Οι ασύρματες κινητές υπολογιστικές συσκευές (tablets) και οι εφαρμογές τους αποτελούν μια σημαντική πρόκληση για τα εκπαιδευτικά συστήματα, αφού διαφοροποιούν και επεκτείνουν τις χρήσεις των τεχνολογιών για μετάδοση και αναζήτηση πληροφοριών και για ανθρώπινη επικοινωνία και συνεργασία. Οι συσκευές αυτές είναι μεταφέρσιμες και λειτουργικές παντού, ενώ ταυτόχρονα μπορούν να συνδεθούν σε κινητά ή ασύρματα δίκτυα με σκοπό την ανταλλαγή οποιασδήποτε φύσης δεδομένων. Οι δυνατότητές τους αυτές, η φορητότητα και η συνδεσιμότητα, καθιστούν τις συσκευές αυτές εργαλεία που εν δυνάμει μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την εκπαίδευση και συνακόλουθα τη μάθηση. Σκοπός της συγκεκριμένης έρευνας είναι η ανάλυση της χρήσης των κινητών υπολογιστικών συσκευών στη σχολική τάξη και η μελέτη των δυνατών μαθησιακών χρήσεων των κινητών υπολογιστικών συσκευών στο δημοτικό σχολείο. Οι κινητές υπολογιστικές συσκευές, λόγω των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών τους, είναι δυνατό να αποτελέσουν εργαλείο διδασκαλίας και μάθησης σε όλα τα γνωστικά αντικείμενα του προγράμματος σπουδών. Πιο συγκεκριμένα, στόχοι της παρούσας έρευνας είναι η μελέτη του τρόπου αλληλεπίδρασης και συνεργασίας μαθητών δημοτικού σχολείου με τις κινητές υπολογιστικές συσκευές, η αναζήτηση αποτελεσματικού τρόπου ενσωμάτωσης των συσκευών αυτών στη μαθησιακή διαδικασία, με τη χρήση διαφορετικής κατηγορίας εφαρμογών, με στόχο την ανάδειξη των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών και δυνατοτήτων τους και η διερεύνηση της αποδοχή της συγκεκριμένης τεχνολογίας από τους μαθητές και τους εκπαιδευτικούς του δημοτικού σχολείου. Για το σκοπό αυτό, σχεδιάστηκε και αξιολογήθηκε ένα εκπαιδευτικό σενάριο, οι δραστηριότητες του οποίου αφορούσαν διαφορετικές μαθησιακές περιοχές του προγράμματος σπουδών του Δημοτικού Σχολείου. Αξιοποιήθηκαν οι δυνατότητες των κινητών υπολογιστικών συσκευών και αναδείχθηκαν οι δυνατότητές τους που υποστηρίζουν και πλαισιώνουν τη μαθησιακή διαδικασία. Το εκπαιδευτικό σενάριο υλοποιήθηκε στο 42ο Δημοτικό Σχολείο Πάτρας, και συγκεκριμένα στα δύο τμήματα της Τετάρτης Τάξης του σχολείου, σε συνεργασία με τον εκπαιδευτικό της τάξης στα πλαίσια μιας συμμετοχικής εθνογραφικής μελέτης περίπτωσης. Από την ανάλυση των δεδομένων της έρευνας φαίνεται πως οι κινητές υπολογιστικές συσκευές μπορούν να καταστούν ένα χρήσιμο και αποτελεσματικό εργαλείο που προάγει τη συνεργασία των παιδιών όταν αυτά δουλεύουν σε ομάδες, αρκεί να γίνει από τον εκπαιδευτικό ο κατάλληλος σχεδιασμός και η διαδικασία να υποστηρίζεται από τις κατάλληλες εφαρμογές. Ακόμη, οι εφαρμογές που φαίνεται να ενισχύουν ή να αναπτύσσουν την εποικοδομητική συνεργασία των μαθητών είναι οι εφαρμογές προσομοίωσης, χωρίς να σημαίνει πως οι άλλου τύπου εφαρμογές δεν προάγουν τη συνεργασία και την ορθολογική χρήση των συσκευών. Επιπλέον, είναι σημαντικός ο προσεκτικός σχεδιασμός μαθησιακών δραστηριοτήτων για στόχους του αναλυτικού προγράμματος σπουδών του δημοτικού σχολείου από άρτια, στην πράξη, επιμορφωμένους εκπαιδευτικούς που γνωρίζουν τις ανάγκες της τάξης και των μαθητών τους. Τέλος, μαθητές και εκπαιδευτικοί φαίνεται να είναι θετικοί στην ορθολογική ενσωμάτωση των συσκευών στην εκπαιδευτική διαδικασία. / -

