Συνεργατικές Υπηρεσίες στο Διαδίκτυο των Αντικειμένων (Internet of Things)

Abstract

Η εξέλιξη των τηλεπικοινωνιών και η συνεχόμενη αυξημένη ανάγκη για την ικανοποίηση της συνεχώς αυξανόμενης απαίτησης για πόρους του δικτύου (εύρος ζώνης, ρυθμός μετάδοσης), οδηγεί στην δημιουργία των δικτύων 4ης γενιάς και την υλοποίηση του Διαδικτύου των Αντικειμένων. Το Διαδίκτυο των Αντικειμένων αποτελείται ουσιαστικά από το άθροισμα των διαφορετικών δικτύων που χρησιμοποιούνται στις τηλεπικοινωνίες τη σημερινή εποχή, με το πρόσθετο χαρακτηριστικό, της ιδιότητας της συνεργατικότητας ή συνεργασίας, δηλαδή της δυνατότητας ταυτόχρονης χρήσης διαφορετικών δικτύων από την ίδια υπηρεσία. Κεντρικός άξονας της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι η δημιουργία μιας κατάλληλης αρχιτεκτονικής, όπου χρήστες ενός κυψελωτού δικτύου κινητής τηλεφωνίας να είναι σε θέση να συνεργάζονται μεταξύ τους ώστε να ικανοποιήσουν τις παραπάνω απαιτήσεις, με ταυτόχρονη όμως μείωση της κατανάλωσης των πόρων τους. Για την επίτευξη της συγκεκριμένης μελέτης επιχειρήθηκε μία όσο το δυνατόν πληρέστερη καταγραφή των ιδιοτήτων των πρωτοκόλλων UMTS και Bluetooth, με έμφαση στο τρόπο που στέλνουν πακέτα τα πρωτόκολλα, στο τρόπο επικοινωνίας των κινητών τερματικών με το Σταθμό Βάσης, όπως και στο τρόπο επικοινωνίας των κινητών τερματικών μεταξύ τους. Ειδικότερα για την επίτευξη της παραπάνω συνεργασίας γίνεται προσομοίωση ενός περιβάλλοντος δικτύου κινητής τηλεφωνίας σε γλώσσα προγραμματισμού Java, όπου τα κινητά τερματικά επικοινωνούν με το Σταθμό Βάσης χρησιμοποιώντας τη κυψελωτή ζεύξη με χρήση του πρωτοκόλλου UMTS, ενώ μπορούν να επικοινωνούν ταυτόχρονα μεταξύ τους, χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο Bluetooth. Στα πλαίσια της προσομοίωσης μελετάται μία υπηρεσία κατεβάσματος ενός αρχείου από το Διαδίκτυο, όπου τα κινητά τερματικά μπορούν να ανταλλάσουν μεταξύ τους κομμάτια από το αρχείο με χρήση του πρωτοκόλλου Bluetooth. Η προσομοίωση του συγκεκριμένου δικτύου κινητής τηλεφωνίας παρέχει σημαντικά συμπεράσματα για την συνεργατικότητα των δύο δικτύων και γενικότερα για τις συνεργατικές υπηρεσίες καθώς, με αυτό τον τρόπο παρέχεται μια θεωρητική προσέγγιση του κέρδους από την ύπαρξη συνεργατικών δικτύων και υπηρεσιών στο καθημερινό περιβάλλον.

The evolution of telecommunications and the continuant increased need to satisfy the consecutively increased demand for network recourses (bandwidth, data rates) is driving to the creation of the 4G networks and the implementation of the Internet of Things. The Internet of Things, known as IOT, consists of the amount of the different network types, used in the telecommunications networks nowadays, with the characteristic of cooperation, namely the simultaneous use of different types of networks from the same service. Particularly the main scope of this thesis is the development of a suitable architecture, where users/nodes of a cellular mobile infrastructure can cooperate with each other to meet the demands of a service and at the same time reduce their energy consumption. Achieving the goal of this thesis, research has been made to record the characteristics and the properties of the UMTS and the Bluetooth protocol, with emphasis on the way they send packets, the way users/nodes communicate with the Base Station and the way nodes communicate with each other. Especially, quantifying the gain of the cooperation; a development of a mobile network infrastructure and simulations were taken place using a runtime Java environment. Particularly, in this network nodes can communicate with the Base Station using the cellular link (UMTS) and with the other nodes using a short range link (Bluetooth). In addition, to provide accurate results, study is made on a download cooperative service, in which nodes can trade parts of a file with the use of the Bluetooth connection. The simulation of this cellular mobile telecommunications network can safely draw some conclusions for the cooperation of those two network protocols and cooperative services as well. To conclude, a theoretical approach of the gain from the existence of cooperative networks and services in the real environment is applied, as a result of the simulation process.