολυμεσικών δεδομένων. Πιο συγκεκριμένα, τα κανάλια τα οποία αξιολογούνται είναι τα: Forward Access Channel, High Speed–Downlink Shared Channel και Dedicated Channel. Τα παραπάνω κανάλια μεταφοράς αξιολογούνται με βάση την απαιτούμενη ισχύ που πρέπει να ανατεθεί από το σταθμό βάσης για καθένα από αυτά, και κατά συνέπεια με βάση το ρυθμό μετάδοσης τους, τον αριθμό των χρηστών που μπορούν να εξυπηρετήσουν, την ποιότητα υπηρεσιών για κάθε χρήστη, τη μέγιστη δυνατή κάλυψη της κυψέλης κ.α. Επίσης, αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας είναι η εύρεση ενός κατάλληλου σημείου εναλλαγής μεταξύ των διάφορων τύπων καναλιών κατά τη μετάδοση πολυμεσικών δεδομένων. Θα διερευνηθούν τεχνικές μείωσης της εκπεμπόμενης ισχύος με απώτερο σκοπό την αποδοτικότερη χρήση των πόρων του συστήματος και θα προταθούν νέες παραλλαγές του Counting Mechanism με ανώτερα χαρακτηριστικά διαχείρισης και κατανομής πόρων ισχύος. Οι νέοι αυτοί μηχανισμοί υπόσχονται βελτιωμένη απόδοση, μείωση της καταναλισκόμενης ισχύος και κατά συνέπεια αύξηση της χωρητικότητας των κινητών δικτύων επόμενης γενιάς. Το γεγονός αυτό μπορεί να επιτρέψει τη μαζική μετάδοση πολυμεσικών δεδομένων σε πληθώρα κινητών χρηστών. Τέλος, θα διερευνηθούν και νέες, πιο αποδοτικές τεχνικές για τη μετάδοση πολυμεσικών δεδομένων στα μελλοντικά δίκτυα LTE. Στην περίπτωση αυτή λαμβάνονται υπόψιν όλες οι βασικές τεχνικές μετάδοσης δεδομένων όπως τα MIMO κεραιοσυστήματα. / Due to rapid growth of mobile communications technology, the demand for wireless multimedia communications thrives in today’s consumer and corporate market. The need to evolve multimedia applications and services is at a critical point given the proliferation and integration of wireless systems. Consequently, there is a great interest in using the IP-based networks to provide multimedia services. One of the most important areas in which the issues are being debated, is the development of standards for the Universal Mobile Telecommunications System (UMTS). UMTS constitutes the third generation (3G) of cellular wireless networks which aims to provide highspeed data access along with real time voice calls. Wireless data is one of the major boosters of wireless communications and one of the main motivations of the next generation standards. Through the 3G mobile networks, the mobile users have the opportunity to run applications and realize services that offered until today only by wired networks. Such broadband services are mobile Internet, mobile TV, mobile gaming, mobile streaming, video calls etc. High Speed Packet Access (HSPA) constitutes a significant step towards the so-called Mobile Broadband. HSPA supports both downlink and uplink communication through the HSDPA and HSUPA channels, respectively. HSPA promises the provision of enhanced end-users’ experience with a wide range of novel, interactive applications, faster performance and reduced delays. Furthermore, from the operators’ prism, HSPA ensures improved network performance, increased capacity and higher coverage. Multimedia Broadcast Multicast Service (MBMS) is a novel framework, extending the existing UMTS infrastructure that constitutes a significant step towards the so-called Mobile Broadband. MBMS is intended to efficiently use network and radio resources, both in the core network and, most importantly, in the air interface of UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN), where the bottleneck is placed to a large group of users. Actually, MBMS is a point-to-multipoint service in which data is transmitted from a single source entity to multiple destinations, allowing the networks resources to be shared. MBMS is an efficient way to support the plethora of the emerging wireless multimedia and application services such as IP Video Conferencing, Streaming Video by supporting both broadcast and multicast transmission modes. Long Term Evolution (LTE) will stretch the performance of 3G systems with improved coverage and system capacity, as well as increased data rates and reduced latency. LTE also provides a tight integration between unicast and multicast/broadcast MBMS transport bearers. Moreover, it also takes 3G-MBMS one step further to provide highly efficient multi-cell broadcast. By transmitting not only identical signals from multiple cell sites (with identical coding and modulation), but also synchronize the transmission timing between cells, the signal at the mobile terminal will appear exactly as a signal transmitted from a single cell site and subject to multi-path propagation. There is a growing demand for wireless data applications, which although face low penetration today, are expected to gain high interest in future mobile networks. These applications actually reflect a modern, future way of communication among mobile users. For instance, mobile TV is expected to be a ‘killer’ application for 3G’s. Such mobile TV services include streaming live TV (news, weather forecasts etc.) and streaming video (such as video clips). All