Η εισαγωγή των νέων Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών (ΤΠΕ) στην εκπαίδευση αποτελεί πλέον γεγονός παγκοσμίως συμβάλλοντας ουσιαστικά στη βελτίωση των διαδικασιών διδασκαλίας , μάθησης και απόκτησης γνώσεων αλλά και δημιουργώντας περιβάλλοντα για την ανάπτυξη ιδιαίτερων δεξιοτήτων . Καθοριστικό ρόλο στην πραγματικότητα αυτή έχει διαδραματίσει η ραγδαία ανάπτυξη του διαδικτύου και οι επιμέρους εφαρμογές του . Τα τελευταία χρόνια η πρόσβαση στον παγκόσμιο ιστό δεν περιορίζεται στους επιτραπέζιους υπολογιστές αλλά πλέον περιλαμβάνει τα κινητά τηλέφωνα , τα PDAs και γενικότερα κάθε είδους κινητή συσκευή . Μάλιστα στις αναπτυσσόμενες χώρες ο αριθμός των χρηστών που πλοηγούνται στον παγκόσμιο ιστό είναι μεγαλύτερος από τον αντίστοιχο αυτών που πλοηγούνται μέσω επιτραπέζιων υπολογιστών . Τα παραπάνω γεγονότα έχουν ως φυσικό επακόλουθο την δημιουργία και συνεχή ανάπτυξη ενός νέου είδους εκπαίδευσης : την κινητή ηλεκτρονική μάθηση (mobile e-learning) , η οποία βασίζεται στην ιδέα της μάθησης μέσω κινητών συσκευών οπουδήποτε οποιαδήποτε στιγμή θα χαρακτηρίσει τις νέες στρατηγικές, τις πρακτικές , τα εργαλεία , τις εφαρμογές , και τους πόρους για να εκπληρώσει την υπόσχεση της πανταχού παρούσας, προσωπικής, και συνδεδεμένης εκμάθησης, Στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι να μελετήσει και να συγκρίνει τις διαθέσιμες εφαρμογές , εργαλεία , Συστήματα Διαχείρισης Μάθησης (ΣΔΜ) & Λειτουργικά Συστήματα κινητών συσκευών ώστε να αξιολογήσει τις εκπαιδευτικές δυνατότητες τους και να καθορίσει αν μπορούν να συμβάλλουν στην παροχή αποτελεσματικής κινητής ηλεκτρονικής μάθησης στους χρήστες τους . / The integration of the Information and Communication Technologies (ICT) in the field of education is nowadays a fact worldwide contributing in improving the teaching methods , learning and knowledge gaining as well as creating environments which facilitate the development of special skills . The vast development of the Web and its applications have played a key role establishing the current reality. During the last years the access to the Web , not only from desktop PCs but from mobile devices too , such as mobile phones and PDAs , is a fact. Furthermore , in developing countries the number of users that browse the Web through mobile devices is larger than the number of users that browse the web from desktop PCs . As a natural consequence of the above facts a new kind learning has emerged and constantly been developed ever since : Mobile e-learning , based on the idea of learning with mobile devices anywhere at any time , which will feature new strategies , practices , tools, applications and resources to fulfill the promise of ubiquitous , personal and connected learning . The aim of this thesis is to study and compare the available applications, tools, Learning Management Systems and mobile Operating Systems in order to evaluate their educational potentials and to determine whether they are capable of contributing to providing effective mobile e-learning to their users .

