Δίκτυα ΙΙ. Ενότητα: Το Ασύρματο Μέσο Μετάδοσης Κωνσταντίνος Οικονόμου Τμήμα Πληροφορικής



Σχετικά έγγραφα
Δίκτυα ΙΙ. Ενότητα: Reactive και υβριδικα Πρωτόκολλα Δρομολόγησης Κωνσταντίνος Οικονόμου Τμήμα Πληροφορικής

Δίκτυα ΙΙ. Ενότητα: Εισαγωγή στα Ασύρματα Δίκτυα Κωνσταντίνος Οικονόμου Τμήμα Πληροφορικής

Δίκτυα ΙΙ. Ενότητα: Πρόσβαση Μέσου στα Κατά Περίπτωση Δίκτυα Κωνσταντίνος Οικονόμου Τμήμα Πληροφορικής

Δίκτυα ΙΙ. Ενότητα: Πρωτόκολλα Πρόσβασης Μέσου Κωνσταντίνος Οικονόμου Τμήμα Πληροφορικής

Δίκτυα ΙΙ. Ενότητα: Proactive Πρωτόκολλα Δρομολόγησης Κωνσταντίνος Οικονόμου Τμήμα Πληροφορικής

Δίκτυα ΙΙ. Ενότητα: Νομοτελειακή και Πιθανοτική Πολιτική Κωνσταντίνος Οικονόμου Τμήμα Πληροφορικής

Δίκτυα ΙΙ. Ενότητα: Φορτίο και Τοπολογία Κωνσταντίνος Οικονόμου Τμήμα Πληροφορικής

Δίκτυα ΙΙ. Ενότητα: Η επικοινωνία και τα χαρακτηριστικά των κόμβων στα Κατά Περίπτωση Δίκτυα Κωνσταντίνος Οικονόμου Τμήμα Πληροφορικής

Δίκτυα ΙΙ. Ενότητα: Μοντέλα Δημιουργίας των Δικτύων Κωνσταντίνος Οικονόμου Τμήμα Πληροφορικής

Επίκ. Καθηγητής. Θεωρία-Ασκήσεις: Παρασκευή 8:00-11:00. όροφος

ΕΠΛ 476: ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Ένα µοντέλο Ισοδύναµης Χωρητικότητας για IEEE Ασύρµατα Δίκτυα. Εµµανουήλ Καφετζάκης

Διάρθρωση μαθήματος Γενικές Πληροφορίες

Δίκτυα Κινητών και Προσωπικών Επικοινωνιών

ΕΠΛ 476: ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Ερευνητική+Ομάδα+Τεχνολογιών+ Διαδικτύου+

Θέματα Συστημάτων Πολυμέσων. Ενότητα # 1: Εισαγωγή Διδάσκων: Γεώργιος K. Πολύζος Τμήμα: Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Επιστήμη των Υπολογιστών

ΕΠΛ 476: ΚΙΝΗΤΑ ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ (MOBILE NETWORKS)

Σχεδιασμός Εικονικών Δικτύων Ενότητα 2: Κατηγορίες VPN Τεχνολογίες VPN

Ασύρµατη ευρυζωνικότητα µέσω τεχνολογίας Wimax

ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΕΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ

Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα

Μειέηε θαη αλάιπζε επίδνζεο πξσηνθόιισλ δξνκνιόγεζεο ζε θηλεηά ad hoc δίθηπα κε βάζε ελεξγεηαθά θξηηήξηα ΓΗΠΛΩΜΑΣΗΚΖ ΔΡΓΑΗΑ

ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ

Εισαγωγή στη Δικτύωση Υπολογιστών

ΜΟΝΤΕΛΑ ΛΗΨΗΣ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ

Εφαρμογή Υπολογιστικών Τεχνικών στην Γεωργία

ΗΜΟΣΙΕΥΣΕΣ ΣΕ ΙΕΘΝΗ ΠΕΡΙΟ ΙΚΑ [1] C. Bouras, A. Gkamas, G. Kioumourtzis, Adaptive smooth multicast protocol for multimedia transmission:

MAC. MAC Protocol for Hidden Terminal Problem Alleviation using Transmission Pause Control in Wireless Multi Hop Networks

ΣΠ Υ ΡΟ Σ Ψ Υ Χ Η Σ V I T A E. Διεύθυνση Τηλεπικοινωνιών, Δικτύων. και Υπολογιστικής Υποδομής, Πολυτεχνείο Κρήτης

Classification and Comparison of Energy-Efficient Routing Algorithms in Wireless Networks

Παρουσίαση ιπλωµατικής

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ

Υπόστρωμα Ελέγχου Πρόσβασης Μέσου. Medium Access Control Sub-layer.

