Αναλυτικά τα μαθήματα

Εξάμηνο Α'
Μάθημα Περιεχόμενο ECTS
Συστήματα Ασυρμάτων και Κινητών Επικοινωνιών Αρχές και αρχιτεκτονικές κυψελωτών συστημάτων. Τηλεπικοινωνιακή κίνηση και υπολογισμοί. Ομοκαναλικές παρεμβολές, παρεμβολές γειτονικού διαύλου και χωρητικότητα ασύρματου πολυκυψελωτού συστήματος FDMA/TDMA. Διαμόρφωση διασκορπισμού φάσματος, πολλυπλεξία CDMA, σύστημα UMTS WCDMA. Διαμόρφωση ορθογωνικής πολυπλεξίας με διαίρεση συχνότητας (OFDM) και συστήματα OFDMA WiFi-WiMAX και LTE. Συστήματα 5G-6G, UAVs/drones, THz. Mεθοδολογία και θέματα σχεδίασης κυψελωτών συστημάτων κινητών επικοινωνιών (radio network planning). 7.5
Δίκτυα Επικοινωνιών Θεωρία: Δίκτυα Υπολογιστών και το Διαδίκτυο. Επίπεδο Εφαρμογής. Επίπεδο Μεταφοράς. Επίπεδο Δικτύου και Δρομολόγηση. Επίπεδο Ζεύξης και Δίκτυα Τοπικής Περιοχής. Ασύρματα Δίκτυα και Κινητικότητα.
Εργαστήριο:
1. Υλοποίηση δικτυακής εφαρμογής: Θα ζητηθεί η υλοποίηση απλής εφαρμογής (π.χ. instant messaging) με βάση το μοντέλο client-server. Η υλοποίηση θα πραγματοποιηθεί σε περιβάλλον Unix με χρήση των δομών επικοινωνίας (sockets) και των συναρτήσεων χειρισμού τους που παρέχονται το λειτουργικό.
2. Εποπτεία δικτυακής επικοινωνίας με το εργαλείο Wireshark: Θα μελετηθούν τα μηνύματα που ανταλλάσσονται μεταξύ δύο hosts για τη μεταξύ τους επικοινωνία τόσο σε επίπεδο εφαρμογής (HTTP, DNS) όσο και σε επίπεδο μεταφοράς (TCP/UDP).
3. Προσομοίωση στατικής δρομολόγησης: Θα χρησιμοποιηθεί το εργαλείο Cisco Packet Tracer για να υλοποιηθεί και παραμετροποιηθεί απλή δικτυακή τοπολογία με περιορισμένο αριθμό από hosts και δρομολογητές. Η συνδεσιμότητα θα ελεγχθεί με πειράματα ping.
4. Προσομοίωσης δρομολόγησης με OSPF: Θα επαναχρησιμοποιηθεί η προηγούμενη δικτυακή τοπολογία, αλλά οι δρομολογητές θα παραμετροποιηθούν ώστε να υποστηρίζουν το δικτυακό πρωτόκολλο OSPF και θα επιδειχθεί η αυτόματη αναδρομολόγηση δικτυακής κίνησης.
7.5
Ψηφιακές Επικοινωνίες και Δίκτυα Αισθητήρων Θεωρία: Εισαγωγή στα δίκτυα αισθητήρων, πρακτικές εφαρμογές. Eισαγωγή στη στατιστική θεωρία εκτίμησης και ανίχνευσης σημάτων, τεχνικές σχεδιασμού βέλτιστου δέκτη. Φυσικό επίπεδο, τεχνικές ψηφιακής διαμόρφωσης, προσαρμοσμένο φίλτρο, υπολογισμός πιθανότητας σφάλματος. Εισαγωγή στη θεωρία πληροφορίας, τεχνικές κωδικοποίησης πηγής και καναλιού, χωρητικότητα καναλιού, θεώρημα Shannon/Hartley. Eισαγωγή στην ψηφιακή μετάδοση δεδομένων υπό την επίδραση διαλείψεων και θορύβου. Πρωτόκολλα MAC για ασύρματα δίκτυα αισθητήρων και κατανεμημένες τεχνικές ανίχνευσης και εκτίμησης σημάτων. Τεχνικές συγχρονισμού και τεχνικές εκτίμησης θέσης για ασύρματα δίκτυα αισθητήρων.