Το mHealth, η χρήση δηλαδή φορητών τεχνολογιών για την βελτίωση των παρεχόμενων υπηρεσιών υγείας, είναι σήμερα ένα από τα πιο ταχέως αναπτυσσόμενα πεδία της ηλεκτρονικής υγείας (eHealth). Ο αριθμός των επαγγελματιών υγείας που υιοθετούν έξυπνα κινητά τηλέφωνα (smartphones) για την εκτέλεση πληθώρας λειτουργιών αυξάνεται συνεχώς, εξαιτίας των δυνατοτήτων και της φορητότητας που αυτά παρέχουν. Ταυτόχρονα, τα σφάλματα στη φαρμακευτική αγωγή είναι από τα πιο συνηθισμένα ιατρικά λάθη με επιπτώσεις τόσο στην υγεία του ασθενούς όσο και στις δαπάνες στην υγεία. Η χορήγηση φαρμάκων είναι μια πολύπλοκη διαδικασία, καθώς απαιτεί από τον ειδικό της υγείας την ανάλυση πληθώρας παραγόντων και την ανάκτηση, επεξεργασία και διαχείριση μεγάλου όγκου πληροφορίας. Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, η χρήση τεχνολογιών πληροφορικής για την υποβοήθηση των επαγγελματιών υγείας στη λήψη αποφάσεων κατά τη συνταγογράφηση, μπορεί να συμβάλει σημαντικά στη μείωση των σφαλμάτων φαρμακευτικής αγωγής. Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας, προχωρήσαμε στη διερεύνηση και αξιολόγηση των σημαντικότερων εφαρμογών έξυπνων κινητών συσκευών για το φάρμακο, με στόχο την εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων για τα χαρακτηριστικά και τις λειτουργίες που ενσωματώνουν. Ένα από τα βασικά συμπεράσματα της έρευνας ήταν η απουσία αντίστοιχης εφαρμογής για τα φάρμακα που είναι εγκεκριμένα από τον Εθνικό Οργανισμό Φαρμάκων (ΕΟΦ). Ως εκ τούτου, προχωρήσαμε στο σχεδιασμό και την ανάπτυξη εφαρμογής για τον έλεγχο ασυμβασιών μεταξύ φαρμάκων, η οποία παρέχει επιπλέον τη δυνατότητα προβολής πληροφοριών συνταγολογίου για τα φάρμακα του ΕΟΦ. Ο σχεδιασμός της εφαρμογής έγινε λαμβάνοντας υπόψη τις ανάγκες και τις απαιτήσεις μελλοντικών χρηστών, όπως οι επαγγελματίες υγείας και οι ασθενείς, προκειμένου να διασφαλιστεί η λειτουργικότητα και η ευχρηστία της. Η εν λόγω εφαρμογή προορίζεται για έξυπνες κινητές συσκευές που διαθέτουν λειτουργικό σύστημα Android, ενώ η πληροφορία που ενσωματώνει βασίζεται αποκλειστικά στο εθνικό συνταγολόγιο του ΕΟΦ. / Mobile Health or mHealth, namely the use of mobile and wireless technologies in order to improve health services and achieve health goals, is today one of the most rapidly expanding fields of electronic health (eHealth). The number of health professionals that adopt smartphones to perform multiple tasks, during their everyday medical practice, is increasing constantly. This is due to the fact that smartphones provide advanced computing capabilities and high portability. Simultaneously, medication errors are among the most common medical errors which have negative impact both for the health of the patient and the expenditure on health sector. Drug prescribing is quite a complex procedure, considering the fact that requires the health expert to analyze multiple factors and retrieve, process, manage and digest large volume of information. According to the literature, the use of information technologies to assist health professionals in decision-making when prescribing drugs, can contribute significantly to the reduction of medication errors. In the context of our work, we explored and evaluated the major smartphone applications for drugs, aiming to the extraction of useful conclusions about the features and functions that they incorporate. One of the research key findings was the absence of a corresponding application for the drugs that are approved by the National Drug Organization of Greece. Therefore, we design and develop an application for checking drug-drug interactions which additionally provides the ability to view national formulary information about drugs. The analysis and design of the application was implemented in collaboration with future users, such as health professionals and patients, in order to ensure that will meet their needs and requirements and at the same time will remain user friendly. This application is intended for Android smart mobile devices (e.g. smartphones, tablet PCs) and the information that integrates is solely based on the national formulary of the National Drug Organization of Greece.