Μπιτζιόπουλος Αριστειδης. Διεύθυνση Θουκιδίδου 1α, Μυτιλήνη ΤΚ Τηλέφωνα Κινητό

Μια εισαγωγή στην ασύρματη δικτύωση. Δρ. Χατζημίσιος Περικλής

ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ

2016 IEEE/ACM International Conference on Mobile Software Engineering and Systems

Δρομολόγηση πακέτων σε ασύρματα δίκτυα ad hoc με κριτήρια εξασφάλισης ποιότητας επικοινωνίας και ελέγχου ενεργειακής κατανάλωσης.

ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ ΣΗΜΕΙΩΜΑ. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός & Μηχανικός Η/Υ Ημερομηνία Γέννησης: 1 η Ιανουαρίου 1977

Vol. 31,No JOURNAL OF CHINA UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Feb

Τηλεπισκόπηση - Φωτοερμηνεία

Εφαρμογή Υπολογιστικών Τεχνικών στη Γεωργία

Βασικές έννοιες και ιστορική αναδρομή

Εργασία για το μάθημα Κινητά Δίκτυα Επικοινωνιών Θέματα Β μέρους Καθηγητής Μάνος Βαρβαρίγος

Κεφάλαιο 5: Τοπικά ίκτυα

Συστήματα Επικοινωνιών

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΗ ΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΙΝΗΤΩΝ ΚΑΙ ΠΡΟΣΩΠΙΚΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ. Εισαγωγή

Ευρετικές Μέθοδοι. Ενότητα 6: Αναζήτηση μεταβλητής γειτνίασης. Άγγελος Σιφαλέρας. Μεταπτυχιακό Εφαρμοσμένης Πληροφορικής ΕΥΡΕΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ

/MAC DoS. A Coding Scheme Using Matched Filter Resistant against DoS Attack to PHY/MAC Layer in Wireless Communications

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧ. Η/Υ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Ασύρματη Διάδοση ΑΣΥΡΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑ. Ευάγγελος Παπαπέτρου

Βασικές έννοιες και ιστορική αναδρομή

Υπόστρωμα Ελέγχου Πρόσβασης Μέσου

Ασύρµατα Τοπικά ίκτυα

Εφαρμογή Υπολογιστικών Τεχνικών στην Γεωργία

Εισαγωγή στην Πληροφορική

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΝΑΜΟΝΗΣ Queuing Systems

Ραδιοτηλεοπτικά Συστήματα Ενότητα 2: Παραγωγή και Μετάδοση Τηλεοπτικού Σήματος

ΜΑΘΗΜΑ: Δίκτυα Υψηλών Ταχυτήτων

ΗΜ & Διάδοση ΗΜ Κυμάτων

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Οι σπουδές μου χρηματοδοτήθηκαν από το Κοινωφελές Ίδρυμα Αδελφών Μπάκαλα και την εταιρεία τηλεπικοινωνιών NORTEL Networks (Harlow, UK).

Περιεχόμενα ΠΡΟΛΟΓΟΣ Κεφάλαιο 1 ο : Ιστορική Αναδρομή ο δρόμος προς το LTE Κεφάλαιο 2 ο : Διεπαφή Αέρα (Air Interface) Δικτύου LTE...

Ηρϊκλειτοσ ΙΙ. Πανεπιζηήμιο Θεζζαλίας. Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Δικτύων

Εφαρμογή Υπολογιστικών Τεχνικών στη Γεωργία

Β Ι Ο Γ Ρ Α Φ Ι Κ Ο Σ Η Μ Ε Ι Ω Μ Α

Προχωρημένα Θέματα Προγραμματισμού Δικτύων

Εισαγωγή στην πληροφορική

Ασύρματες Ζεύξεις - Εργαστήριο

Σημειώσεις κεφαλαίου 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα

μ μ μ μ ( ) / μ μ

Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών Τμήματος Εφαρμοσμένης Πληροφορικής. Ανδρέας Π. Πλαγεράς

Vol. 30 No Journal of Jilin University Information Science Edition Sept. 2012

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑΣ ΣΕ ΔΙΚΤΥΑ

ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧ. Η/Υ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Ασύρματη Διάδοση MYE006: ΑΣΥΡΜΑΤΑ ΔΙΚΤΥΑ. Ευάγγελος Παπαπέτρου

Certified Wireless Networks Professional (CWNP) Εξεταστέα Ύλη (Syllabus) Έκδοση 1.0

Ασύρματη Διάδοση. Διάρθρωση μαθήματος. Ασύρματη διάδοση (1/2)

Προχωρημένα Θέματα Προγραμματισμού Δικτύων Ενότητα 13: QoS Policy, Παραδείγματα QoS, Επισκόπηση μαθήματος Φώτης Βαρζιώτης

2185 Κ.Δ.Π. 355/2004. Ο! ΠΕΡΙ ΡΑΔΙΟΠΕΚΟΙΝΟΝΙΩΝ ΝΟΜΟΙ ΤΟΥ 2002 ΜΕΧΡΙ 2004 Διάταγμα δυνάμει των άρθρων 4(1 )(η), 17(3)(β) και 17(3)(δ)

ER-Tree (Extended R*-Tree)

ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Στυλιανός Τσίτσος

ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΤΗΛΕΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ

Υπόστρωµα Ελέγχου Πρόσβασης Μέσου. Medium Access Control Sub-layer.

