Αθανάσιος Δ. Παναγόπουλος, Επικ. Καθηγητής Ερευνητική Ομάδα Ασυρμάτων & Δορυφορικών Επικοινωνιών ΣΗΜΜΥ ΕΜΠ 1
Ερευνητική Ομάδα Η Ερευνητική Ομάδα Ασυρμάτων & Δορυφορικών Επικοινωνιών δραστηριοποιείται στο χώρο των Ράδιοεπικοινωνιών, Ασυρμάτων και Δορυφορικών Δικτύων και Συστημάτων Κινητών Επικοινωνιών. Πιο συγκεκριμένα μελέτη, το γνωστικό αντικείμενο της Ομάδας είναι η ανάπτυξη και τη σχεδίαση συστημάτων κινητών και ασυρμάτων και δορυφορικών επικοινωνιών συμπεριλαμβανομένου: τις τεχνολογίες κινητού υπολογισμού, τη μοντελοποίηση καναλιού μικροκυματικών και χιλιοστομετρικών συχνοτήτων, τα κυψελωτά δίκτυα, τα δίκτυα νέας γενιάς, τις αρχιτεκτονικές δικτύων κινητών επικοινωνιών, τις νέες υπηρεσίες, το μελλοντικό διαδίκτυο, την κατανομή πόρων, τις εφαρμογές σε κινητά τερματικά, τα δίκτυα κορμού κινητών επικοινωνιών, τους διαύλους διαλείψεων, την επίδοση κινητών δορυφορικών τηλεπικοινωνιακών συστημάτων, τα κινητά αδόμητα δίκτυα, τους ενεργειακά αποδοτικούς αλγόριθμους, τη δυνατότητα επιλογής δικτύου, τις τεχνικές διαφορισμού, τις συνεργατικές τεχνικές μετάδοσης, τα συνεργατικά πρωτόκολλα, τον έλεγχο ισχύος, τις παρεμβολές και την ασφάλεια δικτύου και κινητών τερματικών. 2
ΣΥΜΜΕΤΟΧΗ ΣΤΟ EMPARCO Ετερογενή Ασύρματα Δίκτυα σχεδόν παντού σε εσωτερικούς και εξωτερικούς χώρους. IEEE 802.11 3G/4G, Bluetooth etc. Ασύρματος/Κινητός Τερματικός Εξοπλισμός σε όλους τα οχήματα (είτε στους οδηγούς/είτε στο ίδιο το όχημα) Στόχος: ο εντοπισμός οχημάτων με χρήση ασυρμάτων τεχνολογιών για την αντιμετώπιση καταστάσεων έκτακτης ανάγκης (εκκένωση PARKING) 3
Διάδοση Ραδιοκυμάτων Ανάκλαση (Reflection): πρόσκρουση η/μ κύματος σε μια λεία επιφάνεια με διαστάσεις πολύ μεγαλύτερες του μήκους κύματος. Περίθλαση (Diffraction): ύπαρξη εμποδίου μεγάλων διαστάσεων σε σχέση με το μήκος κύματος ανάμεσα σε πομπό και δέκτη. Προκαλούνται δευτερογενή κύματα, Αρχή Heugenz. Μεταφορά η/μ ενέργειας χωρίς οπτική επαφή. Σκέδαση/Διάχυση (Scattering/Diffusion): πρόσκρουση η/μ κύματος σε μια μεγάλη τραχιά επιφάνεια ή σε επιφάνεια μεγάλων διαστάσεων. Διασκορπίζεται το κύμα προς όλες τις κατευθύνσεις. 4
Διάδοση Ραδιοκυμάτων Προσθετική και Αφαιρετική Συμβολή 5
Διάδοση Ραδιοκυμάτων 6
Ραδιοκάλυψη Σημείου Πρόσβασης 7
Διάδοση Ραδιοκυμάτων Channel dispersion Διασπορά Καναλιού 8
Πραγματικό Ληφθέν Σήμα 9
Εντοπισμός Θέσης μέσω Ασυρμάτων Δικτύων 10
Αλγόριθμοι Εντοπισμού Θέσης A) Τριγωνισμός (Triangulation) I. Τεχνικές υπολογισμού απόστασης (lateration techniques) Μετρήσεις TOA (time of arrival) Μετρήσεις TDOA (time difference of arrival) Μετρήσεις RSS (received signal strength) Μετρήσεις RTOF (Roundtrip Time Of Flight) Μετρήσεις φάσης (Received Signal Phase Method) II. Μέτρηση γωνιών κατεύθυνσης σημάτων (angulation techniques) B) Ανάλυση τοποθεσίας (scene analysis) Πιθανοτικές μέθοδοι (probabilistic methods) k πλησιέστεροι γείτονες (knn: k-nearest-neighbor) Νευρωσικά δίκτυα (neural networks) Μηχανή υποστήριξης διανυσμάτων (SVM: support vector machine) Ελάχιστο M-γωνο (SMP: smallest m-vertex polygon) C) Αλγόριθμοι εγγύτητας (proximity algorithms) 11