Τα τελευταία χρόνια η αναμφισβήτητα εντυπωσιακή τεχνολογική πρόοδος έχει δώσει τεράστια ώθηση σε ένα ευρύ φάσμα επιστημονικών πεδίων τα οποία βασίζονται σε αυτή, με χαρακτηριστικό παράδειγμα τον τομέα των Τηλεπικοινωνιών. Απόλυτα λογικό αποτέλεσμα είναι η παγκόσμια αγορά να έχει κατακλυστεί από δισεκατομμύρια κινητές συσκευές, η χρήση των οποίων διευκολύνει απίστευτα και την ανάπτυξη της έρευνας στους αντίστοιχους κλάδους. Μία από τις χαρακτηριστικές τεχνολογίες που εκμεταλλευόμενη πλήρως αυτή τη αλματώδη πρόοδο έχει επιφέρει εντυπωσιακά αποτελέσματα είναι η Επαυξημένη Πραγματικότητα. Βασίζεται στην γεφύρωση του χάσματος μεταξύ της εικονικότητας και της πραγματικότητας με ένα μοναδικό τρόπο ενίσχυσης της αντίληψής μας ως προς την τελευταία και με εφαρμογές από το Στρατό και τη Διαφήμιση ως τα ερευνητικά πεδία της Αναγνώρισης Εικόνας και της Εκπαίδευσης. Αυτή της όμως η σημαντικότατη ανάπτυξη γεννά αναπόφευκτα πέρα από την παραγωγή γνώσης και βασικά ερωτήματα που απασχολούν την ερευνητική κοινότητα, ορισμένα εκ των οποίων είναι αν μπορεί η χρήση τεχνικών Επαυξημένης Πραγματικότητας μέσω της αναγνώρισης εικόνας, πέρα από την εξέλιξη του ευρύτερου κλάδου της Υπολογιστικής Όρασης, να συμβάλλει στη βελτίωση μαθησιακών εμπειριών και αν ναι κατά πόσο είναι εφικτή η αντιμετώπιση θεμελιωδών εκπαιδευτικών προβλημάτων, όπως η διάσπαση προσοχής και η έλλειψη διαδραστικότητας. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας προσπαθώντας να δώσουμε ουσιαστικές απαντήσεις στα παραπάνω ερωτήματα δημιουργήσαμε τη διαδραστική εφαρμογή «AugMentor», ειδικά σχεδιασμένη για τις ανάγκες της ξενάγησης των επισκεπτών του Μουσείου Επιστημών του Πανεπιστημίου Πατρών. Έχοντας ενσωματώσει ένα ολοκληρωμένο περιβάλλον Επαυξημένης Πραγματικότητας εντός της εφαρμογής αναπτύξαμε ένα παιχνίδι κρυμμένου θησαυρού κατά το οποίο οι επισκέπτες του μουσείου δέχονται ένα συγκεκριμένο αριθμό ερωτήσεων οι οποίες βασίζονται στα μουσειακά εκθέματα και αμέσως μετά καλούνται να περιηγηθούν οι ίδιοι στους εσωτερικούς χώρους του. Με βάση την επιτυχή αναγνώριση του κάθε εκθέματος και την προσωποποιημένη απεικόνιση των εκάστοτε απεικονιζόμενων πληροφοριών προσπαθούν να δώσουν απαντήσεις στα ερωτήματα αυτά. Η εφαρμογή AugMentor υλοποιήθηκε για κινητές συσκευές που υποστηρίζουν το λειτουργικό σύστημα Android και πλέον αποτελεί μέρος της μόνιμης ξενάγησης του Μουσείου Επιστημών και Τεχνολογίας. Παρουσιάζουμε μια περιγραφική και αναλυτική μελέτη περίπτωσης χρήσης της εφαρμογής, υλοποιώντας πειραματικά στο Μουσείο Επιστημών μια κανονική ξενάγηση. Χρησιμοποιώντας την εφαρμογή AugMentor οδηγούμαστε σε ασφαλή συμπεράσματα ως προς την επίτευξη του κύριου στόχου υλοποίησής της, ο οποίος είναι το κατά πόσο οι επισκέπτες του μουσείου στην προσπάθειά τους να απαντήσουν τις ερωτήσεις που τους ανατέθηκαν θα μπορούσαν να μάθουν και επιπρόσθετες πληροφορίες για τα εκθέματα, βελτιώνοντας τη μάθηση μέσω της χρήσης κινητών συσκευών. Το πείραμα που πραγματοποιήσαμε χωρίστηκε σε δύο μέρη, το πρώτο βασίζεται στα πρότυπα μιας κανονικής ξενάγησης των επισκεπτών, χωρίς τη χρήση κάποιας εφαρμογής και το δεύτερο στην ξενάγηση μέσω της εφαρμογής AugMentor. Στους επισκέπτες δόθηκαν αντίστοιχα ερωτηματολόγια και στις δύο περιπτώσεις και στη συνέχεια αξιολογήθηκε συγκριτικά η συμβολή της εφαρμογής AugMentor στη συνολική εμπλούτιση της μουσειακής εμπειρίας ενός επισκέπτη. / Over the last few years the indisputably outstanding technological advances have given a huge boost to a wide range of scientific areas of study that are based on it. A typical example can definitely be considered the one associated with Telecommunications. An utterly rational outcome constitutes the fact that global market is overwhelmed by billions of mobile devices, the use of which facilitates to a large extent the whole research development towards those fields. An iconic technology that fully exploiting this rapid progress has brought about impressive