Επιχειρησιακή Έρευνα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

Δίκτυα Υψηλών Ταχυτήτων Ενότητα 9: MPLS

Βασικές έννοιες και ιστορική αναδρομή

Τηλεπικοινωνίες. Ενότητα 6: Ψηφιακή Διαμόρφωση. Μιχάλας Άγγελος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Εργαστήριο 1: Αρχές Κινητών Επικοινωνιών

Κινητές Επικοινωνίες

Διπλωμα Ηλεκτρολογου Μηχανικου Οκτωβριος 1990 Εθνικο Μετσοβιο Πολυτεχνειο βαθμος: 9.02/10.00


Χρήση βασικών εργαλείων συλλογής πληροφοριών για τη διαμόρφωση και την κατάσταση λειτουργίας του δικτύου

ΒΟΗΘΗΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΟ ΜΑΡΚΕΤΙΝΓΚ

Προγραμματισμός Διαδικτύου

Transcript:

Δίκτυα ΙΙ Ενότητα: Το Ασύρματο Μέσο Μετάδοσης Κωνσταντίνος Οικονόμου Τμήμα Πληροφορικής

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο«ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος«Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ενωση(Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

Περιεχόμενα Αʹ Το Ασύρματο Μέσο Μετάδοσης 1 Αʹ.1 ΒασικεςΕννοιες........... 1 Αʹ.2 ΤροποιΠροωθησηςΡαδιοκυματων............ 3 Αʹ.3 ΧαρακτηριστικατουΑσυρματουΚαναλιου....... 4 Αʹ.3.1 Path Loss.... 4 Αʹ.3.1.1 Free Space Propagation Model.... 5 Αʹ.3.1.2 Two-path Model.... 5 Αʹ.3.1.3 ΓενικόΜοντέλοΙσοτροπικώνΚεραιών... 5 Βιβλιογραφία 6 ii

Κατάλογος Σχημάτων iii

Κατάλογος Πινάκων Αʹ.1 ΖώνεςΣυχνοτήτωνκαιΧρήσητους..... 2 iv

Κεφάλαιο Αʹ Το Ασύρματο Μέσο Μετάδοσης ΟΙ ΑΣ ΥΡΜΑΤΕΣ επικοινωνίες στηρίζονται στη μετάδοση και λήψη ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Το παρόν κεφάλαιο αναφέρεται στα βασικότερα μοντέλα που χαρακτηρίζουν τη συμπεριφορά ενός τέτοιου κύματος που φέρει πληροφορία στο ασύρματο μέσο μετάδοσης ή αλλιώς αέρα. Αυτά τα μοντέλα ονομάζονται και μοντέλα καναλιού. Αʹ.1 Βασικές Εννοιες Τα κύματα αυτά χαρακτηρίζονται από τη συχνότητα f και το μήκος κύματος λ. Η συχνότητα είναι ο αριθμός των κύκλων ανά δευτερόλεπτο του κύματος και μετράται σε Hertz(Hz). Το μήκος κύματος είναι η απόσταση ανάμεσα σε δύο διαδοχικά μέγιστα του κύματος. Η ταχύτητα μετάδοσης των κυμάτων αυτών διαφέρει ανάλογα με το μέσο μετάδοσης και για την περίπτωση τουκενούείναιίσημετηνταχύτητατουφωτός.ημεταξύτουςσχέσηδίνεταιαπότοντύπο: c = λ f, (Αʹ.1) όπου cείναιηταχύτηταδιάδοσηςτουκύματος(στοκενόισούταιμετηνταχύτητατουφωτός 3 10 8 m/s). Ο Πίνακας Αʹ.1 περιλαμβάνει τις ζώνες συχνοτήτων, το μήκος κύματος, την ονομασία τους καθώς και τη χρήση τους,[murthy-2004]. Μεγαλύτερες συχότητες από αυτές του ορατού φωτός(π.χ., ακτίνες X και ακτίνες γ) παρόλου που θεωρητικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μετάδοση πληροφορίας, δεν χρησιμοποιούνται αφενός γιατί είναι δύσκολη η διαδικασία διαμόρφωσής τους και αφετέρου εξαίτιας των επιτπώσεων που έχουν στους ζωντανούς οργανισμούς. Επίσης, κύματα τέτοιων συχνοτήτων δεν μπορούν να διεισδύσουν σε κτήρια με 1