Εργαστήριo:
1. Γνωριμία και εξοικείωση με το λειτουργικό σύστημα tinyOS. Βασικές έννοιες: components, modules, configurations και interfaces. Μεταγλώττιση και εγκατάσταση ενός απλού προγράμματος σε έναν ασύρματο κόμβο.
2. Το μοντέλο εκτέλεσης προγραμμάτων στο λειτουργικό σύστημα tinyOS, γεγονότα, εντολές και η σχέση τους με τα interfaces. Εισαγωγή στις διεργασίες.
3. Ασύρματη επικοινωνία μεταξύ κόμβων, αποστολή και λήψη μηνυμάτων.
4. Ανίχνευση δεδομένων από το εξωτερικό περιβάλλον και δειγματοληψία στο tinyOS. Απεικόνιση των δεδομένων λήψης στα LEDs του κόμβου.
7.5
Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία Η εκπόνηση της μεταπτυχιακής εργασίας προβλέπεται να έχει διάρκεια δύο εξαμήνων (σύνολο 15 ECTS). Ο/Η μεταπτυχιακός/ή φοιτητής/τρια έχει δικαίωμα να επιλέξει από τα προτεινόμενα από τους διδάσκοντες του μεταπτυχιακού θέματα. 7.5
Εξάμηνο Β'
Μάθημα Περιεχόμενο ECTS
Ασύρματες Επικοινωνίες Θεωρία:
  • Διάγραμμα ακτινοβολίας κεραίας. Ισοτροπικός ακτινοβολητής.
  • Κατευθυντικότητα και μέθοδοι υπολογισμού της. Κέρδος και συντελεστής απόδοσης.
  • Η κεραία ως ως άνοιγμα. Βραχύ δίπολο και δίπολο λ/2.
  • Γραμμικές στοιχειοκεραίες.
  • Διάδοση και ασύρματες ζεύξεις στον ελεύθερο χώρο (εξίσωση Friis), διάδοση πάνω από μη κανονικό έδαφος (αρχή του Huygen, ομοιόμορφη θεωρία διάθλασης, πολλαπλών κορυφών, ζώνες Fresnel), απώλειες διαδρομής για διάδοση οπτικής και μη-οπτικής επαφής, σκίαση, μοντέλα εξασθένησης (Okumura-Hata, Walfisch-Bertoni, COST231, κλπ), χαρακτηρισμός φαινομένων πολυδιαδρομών (χρονικά-χωρικά χαρακτηριστικά, μηχανισμοί και μοντέλα), ολίσθηση Doppler.
  • Χαρακτηριστικά διάδοσης ανά λειτουργικό περιβάλλον (εσωτερικού-εξωτερικού χώρου, πικο-μικρο-μακρο κυψελών, στατιστικά - εμπειρικά - ντετερμινιστικά μοντέλα).
  • Υπολογισμός ραδιοκάλυψης.
  • Μέθοδοι μέτρησης και προσομοίωσης της ασύρματης διάδοσης και των χαρακτηριστικών τους. Το ραδιοκανάλι και η κεραία στα συστήματα 5ης γενιάς στην μιλιμετρική μπάντα. Τα διεθνή πρότυπα για τα όρια έκθεσης του ανθρώπου στην ΗΜ ακτινοβολία και ο τρόπος μέτρησης.
Εργαστήριo:
  1. Μετρήσεις εξασθένησης ραδιοκαναλιού
  2. Μετρήσεις ΗΜ ακτινοβολίας και επιπτώσεις στον άνθρωπο
  3. Ανάλυση ραδιοκάλυψης κυψελωτού δικτύου
7.5
Ανάπτυξη Εφαρμογών για Κινητά
  • Ανασκόπηση Εφαρμογών Κινητών Τερματικών.