results is Augmented Reality. Augmented Reality is based on bridging the gap between virtuality and reality in a unique way to enhance our perception as to the latter and its applications vary from Army and Advertisement to the research fields of Image Recognition and Education. It is exactly the impressive growth of Augmented Reality which inevitably generates essential questions that research community has to deal with. Some of these questions are whether the use of Augmented Reality techniques, through Image Recognition, apart from the wider development of Computer Vision, can help improving learning experiences and if so to which extent it is possible to address fundamental educational problems, such as distractibility and lack of interactivity. In this master thesis, trying to give substantial answers to these questions we have created the interactive application «AugMentor», specially designed for the tour needs of Museum of Science and Technology, located in University of Patras. Having incorporated an integrated Augmented Reality environment inside this application, we developed a treasure hunt game in which visitors receive a certain number of questions closely related to museum’s exhibits and afterwards they have to wander within its interiors. Based on the successful recognition of each exhibit and personalized display of each respective information, visitors attempt to answer these questions. AugMentor is implemented for mobile devices that support the Android operating system and is now part of permanent museum guidance. Our main objective is improving Mobile Learning, which is learning through the use of mobile devices. We present a sufficient case study, selecting Museum of Science and Technology as an experimental space so as to determine the degree to which AugMentor application can practically contribute to this purpose. One of our key points towards this perspective was estimating the amount of totally imparted knowledge, since involving students with a significant pool of knowledge provides them with a motivation to have an active role during their guidance. The experiment we conducted was divided into two parts, the first one was based on the standards of a normal tour of visitors without using any application and the second one was based on a tour using AugMentor application. Guests are respectively given questionnaires in both cases and then we assessed AugMentor’s relative contribution to the overall implementation regarding enriching the museum experience of a visitor.

Αντικείμενο της Διπλωματικής εργασίας είναι η μεταφορά ενός παιχνιδιού στρατηγικής, πού έχει αναπτυχθεί με γνώμονα τους κανόνες της Ενισχυτικής Μάθησης (Reinforcement Learning) & των Νευρωνικών δικτύων (Neural Networks), σε πλατφόρμα κινητού τηλεφώνου 6ης γενιάς & μέσω διαδικτύου με σκοπό την εκπαίδευσης του συστήματος από τον απλό χρήστη. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση, ανάπτυξη του συστήματος λογισμικού βασισμένου σε τεχνολογίες διαδικτύου & κινητής τηλεφωνίας. Η Παρούσα εργασία επικεντρώνεται σε τρεις τομείς: • Έρευνα υφιστάμενων mobile τεχνολογιών • Δυνατότητα επανασχεδιασμού εφαρμογής με χρήση τεχνολογιών mobile internet • Έλεγχος υφιστάμενης δυνατότητας επανασχεδίασης και επαναϋλοποίησης του παιχνιδιού με χρήση άλλων συστημάτων (πλατφόρμων) σε συνδυασμό με χρήση ενισχυτικής μάθησης. / In this paper we review our work on th acquisition of game-playing capabilitiew by a computer , when the only source of knowledge comes from extended self-play and sparsely dispersed human-expert play. We summarily present experiment that showhow a reinforcement learning backbone coupled with neural networks for approximation can indeed serve as amechanism of the acquisition oof game playing skill and we derive game interestingness measures that are inexpensive and strightforward to compute, yert also capture the relative quality of the game playing engine.