Real World Challenges Indoor Parking are Complex Propagation Environments (walls, floors, cement, multiple metallic scatterers local characterization etc). Mobile terminal related measurements: due to heterogeneity of the wireless cards. Biased measurements and great differences in the estimation algorithms Wireless-link related measurements: space time-varying nature of the wireless channel introduced as a result of the motion of the vehicles, the humans, the fact the mobile terminal is inside the vehicle, etc. Different frequency bands of the wireless technologies, the various technologies operate in many frequency bands (2.4GHz, 5.2GHz, 5.8GHz, 28GHz, 60GHz, etc.) that confront different propagation phenomena. Optimum placement of the access points: it strongly depends on the indoor environment, the building materials, the number of vehicles, the walls, the floors, etc. It is important in order to optimize the coverage and the connectivity of the access points. Usage of multiple antennas and multi-node technologies: large-scale MIMO (multiple-input and multiple-output) techniques will increase the accuracy of the indoor positioning system. However, their deployment in current systems will also increase the complexity. 12
Ερευνητικά Αποτελέσματα Πάνω από 300 Δημοσιεύσεις σε Διεθνή Έγκριτα Περιοδικά, IEEE Trans., ΙΕΕΕ Letters και ΙΕΕΕ Magazines. Πάνω από 450 Δημοσιεύσεις σε Διεθνή Συνέδρια (ΙΕEE, ACM etc.) Πάνω από 30 Κεφάλαια σε Βιβλία Διεθνών Εκδοτικών Οίκων (CRC press, etc) Editor σε 2 Ξενόγλωσσα Βιβλία (CRC, IGI-GLOBAL) Πάνω από 3000 Αναφορές (πηγές scholar google, web of science, Scopus) Editorial Board - IEEE Transactions on Antennas and Propagation (since October 2008), Area: Wireless and Satellite Communications - IEEE Communication Letters (since January 2011). - Elsevier Physical Communications Journal (since April 2009). - International Journal of Vehicular Technology, (since 2009). - International Journal of Antennas and Propagation, (since 2007). - EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking (since October 2011) 13
Συνεισφορές στη Διεθνή Ένωση Τηλεπικοινωνιών Πολλές Συνεισφορές στα Study Groups 3 & 4 Radio Wave Propagation ITU-R P.1410-5, 2015, Paragraph 3.1 Simultaneous area coverage is based on the paper A. D. Panagopoulos et al, A New Coverage Prediction Method for Local Multipoint Distribution System, 12th ICAP, Exeter, UK, March-April 2003. ITU-R P. 1410-5,2015, Paragraph 3.2 Route Diversity Improvement is based on the paper: A. D. Panagopoulos et al Cell-Site Diversity Performance of Millimeter-Wave Fixed Cellular Systems Operating at Frequencies above 20 GHz, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Volume: 1, Issue 10, pp.183-185, 2002. ITU-R P. 530-14,2015.Paragraph 2.4.6.3.1 Convergent path elements is based on the paper : A. D. Panagopoulos et al Statistics of Differential Rain Attenuation on Converging Terrestrial Propagation Paths, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 51, Issue: 9, September 2003, pp.2514-2517. 14
