Στην εργασία αυτή αρχικά θα αναφερθούν οι τρόποι παροχής ευρυζωνικών υπηρεσιών και θα αναλυθεί το δίκτυο BPL, καθώς και τα οφέλη που μπορεί να έχουν χρήστες και επιχειρήσεις από το δίκτυο αυτό. Επίσης θα δειχθεί η αρχιτεκτονική ενός δικτύου BPL και οι απαραίτητες συσκευές ώστε το υπάρχων ηλεκτρικό δίκτυο να παρέχει ευρυζωνικές υπηρεσίες. Στη συνέχεια θα παρουσιαστούν στατιστικά στοιχεία για την παγκόσμια πρόσβαση σε τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες και ηλεκτρισμό και θα προταθεί μια προοπτική επέκτασης της τεχνολογίας BPL στις αναπτυσσόμενες χώρες. Στο επόμενο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι παράμετροι που επηρεάζουν την απόδοση των BPL δικτύων Μέσης, Χαμηλής Τάσης και εσωτερικού. Διαπιστώνεται ότι η αύξηση των κλάδων ανάμεσα σε πομπό και δέκτη προκαλεί σημαντική μείωση στην απόδοση, επίσης το επίπεδο της διαμόρφωσης επηρεάζει σημαντικά τη χωρητικότητα των καναλιών. Στη συνέχεια συγκρίνονται τα ασύρματα με τα ενσύρματα οικιακά δίκτυα, αναφέρονται τα διαθέσιμα πρωτόκολλα στην ενσύρματη και ασύρματη δικτύωση και παρατίθεται μία συγκριτική δοκιμή ανάμεσα σε BPL προσαρμογείς διαφόρων κατασκευαστών. Τέλος χρησιμοποιήθηκε ένα ζευγάρι προσαρμογέων της Belkin βασισμένων στο πρόσφατο πρωτόκολλο Homeplug AV για την δημιουργία ενός οικιακού δικτύου BPL ανάμεσα σε δύο υπολογιστές. Κάνοντας χρήση του προγράμματος Jperf μετρήθηκε το διαθέσιμο εύρος ζώνης για το δίκτυο μας με τα πρωτόκολλα TCP και UDP, επίσης διευκρινίστηκαν οι παράγοντες εκείνοι που μπορεί να μειώσουν το εύρος ζώνης. Πιο συγκεκριμένα διαπιστώθηκε μείωση της απόδοσης με αύξηση των κλάδων ανάμεσα στους προσαρμογείς. Ταυτόχρονα διαπιστώθηκε ότι η χρήση πολύπριζου με φίλτρα προστασίας προκαλεί σημαντική πτώση μέχρι και μηδενισμό του διαθέσιμου εύρους ζώνης και πρέπει να αποφεύγεται. Παράλληλα, έγινε σύγκριση του πρωτοκόλλου Homeplug AV με το παλαιότερο Homeplug 1.0 καθώς και με το πρωτόκολλο ασύρματης δικτύωσης IEEE 802.11.g, και διαπιστώθηκε η εξέλιξη που υπάρχει στα πρωτόκολλα μεταφοράς δεδομένων μέσω των ηλεκτρικών καλωδιώσεων. Με την διεξαγωγή πειραμάτων στον χώρο του εργαστηρίου Υψηλών τάσεων, διαπιστώθηκε ότι το δίκτυο μας δεν επηρεάζεται από κρουστικό θόρυβο. Τέλος, διαπιστώσαμε ότι η σύνδεση και αποσύνδεση φορτίου επηρεάζει σημαντικά το εύρος ζώνης όταν παρεμβάλλονται πολλοί κλάδοι. / The way of providing broadband services and the analysis of Broadband over Power Lines (BPL) networks will be initially presented in this thesis˙ Plus the benefits that can be assessed by the users and companies alike. The architecture of a typical bpl network will be presented and the necessary devices to use power lines for broadband communications. Following statistics for the global access to telecommunication services and electricity will be presented plus the prospect of extending the BPL technology is introduced, for the developed countries. In the next chapter parameters that affect outputs’ performance for Low, Medium Voltage as well as indoor BPL networks are referred. It is realized that the increase of branch between transmitter and receiver causes important reduction in the capacity, also the level of modulation influences considerably the capacity of channels. Afterwards, wireless and the wired home networks are compared, the available protocols in the wired and wireless networking are reported and a comparative trial between bpl adaptors by various constructors are mentioned. Finally a pair of Belkin bpl adaptors based on recent Homeplug AV was used for the creation of one home network between two computers. Using the Jperf we measured the available bandwidth for our network with TCP and UDP protocols, we also clarified those factors that can degrade the bandwidth. We also mentioned reduction of bandwidth icreasing the number of branches between the adaptors. It was also realized that the use of surge protector causes important reduction to bandwidth and it should be avoided. We also compared the Homeplug AV protocol with the older Homeplug 1.0 and with the IEEE 802.11.g protocol. Finally , after experiments in the laboratory of High voltages, it was realized that our adaptors are not influenced by impulse noise.

Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η περιγραφή και ανάλυση συστημάτων IP TV. Στο 1ο κεφάλαιο παρατίθεται ο ορισμός του IP TV και γίνεται αναφορά στην διαφορά του από το internet TV. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η υποδομής ενός IP TV δικτύου, οι εφαρμογές του και οι υπηρεσίες που αυτό μπορεί να παρέχει στους χρήστες. Κατόπιν περιγράφονται τα πλεονεκτήματα της ψηφιακής μετάδοσης σήματος και αναλύονται τα μοντέλα συνεργασίας και διαχείρισης περιεχομένου. Στο 2ο κεφάλαιο εμβαθύνουμε στα ευρυζωνικά δίκτυα και στη διανομή του IP TV και πως αυτή επιτυγχάνεται μέσω διαφόρων τεχνολογιών που εφαρμόζονται σήμερα (πιο συγκεκριμένα το ADSL). Ταυτόχρονα επεξηγούνται οι τεχνολογίες του δικτύου πυρήνα που ακολουθούνται από τους παρόχους και αφορούν - κατά το μεγαλύτερο μέρος τους - στα ενσύρματα δίκτυα καθώς και ποιοί παράγοντες αυτών επηρεάζουν το IP TV. Στο 3ο κεφάλαιο ακολουθεί λεπτομερής τεχνική περιγραφή και ανάλυση των συστημάτων IP TV, των υπηρεσιών τύπου Broadcast και των διαδραστικών υπηρεσιών video κατ’ απαίτηση του συνδρομητή. Εξειδικεύονται τα επιμέρους τμήματα ενός ολοκληρωμένου IP TV συστήματος, παρουσιάζεται το πώς αυτά αλληλεπιδρούν μεταξύ τους αλλά και με το σύνολο του δικτύου. Αναλύεται το δίκτυο ασφαλείας που απαραιτήτως δημιουργείται για να είναι δυνατή η λειτουργία αυτών των συστημάτων και οι τρόποι μετάδοσης του περιεχομένου. Επιπρόσθετα περιγράφεται η τεχνολογία multicasting σε IP TV δίκτυο και η αρχιτεκτονική που απαιτείται για να επιτευχθεί. Στο 4ο κεφάλαιο δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στις τεχνικές ασφαλείας που εφαρμόζονται και ειδικότερα στα IP TV Conditional Access και στα συστήματα DRM. Αναλύεται το πώς αυτά υλοποιούνται σε επίπεδο hardware και σε επίπεδο software (λογισμικού) και παρουσιάζονται οι τεχνικές κρυπτογράφησης που ακολουθούνται. Γίνεται αναφορά υβριδικών τέτοιων συστημάτων που περικλείουν μέρος και των 2 προαναφερθέντων τεχνικών και μελετώνται τα συστήματα DRM και πως αυτά υλοποιούνται. Η σημαντική εφαρμογή των IP TV συστημάτων, video on demand (χρήση βίντεο υπηρεσίας κατ’ απαίτηση του χρήστη) αναλύεται στο 5ο κεφάλαιο. Αυτό το κεφάλαιο έχει αφιερωθεί στην συγκεκριμένη υπηρεσία, στο πώς αυτή είναι διαθέσιμη σήμερα εμπορικά, πως κατέστη δυνατή η υλοποίηση της