Η ασύρματη επικοινωνία αποκτά ιδιαίτερη αξία σε μια χώρα όπως η Ελλάδα, που η μορφολογία του εδάφους της δεν επιτρέπει πολλές φορές τη χρήση εναλλακτικών μέσων μετάδοσης όπως για παράδειγμα οι οπτικές ίνες. Ειδικότερα ο τομέας της κινητής τηλεφωνίας είναι ένας ταχύτατα εξελισσόμενος τομέας ο οποίος στις μέρες μας βρίσκεται σε ένα στάδιο μετεξέλιξής του καθώς το πέρασμα από τη δεύτερη στην τρίτη γενιά είναι πλέον γεγονός. Στη μεγάλη εξέλιξη του τομέα αυτού συμβάλουν τα μέγιστα και οι απαιτήσεις των σύγχρονων καιρών για ένα ενοποιημένο και λειτουργικό σύστημα κινητής τηλεφωνίας παρέχοντας πληθώρα υπηρεσιών στους πελάτες – χρήστες του. Είναι γεγονός ότι, τα τελευταία χρόνια, η χρήση των κινητών δικτύων τρίτης γενιάς – UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) έχει αρχίσει να επεκτείνεται. Τα νέα αυτά κινητά δίκτυα αντικαθιστούν τα υπάρχοντα κινητά δίκτυα δεύτερης γενιάς και επιπλέον προσφέρουν προηγμένες υπηρεσίες στους κινητούς χρήστες. Στην πραγματικότητα είμαστε περισσότερο κοντά παρά ποτέ στο όραμα της ενοποίησης των δικτύων παγκοσμίως καθώς επίσης και στο όραμα του “Mobile Broadband”. Είναι εύλογο λοιπόν, οι χρήστες των κινητών δικτύων τρίτης γενιάς να έχουν πλέον την απαίτηση να εκτελούν εφαρμογές και να προσπελαύνουν υπηρεσίες οι οποίες μέχρι σήμερα μπορούσαν να διατεθούν αποκλειστικά από τα συμβατικά ενσύρματα δίκτυα. Έτσι λοιπόν στις μέρες μας ακούμε για υπηρεσίες πραγματικού χρόνου όπως mobile internet, mobile TV, mobile gaming, mobile streaming κ.α. Στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη και η ανάλυση των μηχανισμών που κρύβονται πίσω από τις παραπάνω εφαρμογές πραγματικού χρόνου. Πρόκειται για μια προσπάθεια να αναλυθούν όλοι οι υπάρχοντες μηχανισμοί μετάδοσης δεδομένων σε πραγματικό χρόνο πάνω από κινητά δίκτυα επικοινωνιών αλλά επίσης και να προταθούν νέοι μηχανισμοί για την όσο το δυνατόν βέλτιστη (από άποψη απόδοσης και ικανοποίησης του τελικού χρήστη) μετάδοση των δεδομένων. Γενικότερα οι μηχανισμοί μετάδοσης δεδομένων διακρίνονται σε δύο βασικές κατηγορίες: • Μηχανισμοί για μετάδοση δεδομένων σημείου προς σημείο (point-to-point data transmission - Unicast). • Μηχανισμοί για μετάδοση δεδομένων από ένα σημείο προς πολλά σημεία (point-to-multipoint data transmission). Όσον αφορά την πρώτη κατηγορία μηχανισμών στην παρούσα διδακτορική διατριβή αναλύονται και προτείνονται μηχανισμοί οι οποίοι προσαρμόζουν το ρυθμό μετάδοσης των δεδομένων ανάλογα με τις συνθήκες φόρτου που επικρατούν στο δίκτυο. Οι μηχανισμοί αυτοί που ονομάζονται μηχανισμοί προσαρμογής του ρυθμού μετάδοσης των δεδομένων είναι κυρίως μηχανισμοί οι οποίοι χρησιμοποιούνται για μετάδοση εφαρμογών πραγματικού χρόνου όπως είναι για παράδειγμα η μετάδοση video σε πραγματικό χρόνο ή μια βιντεοκλήση μεταξύ δύο συνδρομητών ενός δικτύου κινητής τηλεφωνίας. Οι μηχανισμοί προσαρμογής της μετάδοσης πολυμέσων είναι μηχανισμοί μετάδοσης πολυμεσικών (adaptive streaming multimedia) δεδομένων πάνω από δίκτυα, οι οποίοι έχουν τη δυνατότητα να προσαρμόζουν τη μετάδοση των πολυμεσικών δεδομένων στην τρέχουσα κατάσταση του δικτύου. Για την υλοποίηση μηχανισμών προσαρμογής της μετάδοσης απαιτείται ανάπτυξη μηχανισμών τόσο για την παρακολούθηση της κατάστασης του δικτύου όσο και για την προσαρμογή των πολυμεσικών δεδομένων στις εκάστοτε δικτυακές συνθήκες. Ο κύριος στόχος αυτών των μηχανισμών είναι η προσαρμογή του ρυθμού μετάδοσης δεδομένων στο δίκτυο κάθε φορά που οι δικτυακές συνθήκες μεταβάλλονται. Ένα από τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά ενός δικτύου κινητών επικοινωνιών τρίτης γενιάς είναι η εισαγωγή της υπηρεσίας Multimedia Broadcast / Multicast Service (MBMS). To MBMS 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. Έτσι λοιπόν, όσον αφορά τη δεύτερη κατηγορία μηχανισμών, 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 σύνδεσμο που αποτελεί τμήμα των μονοπατιών προς τους προορισμούς. Είναι προφανής η αύξηση της απόδοσης που προσφέρει το multicasting λόγω του γεγονότος ότι εκμεταλλεύεται την κατανομή των χρηστών μέσα στο δίκτυο προς όφελος της οικονομίας στην αποστολή πακέτων. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή προτείνεται ένας multicast μηχανισμός ο οποίος προσφέρει αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων από έναν κεντρικό εξυπηρετητή προς μια ομάδα κινητών χρηστών ενός δικτύου UMTS. Ο συγκεκριμένος μηχανισμός εκτός από τη λειτουργικότητα της multicast δρομολόγησης των πακέτων στους κόμβους του δικτύου, υποστηρίζεται επίσης από ένα σχήμα διαχείρισης της ομάδας των multicast χρηστών. Επιπλέον, στο μηχανισμό έχει ενσωματωθεί επιπλέον λειτουργικότητα η οποία εξασφαλίζει την αδιάλειπτη μετάδοση των δεδομένων στην ομάδα των multicast χρηστών ακόμα και όταν αυτοί βρίσκονται σε διαρκή κίνηση (Handover functionality). Επιπλέον, στην παρούσα διδακτορική διατριβή γίνεται μια προσπάθεια να αξιολογηθούν όλοι οι υπάρχοντες μηχανισμοί που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο UMTS για μετάδοση δεδομένων από έναν αποστολέα προς μια ομάδα παραληπτών. Συγκεκριμένα, οι τρεις μηχανισμοί που αναλύονται είναι ο Broadcast μηχανισμός, o Multiple Unicast μηχανισμός και ο Multicast μηχανισμός. Η αξιολόγηση των μηχανισμών γίνεται με χρήση ενός αναλυτικού μοντέλου το οποίο μετρά το τηλεπικοινωνιακό κόστος μετάδοσης των δεδομένων από τον έναν κόμβο του δικτύου στον άλλον. Το συγκεκριμένο μοντέλο αναπτύχθηκε στα πλαίσια της παρούσας διδακτορικής διατριβής. Οι μηχανισμοί αξιολογούνται για διάφορες τοπολογίες του δικτύου και διαφορετικές κατανομές των χρηστών στο δίκτυο. Τέλος, αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποτελεί η αξιολόγηση των καναλιών μεταφοράς του UMTS και τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη multicast μετάδοση των δεδομένων. Ειδικότερα, η επιλογή του κατάλληλου καναλιού μεταφοράς των δεδομένων στο ασύρματο μέσο είναι μια δύσκολη διαδικασία καθώς μια λανθασμένη επιλογή καναλιού μπορεί να οδηγήσει στην αστοχία ενός ολόκληρου κελιού. 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 το ρυθμό μετάδοσης τους, την απαιτούμενη ισχύ που πρέπει να ανατεθεί από το σταθμό βάσης για καθένα από αυτά, τον αριθμό των χρηστών που μπορούν να εξυπηρετήσουν και τέλος την ποιότητα υπηρεσιών για κάθε χρήστη. / As communications technology is being developed, users’ demand for multimedia services raises. Meanwhile, the Internet has enjoyed tremendous growth in recent years. 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 high-speed 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. The recent years, the usage of third generation cellular networks has begun to rise all over the world. These new infrastructures substitute the existed second generation cellular networks and offer broadband services to mobile users. 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. The main target of this dissertation is the study and the analysis of the mechanisms that are operated behind the above mentioned services and applications. More specifically, we analyze already existed mechanisms used for the transmission of real time services over 3G networks and furthermore we propose new mechanisms for the effective data transmission in 3G networks in terms of network performance and satisfaction of the mobile user. Generally, we consider two categories of mechanisms for the data transmission: • Mechanisms for point to point data transmission. • Mechanisms for point to multipoint data transmission. Regarding the first category of the mechanisms, in this dissertation, we analyze and propose mechanisms for real time data transmission in 3G networks. We focus firstly on schemes that reliable transmit the real time data to mobile users and secondly on mechanisms for adaptive multimedia transmission in UMTS. Bandwidth is a valuable and limited resource for UMTS and every wireless network, in general. Therefore, it is of extreme importance to exploit this resource in the most efficient way. It is essential for a wireless network to have an efficient bandwidth allocation scheme in order the mobile user to experience both real time applications and Internet applications such as HTTP or SMTP. Consequently, when a user experiences a real time application, there should be enough bandwidth available at any time for any other application that the mobile user might realize. In addition, when two different applications run together, the network should guarantee that there is no possibility for any of the above-mentioned applications to prevail against the other by taking all the available channel bandwidth. Taking into consideration the fact that Internet applications adopt mainly TCP as the transport protocol, while real time applications mainly use RTP, the network should guarantee that RTP does not prevail against the TCP traffic. Consequently, this means that there should be enough bandwidth available in the wireless channel