2 Κεφάλαιο Αʹ. Το Ασύρματο Μέσο Μετάδοσης Πίνακας Αʹ.1: Ζώνες Συχνοτήτων και Χρήση τους. Ονομασία Ζώνης Συχνότητα Μήκος Κύματος Εφαρμογές Extremely Low Frequency (ELF) 30 έως 300 Hz 10000 έως 1000 Km Powerline Συχνότητες Voice Frequency (VF) 300 έως 3000 Hz 1000 έως 100 Km Τηλέφωνο Very Low Frequency (VLF) 3έως 30 KHz 100έως 10 Km ΘαλάσσιεςΕπικοινωνίες Low Frequency (LF) 30 έως 300 KHz 10 έως 1 Km Θαλάσσιες Επικοινωνίες Medium Frequency (MF) 300 έως 3000 KHz 1000 έως 100 m AM Μεταδόσεις High Frequency (HF) 3 έως 30 MHz 100 έως 10 m Επικοινωνίες αεροπλάνων/πλοίων μεγάλης απόστασης Very High Frequency 30έως 300 MHz 10έως 1 m FMΜεταδόσεις (VHF) Ultra High Frequency (UHF) 300 έως 3000 MHz 100 έως 10 cm Κυψελική Τηλεφωνία Super High Frequency 3έως 30 GHz 10έως 1 cm Δορυφορικές επικοινωνίες, (SHF) μικρο- Extremely High Frequency (EHF) Υπέρυθρες 300 GHz έως 400 THz ΟρατόΦως 400 THzέως 900 THz κυματικές ζεύξεις 30έως 300 GHz 10έως 1 mm Ασύρματες Τοπικές Ζεύξεις Βρόχου 1 mm έως 770 nm Ηλεκτρονικές Συσκευές 770 mm έως 330 nm Οπτικές Επικοινωνίες αποτέλεσμα τη μη πρακτική εφαρμογή τους. Τα κύματα με συχότητες από 10 KHz έως 100 GHz συνήθως ονομάζονται ραδιοκύματα(radio waves)και χρησιμοποιούνται ευρύτατα για επικοινωνίες εσωτερικού και εξωτερικού χώρου ε- ξαιτίας διαφόρων ιδιοτήτων τους όπως η ικανότητά τους να διαπερνούν κτήρια και να μεταδίσονται σε μεγάλες αποστάσεις. Η συχνότητας ενός ραδιοκύματος καθορίζει πολλά από τα χαρακτηριστικά της μετάδοσης. Σε χαμηλές συχνότητες τα ραδιοκύματα μπορούν και διαπερνούν εύκολα τα διάφορα εμπόδια(π.χ., κτήρια) αλλά η ισχύς τους μειώνεται αντιστρόφως ανάλογα με την απόσταση στο τετράγωνο. Οι υψηλότερες συχνότητες επηρεάζονται περισσότερο από εμπόδια όπως η βροχή και αντανακλώνται από εμπόδια όπως τα κτήρια. Στις μεταδόσεις σε

