Το Εργαστήριο Δικτύων Επικοινωνιών (ΕΔΕ) είναι μια εκπαιδευτική και ερευνητική μονάδα του τμήματος Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών του Πανεπιστημίου Αθηνών με αντικείμενο την έρευνα στην περιοχή των τηλεπικοινωνιακών δικτύων. Στο πρόσφατο παρελθόν το Εργαστήριο Δικτύων Επικοινωνιών έχει επιδείξει ενεργή ερευνητική συμμετοχή στις περιοχές των ασυρμάτων/κινητών δικτύων και υπηρεσιών, των επικοινωνιών ευρείας ζώνης και των δικτυακών επικοινωνιών πολλαπλών μέσων.



Tο ΕΔΕ ενεργοποιείται επί του παρόντος στις παρακάτω ερευνητικές περιοχές:

Κινητά/ασύρματα δίκτυα
 
Σχεδιασμός και προδιαγραφή νέων αρχιτεκτονικών και πρωτοκόλλων

Στα δίκτυα κινητών επικοινωνιών και στα δίκτυα τεχνολογίας IP γενικότερα, νέες πρωτοποριακές αρχιτεκτονικές και πρωτόκολλα έχουν προταθεί. Οι αρχιτεκτονικές και τα πρωτόκολλα αυτά δίνουν στους χρήστες τη δυνατότητα πρόσβασης καιαποδοτικής υποστήριξης μιας πληθώρας υπηρεσιών από διάφορους τύπους κινητών (π.χ. GPRS, UMTS WLAN, WiMAX, Bluetooth κα., αλλά και σταθερών δικτύων (π.χ. Ethernet).


Τεχνολογίες ασύρματων τοπικών και μητροπολιτικών δικτύων

 

Τεχνολογίες αυτοφυών (ad-hoc) δικτύων και δικτύων αισθητήρων

Σκοπός των αυτοφυών (ad-hoc) δικτύων είναι να υποστηρίξουν μια εύρωστη και αποδοτική επικοινωνία μεταξύ κινητών χρηστών πάνω από ασύρματες ζεύξεις περιορισμένου εύρους ζώνης χωρίς την ύπαρξη κάποιας κεντρικής μονάδας ελέγχου. Στα κινητά τερματικά ενσωματώνονται δυνατότητες δρομολόγησης καθώς κάθε κόμβος προωθεί κίνηση που απευθύνεται και στους υπόλοιπους χρήστες. Τα δίκτυα αυτά καλούνται να υποστηρίξουν δυναμικές τοπολογίες που συνήθως χαρακτηρίζονται από μεγάλη μεταβλητότητα. Η βασική πρόκληση για την επίτευξη αποδοτικής λειτουργίας των δικτύων αυτών είναι το περιορισμένο εύρος ζώνης των ασύρματων ζεύξεων μεταξύ των κόμβων. Ένα ασύρματο δίκτυο αισθητήρων αποτελείται από έναν αριθμό αισθητήρων οι οποίοι είναι κατανεμημένοι σε μια γεωγραφική περιοχή. Κάθε αισθητήρας έχει δυνατότητες ασύρματης επικοινωνίας και ένα επίπεδο ευφυΐας για επεξεργασία σήματος και δικτύωση δεδομένων. Η αποδοτική συνεργασία μεταξύ των κόμβων ενός δικτύου αισθητήρων απαιτεί χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, δυνατότητες αυτό-οργάνωσης, καθώς και ικανότητα συνεργατικής επεξεργασίας σήματος και υποβολής ερωτημάτων.


Αναδιαμορφούμενα δίκτυα κι υπηρεσίες

Η έννοια της επαναδιάταξης αφορά τη δυναμική αναδιάταξη των λειτουργικών οντοτήτων μιας δικτυακής υποδομής προκειμένου να υποστηριχθούν ευέλικτα σχήματα παροχής υπηρεσιών. Επιπροσθέτως, προάγει κι εμπλουτίζει τη συνολική αντίληψη των χρηστών ως προς τις προσφερόμενες υπηρεσίες, αφ' ενός επιτρέποντας την παροχή νέων εξελιγμένων υπηρεσιών και αφ' ετέρου αναβαθμίζοντας τις ήδη υπάρχουσες. Όσον αφορά την εισαγωγή μηχανισμών και συστημάτων για την υποστήριξη της επαναδιάταξης σε διάφορα επίπεδα (π.χ στην πλευρά του δικτύου ή του τερματικού) αρκετές προσπάθειες έχουν αναληφθεί πρόσφατα. Το ΕΔΕ συγκαταλέγεται ανάμεσα στα ηγετικά ινστιτούτα στο χώρο της επαναδιάταξης συστημάτων κι υπηρεσιών.


