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 παρούσα διπλωματική εργασία κινήθηκε ανάμεσα σε δύο στόχους. Σε πρώτο επίπεδο είναι η παρουσίαση του κατάλληλου εξοπλισμού για τον τηλεέλεγχο υποδομών ευφυούς κατοικίας με τη βοήθεια ασύρματων τεχνολογιών, όπως το GSM. Δεύτερος στόχος είναι η θεωρητική μοντελοποίηση της συμπεριφοράς του καναλιού μετάδοσης σε εσωτερικό περιβάλλον, όσον αφορά την λαμβανόμενη ισχύ και τις απώλειες που προκαλούνται από το φαινόμενο της σκίασης. Στo πρώτο κεφάλαιο γίνεται παραμετροποίηση των υποδομών της ευφυούς κατοικίας Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι πιο σημαντικές σύγχρονες ασύρματες τεχνολογίες, ενώ παράλληλα γίνεται μια επισκόπηση ως προς τα πρωτόκολλα για την υλοποίηση της ευφυούς κατοικίας. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζουμε το δίκτυο GSM και προτείνουμε λύσεις και εφαρμογές πάνω στην ευφυή κατοικία .Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται εκτενής αναφορά στα μοντέλα που περιγράφουν την ηλεκτρομαγνητική διάδοση για το εσωτερικό περιβάλλον που μας ενδιαφέρει. Σ’ αυτό το κεφάλαιο δίνεται μια πρώτη αίσθηση του σημαντικού ρόλου των απωλειών και πως αυτές επηρεάζουν τις επικοινωνίες γενικότερα. Επίσης, εστιάζουμε στις απώλειες που προκαλούνται από το φαινόμενο της σκίασης. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο προβαίνουμε στην πειραματική διαδικασία και την θεωρητική μοντελοποίηση της συμπεριφοράς του καναλιού μετάδοσης σε τοπολογία εσωτερικού σπιτιού, σε μια κατοικία στο κέντρο της Πάτρας, Πιο συγκεκριμένα, διεξήχθη μία επαλήθευση του μοντέλου απωλειών καναλιού ενός συστήματος 802.11g Wi-Fi λειτουργίας στα 2,4 GHz, όσον αφορά την λαμβανόμενη ισχύ και τις απώλειες που προκαλούνται από το φαινόμενο της σκίασης. Στα αποτελέσματα αναγνωρίσαμε ότι η μέθοδος, που βασίζεται στο μοντέλο απώλειας καναλιού Multi-Wall-Floor, παρέχει ένα πιο αξιόπιστο υπολογισμό της απόκλισης σκίασης. / The current thesis is moved between two targets: The first objective is the presentation of appropriate equipment for remote monitoring infrastructure of a smart home using wireless technologies such as GSM. The second objective is the theoretical modeling of the behavior of the transmission channel in indoor environment of the received power and the losses caused by the phenomenon of shadowing. In the first chapter we analyse the configuration of the smart home. The second chapter presents the most important modern wireless technologies and an overview on protocols for the implementation of smart home. The third chapter presents the GSM network and proposes solutions and applications using it on a smart home. The fourth chapter includes a comprehensive reference on models that describe the electromagnetic diffusion of the internal environment. This chapter gives a first sense of the important role of the path losses and how they affect communications in general. Also, we focus on losses caused by the phenomenon of shadowing. Finally, in the fifth chapter we conduct the experiment and theoretical modeling of the behavior of the transmission channel topology in domestic house, specifically a house in the center of Patras was chosen and we conducted a verification of the path losses model of 802.11g Wi-Fi in 2,4 GHz regarding the received power and the losses caused by the phenomenon of shadowing. The results showed that the method based on Multi-Wall-Floor Model path losses, provides a more reliable calculation of the deviation bands.