τεχνικά, τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται στα εν λόγω δίκτυα. Τέλος (6ο και 7ο κεφάλαιο) παρουσιάζονται λύσεις από παρόχους που δραστηριοποιούνται στον Ελλαδικό χώρο (για τους οποίους υπήρχε διαθέσιμη πληροφορία) και στο 8ο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι τεχνικές απαιτήσεις για την υπηρεσία IP TV. / --

Στα πλαίσια της διπλωματικής αυτής θα γίνει η μελέτη για την τεχνολογία τηλεπικοινωνιών μέσω των γραμμών ηλεκτρικής ισχύος BPL όπου τα τελευταία χρόνια γνωρίζει ραγδαία ανάπτυξη. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται γενική αναφορά για την τεχνολογία BPL,τα διάφορα δίκτυα BPL πρόσβασης καθώς και τις αρχιτεκτονικές αυτών των δικτύων που χρησιμοποιούμε για την υλοποίηση της τεχνολογίας. Στο δεύτερο κεφάλαιο μελετάμε το πώς επηρεάζει ο ηλεκτρομαγνητισμός αυτήν την τεχνολογία BPL καθώς και τα Διεθνής πρότυπα για ευρυζωνικό δίκτυο μέσω των γραμμών ηλεκτρικής ισχύος BPL Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφουμε τα επίπεδα του BPL δικτύου τις διάφορες τεχνικές διαμόρφωσης όπως ορθογώνια μέθοδος διαμόρφωσης με διαίρεση συχνοτήτων (OFDM) και την διαμόρφωση απλωμένου φάσματος. Επίσης θα ασχοληθούμε με την ποιότητα υπηρεσιών(QoS) καθώς και με την οικογένεια πρωτοκόλλων 802.11. Στο τέταρτο κεφάλαιο μελετάμε τις εφαρμογές της BPL τεχνολογίας που έχουν να κάνουν αρχικά με οικιακές εφαρμογές όπου στο σύνολο τους σκοπό έχουν την δημιουργία του έξυπνου σπιτιού και επίσης εφαρμογές κυρίως εξωτερικών χώρων που σκοπό έχουν την δημιουργία του έξυπνου δικτύου. Επίσης σε διάφορους πίνακες δείχνουμε σε ποιες περιοχές της Γής εφαρμόζονται κάποιες από τις εφαρμογές. Στο πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο σχεδιάζουμε κάποιες από τις Αρχιτεκτονικές της BPL τεχνολογίας στην περιοχή Δρομολαξιά (κωμόπολη στην επαρχία Λάρνακας στην Κύπρο) και αναλύουμε τις συσκευές που χρησιμοποιήθηκαν καθώς και το κόστος. / In this project we study the BPL which in recent years is developing very fast. In first chapter we studied the architectures of BPL. In second chapter we studied the EMC and the national prototypes of broadband network. In third chapter we studied the OFDM and Qos In fourth chapter we studied the applications of BPL. In fifth chapter we applied the architectures in field trials.