Αʹ.2. Τρόποι Προώθησης Ραδιοκυμάτων 3 μεγάλες αποστάσεις ένα σημαντικό ζήτημα αφορά την παρεμβολή(interference) ανάμεσα σε ταυτόχρονες μεταδόσεις. Αξίζει να σημειωθεί πως οι συχνότητες ανήκουν στη κυβέρνηση της κάθε χώρας η οποία αποφασίζει ποιες θα χρησιμοποιηθούν και από ποιους. Συνήθως, το μεγάλο ερώτημα είναι ποια ή ποιες εταιρείες θα δραστηριοποιηθούν και κατά συνέπεια ποια είναι η διαδικασία μέσα από την οποία η κάθε κυβέρνηση θα επιλέξει τελικά την ανάδοχο εταιρεία. Αρχικά η διαδικασία που χρησιμοποιούνταν ήταν να υποβάλουν οι εταιρείες κάποια επίσημη πρόταση και μετά οι κυβερνήσεις μέσω επιτροπών να καταλήγουν στο συμπέρασμα για το ποια εταιρεία εξυπηρετούσε τα συμφέροντα της Χώρας. Δυστυχώς, αυτή η διαδικασία είχε προφανή προβλήματα διαφάνειας και τελικά παραμερίστηκε. Η επόμενη διαδικασία, ήταν αυτής της κλήρωσης βάσει της οποίας επιλεγόταν ως ανάδοχος εταιρεία κάποια από εκείνες που υπέβαλαν αίτηση. Σε αυτή τη διαδικασία το βασικό πρόβλημα ήταν πως συμμετείχαν στην κλήρωση εταιρείες που δεν είχαν κάποιο πραγματικό ενδιαφέρον και οι οποίες αν κληρώνονταν μεταπωλούσαν τις συχνότητες σε υψηλές τιμές σε άλλες εταιρείες. Η τρίτη μέθοδος που χρησιμοποιείται και σήμερα είναι αυτή της δημοπρασίας, όπου οι συχνότητες δίνονται σε εκείνη την εταιρεία που προσφέρει τα περισσότερα. Κατά τον τρόπο αυτό τα κρατικά έσοδα αυξάνονται, από την άλλη πλευρά όμως οι εταιρείες είναι αναγκασμένες να πληρώσουν ιδιαίτερα ψηλά ποσά προκειμένου να πάρουν τις επιθυμητές συχνότητες αντιμετωπίζοντας πολλές φορές τη χρεοκοπία. Αʹ.2 Τρόποι Προώθησης Ραδιοκυμάτων Τα ραδιοκύματα σε γενικές γραμμές προωθούνται με τρεις τρόπους: την αντανάκλαση(reflection), τη διάχυση(defraction)και τη διασπορά(scattering). Αντανάκλαση: Πρόκειται για την περίπτωση κατά την οποία το ραδιοκύμα προσκρούει σε ένα αντικείμενο το οποίο είναι ιδιαίτερα μεγάλο σε σύγκριση με το μήκος κύματός του(π.χ., η επιφάνεια της Γης, ένα ψηλό κτήριο). Το αποτέλεσμα είναι το ραδιοκύμα να συνεχίζει διαφορετική πορεία(αντανακλάται) ενώ ταυτόχρονα προκαλείται και διαφορά φάσης 180 o μοιρώνανάμεσαστοαρχικόκαιτοαντανακλώμενοκύμα. Διάχυση: Πρόκειται για την πρόσκρουση ενός κύματος σε μια αδιαπέραστη επιφάνεια με τέτοιο τρόπο που στα άκρα της επιφάνειας το κύμα συνεχίζει να μεταδίδεται αλλά προς διαφορετικές διευθύνσεις(διάχυση). Με τον τρόπο αυτό είναι δυνατή η μετάδοση του κύματος προς κατευθύνσεις στις οποίες δεν θα μπορούσε να μεταδοθεί μέσω της LoS (Line of Sight Οπτική Επαφή) μετάδοσης. Οι διαστάσεις του αντικειμένου που προκαλεί διάχυση είναι γενικά συγκρίσιμες με το μήκος κύματος. Το εύρος της διάχυσης

4 Κεφάλαιο Αʹ. Το Ασύρματο Μέσο Μετάδοσης εξαρτάται από τη συχνότητα του ραδιοκύματος και γενικά τα χαμηλότερης συχνότητας ραδιοκύματα διαχέονται περισσότερο. Διασπορά: Πρόκειται για την περίπτωση εκείνη κατά την οποία το ραδιοκύμα περνάει από ένα μέσο μετάδοσης που αποτελείται από πολλά μικρά αντικείμενα σε σχέση με το μήκος κύματος με αποτέλεσμα να δημιουργούνται πολλές(αδύναμες) αντανακλάσεις του αρχικού κύματος προς διάφορες κατευθύνσεις(διασπορά). Τέτοια αντικείμενα είναι για παράδειγμα τα φύλλα ενός δέντρου, οι ταμπέλες σήμανσης στους δρόμους κ.ά. Αʹ.3 Χαρακτηριστικά του Ασύρματου Καναλιού Το ασύρματο μέσο μετάδοσης συχνά αναφερόμενο και ως ασύρματο κανάλι επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες που με τη σειρά τους επηρεάζουν το βεληνεκές της μετάδοσης, τον ρυθμό μετάδοσης δεδομένων και την αξιοπιστία της μετάδοσης. Μεγάλο ρόλο παίζουν οι συνθήκες του περιβάλλοντος αλλά και η κινητικότητα των χρηστών. Τυπικά, το σήμα που μεταδίδεται με μορφή κύματος έχει ένα directpath (απευθείας μονοπάτι) ανάμεσα στον πομπό και Πολλές φορές γίνεται χρήση του όρου σήμα(signal)αντίτουόρουκύμα(wave). Γενικότερα, δίχως αυτός να είναι ένα απόλυτος διαχωρισμός, ο όρος σήμα χρησιμοποιείται για να το τονίσει και το γεγονός της μεταφοράς κάποιας πληροφορίας μέσω ενός κύματος ενώ ο όρος κύμα χρησιμοποιείται περισσότερο για να τονίσει τα φυσικά χαρακτηριστικά του ηλεκτρομαγνητικού κύματος το οποίο μεταφέρει(με φυσικό τρόπο) την πληροφορία. τον δέκτη. Ομως, άλλα στοιχεία αυτής της μετάδοσης, τα οποία ονομάζονται multipath(πολλαπλά μονοπάτια)στοιχεία, τα οποία έχουν δημιουργηθεί κατά την ενδεχόμενη την αντανάκλαση, διάχυσηκαι διασποράτου αρχικού σήματος, φθάνουν στον δέκτη με με διαφορετικό πλάτος, συχνότητα και φάση σε σχέση με το σήμα που έχει ακολουθήσει το direct-path. Στη συνέχεια παρουσιάζονται το πώς αυτά τα χαρακτηριστικά του καναλιού επηρεάζουν τα χαρακτηριστικά των μεταδόσεων σε ασύρματα περιβάλλοντα. Αʹ.3.1 Path Loss Η παράμετρος path loss (μείωση ισχύος κατά μονοπάτι)αφορά τη μείωση της ισχύος ενός σήματος για δεδομένο μονοπάτι μετάδοσης. Πιο συγκεκριμένα εκφράζεται ως ο λόγος της ισχύος του σήματος όταν μεταδίδεται προς την ισχύ του όταν λαμβάνεται στον δέκτη. Το path lossεπηρέαζεται από παράγοντες όπως η συχνότητα του σήματος και τα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντος. Καθώς κάθε περιβάλλον είναι διαφορετικό χρησιμοποιούνται διάφορα μοντέλα που επιχειρούν να συμπεριλάβουν τα χαρακτηρικά μετάδοσης.