Δίκτυα Καιροσκοπικής Πρόσβασης Φάσματος (Opportunistic Spectrum Access Networks)

Η Καιροσκοπική Πρόσβαση Φάσματος (Opportunistic Spectrum Access - OSA) είναι μια σύγχρονη τάση η οποία έχει ως στόχο να αντιμετωπίσει το πρόβλημα της ανεπάρκειας φάσματος (spectrum scarcity) και να ικανοποιήσει όσο το δυνατόν αποδοτικότερα τις αυξανόμενες ανάγκες για φάσμα. Η Καιροσκοπική Πρόσβαση Φάσματος παρέχει στους χρήστες τη δυνατότητα να εντοπίσουν τις αχρησιμοποίητες περιοχές αδειοδοτημένου φάσματος και να μοιραστούν το ασύρματο κανάλι με τους αδειοδοτημένους χρήστες με καιροσκοπικό τρόπο. Τα δίκτυα Καιροσκοπικής Πρόσβασης Φάσματος έχουν ως απώτερο στόχο την παροχή υψηλού εύρους ζώνης στους κινητούς χρήστες με τη χρήση δυναμικών και αποδοτικών τεχνικών διαχείρισης φάσματος. Τα δίκτυα Καιροσκοπικής Πρόσβασης Φάσματος εισάγουν μοναδικές ερευνητικές προκλήσεις, κυρίως λόγω της υψηλής μεταβλητότητας στη διαθεσιμότητα του φάσματος αλλά και των ποικίλων απαιτήσεων των σύγχρονων εφαρμογών όσον αφορά στην παροχή ποιότητας υπηρεσίας.


Διάχυτος Υπολογισμός Pervasive Computing)

Στόχος του διάχυτου υπολογισμού είναι η διαφανής ενσωμάτωση των υπολογιστών στις καθημερινές δραστηριότητες των χρηστών. Οι υπολογιστικοί και δικτυακοί πόροι είναι κατανεμημένοι στα φυσικά περιβάλλοντα, επιτρέποντας κατ' αυτόν τον τρόπο στους χρήστες να έχουν πρόσβαση σε πληροφορίες και υπολογιστικούς πόρους οπουδήποτε και οποιαδήποτε χρονική στιγμή. Η τεχνολογία λειτουργεί στο παρασκήνιο, υποβοηθώντας τις εργασίες των χρηστών με την ελάχιστη δυνατή παρέμβαση, ενώ η διάδραση με το σύστημα είναι ευχάριστη και φυσική. Τα περιβάλλοντα διάχυτου υπολογισμού εισάγουν νέες προκλήσεις στην ανάπτυξη εφαρμογών, λόγω της ποικιλίας και της δυναμικής φύσης των εμπλεκόμενων συσκευών. Το όραμα αυτό έδωσε έναυσμα σε πολλούς ερευνητές να εργαστούν στην ανάπτυξη νέου υλικού, πρωτοκόλλων δικτύωσης, αλληλεπιδράσεων μεταξύ ανθρώπου και μηχανής, εφαρμογών ασφάλειας και ιδιωτικότητας, καθώς και στα κοινωνικά τους επακόλουθα.


Θέματα φυσικού μέσου μετάδοσης και πολλαπλής προσπέλασης (Multiple Access)

 


Διεπίπεδος Σχεδιασμός (Cross-Layer Design)

