Ανάλυση, παρακολούθηση και βελτιστοποίηση ευρυζωνικών δικτύων
Authors: Μπουρσιάνης Αχιλλέας 
Published: September 2021

Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη, ο σχεδιασμός, η υλοποίηση και ο έλεγχος δύο διαφορετικών συστημάτων που ενσωματώνουν την έννοια της ευρυζωνικότητας, ως βασικό χαρακτηριστικό τους. Στο πρώτο από τα δύο συστήματα, που ανήκει στην οικογένεια των ασύρματων δικτύων, πραγματοποιείται ο σχεδιασμός και η υλοποίηση ενός δικτύου για την ευρυζωνική καταγραφή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στο περιβάλλον. Στο δεύτερο, που ανήκει στην οικογένεια των ευρυζωνικών δικτύων οπτικών ινών, πραγματοποιείται η μελέτη, ο σχεδιασμός και ο έλεγχος υλοποίησης των δικτύων αυτών. Αρχικά, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, αναλύεται η αρχιτεκτονική ενός ασύρματου δικτύου που στοχεύει στην ευρυζωνική μέτρηση και καταγραφή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στο περιβάλλον. Δίνονται τα βασικά χαρακτηριστικά του, πραγματοποιείται ανάλυση των δομικών στοιχείων που το απαρτίζουν (κεντρικός σταθμός ελέγχου, τερματικός σταθμός) και παρατίθενται αντιπροσωπευτικά παραδείγματα δικτύων που έχουν υλοποιηθεί. Ακολουθεί η παρουσίαση του πρώτου Ελληνικού ευρυζωνικού συστήματος μέτρησης (τερματικός σταθμός) της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε από τα Εργαστήρια Ραδιοεπικοινωνιών (ΑΠΘ) και Τηλεπικοινωνιών (ΔΠΘ). Μέσα από μια σειρά εργαστηριακών δοκιμών αναδεικνύονται τα τεχνικά χαρακτηριστικά του, ενώ γίνεται εκτίμηση της αβεβαιότητας που εισάγει. Έπειτα, αναλύονται τα αποτελέσματα των ασύρματων δικτύων για την ευρυζωνική μέτρηση και καταγραφή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας για να εκτιμηθούν οι αλλαγές στο εξωτερικό (outdoor) ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον, λαμβάνοντας υπόψη τη θέση του κάθε αισθητήρα και το χρόνο της μέτρησης. Εκτός όμως από τις αλλαγές στο εξωτερικό περιβάλλον, τα ασύρματα δίκτυα καταγραφής της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας χρησιμοποιήθηκαν και για την εκτίμηση της έκθεσης σε εσωτερικούς (indoor) χώρους από δίκτυα femto-κυψελών. Μάλιστα, παρουσιάζονται τα πρώτα πειραματικά αποτελέσματα που διενεργήθηκαν στην Ελλάδα σε δίκτυα femto-κυψελών, καταγράφοντας τη στάθμη ισχύος του εκπεμπόμενου (Tx) και λαμβανόμενου (RSCP) σήματος σε δύο διαφορετικά τυπικά περιβάλλοντα εσωτερικού χώρου (εργασιακό, οικιακό). Στη συνέχεια, πραγματοποιείται η ανάλυση ενός μητροπολιτικού δικτύου οπτικών ινών σε λιγότερο ανεπτυγμένες περιοχές, με την περιγραφή της αρχιτεκτονικής του προτεινόμενου μοντέλου τριών επίπεδων (κύριο, διανομής, πρόσβασης) ευρυζωνικού δικτύου. Δίνονται τα βασικά χαρακτηριστικά του, ενώ εξετάζονται οι τρόποι διασύνδεσης μεταξύ των στοιχείων του. Εισάγεται ένας νέος όρος στην αρχιτεκτονική σχεδίαση του δικτύου. Αυτός είναι η "οπτική διαδρομή διασύνδεσης" (fiberpath), η οποία περιγράφει τη ζεύξη μεταξύ του κυρίου κόμβου και του τελικού χρήστη του δικτύου. Παρουσιάζεται η δομή ενός ολοκληρωμένου συστήματος ανάλυσης ευρυζωνικού δικτύου οπτικών ινών που υλοποιήθηκε και περιγράφονται τα υποσυστήματα από τα οποία απαρτίζεται. Στο σύστημα ανάλυσης λαμβάνεται υπόψη η παθητική υποδομή, η γεωγραφική τοπολογία των κόμβων και οι αποστάσεις μεταξύ των στοιχείων του δικτύου για τον υπολογισμό της κύριας και δευτερεύουσας οπτικής διαδρομής διασύνδεσης (fiberpath) κάθε χρήστη του δικτύου. Εκτός των άλλων, προτείνεται η βελτιστοποίηση της παθητικής υποδομής του ευρυζωνικού δικτύου οπτικών ινών, μέσα από τον υπολογισμό των τελών πρόσβασης και της χρήσης των δικαιωμάτων διέλευσης. Πραγματοποιείται περιγραφή του προτεινόμενου μοντέλου κοστολόγησης των δικαιωμάτων διέλευσης (υβριδικό μοντέλο), ενώ αναλύονται όλες οι παράμετροι που συμβάλλουν στον υπολογισμό τους. Παρουσιάζονται μερικά αριθμητικά παραδείγματα υπολογισμού, ενώ συγκρίνεται το προτεινόμενο μοντέλο με το ισχύον νομικό πλαίσιο. Τέλος, στα συμπεράσματα σχολιάζεται η αναγκαιότητα της ευρυζωνικότητας και περιγράφονται οι προοπτικές που διαφαίνονται με την ανάπτυξη των επικοινωνιών νέα γενιάς.