Η διπλωματική εργασία περιγράφει την δομή του δικτύου GSM,DCS,UMTS, την διαδικασία δρομολόγησης μίας κλήσης, τα βήματα σχεδιασμού και την περιαγωγή. Επίσης περιλαμβάνει τον σχεδιασμό τριών σταθμών, δύο σε αστικές περιοχές, έναν στην περιοχή της Αθήνας και έναν στην περιοχή των Πατρών και έναν σε αγροτική περιοχή, και συγκεκριμένα στην περιοχή Βρύναινα Μαγνησίας. / --

- / -

Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας έγινε μια εκτενής μελέτη των τρόπων μετάδοσης και των μηχανισμών που συντελούν στην ασύρματη διάδοση. Επίσης παρουσιάστηκαν συνοπτικά ιστορικά στοιχεία σε σχέση με την εξέλιξη των συστημάτων κινητής τηλεφωνίας, καθώς και στοιχεία που αφορούν τις μεθόδους πολλαπλής πρόσβασης που έχουν χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα. Επιπροσθέτως, ιδιαίτερη σημασία δόθηκε στη μελέτη και περιγραφή της δομής του υπάρχοντος δικτύου κινητής τηλεφωνίας. Ορίστηκαν τα βασικά μέρη στα οποία χωρίζεται και παρουσιάστηκαν εκτενώς οι βασικές λειτουργικές μονάδες που τα αποτελούν, καθώς και οι διεπαφές μέσω των οποίων αυτές επικοινωνούν. Στη συνέχεια, δόθηκε έμφαση στην προτεινόμενη μέθοδο κατανομής των πόρων του συστήματος με χρήση της OFDMA μεθόδου πολλαπλής πρόσβασης, η οποία έχει ως στόχο την ελαχιστοποίηση της ομοκαναλικής παρεμβολής. Τέλος, μετά την ολοκλήρωση των προσομοιώσεων που είχαν ως στόχο τη διερεύνηση της συμπεριφοράς του συστήματος ως προς το ρυθμό εξυπηρέτησης και τη δικαιοσύνη, εξάχθηκαν συμπεράσματα σχετικά με την επιρροή που έχουν στο δίκτυο η μεταβολή του αριθμού των χρηστών κάθε κελιού, η μεταβολή του μεγέθους του κελιού, η κατανομή της ισχύος μεταξύ των χρηστών και ο ρυθμός μετάδοσης λαθών. / Thw sybject of this essay is power allocation in 4G mobile networks. It consists of a thorought description of the basic mechanisms in a mobile network and a throughput and fairness analysis on the recommended power allocation algorithms.

Η παρούσα εργασία διερευνά την παράμετρο της συμφόρησης της επικοινωνιακής κίνησης στα κυψελωτά δίκτυα κινητής τηλεφωνίας GSM. Αρχικά γίνεται μια εισαγωγή στα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας ξεκινώντας από τα συστήματα 1ης γενιάς και καταλήγοντας τα σημερινά συστήματα 4ης γενιάς. Στην συνέχεια, παρουσιάζεται η δομή του κυψελωτού δικτύου κινητής τηλεφωνίας GSM δίνοντας έμφαση στην αρχιτεκτονική του, στις διεπαφές και το πρωτόκολλα που χρησιμοποιεί καθώς και στις βασικές λειτουργίες που εκτελεί. Σε μεγαλύτερο βάθος, αναλύονται οι λειτουργίες και τα πρωτόκολλα του HLR κόμβου, ο οποίος αποτελεί και ένα από τα πιο κεντρικά μέρη του δικτύου GSM. Μετά μελετάται η παράμετρος της συμφόρησης στα δίκτυα GSM γενικά δίνοντας τον ορισμό της έννοιας της συμφόρησης, παρουσιάζοντας τα διαφορετικά είδη συμφόρησης και τις αιτίες που την δημιουργούν και καταλήγοντας στους ποικίλους τρόπους αντιμετώπισης της. Το βασικό κομμάτι της παρούσας εργασίας ασχολείται με την διερεύνηση της παραμέτρου της τηλεπικοινωνιακής συμφόρησης μέσα στο HLR κόμβο ενός κυψελωτού δικτύου κινητής τηλεφωνίας GSM, και συγκεκριμένα την συμφόρηση της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας CPU του κόμβου αυτού. Περιγράφεται η περίπτωση του ενσωματωμένου HLR κόμβου (Integrated MSC/HLR) ενώ αναλύεται, σε πιο μεγάλη λεπτομέρεια, η περίπτωση του αυτόνομου HLR κόμβου (Stand-alone HLR). Ακολουθεί η παρουσίαση των αιτιών συμφόρησης της CPU ενός αυτόνομου HLR κόμβου και δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στην διαδικασία του Location Updating και στην συμφόρηση που συμβαίνει κατά την διάρκεια αυτής της διαδικασίας. Γίνεται μια σύντομη αναφορά σε διάφορους τρόπους αντιμετώπισης αυτού του είδους της συμφόρησης και ύστερα προτείνεται ένας ολοκληρωμένος αλγόριθμος αποφυγής της εν λόγω συμφόρησης. Παρουσιάζεται με λεπτομέρεια το κάθε κομμάτι του αλγορίθμου αυτού και κατασκευάζεται ένας κώδικας προσομοίωσης του. Με βάση αυτών τον κώδικα, πραγματοποιούνται διάφορες μετρήσεις και πειράματα, παρουσιάζονται τα διάφορα αποτελέσματα και τελικά ο αλγόριθμος κρίνεται για την τη καταλληλότητα, την απόδοση, την προσαρμοστικότητα και την αξιοπιστία του. / This paper investigates the parameter of congestion of communication traffic in cellular mobile networks GSM. Initially, an introduction in the mobile networks is presented starting from the first generation systems and ending to the current fourth-generation systems. Then, the structure of cellular mobile GSM network is explored with an emphasis on architecture, interfaces and protocols used and the basic functions it performs. The functions and protocols of the HLR node, which is also one of the most central parts of the network GSM, is analyzed in more detail. Additionally, the parameter of the congestion in GSM networks, in general, is considered giving the definition of congestion, showing the different types and the causes that lead to its appearance and ending to the several ways that can help to prevent its creation or to suppress it. The main part of this study deals with the exploration of the parameter of congestion of telecommunication traffic in the HLR node in a cellular mobile network GSM, namely the congestion of central processing unit CPU of this node. It describes the case of integrated HLR node (Integrated MSC / HLR) and analyzes, in greater detail, the case of autonomous HLR node (Stand-alone HLR). The presentation of the causes of CPU bottlenecks in an autonomous HLR node follows with a particular attention to the Location Updating procedure and the congestion that occurs during this process. A brief reference to the various ways of dealing with this kind of congestion is presented and then an integrated algorithm that aims to avoid the congestion is proposed. Every piece of this algorithm is analyzed in great detail and a simulation code is constructed . Based on this code, various measurements and experiments are carried out , the different results are studied and evaluated and the algorithm is finally judged for its appropriateness, efficiency, adaptability and reliability.