Ο Διεπίπεδος Σχεδιασμός ορίζεται ως μια σχεδίαση πρωτοκόλλου, αλγορίθμου ή αρχιτεκτονικής η οποία παραβιάζει τη δομή μιας παραδοσιακής αρχιτεκτονικής επίπεδων. Μια αρχιτεκτονική η οποία ακολουθεί την προσέγγιση των διακριτών επιπέδων διαχωρίζει τη συνολική εργασία που πρέπει να εκτελεστεί σε ένα δίκτυο σε διακριτά επίπεδα και ορίζει μια ιεραρχία από υπηρεσίες οι οποίες παρέχονται από κάθε επίπεδο. Η αρχιτεκτονική αυτή απαγορεύει την απευθείας επικοινωνία μεταξύ μη γειτονικών επιπέδων. Προκειμένου να ικανοποιηθούν οι συνεχώς αυξανόμενες απαιτήσεις χρηστών και υπηρεσιών όσον αφορά στην παροχή ποιότητας υπηρεσίας, μια πληθώρα διαφορετικών μηχανισμών βελτίωσης της απόδοσης έχουν εισαχθεί σχεδόν σε όλα τα επίπεδα της τυπικής στοίβας πρωτοκόλλων. Η εντελώς ανεξάρτητη λειτουργία των μηχανισμών αυτών μπορεί όμως να έχει ως επακόλουθο φαινόμενα ανεπαρκούς λειτουργίας κυρίως σε περιπτώσεις κατά τις οποίες παρατηρούνται αντικρουόμενες ενέργειες. Για το λόγο αυτό, προτείνεται η «παραβίαση» της παραδοσιακής αρχιτεκτονικής των διακριτών επιπέδων με την υιοθέτηση μηχανισμών που ακολουθούν τις αρχές του Διεπίπεδου Σχεδιασμού, οι οποίοι συντονίζουν τη λειτουργία των μεμονωμένων μηχανισμών προσαρμογής και παρέχουν ευέλικτες και αποδοτικές λύσεις σε διάφορους τομείς, όπως η εκχώρηση πόρων, η διαχείριση κινητικότητας, η παροχή ποιότητας υπηρεσίας, η ασφάλεια κα.


Ασφάλεια Δικτύων

Η προστασία των επικοινωνιακών και δικτυακών πόρων είναι ένα θέμα ζωτικής σημασίας για ένα περιβάλλον δικτύωσης. Τα κύρια συστατικά της ασφαλούς επικοινωνίας είναι η εμπιστευτικότητα (confidentiality), η πιστοποίηση (authentication), η ακεραιότητα (message integrity) μη απόρριψη (nonrepudiation) μηνυμάτων, και ο έλεγχος διαθεσιμότητας και πρόσβασης (availability and access control). Η ασφάλεια δικτύων δεν περιλαμβάνει μόνο την προστασία, αλλά και τον εντοπισμό παραβιάσεων της ασφαλούς επικοινωνίας και επιθέσεων στην υποδομή, αλλά και η απόκριση στις επιθέσεις αυτές.


Πολυμεσικές Δικτυακές Επικοινωνίες, Υπηρεσίες και Εφαρμογές
 
Εξασφάλιση Ποιότητας Υπηρεσίας (Quality of Service)

 

Μετάδοση συνεχών ροών πολυμέσων (εικόνα/ήχος) και διανομή περιεχομένου
  • Τερματικοί αλγόριθμοι ελέγχου συμφόρησης για προσαρμοστικές ρυθμού εικονοροές
  • Βελτιστοποίηση δεκτών ροών video με στόχο την απόκρυψη των φαινομένων διαφορικής καθυστέρησης.
  • Τοπική αποθήκευση αντικειμένων του WWW καθώς και πολυμεσικών αντικειμένων: βελτιστοποίηση εκχώρησης μνήμης, επιλογή αντικειμένων για αποθήκευση, αλγόριθμοι αντικατάστασης.
  • Σχεδιασμός δικτύων προώθησης και κατανομής περιεχομένου.
  • Μηχανισμοί και πρωτόκολλα για την παροχή ποιότητας υπηρεσίας, όπως αποτελεσματικά και άμεσα σχετιζόμενα με τους αλγόριθμους χρονοδρομολόγησης σχήματα ελέγχου αποδοχής κλήσεων

Ανάπτυξη πολυμεσικών εφαρμογών
  • Εφαρμογές "ζωντανής" μετάδοσης εικονοροών πάνω από RTP/IP, κωδικοποιημένων κατά τα πρότυπα MPEG-1, MPEG-2 και MPEG-4. Υποστήριξη μετάδοση πάνω από Multicast IP και πρωτοκόλλου δέσμευσης πόρων RSVP.
  • Εφαρμογές κατά απαίτηση για ταυτόχρονη πρόσβαση σε πολλαπλά αρχεία. Υποστήριξη πρωτοκόλλου RTSP.
  • Αλληλεπιδραστικό περιβάλλον πολυμεσικής επικοινωνίας βασισμένο στα πρωτόκολλα SIP, RTSP, RTP και MPEG-4.
  • Ανάκτηση, επεξεργασία και απεικόνιση ιατρικών εικόνων τύπου DICOM.