Αʹ.3. Χαρακτηριστικά του Ασύρματου Καναλιού 5 Αʹ.3.1.1 Free Space Propagation Model Το Free Space Propagation Model(μοντέλο ελεύθερης μετάδοσης)είναι το πιο απλό μοντέλο και το οποίο θεωρεί μια direct-pathμετάδοση σήματος ανάμεσα στον πομπό και τον δέκτη δίχως κάποιον επηρεασμό από την ατμόσφαιρα ή από multipathπαραλλαγές του αρχικού σήματος. Στομοντέλοαυτό,ησχέσηανάμεσαστηνισχύμετάδοσης P t καιστηνισχύόταν λαμβάνεταιτοσήμα P r δίνεταιαπότησχέση, ( ) λ 2 P r = P t G t G r, (Αʹ.2) 4πd όπουg t καιg r είναιτοκέρδοςτηςκεραίας 1 σεπομπόκαιδέκτηαντίστοιχα, dείναιηαπόσταση ανάμεσασεπομπόκαιδέκτηκαι λτομήκοςκύματοςτουσήματος. Αʹ.3.1.2 Two-path Model Το Two-path Model(μοντέλο δύο μονοπατιών)προσπαθεί να συμπεριλάβει την ύπαρξη περισσότερων του ενός σημάτων στον δέκτη που προκύπτουν από το ίδιο σήμα λόγω αντανάκλασης, διάχυσης ή διασποράς, σε αντίθεση με το free space propagation modelπου θεωρεί μόνο την direct-pathμετάδοση. Το μοντέλο αυτό θεωρεί πως το σήμα καταφθάνει στον δέκτη μέσω δύο μονοπατιών: ενός LoSκαι ενός που είτε έχει ανακλαστεί, είτε διαχεθεί, είτε διασπαρεί. Σύμφωνα με το μοντέλο αυτό, η ισχύς του ληφθέντος σήματος δίνεται από τη σχέση, όπου h t και h r είναιταύψητουπομπούκαιδέκτηαντίστοιχα. ( ) ht h 2 r P r = P t G t G r d 2, (Αʹ.3) Αʹ.3.1.3 Γενικό Μοντέλο Ισοτροπικών Κεραιών Στη γενική περίπτωση των ισοτροπικών κεραιών(κεραίες που μεταδίδουν με την ίδια ισχύ προς όλες τις κατευθύνσεις), η λαμβανόμενη ισχύς του σήματος στον δέκτη δίνεται από τη σχέση, ( ) λ 2 1 P r = P t G t G r 4π d γ, (Αʹ.4) όπου γ είναι ο συντελεστής μετάδοσης(propagation coefficient)που παίρνει τιμές από 2(για μεταδόσεις σε ανοικτό χώρο) και 5(μεγάλος επηρεασμός των μεταδόσεων). 1 Τοκέρδοςκάποιοςκεραίαςορίζεταισεσύγκρισητοσήμαπουπαράγεταιαπόκάποιαπρότυπηκεραία.