Στόχος της εργασίας είναι η μελέτη και η παρουσίαση των μοντέλων διάχυσης καθώς και η εφαρμογή τους στα ευρυζωνικά δίκτυα, με απώτερο σκοπό τη μελέτη της αξιοπιστίας τους ως προς τις εκτιμήσεις τους αλλά και την πρόβλεψη του ποσοστού διείσδυσης της ευρυζωνικότητας στην Ελλάδα για τα επόμενα χρόνια. / -

Η παρούσα διπλωματική εργασία αναφέρεται στην πρόβλεψη της διείσδυσης της ευρυζωνικότητας στις αστικές περιοχές της Ελλάδας. Η εν λόγω πρόβλεψη γίνεται με την χρήση μερικών μοντέλων διάχυσης. Βασικός στόχος είναι να προβλέψουμε όσο το δυνατόν καλύτερα πως θα συμπεριφερθεί η διείσδυση των ευρυζωνικών υπηρεσιών στο εγγύς μέλλον στις αστικές περιοχές της Ελλάδας. Για την μελέτη αυτή χρησιμοποιήθηκαν στοιχεία από έρευνες που καθορίζουν το ποσοστό που κατέχουν οι αστικές περιοχές σε σχέση με τον Ελλαδικό χώρο αλλά και το ποσοστό των αστικών περιοχών που έχουν πρόσβαση σε ευρυζωνικές υπηρεσίες σε σχέση με όλες τις αστικές περιοχές. Αστική περιοχή θεωρήθηκε η περιοχή στην οποία υπάρχουν τουλάχιστον 500 νοικοκυριά ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο. Επίσης σε κάθε νοικοκυριό θεωρείτε ότι ζουν κατά μέσο όρο 2.5 άνθρωποι. Επίσης γίνεται μια εκτενής αναφορά στα δίκτυα, την αρχιτεκτονική των δικτύων καθώς και στις ευρυζωνικές υπηρεσίες και στις ευρυζωνικές τεχνολογίες πρόσβασης που υπάρχουν στις μέρες μας. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναφορά σε όλα τα μοντέλα διάχυσης και λεπτομερής περιγραφή καθενός από αυτά και των παραμέτρων τους. Ακολούθως γίνεται αναφορά στην ευρυζωνικότητα στην παγκόσμια κοινότητα και στην εξέλιξη που είχε και έχει στην Ελλάδα. Αναφέρονται μελέτες που αφορούν την διείσδυση της σε κάθε περιοχή καθώς και σε όλη την Ευρώπη. Επίσης γίνεται αναφορά σε μελέτες που κατηγοριοποιούν τις ευρυζωνικές γραμμές ανά ταχύτητα πρόσβασης καθώς και με βάση τις εταιρίες που προσφέρουν τις πιο πάνω υπηρεσίες. Στο τέλος γίνεται μια προσπάθεια πρόβλεψης της διείσδυσης της ευρυζωνικότητας με την βοήθεια τριών βασικών μοντέλων διάχυσης και έγινε ομαλοποίηση των εν λόγω γραφημάτων και υπολογισμών των παραμέτρων του κάθε μοντέλου με την βοήθεια αριθμητικών μεθόδων. / This dissertation concerns the provision of broadband penetration in urban areas of Greece. This prediction is use of some diffusion models. The main objective is to predict the best way possible how to behave in the penetration of broadband services in the near future in urban areas of Greece. For this study used data from surveys that determine the percentage occupied by urban areas in relation to Greece and the percentage of urban areas have access to broadband services in relation to all urban areas. Urban area was the area in which there are at least 500 households per square kilometer. Also in the household think they live on average 2.5 people. Also there is an extensive reference to networks, network architecture and broadband services and broadband access technologies that exist today. The second chapter refers to all models of diffusion and detailed description of each of them and their parameters. Then refer to broadband in the world community and the development that had been in Greece. Mentioned studies of penetration in each region and across Europe. Also refer to studies that track the speed of broadband lines per access and based on the companies offering the above services. In the end, we try predicting the penetration of broadband with the help of three basic models of diffusion and became normalization of these graphs and calculations of the parameters of each model with the help of numerical methods.

Η διπλωματική εργασία έχει σκοπό την πρόβλεψη της διείσδυσης των ευρυζωνικών υπηρεσιών στις αγροτικές περιοχές με την χρήση μοντέλων διάχυσης. Η θεωρία της διάχυσης των καινοτομιών εξετάζει πώς μια νέα ιδέα ή η υιοθέτηση μιας νέας συμπεριφοράς, εξαπλώνεται σε όλη την αγορά κατά τη διάρκεια του χρόνου. Με την χρήση των μοντέλων διάχυσης μπορούμε να προβλέψουμε την υιοθέτηση των ευρυζωνικών υπηρεσιών μέχρι αυτές να φτάσουν στον κόρο. Αφού γίνει η πρόβλεψη παρουσιάζονται διάφοροι τρόποι με τους οποίους η ελληνικές αρχές δείχνουν το ενδιαφέρον τους για την αύξηση της ευρυζωνικότητας στις αγροτικές περιοχές. / Aims to predict the penetration of broadband services in rural areas using diffusion models. The theory of diffusion of innovations examines how a new idea or adopting a new behavior spreads throughout the market over time. By using the diffusion models we can predict the adoption of broadband services until reaching these in gross registered tonnage. Once the forecast presented several ways in where the Greek authorities show their interest for broadband growth in rural areas.