the above constitute a series of some indicative emerging applications that necessitate advanced transmission techniques. However, increased improvements have to be made both in the uplink and downlink transmission and in better radio resource management, in order to meet future demands and provide rich multimedia services to large users’ population. In addition, several obstacles, mainly regarding the interoperability and ubiquitous access between different access technologies and services, have to be overcome (thus leading to 4G). The main target of this dissertation is the study of power control issues, the development and the performance evaluation of an efficient power scheme for the provision of broadband, multicast services and applications to mobile users. This will be effectively implemented through the efficient use of MBMS and HSPA technologies in both 3G and its evolution LTE. An important aspect of this work is the investigation of the selection of the most efficient radio bearer for the transmission of MBMS multicast data. MBMS services can be provided in each cell by either multiple Point to Point (PTP) channels or by a single Point to Multipoint (PTM) channel. PTM transmission uses a single channel reaching down to the cell edge, which conveys identical traffic. On the other hand, PTP transmission uses dedicated channel allocated to each user, which conveys identical content. Obviously, a decision has to be made on the threshold between these two approaches. Therefore, improvements of the currently existing Counting Mechanism in MBMS will be studied. Although relative research work in this field considers the need for a power-based Counting Mechanism and not a UE-based Counting Mechanism, the case of HSDPA usage in such a power mechanism could be further investigated, taking also into account the availability of multi-mode cells. This could lead to an optimal scheme for the MBMS Counting Mechanism. The fundamental selection criterion of channel type is the amount of base station power required to transmit to a group of users. To this direction, the role of power control in the MBMS multicast transmission in UMTS is studied and analysed. A power control scheme for the efficient radio bearer selection in MBMS is then proposed. The choice of the most efficient transport channel in terms of power consumption is a key point for the MBMS since a wrong transport channel selection for the transmission of the MBMS data could result to a significant decrease in the total capacity of the system. Various UMTS transport channels are examined for the transmission of the multicast data and a new algorithm is proposed for the more efficient usage of power resources in the base station.

Η Τηλεϊατρική τα τελευταία χρόνια αναπτύσσεται ραγδαία. Η άσκηση και η παροχή ιατρικών υπηρεσιών από απόσταση με τη χρήση της πληροφορικής και των τηλεπικοινωνιακών τεχνολογιών μπορεί να αποβεί σωτήρια για την ανθρώπινη ζωή, κυρίως σε περιπτώσεις απομονωμένων περιοχών (π.χ. νησιά, ορεινά χωριά), όπου η πρόσβαση σε ιατρικές υπηρεσίες είναι χρονοβόρα ή ακόμη και ανέφικτη. Ισχυρές γλώσσες προγραμματισμού, όπως η JavaME, οι οποίες υποστηρίζονται από τα σύγχρονα κινητά τηλέφωνα, δίδουν τη δυνατότητα σχεδιασμού και ανάπτυξης χρήσιμων εφαρμογών Τηλεϊατρικής. Στην παρούσα εργασία θα παρουσιαστεί η τεχνογνωσία που απαιτείται προκειμένου να μετατραπεί το κινητό τηλέφωνο σε μια συσκευή καταγραφής, επεξεργασίας, απεικόνισης και αποστολής του ηλεκτροκαρδιογραφικού σήματος. Tο ηλεκτροκαρδιογραφικό σήμα μετατρέπεται σε ηχητικό, μέσω της διαμόρφωσης εύρους, προκειμένου να αναγνωρισθεί από το κινητό τηλέφωνο και έπειτα μετατρέπεται πάλι σε ηλεκτροκαρδιογραφικό, μέσω της αποδιαμόρφωσης, προκειμένου να απεικονισθεί και να επεξεργαστεί περαιτέρω από το κινητό τηλέφωνο. Τέλος, θα παρουσιαστεί το αντίστοιχο λογισμικό που κατασκευάστηκε ώστε να επιτελεσθούν οι παραπάνω λειτουργίες. / Telemedicine is being rapidly developed. Practice and provision of medical services from distance via the use of information and telecommunication technology can prove lifesaving, especially in cases of isolated places (i.e. islands, mountainous villages), where access to medical services is time-consuming or infeasible. Powerful programming languages, such as JavaME, which are supported by the modern mobile phones, gives the possibility for designing and developing of useful telemedicine applications. In this thesis, it will be presented the know-how that is required in order to transform the mobile phone into a device able to capture, process, display and transmit the electrocardiographic signal. The electrocardiographic signal is transformed into a sound signal, through modulation, with a view to be recognizable by the mobile phone and then it is transformed again into an electrocardiographic signal, through demodulation, with a view to be further processed by the mobile phone. Also, it will be presented the software that has built so as to carry out these functions.