Βιβλιογραφία [1] K. Oikonomou, N. B. Pronios, Ad-Hoc Networking: A Unified Evaluation Framework, IST Mobile & Communications Summit 2003, Aveiro- Portugal, 15-18 June 2003. [2] Hend Koubaa, Reflections on Smart Antennas for MAC Protocols in Multihop Ad Hoc Networks, European Wireless 2002, February 25-28, 2002, Florence, Italy. [3] T. Rappaport, Wireless Communications: Principles and Practice, Prentice Hall; 2nd edition, December 31, 2001. [AAhmad-2005] Aftab Ahmad, Wireless and Mobile Data Networks, John Wiley & Sons Inc., 2005. [Murthy-2004] C. Siva Ram Murthy, and B. S. Manoj, Ad Hoc Wireless Networks, Architectures and Protocols Prentice Hall PRT, Pearson Education Inc., 2004. [TRappaport-2002] Theodore S. Rappaport, Wireless Communications, Principles and Practice, 2nd Edition, Prentice Hall Inc., 2002. [4] N. Pronios, Performance considerations for slotted spread-spectrum random access networks with directional antennas, in Proc. of IEEE GLOBECOM 89, Nov. 1989. [5] Y.B. Ko, V. Shankarkumar, and N.H. Vaidya, Medium access control protocols using directional antennas in ad hoc networks, in Proceedings of IEEE Conference on Computer Communications (INFOCOM), volume 1(3), pages 13 21, Tel Aviv, Israel, Mar. 26 30 2000. [6] J. Ward and R. T. Compton, Improving the Performance of Slotted ALOHA Packet Radio Network with an Adaptive Array, IEEE Transactions on Communications, 40(2):292 300, February 1992. 6

Βιβλιογραφία 7 [7] R. T. Compton, Jr. and J. Ward, High throughput slotted ALOHA packet radio networks with adaptive arrays, IEEE Trans. Comm., vol. 41, no. 3, pp. 460-470, March 1993. [8] R. Wattenhofer, L. Li, P. Bahl, and Y. M. Wang, Distributed topology control for power efficient operation in multihop wireless ad hoc networks, in Proc. IEEE Infocom, 2001. [9] M. Kubisch, H. Karl, A. Wolisz, L. C. Zhong and J. Rabaey, Distributed Algorithms for Transmission Power Control in Wireless Sensor Networks, in WCNC 2003, New Orleans, LA, March 2003. [10] J. Monks, V. Bharghavan, and W. W. Hwu, Transmission power control for multiple access wireless packet networks, in Proceedings of The 25th Annual IEEE Conference on Local Computer Networks (LCN 2000), Tampa, FL, November 2000. [11] S. Narayanaswamy, V. Kawadia, R. S. Sreenivas, and P. R. Kumar, Power control in ad-hoc networks: Theory, architecture, algorithm and implementation of the COMPOW protocol, in Proceedings of European Wireless Conference, 2002. [12] J. P. Monks, J.-P. Ebert, A. Wolisz, and W. mei W. Hwu, A study of the energy saving and capacity improvement potential of power control in multi-hop wireless networks, in Workshop on Wireless Local Networks, Tampa, Florida, USA, also Conf. of Local Computer Networks (LCN), Nov. 2001. [13] R. Zheng and R. Kravets, On-demand power management for ad hoc network, IEEE Infocom 2003, San Franciso, CA, USA, March 30 - April 3, 2003. [14] R. Kravets and P. Krishnan, Power management techniques for mobile communication, in Proc. ACM Mobicom 99, pages 24 35, 1999. [15] W. Ye, J. Heidemann, and D. Estrin, An energy-efficient MAC protocol for wireless sensor networks, in INFOCOM 2002, New York, June 23-27, 2003. [16] S. Singh and C. S. Raghavendra, PAMAS: Power Aware Multi-Access protocol with Signalling for Ad Hoc Networks, (to appear) ACM Computer Communications Review, 1999. [17] U. Kozat, I. Koutsopoulos and L. Tassiulas, A Framework for Cross-layer Design of Energy-efficient Communication with QoS Provisioning in Multi-hop Wireless Networks,