  • Κατηγορίες Κινητών Εφαρμογών (Εφαρμογές Ιστού (web apps), Εγγενείς Εφαρμογές (native apps), Υβριδικές Εφαρμογές (hybrid apps))
  • Μεθοδολογίες Ανάπτυξης Κινητών Εφαρμογών Ιστού (Dynamic Serving, Adaptive Web Design, Responsive Web Design)
  • Τεχνολογίες Ανάπτυξης Κινητών Εφαρμογών Ιστού (HTML5, CSS3, JavaScript, XML/JSON, Google Maps API,jQuery Mobile, Τοπική Αποθήκευση Δεδομένων (SQLite),Απομακρυσμένη Αποθήκευση Δεδομένων (PHP/MySQL), Node.js, GitHub
  • Ανάπτυξη Κινητής Εφαρμογής Ιστού
  • Υβριδικές Κινητές Εφαρμογές Ανεξάρτητες Υποκείμενης Πλατφόρμας (Cross Platform Apps) (PhoneGap, Apache Cordova, Διεπαφή Χρήστη στο Cordova με χρήση του Bootstrap, Ionic)
  • Ανάπτυξη Υβριδικής Εφαρμογής (ανεξάρτητης υποκείμενης πλατφόρμας)
  • Εγγενείς Κινητές Εφαρμογές (native Apps) (Java, Android Studio)
  • Ανάπτυξη Εγγενούς Εφαρμογής (Android native app)
7.5
Τεχνολογίες για Συστήματα Ασύρματης Επικοινωνίας Θεωρία:
  • Επισκόπηση της διάδοσης στο ασύρματο μέσο , διαλείψεις, σκίαση, χρόνος και εύρος ζώνης συνοχής, επίπεδες διαλείψεις, διαλείψεις επιλεκτικές ως προς τη συχνότητα, στατιστικά μοντέλα για επίπεδες διαλείψεις.
  • Ψηφιακές επικοινωνίες σε κανάλια διαλείψεων, τεχνικές διαφορισμού (MRC, SC, EGC, GSC), αξιολόγηση επίδοσης.
  • Τεχνικές μετάδοσης σε κανάλια επιλεκτικά ως προς τη συχνότητα, σχεδιασμός ισοσταθμιστών, OFDM.
  • Συστήματα ΜΙΜΟ: Χωρική πολυπλεξία, τεχνικές STBC, beamforming, διαμόρφωση χώρου, πολύ μεγάλα συστήματα MIMO (Massive ΜΙΜΟ).
  • Διαφορισμός συνεργασίας, πρωτόκολλα και τεχνικές μετάδοσης (Amplify and Forward, Decode and Forward, Selective Relaying).
  • Εισαγωγή στις τεχνικές ταυτόχρονης μεταφοράς πληροφορίας και ενέργειας (Simultaneous Wireless Information and Power Transfer - SWIPT).
  • Μή ορθογώνια πολλαπλή πρόσβαση (Non Orthogonal Multiple Access, NOMA).
  • Επικοινωνίες υπέρυθρου φωτός: στοίβα πρωτοκόλλων IrDA με έμφαση στο φυσικό επίπεδο.
  • Επικοινωνίες ορατού φωτός: το πρότυπο IEEE 802.15.7 (Visible light communications) - φυσικό επίπεδο και επίπεδο πολλαπλής πρόσβασης.
Εργαστήριο: Εισαγωγή στην προσομοίωση ασύρματων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων με χρήση της τεχνικής Monte Carlo. Μία σειρά προβλημάτων που θα λυθούν με προγράμματα Matlab.
7.5
Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία Η εκπόνηση της μεταπτυχιακής εργασίας προβλέπεται να έχει διάρκεια δύο εξαμήνων (σύνολο 15 ECTS). Ο/Η μεταπτυχιακός/ή φοιτητής/τρια έχει δικαίωμα να επιλέξει από τα προτεινόμενα από τους διδάσκοντες του μεταπτυχιακού θέματα. 7.5