Πρόθεση της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο σχεδιασμός και υλοποίηση συγκεκριμένης τεχνικής προσδιορισμού της θέσης του συνδρομητή (η γνωστή Power of Arrivals), καθώς αυτά τα δεδομένα μπορούσαν να μας παραχωρηθούν από την εταιρία Vodafone. Έως και σήμερα, στα Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) δίκτυα δεν υπάρχει κανένας συγκεκριμένος αλγόριθμος, ενσωματωμένος στο λογισμικό, για τον προσδιορισμό της θέσης ενός συνδρομητή. Η μόνη δυνατότητα εντοπισμού που υλοποιείται ως και σήμερα, είναι είτε χρησιμοποιώντας τεχνολογία Global Positioning System (GPS) είτε κάποιο ειδικό σταθερό τμήμα λογισμικού υπολογιστή (firmware). Σε αυτή την εργασία παρουσιάζεται μια λεπτομερής περιγραφή της πλέον γνωστής μεθόδου Power Of Arrivals (POA). Η προσπάθεια που καταβλήθηκε είχε ως βασικό άξονα την εφαρμογή αυτής της τεχνικής με τις ελάχιστες δυνατές τροποποιήσεις στο δίκτυο αλλά και έχοντας ως γνώμονα ότι η εταιρία Vodafone είναι αυτή που μας παραθέτει τα δεδομένα λήψης των σημάτων. / -

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη των μεθόδων βελτιστοποίησης της ποιότητας των παρεχομένων υπηρεσιών των δικτύων κυτταρικής τηλεφωνίας τρίτης γενιάς σε διαλειπτικό περιβάλλον. Αρχικά γίνεται μια σύντομη ιστορική αναδρομή στην εξέλιξη των συστημάτων κινητών επικοινωνιών και παρουσιάζεται το σημαντικότερο πρότυπο τρίτης γενιάς, το UMTS και τα ιδιαίτερα τεχνικά χαρακτηριστικά του. Στην συνέχεια αναλύεται το LTE το οποίο αποτελεί την τελευταία εξέλιξη των δικτύων τρίτης γενιάς και αναμένεται να αντικαταστήσει το UMTS στο άμεσο μέλλον αποτελώντας στην πραγματικότητα τον πρόδρομο των συστημάτων τέταρτης γενιάς. Στην συνέχεια εστιάζουμε στα διαλειπτικά κανάλια αναλύοντας τα φαινόμενα που παρατηρούνται σε αυτά και τα στατιστικά μοντέλα μέσα από τα οποία περιγράφονται. Παράλληλα διερευνάται η επίδραση των φαινομένων αυτών (θετική ή αρνητική) στο QoS των δικτύων τρίτης γενιάς βάσει των χαρακτηριστικών τους (όπως παρουσιάστηκαν στο κεφάλαιο 1) και οι δυνατότητες για περαιτέρω βελτιστοποίηση κατα τον σχεδιασμό των δικτύων και την σωστή εκμετάλλευση των χαρακτηριστικών του περιβάλλοντος όδευσης. Ιδιαίτερη αναφορά γίνεται στα μοντέλα εσωτερικού χώρου λόγω του μεγάλου φορτίου κίνησης που καλούνται να εξυπηρετήσουν. Στο τελευταίο μέρος παρουσιάζεται η διαδικασία παραμετροποίησης κάποιων σημαντικών μοντέλων και τα αποτελέσματα των εξομοιώσεων που έγιναν στον χώρο του κτηρίου των Ηλεκτρολόγων Μηχανικών. / The subject of this diploma thesis is the study of the optimization techniques of the quality of service for third generation cellular telephony networks in fading enviroment. After a short presentation of the evolution of the systems of wireless telecommunications, it is discussed UMTS the most important third generation system which dominated the european market and its technical features. LTE is also introduced, the system which is expected to replace UMTS in the near future while being the predecessor of the fourth generation systems. Then we focus on the fading channels analysing the phenomena wich are related to them and analysing the statistical models that describe them. It is also studied the effect (positive or negative) of these phenomena on the QoS of the third generation networks and the optimization methods which can be applied during the network designing process with special reference to the indoor propagation models because of the big amount of traffic load that they are asked to serve. At the last chapter of the thesis there is a presentation of the parameter setting procedure for some important models and the outcomes of the simulation that took place in the building of Electronic Engineering.