The aim of the study is to investigate what impact the use of VPN has on network performance. An empirical investigation using quantitative research methods was carried out. Two sample scenarios were involved in the study: scenario without VPN and scenario with VPN. In both scenarios, three applications were used in turns, an HTTP, an FTP, and a CBR. FTP was configured to use window size and packet size, while CBR used connection rate and packet size. On the other side, the number of connection was the only parameter used for HTTP. These applications were injected in a 100 Mbps fixed link of an NS2 simulation environment. Throughput and delay averages were measured respectively for the two scenarios and values compared using Student’s t-test. While the TCP and HTTP throughputs were found decreasing, the UDP throughput was not affected by the presence of this VPN. Concerning the delay; the TCP, UDP and HTTP delay were found increasing. / Electrical Engineering / M. Tech. (Electrical Engineering (Computer Systems))

Wireless Sensor Networks (WSN) represent a relatively modern concept which has captured the interest of many in the research community. Coupled with appropriate hardware, they offer great flexibility in terms of their applicability to solving real world problems. This can be seen with applications ranging from environmental issues to healthcare and even artificial intelligence. Much of the work relating to WSN has been predominantly in the research domain. and so it is the purpose of this study to investigate ways in which they can be applied to solve industrial issues. This study particularly considers inventory management in the airline and packaged gas industries where there are many common fundamental requirements. A prototype system is presented which includes a database to record and obtain relevant tracking data in order to facilitate asset identification. Information of how this system may be applied within each industry is also included, in addition to how WSN can be utilised to fulfil the specific needs of individual industries through the use of custom built hardware and sensors. Initial experimental results of this system are also given along with experimental results pertaining to the suitability of WSN devices in industry. Despite WSN devices being still relatively new many advances have been made in order to make them more powerful and also smaller. However, as the size of the devices has decreased very been done with regards to critical components such as the antenna. As a result this work looks at the production of an industrially suitable antenna in terms of its design, construction and testing. Finally, wireless sensing in the automotive industry is briefly discussed. The apphcation of WSN in the automotive industry aims to improve recent spot weld monitoring techniques which determine the quality and integrity of a spot weld in real-time.

Une mauvaise qualité Wi-Fi peut perturber l'expérience des utilisateurs domestiques sur Internet, ou la qualité de l'expérience (QoE). Détecter quand le Wi-Fi dégrade la QoE des utilisateurs est précieux pour les fournisseurs d’accès internet (FAI), surtout que les utilisateurs tiennent souvent pour responsable leur FAI lorsque leur QoE se dégrade. Pourtant, les FAI ont peu de visibilité au sein de la maison pour aider les utilisateurs. Cette thèse conçoit et évalue des techniques de surveillance passive de la qualité Wi-Fi sur les points d'accès de base (APs) et prédit quand la qualité du Wi-Fi dégrade la QoE de l'application Internet. Nous concevons et évaluons une méthode qui estime la capacité de liaison Wi-Fi. Nous concevons et évaluons prédicteurs de l'effet de la qualité Wi-Fi sur la QoE de quatre applications populaires: la navigation sur le Web, YouTube, la communication audio et vidéo en temps réel. Nous concevons une méthode pour identifier les événements qui traduisent une mauvaise QoE pour identifier les cas où les prédicteurs QoE estiment que toutes les applications visées fonctionnent mal. Nous appliquons nos prédicteurs aux métriques Wi-Fi collectées sur une semaine de surveillance de 832 points d’accès de clients d'un grand FAI résidentiel. Nos résultats montrent que la QoE est bonne sur la grande majorité des échantillons, mais nous trouvons encore 9% des échantillons avec une mauvaise QoE. Pire, environ 10% des stations ont plus de 25% d'échantillons dont la QoE est médiocre. Dans certains cas, nous estimons que la qualité Wi-Fi provoque une QoE médiocre pendant de nombreuses heures, bien que dans la plupart des cas ces événements soient courts. / Poor Wi-Fi quality can disrupt home users' internet experience, or the Quality of Experience (QoE). Detecting when Wi-Fi degrades QoE is valuable for residential Internet Service Providers (ISPs) as home users often hold the ISP responsible whenever QoE degrades. Yet, ISPs have little visibility within the home to assist users. This thesis designs and evaluates techniques to passively monitor Wi-Fi quality on commodity access points (APs) and predict when Wi-Fi quality degrades internet application QoE. Our first contribution is the design and evaluation of a method that estimates Wi-Fi link capacity. We extend previous models, suited for 802.11a/b/g networks, to work on 802.11n networks using passive measurements. Our second contribution is the design and evaluation of predictors of the effect of Wi-Fi quality on QoE of four popular applications: web browsing, YouTube, audio and video real time communication. Our third contribution is the design of a method to identify poor QoE events. We use K-means clustering to identify instances where the QoE predictors estimate that all studied applications perform poorly. Then, we classify poor QoE events as short, intermittent, and consistent poor QoE events. Finally, our fourth contribution is to apply our predictors to Wi-Fi metrics collected over one week from 832 APs of customers of a large residential ISP. Our results show that QoE is good on the vast majority of samples of the deployment, still we find 9% of poor QoE samples. Worse, approximately 10% of stations have more than 25% poor QoE samples. In some cases, we estimate that Wi-Fi quality causes poor QoE for many hours, though in most cases poor QoE events are short.