Terahertz source technology has been an active area of research for a number of years. This has helped develop continuous wave solid-state sources that are highly desirable in a wide range of applications spanning from Earth science to medical science. However, even with advances in terahertz technology, the generation of fundamental source power at these frequencies is still challenging. Promising electronic solid-state devices fall short in overcoming source power shortage due to electronic breakdown mechanism and fabrication limits at terahertz frequencies. The fundamental physical limitation of photonic devices, such as low photon energy, force cryogenic operation which at times is impractical. Schottky diode frequency multipliers often offer a very practical solution for generating continuous wave radiation based on solid-state technology. This harmonic source technology is today a most certain candidate for many applications where compactness and room temperature operation is desired. However, despite of all the advances in Schottky diode fabrication and their use in frequency multiplication, output power falls rapidly with increasing frequency. Thermal constrains, fabrication limits, assembly errors and parasitic losses all constitute changes that affect the performance of these devices and make it difficult to reproduce experimental data. To overcome these problems and progress towards the generation of milliwatts of power at terahertz frequencies, the study of existing methods to generate and handle high power is necessary. In the first part of the thesis, the design, fabrication and development of two Schottky diode-based frequency doublers is discussed. The work focuses on the generation of high-power sources that are capable of handling higher input powers while maintaining good thermal efficiencies. A detailed study into the machining tolerances, assembly errors and temperature effects are evaluated for the frequency doublers. High frequency effect such as velocity saturation is also addressed. Depending on the design frequency and power handling, two different circuit configurations are employed for the frequency doublers. While the high-power 80/160 GHz frequency doubler used a discrete flip-chip diode configuration, the 160/320 GHz frequency doubler employed an integrated diode membrane to mitigate sensitivity issues encountered during assembly and enable correlation between simulated and measured data. The second part proposes the use of millimeter-wave Schottky diode-based radiometers for imaging of composites samples. The focus of this experiment is the introduction of an alternate EM inspection method with the use of broadband Schottky diode components. This technique combines two different fields {--} non-destructive testing and radiometry, which presents a potentially new and interesting area for research. Since no single method can qualify to be the most accurate for all inspections, and with the future integration bringing down manufacturing costs of high frequency components, this demonstration presents a new approach to consider for future material imaging and evaluation experiments.

Ces dernières années, le secteur spatial connait des évolutions rapides (nouveaux acteurs, nouvelles technologies) qui tendent à réduire le coût des applications télécom et d’observation via des satellites défilants de plus petite taille. En particulier la réduction de la taille et du poids des antennes large bande à polarisation circulaire aux fréquences VHF-UHF constitue un enjeu majeur. Cependant la miniaturisation d’une antenne s’accompagne généralement d’une dégradation de son efficacité et de sa bande passante. Afin de contourner ce compromis, la technique d’agilité fréquentielle constitue une solution intéressante qui permet de maintenir les performances de l’antenne miniaturisée sur une sous bande qui peut être pilotée sur une excursion en fréquence plus large.L’antenne « dipôles magnéto-électriques croisées » DMEC basée sur le concept de la source de Huygens est retenue pour ces travaux. En effet, cette antenne fait partie des antennes large bande les plus compactes dont le rayonnement est uni-directionnel. Le premier objectif de cette thèse est d’étudier et de développer des techniques de miniaturisation originales de l’antenne. Le deuxième axe de recherche s’intéresse à l’agilité fréquentielle de l’antenne miniature initialement développée afin de couvrir plusieurs octaves.Plusieurs techniques de miniaturisation (repliement géométrique, ajout d’éléments discrets) se sont appuyées sur des simulations électromagnétiques, de la modélisation théorique et des expérimentations. Un prototype d’antenne compact actif dans la bande VHF est développé. L’épaisseur de l’antenne est réduite à 0,1λ. L’antenne couvre une bande passante de 94 MHz à 366 MHz avec de bande passante instantanée de 60%. Le gain maximal varie entre 5 et 10 dBic avec