8 Βιβλιογραφία [18] R. Albert and A.-L. Barabási, Statistical mechanics of complex networks, Rev. Mod. Phys., in press. [19] R. Albert, H. Jeong and A.-L. Barabási, 1999, Nature (London), 401, 130. [20] M. Faloutsos, P. Faloutsos and C. Faloutsos, Computer Communications Review, 29, 251. [21] B. Bollobas, 1981, Discrete Math. 33. 1. [22] D. J. Watts and S. H. Strogatz, 1998, Nature (London), 393, 440. [23] A.-L Barabási and R. Albert, 1999, Science 286, 509. [24] R. Krishnan and J.P.G. Sterbenz, An Evaluation of the TSMA Protocol as a Control Channel Mechanism in MMWN, Technical report, BBN Technical Memorandum No. 1279, 2000. [25] Dimitri Bertsekas and Robert Gallager, Data networks, 2nd edition, Prentice-Hall, Inc., 1992. [26] G. Wang and N. Ansari, Optimal Broadcast Scheduling in Packet Radio Networks Using Mean Field Annealing, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, VOL. 15, NO. 2, pp 250-260, February 1997. [27] IEEE 802.11, Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications, Nov. 1997. Draft Supplement to Standard IEEE 802.11, IEEE, New York, January 1999. [28] P. Karn, MACA- A new channel access method for packet radio, in ARRL/CRRL Amateur Radio 9th Computer Networking Conference, pp. 134-140, 1990. [29] F. A. Tobagi and L. Kleinrock, Packet Switching in Radio ChannelsQ Part II - the Hidden Terminal Problem in Carrier Sense Multiple Access Modes and the Busy-Tone Solution, IEEE Transactions on Communications, Vol. 23, pp. 1417-1433, 1975. [30] V. Bharghavan, A. Demers, S. Shenker, and L. Zhang, MACAW: A Media Access Protocol for Wireless LAN s, Proceedings of ACM SIGCOMM 94, pp. 212-225, 1994. [31] F. Talucci, M. Gerla and L. Fratta, MACA-BI (MACA By Invitation): A Receiver- Oriented Access Protocol for Wireless Multihop Networks, PIMRC 97, the 8th IEEE International Symposium on Personal Indoor and Mobile Communications, Vol. 2, 1997, pp. 435-39.

Βιβλιογραφία 9 [32] J. Deng and Z. J. Haas, Busy Tone Multiple Access (DBTMA): A New Medium Access Control for Packet Radio Networks, in IEEE ICUPC 98, Florence, Italy, October 5-9, 1998. [33] C. Wu and V.O.K. Li, Receiver-Initiated Busy Tone Multiple Access in Packet Radio Networks, ACM Computer Communications Review, 17(5):335-342, August 1987. [34] R. Nelson, L. Kleinrock, Spatial TDMA, A collision-free Multihop Channel Access Protocol, IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-33, No. 9, September 1985. [35] C. Zhu and S.M. Corson, A Five-Phase Reservation Protocol (FPRP) for Mobile Ad Hoc Networks, in Proceedings of IEEE Infocom 98, Vol. 1, Pp. 322-331, San Francisco, CA, March/April 1998. [36] I. Chlamtac and A. Farago, Making Transmission Schedules Immune to Topology Changes in Multi-Hop Packet Radio Networks, IEEE/ACM Trans. on Networking, 2:23-29, 1994. [37] J.-H. Ju and V. O. K. Li, An Optimal Topology-Transparent Scheduling Method in Multihop Packet Radio Networks, IEEE/ACM Trans. on Networking, 6:298-306, 1998. [38] J. A. Stankovic, T. Abdelzaher, C. Lu, L. Sha, J. Hou, Real-Time Communication and Coordination in Embedded Sensor Networks, Proceedings of the IEEE, 91(7): 1002-1022, July 2003. (invited paper). [39] R. Rozovsky and P. R. Kumar, SEEDEX: A MAC protocol for ad hoc networks, ACM Mobihoc 01, October 2001. [40] Ian Stewart, Galois Theory, Chapman & Hall/CRC Mathematics, 3rd Edition, 2004. [41] K. Oikonomou and I. Stavrakakis, Analysis of a Probabilistic Topology-Unaware TDMA MAC Policy for Ad-Hoc Networks, IEEE JSAC Special Issue on Quality-of- Service Delivery in Variable Topology Networks, Vol. 22, No. 7, September 2004, pp. 1286-1300. [42] C. P.. P. Bhagwat, Highly Dynamic Destination-Sequenced Distance Vector Routing (DSDV) for Mobile Computers, Proceedings of ACM SIGCOMM 94, pp. 234-244, September 1994.

10 Βιβλιογραφία [43] S. Murthy and J.J. Garci-Luna-Aceves, A Routing Protocol for Packet Radio Networks, in Proceedings of ACM First International Conference on Mobile Computing & Networking (MOBICOM 95), November 1995. [44] C. Perkins and E. Royer, Ad-Hoc On-Demand Distance Vector Routing, Proceedings of 2nd IEEE Workshop on Mobile Computing Systems and Applications, February 1999. [45] D. B. Johnson and D. A. Maltz, Mobile Comupting, Kluwer Academic Publishers, 1996. [46] M.R. Pearlman, Z.J. Haas, Determining the Optimal Configuration for the Zone Routing Protocol, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 17(8), 1395-1414, August 1999. [47] Y,-B. Ko and N.H. Vaidya, Location-Aided Routing (LAR) in Mobile Ad Hoc Networks, in Proceedings of the 4th ACM/IEE International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom), pp. 66-75, Dallas, Texas, October 1998.