The idea of a free network is a myth of the past. Networking costs are expected to remain a burden to future IT budgets, no doubt raising questions regarding the payment of such services. Users do not normally pay to use local area networks, as companies tend to own their LANs. However, when wide area or international networks are considered, the situation is different. It is argued that in these cases the invoicing and payment system should be integral to the network's communication protocol. This implies changes to the networking protocol (to handle invoicing) as well as a new look at customary ideas of representing currency (to handle payment). In this dissertation, an invoicing and payment scheme that uses electronic cash and is implemented as part of the basic ATM protocols is discussed. The main advantages of this scheme can be summarized as a low administrative overhead and user privacy. / Computer Science / M. Sc. (Computer Science)

The idea of a free network is a myth of the past. Networking costs are expected to remain a burden to future IT budgets, no doubt raising questions regarding the payment of such services. Users do not normally pay to use local area networks, as companies tend to own their LANs. However, when wide area or international networks are considered, the situation is different. It is argued that in these cases the invoicing and payment system should be integral to the network's communication protocol. This implies changes to the networking protocol (to handle invoicing) as well as a new look at customary ideas of representing currency (to handle payment). In this dissertation, an invoicing and payment scheme that uses electronic cash and is implemented as part of the basic ATM protocols is discussed. The main advantages of this scheme can be summarized as a low administrative overhead and user privacy. / Computer Science / M. Sc. (Computer Science)

Les lanceurs spatiaux actuels, et en particulier Ariane 5, utilisent le réseau déterministe MIL-STD-1553B. Compte tenu des nouveaux objectifs de réduction des coûts et de la masse du système global ainsi que du support de trafic de télémesure multimédia, cette technologie n'est plus forcément optimale. Parmi les différents candidats de remplacement, cette thèse met en évidence les capacités du standard Ethernet à répondre à ces nouveaux objectifs tout en s'appuyant sur une utilisation de composants matériels et d'outils de développement existants à moindre coût (COTS). La première contribution porte sur l'évaluation de performances temporelles des architectures commutées. Les travaux mettent ainsi en évidence les gains et limites liés au choix d'une part du mode de communication (de maître/esclaves à producteurs/consommateur) et d'autre part à une future distribution de l'avionique. Pour cela, cette étude s'appuie sur une évaluation déterministe des délais de bout en bout par calcul réseau, simulations et expérimentations. Ces résultats ont été validés pour deux architectures commutées pour un scénario représentatif des vols actuels. La seconde contribution concerne l'amélioration de la disponibilité du système de communication. Il est proposé une stratégie de reconfiguration "temps réel" des chemins par supervision active du réseau. Dans le cadre d'exigences critiques, il est également proposé l'utilisation d'arbres couvrants multiples permettant d'anticiper la défaillance d'éléments d'interconnexion. Enfin, le choix d'architectures commutées et segmentées ne permet plus d'observer en tout point le réseau comme sur un bus. Pour cela, cette thèse met en avant les conditions et performances dans lesquelles un protocole de synchronisation d'horloges pourra contribuer à générer à partir de plusieurs points de captures une trace unique des échanges sur le réseau. Ce travail permettra d'identifier les tests pour une future validation du standard Ethernet pour les lanceurs spatiaux / Current space launchers, and particularly Ariane 5, use the deterministic network MIL-STD-1553B. According to the new objectives of cost and system mass reduction and of multimedia traffic support, this technology is not optimal anymore. Among the potential candidates, this thesis highlights the fact that such objectives can be achieved through the use of Ethernet standard based on components-on-the-shelf. The first contribution focuses on time performance evaluation of switched architectures. The gain and limits related to the communication mode (from master/slaves to producers/consummers) and future avionic distribution are studied. This study relies on a deterministic evaluation of the end-to-end delay by using network calculus, simulations and experiments. These results are validated with two switched architectures by using a scenario considered as representative of current flights. The second contribution is the network availability improvement. A real-time path reconfiguration strategy is proposed through active network supervision. Based on critical requirements, it is also suggested to use multiple spanning-trees for anticipating network element failures. The last contribution deals with the issue that in switched and segmented architectures it is not possible to collect all the traffic as in a bus. In order to do so, this thesis introduces the configurations under which a clock synchronization protocol could contribute to generate a single network trace from many collecting points. This work will enable to identify the tests for a future Ethernet standard validation in the framework of space launchers