Aνάπτυξη νέων υπηρεσιών (τηλέ-εκπαίδευση, τηλέ-ιατρική)
  • Αίθουσες τηλεκπαίδευσης βασισμένες σε Η.323 συστήματα.
  • Υπηρεσίες μετάδοσης εικονοροών "ζωντανά" και κατά απαίτηση βασισμένες σε "ανοικτό κώδικα" και εμπορικά προϊόντα oίκων όπως Real, Cisco, Microsoft, Optibase.
  • Περιβάλλον για την σύγχρονη και ασύγχρονη εκπαίδευση από απόσταση.

Διαχείριση Δικτύων και Υπηρεσιών

 


Υπηρεσίες βασισμένες στη θέση του χρήστη (Location Based Services)

Η εκμετάλλευση των πληροφοριών θέσης εισάγει μια νέα δυναμική διάσταση στο εύρος των υπηρεσιών πληροφοριών που μπορούν να παρασχεθούν. Ο συνδυασμός μηχανισμών θέσης με πληροφορίες χρηστών ευαίσθητες ως προς την τοποθεσία δίνει τη δυνατότητα να παρασχεθούν πλήρως προσαρμοσμένες προσωπικές υπηρεσίες επικοινωνιών μέσω των κινητών συσκευών. Προκειμένου να αντιμετωπίσει το ζήτημα της διαχείρισης και χρήσης της πληροφορίας θέσης σε συστήματα κινητών επικοινωνιών, το ΕΔΕ εισάγει να αναπτύσσει μια ανοιχτή και αναδιαμορφώσιμη αρχιτεκτονική παροχής υπηρεσιών, η οποία εκμεταλλεύεται την πληροφορία θέσης προκειμένου να παράσχει διαχείριση υπηρεσιών με επίγνωση θέσης σε δίκτυα πέραν της 3ης Γενιάς.


Τεχνολογίες Σημασιολογικού Ιστού (Semantic Web)

Σύμφωνα με τον Tim Berners-Lee, δημιουργό του Παγκόσμιου Ιστού, ο Σημασιολογικός Ιστός (Semantic Web) είναι μια επέκταση του τρέχοντος Ιστού στην οποία οι πληροφορίες έχουν καλώς ορισμένα νοήματα, δίνοντας κατ' αυτόν τον τρόπο στους υπολογιστές τη δυνατότητα να συνεργάζονται με τους ανθρώπους. Ο Σημασιολογικός Ιστός παρέχει ένα κοινό πλαίσιο το οποίο επιτρέπει το διαμοιρασμό και την επαναχρησιμοποίηση των δεδομένων πέραν των μέχρι υπαρχόντων ορίων των εφαρμογών, εταιριών και κοινοτήτων. Προκειμένου να λειτουργήσει ο Σημασιολογικός Ιστός, οι υπολογιστές πρέπει να έχουν πρόσβαση σε δομημένες συλλογές πληροφοριών και σύνολα κανόνων συμπερασμού (inference rules), τα οποία μπορούν να χρησιμοποιούν για να πραγματοποιήσουν αυτοματοποιημένους συλλογισμούς (automated reasoning).