Ερευνητικά Αποτελέσματα Λογισμικό Προσομοίωσης Αξιολόγησης Ασυρμάτων και Δορυφορικών Δικτύων Πολλαπλών Κεραιών Λογισμικό Αξιολόγησης για αξιολόγηση επίδοσης συστημάτων με τεχνικές άμβλυνσης διαλείψεων και διαφορισμού σε δορυφορικά και επίγεια συστήματα ραδιοεπικοινωνιών υψηλών συχνοτήτων και υψηλής ρυθμοαπόδοσης. 15
Ερευνητικά Αποτελέσματα Λογισμικό Προσομοίωσης Αξιολόγηση Ζεύξεων για Εφαρμογές Μετάδοσης Δεδομένων Επιτήρησης Γης (Earth- Observation Downlinks) και Λογισμικό Προσομοίωσης Ζεύξεων Βαθέως Διαστήματος (Deep Space Communications) στην Κα και στην W band. Modules Λογισμικού Μοντελοποίησης Καναλιού για Επίδοση Ασυρμάτων Συστημάτων ΙΕΕΕ 802.16, 5G Cellular που λειτουργούν στις Χιλιοστομετρικές συχνότητες. Δορυφορικός δέκτης για μετρήσεις φαινόμενων διάδοσης στην Κα band. 16
Συνεργατικά-Πολυβηματικά Δίκτυα R 1 S D κανάλι με διαλείψεις 2 κανάλι με διαλείψεις R 2 1 3 R N κανάλι με διαλείψεις 17
Δορυφορικά Δίκτυα Πολλαπλών Κεραιών 18
Μοντελοποίηση Καναλιού για ΜΙΜΟ SATCOM 19
Γνωστικά Δορυφορικά Δίκτυα στην Κα band 20
Γνωστικά Υβριδικά Δορυφορικά Δίκτυα 21
Deep Space Satellite Systems 22
Συμμετοχή σε ICT EU COST ACTIONS COST IC0802 (Δορυφορικές Επικοινωνίες) Propagation tools and data for integrated Telecommunication, Navigation and Earth Observation systems 2008-2012 COST IC0902 (Γνωστικές Ραδιοεπικοινωνίες) Cognitive Radio and Networking for Cooperative Coexistence of Heterogeneous Wireless Networks 2010-2014 COST IC0906 (Δικτύωση Κινούμενων Αντικειμένων) WiNeMO - Wireless Networking for Moving Objects 2009-2013 COST IC1004 (Συνεργατικές Ραδιοεπικοινωνίες) Cooperative Radio Communications for Green Smart Environments 2010-2015 COST IC1102 (Τεχνολογιές Κεραιών) "Versatile, Integrated, and Signal-aware Technologies for Antennas (VISTA) 2011-2015 COST IC1101 (Οπτικές Ασύρματες Επικοινωνίες) Optical Wireless Communications - An Emerging Technology 2011-2015 23
Εξοπλισμός A Vector Signal Analyzer (Agilent E4445A PSA/89600, 3 Hz 13.5 GHz) A Vector Network Analyzer (Agilent PNA L/N5230A, 100 khz 13.8 GHz) A Software-Defined-Radio Development Kit (Sundance, STM-8036) A DSP Starters Developer Kit (Texas Instruments, C6000/TMS3206701) 5 Spectrum Analyzers (HP-8563E/30Hz-26.5GHz, HP-8594E/9 khz-2.9 GHz, 3xRohde Schwarz FSH6/100 khz 6 GHz) Digital Oscilloscopes (Tektronix, TDS 784D, 1 GHz/4 Gsps) 2 Digital Signal Generators (HP-83640B/10 MHz 40 GHz, HP- E4433B/250 khz-4 GHz) 24
Εξοπλισμός USRPs SDR IEEE 802.16e Platform 60GHz Tranceivers Antennas 25
European Space Agency ALPHASAT EXPERIMENT Pan-European Propagation and Telecommunication Experiment using AlphaSat at Ka and Q/V bands. 2 Ground Stations in Zografou ( 20GHz and 40GHz) 2 Ground Stations in Lavrion (20GHz and 40GHz) Diversity 26
Ευχαριστώ για την προσοχή σας!!! Αθανάσιος Δ. Παναγόπουλος, Επικ. Καθηγητής Ερευνητική Ομάδα Ασυρμάτων & Δορυφορικών Επικοινωνιών ΣΗΜΜΥ ΕΜΠ thpanag@ece.ntua.gr 27