Η BPL τεχνολογία είναι μια υποσχόμενη τεχνολογία η οποία προσφέρει τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες μέσω των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας και η οποία τα τελευταία χρόνια γνωρίζει ραγδαία ανάπτυξη. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η παρουσίαση της BPL τεχνολογίας και η υλοποίηση της με τρεις διαφορετικούς τρόπους σε συγκεκριμένο ηλεκτρικό δίκτυο. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια γενική αναφορά στην BPL τεχνολογία. Παρουσιάζονται τα επίπεδα του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας τα οποία συμμετέχουν σε ένα BPL δίκτυο, τα διάφορα δίκτυα πρόσβασης, οι αρχιτεκτονικές και ο εξοπλισμός τους, καθώς και διάφορα προβλήματα που αντιμετωπίζει η συγκεκριμένη τεχνολογία. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται τα επίπεδα του BPL δικτύου. Αναλύονται οι διάφορες τεχνικές διαμόρφωσης όπως η OFDM (ορθογώνια μέθοδος διαμόρφωσης με διαίρεση συχνότητας) και η διαμόρφωση απλωμένου φάσματος. Επίσης γίνεται αναφορά στη διαχείρηση σφαλμάτων, στο BPL MAC στρώμα καθώς και στα πρωτόκολλα 802.11. Στο τρίτο κεφάλαιο αναφέρονται οι διάφορες τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες που προσφέρονται από την BPL τεχνολογία καθώς και οι εφαρμογές του έξυπνου δικτύου (Smart Grid) και του έξυπνου σπιτιού (Smart Home) που υλοποιούνται με τη συγκεκριμένη τεχνολογία. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη αναφορά στην τεχνολογία των οπτικών ινών και στο τρόπο με τον οποίο η τεχνολογία αυτή θα χρησιμοποιηθεί ως δίκτυο κορμού το οποίο θα φτάνει μέχρι και τους μετασχηματιστές μέσης/χαμηλής τάσης. Επίσης παρουσιάζεται και η PON-BPL τεχνολογία. Στο πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο πραγματοποιείται η σχεδίαση του BPL δικτύου πρόσβασης με τρεις διαφορετικές αρχιτεκτονικές σε περιοχή της Λακωνίας της οποίας το ηλεκτρικό δίκτυο ψηφιοποιήθηκε με τη χρήση ενός προγράμματος GIS (Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών) και συγκεκριμένα του Mapinfo. Στη συνέχεια γίνεται σύγκριση των αρχιτεκτονικών ως προς το κόστος και την ταχύτητα. / BPL technology is a promising technology that offers telecommunications services through power lines, which in the recent years is facing a rapid development. The object of this specific project is the presentation of BPL technology and its realization in three different ways on a specific power grid. In the first chapter there is a general reference to BPL technology. Also it includes a presentation of the levels of the power grid which participate in a specific BPL network. Furthermore there is a presentation of the various access network, their architectures, equipment and various problems faced by this technology. The second chapter contains the description of the levels of BPL network. Also various modulation techniques like OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) and spread-spectrum configuration are analyzed. Finally there is a reference to the management of errors, BPL MAC layer and to the protocols 802.11 as well. In the third chapter there is a reference about the various telecommunication services which are provided via BPL technology as well a reference for the implementations of the Smart Grid and Smart House which are realized with the specific technology. At chapter four a brief reference is conducted about the optical fiber technology and about the manner in which this technology will be used as a backbone which reaches up the medium/low voltage transformers. Also PON-BPL technology is presented. Finally in the fifth and last chapter takes place the design of BPL access network with three different architectures in an area of Laconia whose power grid digitized by using a GIS program (Geographic Information Systems), namely the Mapinfo. Eventually there is a comparison between architectures as concern the cost and the speed of realization needed.