Σκοπός της διπλωματικής είναι η ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου σετ σημειώσεων για προγραμματισμό φορητών συσκευών με Windows Mobile και για τεχνολογίες ανάπτυξης εφαρμογών για κινητά.Με το πακέτο του .NET Compact Framework και το Visual Studio από κοντά, η διπλωματική αυτή συμβουλεύεται δειγματικούς κώδικες και εφαρμογές για να παρουσιάσει τις δυνατότητες του κόσμου αυτού των Windows εν κινήσει καθώς και τους περιορισμούς που θέτει η κίνηση αυτή σε σχέση με ένα σταθερό υπολογιστή. Αφού διαλέξει κάποιος την κινητή πλατφόρμα στην οποία στοχεύει να αναπτύξει τις εφαρμογές του και τα εργαλεία που θα χρησιμοποιήσει(και τα 2 παρουσιάζονται στον αναγνώστη με έμφαση στη λεπτομέρεια) ξεκινάει από ένα πρώτο χαμηλό προγραμματιστικό επίπεδο όπου λαμβάνει την βασική γνώση ώστε να ξεκινήσει με την ανάπτυξη μιας κινητής εφαρμογής.Γνωρίζει το υλικό των διαθέσιμων αυτή τη στιγμή κινητών συσκευών και εγκλιματίζεται στο περιβάλλον που καλείται να προγραμματίσει.Στη συνέχεια εισέρχεται πιο βαθιά στο υλικό και λογισμικό υπόβαθρο ώστε να προγραμματίσει αποτελεσματικές εφαρμογές με εργονομία και μοντέρνα λειτουργικότητα.Ζητήματα όπως η σύνδεση των κινητών εφαρμογών με βάσεις δεδομένων, η ασφάλεια, ο συγχρονισμός δεδομένων,η επικοινωνία με το τηλεπικοινωνιακό δίκτυο και η παροχή υπηρεσιών με Web Services εξετάζονται και παρουσιάζονται με παραδείγματα και εικόνες. Ευελπιστούμε πως ο αναγνώστης θα μπορέσει ύστερα από τη μελέτη της διπλωματικής αυτής να προγραμματίσει και σε προχωρημένο πλέον επίπεδο για τις αγαπημένες του εφαρμογές και να δοκιμάσει να εκμεταλευτεί τις νέες δυνατότητες και τεχνολογίες και να δημιουργήσει το δικό του κόσμο εν κινήσει! / -

Είναι γεγονός ότι, τα τελευταία χρόνια, η χρήση των κινητών δικτύων τρίτης γενιάς έχει αρχίσει να επεκτείνεται. Οι υπηρεσίες που απευθύνονται σε ομάδες χρηστών θα αποτελέσουν μία νέα κατηγορία προηγμένων υπηρεσιών προς στους κινητούς χρήστες. Στα συμβατικά ενσύρματα δίκτυα, η χρήση multicast μηχανισμών είναι αυτή που συνήθως ενδείκνυται για αυτή την κατηγορία υπηρεσιών. Ένας multicast μηχανισμός μεταδίδει τα δεδομένα μόνο μία φορά πάνω από κάθε σύνδεσμο που αποτελεί τμήμα των μονοπατιών προς τους προορισμούς. Είναι προφανής η αύξηση της απόδοσης που προσφέρει το multicasting καθώς ελαχιστοποιεί τη χρήση των πόρων του δικτύου. Επομένως, η εφαρμογή του multicasting σε ένα κινητό δίκτυο έχει αρκετά διαφορετικά χαρακτηριστικά σε σχέση με την εφαρμογή του στο Internet. Κατά συνέπεια, δημιουργείται η ανάγκη για νέους μηχανισμούς οι οποίοι θα καλύψουν τις ιδιαιτερότητες των κινητών δικτύων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία προτείνεται ένας μηχανισμός που εκτελεί multicast μετάδοση δεδομένων στο σύστημα UMTS. Ο συγκεκριμένος μηχανισμός εκμεταλλεύεται τη δενδρική τοπολογία των κινητών δικτύων και εισάγει τη χρήση των Routing Lists (RLs) στους κόμβους του UMTS. Η χρήση και η ενημέρωση των RLs γίνεται από τον προτεινόμενο μηχανισμό με τρόπο που παρουσιάζεται αναλυτικά. Επίσης, εξετάζονται διεξοδικά τα πιθανά σενάρια τα οποία περιλαμβάνουν όλες τις περιπτώσεις κινητικότητας των χρηστών. Ειδικότερα, εξετάζονται οι διάφοροι τύποι handover καθώς και η διαδικασία SRNS relocation. Τέλος, ο συγκεκριμένος μηχανισμός εξομοιώνεται στον network simulator ns-2. Μέσω της εξομοίωσης διερευνάται η ορθότητα του μηχανισμού καθώς και η αποδοτικότητά του. / It is a matter of fact that the third generation cellular networks are being deployed all over the world. A set of new services which will be provided by these networks, are those who address to user groups. Wireline networks use multicast mechanisms for the provision of similar services. A multicast mechanism transmits the same data once over each link of the path from the