Ανάπτυξη Νέων Τεχνικών Διαχείρισης Πόρων Σε Ασύρματα Δίκτυα

Abstract

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη τεχνικών αποδοτικής δια-χείρισης πόρων σε ασύρματα δίκτυα, με έμφαση στα ασύρματα δίκτυα ευρυεκπομπής και τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων.Αρχικά, ερευνάται η διαχείριση των φασματικών πόρων σε ασύρματα δίκτυα ευρυεκπο-μπής. Το Κεφάλαιο 2 παρουσιάζει επισκόπηση του προτύπου DVB-T, την υιοθέτησή του κατά τη Συμφωνία της Γενεύης 2006 (GE06) και την ανάγκη για εναρμονισμένο ψηφιακό μέρισμα, που επιτάσσει την τροποποίηση των πλάνων συχνοτήτων της GE06.Ακολούθως, στο Κεφάλαιο 3 μελετάται η αναδιάταξη των πλάνων GE06 μέσω μεταευ-ριστικών μεθόδων βελτιστοποίησης. Παρουσιάζονται οι μέθοδοι βελτιστοποίησης μέσω «Γενετικών Αλγορίθμων», «Προσομοιωμένης Ανόπτησης» και «Βελτιστοποίησης Σμήνους Μονάδων». Παράλληλα, διατυπώνεται το πρόβλημα της «εκ νέου απόδοσης διαύλων», κα-ταλήγοντας στην περιγραφή του αλγορίθμου «Μεταευριστικώς Βελτιστοποιούμενη Εκχώρηση Διαύλων» MOCA, ο οποίος χρησιμοποιεί τις ανωτέρω τεχνικές για την εξαγωγή σχεδόν βέλ-τιστων τροποποιημένων πλάνων συχνοτήτων σε κατάλληλα ορισμένες περιοχές. Η αποδοτι-κότητα του αλγορίθμου ως προς την τροποποίηση των υπαρχόντων πλάνων συχνοτήτων υπό δεδομένους περιορισμούς επιβεβαιώνεται μέσω προσομοιώσεων.Στη συνέχεια, τα Κεφάλαια 4 και 5 επικεντρώνονται στα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων (WSN) και συγκεκριμένα στην επιλογή βέλτιστων διαδρομών υπό ποικίλες απαιτήσεις κατά τη δρομολόγηση. Το Κεφάλαιο 4 παρέχει μια εισαγωγή στα WSN και αναλύει τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των ασύρματων κόμβων και των δικτύων τους. Η μελέτη εντοπίζεται στα πρωτόκολλα δρομολόγησης και ιδιαίτερα στο πρωτόκολλο Δρομολόγησης πάνω από Χαμη-λής Ισχύος και με Απώλειες Δίκτυα RPL, καθώς και τα πρωτόκολλα με έμφαση στην ασφά-λεια, που διακυβεύεται από πλήθος επιθέσεων του στρώματος δικτύου. Έτσι, διάφορες με-τρικές έχουν σχεδιαστεί για την αποφυγή διαφορετικών επιθέσεων ή γενικά δυσμενών κα-ταστάσεων, οδηγώντας στην ανάγκη για σύνθετες μετρικές.Από την άλλη, οι μετρικές δρομολόγησης δεν είναι πάντα συμβατές με κάθε πρωτόκολλο δρομολόγησης. Το Κεφάλαιο 5 πραγματεύεται τους όρους συμβατότητας μεταξύ μετρικών και πρωτοκόλλων δρομολόγησης μέσω των ιδιοτήτων «μονοτονίας» και «ισοτονικότητας» της «Άλγεβρας Δρομολόγησης». Επίσης, παρουσιάζονται η λεξικογραφική και η αθροιστική τεχνική σύνθεσης και εφαρμόζονται στη νεοεισαχθείσα μετρική εμπιστοσύνης PFI και τη μετρική ποιότητας ζεύξης ETX για την επιλογή αξιόπιστων και υψηλής ποιότητας ζεύξης διαδρομών. Οι σύνθετες μετρικές αποδεικνύονται να πληρούν τις επιθυμητές ιδιότητες της Άλγεβρας Δρομολόγησης. Επίσης, αποδεικνύονται μέσω προσομοιώσεων ανώτερες των απλών, ενώ διαφαίνεται η καταλληλότητα της αθροιστικής σύνθεσης για προβλήματα με πολλαπλές απαιτήσεις.Τέλος, το Κεφάλαιο 6 παρουσιάζει τα συμπεράσματα της διατριβής και τις μελλοντικές εργασίες.