for the Internet applications to run properly. To this direction, rate control of real time applications is an important issue in mobile networks. With the aid of rate control schemes the network could adapt the packet transmission rate of real time applications according to the current network conditions giving the opportunity to the mobile users to experience both real time and non real time applications at the same time in their mobile devices. Regarding the second category of the mechanisms, although UMTS networks offer high capacity, the expected demand will certainly overcome the available resources. Thus, the multicast transmission over the UMTS networks constitutes a challenge and an area of research. To this direction the third Generation Partnership Project (3GPP) is currently standardizing the Multimedia Broadcast/Multicast Service (MBMS) framework of UMTS. In this dissertation, we present a new mechanism for the efficient multicast data routing in UMTS. The proposed mechanism is enhanced with multicast group management functionality as well as with functionality related to the user mobility (handover and relocation). Furthermore, it is known that multicasting is more efficient method of supporting group communication than unicasting or broadcasting, as it allows transmission and routing of packets to multiple destinations using fewer network resources. In this dissertation, the three above mentioned methods of supporting group communication in UMTS are analyzed in terms of their performance. The critical parameters of primary interest for the evaluation of any method are the packet delivery cost and the scalability of the method. Finally, this dissertation analyses the role of power control in the multicast transmission in UMTS. It is proposed a power control scheme for the efficient radio bearer selection in MBMS. 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 χρήση διαφορισμού σε συστήματα κινητών επικοινωνιών είναι μία ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνική για την καταπολέμηση των διαλείψεων που παρατηρούνται στις ραδιοζεύξεις. Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζονται διάφοροι τρόποι και τεχνικές για την μελέτη της απόδοσης συστημάτων που κάνουν χρήση διαφορισμού στον δέκτη. Οι τεχνικές διαφορισμού που μελετώνται είναι ο διαφορισμός ίσου κέρδους (equal-gain combining) και ο διαφορισμός επιλογής (selection combining). Επιπλέον, στα πλαίσια της διατριβής αυτής, υποθέτουμε ότι ο δέκτης λειτουργεί σε κανάλια μη-επιλεκτικών συχνοτήτων με βραδείες διαλείψεις (flat and slow fading channels), ενώ το εκπεμπόμενο σήμα υφίσταται διαλείψεις κατά Rayleigh, Nakagami-m, Rice ή Hoyt. Αποδεικνύεται ότι η απόδοση του συστήματος στο οποίο ο δέκτης κάνει χρήση διαφορισμού εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από: • τη συσχέτιση μεταξύ των καναλιών διαφορισμού και • τη διαφορά της ισχύος μεταξύ των καναλιών διαφορισμού. Για να μελετηθεί η απόδοση ενός ΔΕ που λειτουργεί σε συσχετισμένα Nakagami-m κανάλια παρουσιάζεται παρουσιάζονται για πρώτη φορά σε κλειστή μορφή η συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας (ΣΠΠ) Nakagami-m μεταβλητών με εκθετική συσχέτιση, ενώ η αντίστοιχη συνάρτηση αθροιστικής κατανομής (ΣΑΚ) που προκύπτει έχει τη μορφή πολλαπλών άπειρων αθροισμάτων. / Diversity reception has been successfully used in wireless communications systems to mitigate the negative effect of channel fading. This thesis deals with the performance analysis of wireless systems employing receiver diversity. The diversity schemes studied are selection combining (SC) and equal-gain combining (EGC). We assume that the receiver operates in flat and slow fading channels and that the signal undergoes Rayleigh, Nakagami-m, Rice or Hoyt fading. As it will be shown, the performance of the diversity system depends greatly on: • the correlation among the diversity branches, • the average power imbalance of the received signals In order to study the performance of a SC receiver operating in correlated Nakagami-m fading channels, we first present a statistical analysis of correlated Nakagami-m random variables (rvs). The probability density function (pdf) of exponentially correlated Nakagami-m rvs is presented in closed-form, while the corresponding cumulative distribution function (cdf) has the form of multiple converging infinite series. Furthermore, bounds for the truncation of the infinite series.