source to the destinations. Obviously, multicasting leads to the efficient use of the network resources. Nevertheless, the adoption of this kind of mechanisms by a mobile network is quite complicated and new schemes are required. In this master thesis, I present a mechanism for the multicast transmission of data in UMTS. This mechanism takes advantage of the tree topology of the examined networks and introduces the use of Routing Lists (RLs) in the nodes of UMTS. The use and the update of RLs are performed by the proposed mechanism and each step of these procedures is described in detail. Furthermore, I analyze the handling of special cases such as user mobility scenarios. Especially, the various handover types are examined along with the SRNS relocation procedure. Finally, I implement this approach in the ns-2 simulator. Through this simulation, I investigate the correctness and the efficiency of the proposed mechanism.

Τα Long Term Evolution (LTE) δίκτυα αποτελούν το πιο πρόσφατο πρότυπο στην τεχνολογία της ιεραρχίας των κινητών δικτύων (GSM/EDGE και UMTS/HSPA τεχνολογίες δικτύων). Οι απαιτήσεις για γρήγορη κινητή, ευρυζωνική πρόσβαση αυξάνει εκθετικά τις τελευταίες δεκαετίες και αναμένεται μεγαλύτερη ακόμα ανάπτυξη στο μέλλον, το οποίο απαιτεί απεριόριστες δυνατότητες σε υπηρεσίες και εφαρμογές διαδικτύου και ανάπτυξη σε συσκευές χειρός και κινητούς εξοπλισμούς. Για να επιτευχθούν αυτές οι απαιτήσεις για μεγάλους ρυθμούς δεδομένων στα κινητά δίκτυα, η International Telecommunication Union (ITU) όρισε τα αρχικά επίπεδα για την εξέλιξη των 4ης γενιάς δικτύων. Στα πλαίσια της διπλωματικής αυτής εργασίας στόχος είναι η υλοποίηση του φυσικού κατερχόμενου καναλιού Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) του Long Term Evolution (LTE), ενός φυσικού καναλιού μεταφοράς δεδομένων (κάνει τη μετάδοση του DL-SCH καναλιού μεταφοράς). Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια αναδρομή στην εξέλιξη των δικτύων μέχρι να φτάσουμε στην σημερινή εποχή και το LTE. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται η αρχιτεκτονική που ακολουθεί το LTE. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις βασικές αρχές που διέπουν το OFDMA, της τεχνικής διαμόρφωσης που χρησιμοποιείται στην κατερχόμενη μετάδοση. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφονται οι MIMO τεχνολογίες, ενώ στο πέμπτο περιγράφεται αναλυτικά το συγκεκριμένο κανάλι και τέλος στο έκτο κεφάλαιο παρατίθενται τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα. / LTE Networks is the latest standard in mobile networks technologies hierarchy (GSM/EDGE and UMTS/HSPA). The requirements for fast mobile, broadband access increases exponentially during the last decades and even larger and even more significant development is expected in the future, which (future) is guided from the unlimited features in services and internet applications and from the development of mobile equipment and portable devices).To fulfill these demands for the large data rates in mobile networks , International Telecommunication Union (ITU) defined those primal levels for 4th Generation Networks evolution. The purpose of this thesis is the implementation of LTE’s Physical Downlink Shared Channel (PDSCH), a physical channel for data transfer . In the first chapter a recursion is made through the development of networks and up to current technologies and LTE. In chapter two LTE architectures are described. In chapter three, basic OFDMA principles are described , which is the modulation method used in downlink transmission. In chapter four MIMO technologies are described while in the fifth chapter the particular channel is described in depth. Finally in chapter six are laid down the results and conclusions.