Μελέτη απόδοσης και έλεγχος ορθότητας πρωτοκόλλων
 
Στοχαστική μοντελοποίηση και μελέτη συστημάτων ουρών

Η ανάπτυξη δικτύων μεγάλης κλίμακας απαιτεί τη διαστασιοποίηση του δικτύου, έτσι ώστε να προβλεφθεί η συμπεριφορά του συστήματος κάτω από ποικίλες συνθήκες συμφόρησης.. Η δυναμική συμπεριφορά των δικτύων επηρεάζεται από το φόρτο που εισάγεται και την κατανάλωση των πόρων. Η ταυτοποίηση του φόρτου απαιτεί κατάλληλα στοχαστικά μοντέλα. Επιπλέον, η μοντελοποίηση της κατανάλωσης πόρων δημιουργεί την ανάγκη για αντιπροσωπευτικά μοντέλα ουρών αναμονής


Μελέτες προσομοίωσης συστημάτων και δικτύων

Η διαρκώς αυξανόμενη απαίτηση για μεγαλύτερη ταχύτητα μετάδοσης και περισσότερες υπηρεσίες οδηγεί στην ανάγκη προσαρμογής της δικτυακής αρχιτεκτονικής (e.g. UMTS, Wireless LAN, HIPERLAN, Bluethooth), έτσι ώστε να παρέχουμε τις υπηρεσίες μέσα από διαφορετικού τύπου δίκτυα. Η μελέτη της πολυπλοκότητας των δικτύων αυτών, όχι μόνο ως προς την λειτουργική τους ορθότητα αλλά και ως προς την τελική τους απόδοση παρουσιάζει μεγάλο ερευνητικό ενδιαφέρον. Η μελέτη αυτή καθίσταται δυνατή με διάφορες τεχνικές προσομοίωσης συστημάτων και δικτύων.


Έλεγχοι συμμόρφωσης

Η εισαγωγή των μεταφέρσιμων υπηρεσιών και των επαναδιατασσόμενων μέσω λογισμικού δικτύων και τερματικών στη νέα τηλεπικοινωνιακή εποχή έφερε στο προσκήνιο την απαίτηση για νέες εξελιγμένες τεχνικές ελέγχου. Πρωτόκολλα, υπηρεσίες κι εφαρμογές πριν από την οριστική τους διάθεση για μεταφορά κι εγκατάσταση οφείλουν να ελέγχονται ως προς το βαθμό που πληρούν τις απαιτήσεις ποιότητας των χρηστών, καθώς και ως προς το βαθμό συμμόρφωσης και διαλειτουργικότητάς τους μέσα στα εκτελεστικά περιβάλλοντα που πρόκειται να φιλοξενηθούν. Ο έλεγχος συμμόρφωσης, ειδικά, λαμβάνει υπ' όψιν του την τεχνική περιγραφή μιας προδιαγραφής προκειμένου να εξετάσει κατά πόσο ένα πρωτόκολλο, υπηρεσία ή εφαρμογή την ακολουθεί πιστά. Τα αποτελέσματα των ελέγχων αυτής της μορφής προσφέρουν σε προγραμματιστές, χρήστες και παροχείς αξιόπιστες ενδείξεις ως προς την ποιότητα των υπό εξέταση προϊόντων, επαυξάνοντας σημαντικά τα ενδεχόμενα διαλειτουργικότητας.


Προδιαγραφή και έλεγχος ορθότητας πρωτοκόλλων

Στο ΕΔΕ οι τεχνικές μοντελοποίησης που στηρίζονται στην SDL χρησιμοποιούνται για την προδιαγραφή των πρωτοκόλλων κινητών επικοινωνιών (π.χ. για τη διαχείριση κινητικότητας, τον έλεγχο πόρων, το χειρισμό κλήσεων). Η αποτίμηση της απόδοσης των SDL μοντέλων με το εργαλείο QUEST έχει εφαρμοστεί στην περιοχή των δικτύων ΑΤΜ και των δικτύων κινητών επικοινωνιών UMTS. Επιπλέον, το εργαλείο προσομοίωσης διακριτών συμβάντων OPNET έχει χρησιμοποιηθεί για την αποτίμηση της απόδοσης των πρωτοκόλλων MAC του ασύρματου ΑΤΜ, της διαχείριση πόρων του στηριγμένου στο WLAN/HIPERLAN 2 ασύρματου Internet, της ΑΤΜ υποδομής του UMTS, καθώς και της διαχείρισης πόρων των στηριγμένων στο ΑΤΜ WLANs. Με αφορμή τη σύγκλιση των διαφόρων δικτυακών τεχνολογιών, το ΕΔΕ μελετά την εφαρμογή των παραπάνω εργαλείων και το δυναμικό συνδυασμό των χαρακτηριστικών τους προκειμένου να επιτευχθεί μια ενοποιημένη προσέγγιση μοντελοποίησης.