un taux d’ellipticité toujours inférieur à 2 dB. / These past years, the space sector is experiencing rapid growth (new players, new technologies) that tend to reduce the cost of telecom and observation applications via smaller satellites. In particular, reducing the size and weight of circularly polarized broadband antennas at VHF-UHF frequencies is a major challenge. However the miniaturization of an antenna is generally accompanied by a degradation of its efficiency and its bandwidth. In order to overcome this problem, the frequency agility technique constitutes an interesting solution to maintain the performance of the miniaturized antenna on a sub-band that can be driven on a wider frequency tuning range.The "crossed magneto-electric dipole" antenna based on the Huygens source concept is chosen for this work. Indeed, this antenna is part of the most compact broadband antennas with excellent unidirectional radiation. The first objective of this thesis is to study and develop original miniaturization techniques of the antenna. The second area of research focuses on the frequency agility of the miniature antenna initially developed to cover several octaves.Several miniaturization techniques such as geometric folding and capacitive loading were developed based on electromagnetic simulations, theoretical modeling and experiments. A frequency-reconfigurable compact VHF antenna is developed and realized. The thickness of the antenna is reduced to 0.09λ. The antenna covers a band from 94 MHz to 366 MHz thanks to only two tuning states (60% instant bandwidth for each). The broadside gain varies between 5 and 10 dBic over frequency with an axial ratio always lower than 2 dB.

M.Ing. / Over the past few years, fibre Bragg gratings have emerged as very important components in the photonics environment. Their discovery has greatly revolutionised the design of many complex devices, introducing simplicity and cost effectiveness. Extensive research has been invested into identifying possible areas of application for fibre Bragg gratings. This has resulted in fibre Bragg gratings finding a comfortable niche in the fields of sensors and optical communication systems. This study focuses on the possible application of fibre Bragg gratings in wireless local area networks. Wireless local area networks are rapidly becoming a market of great potential for the investor. To sustain the impressive image of this market, research initiatives should strive to secure cost-effective solutions for the implementation of wireless local area networks. With reduced costs on wireless local area network products, the demand for these products is expected to escalate. Research conducted at the COBRA Institute, has produced a novel concept of optically distributing data signals across a network, and later transmitting them at radio frequencies between antenna sites. This concept, earmarked for wireless local area networks, uses a fast tuneable laser source, graded index polymer optical fibre and a periodic optical filter to generate the radio frequency microwave signals. The periodic filter in this network system serves to up-convert the frequency of the signal to radio-frequency levels. The filter is an important component of the network and it is situated at the antenna site. For wireless local area networks that require broad coverage, the number of periodic optical filters deployed for the system can be high. This can have a negative impact on the cost of the network. This research proposes a low-cost Fabry-Perot filter designed from fibre Bragg gratings, to replace the optical periodic filter discussed in the network mentioned above. The work presented in this study consolidates the design theories of Fabry-Perot filters and fibre Bragg gratings. The grating-based Fabry-Perot filter is modelled using coupled-mode theory, simulated using the transfer matrix method and fabricated via the strain controlled phase mask technique. The figures of merit that describe the spectral performance of the Fabry-Perot filter (i.e. free spectral range, minimum resolvable bandwidth, finesse and contrast factor) are compared to calculations associated with classical designs. The final part of this study presents experimental measurements of the generated radio frequency microwave signal. The purpose of these measurements is firstly to demonstrate the feasibility of the entire concept of generating radio frequency microwave signals using optical frequency multiplication. The second goal for the measurements is to benchmark the performance of the new grating-based Fabry-Perot filter against expected results approximated through calculations. Both goals were achieved with encouraging observations.

Please read the abstract in the section 00front of this document / Thesis (DPhil (Electronic Engineering))--University of Pretoria, 2007. / Electrical, Electronic and Computer Engineering / unrestricted