Vista previa
(EE772) - Μιχαήλ Λογοθέτης, Ιωάννης Μοσχολιός (Προσφορά έργου στα πλαίσια των ΑΝΟΙΚΤΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ)
Descripción del Curso
ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ - ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Η Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κινήσεως και τα Συστήματα Αναμονής αποτελούν κλάδο των εφαρμοσμένων μαθηματικών και ειδικώτερα της εφαρμοσμένης πιθανοθεωρίας. Στην βιβλιογραφία απαντώνται με διάφορα ονόματα, όπως θεωρία συμφόρησης (congestion theory), θεωρία των στοχαστικών συστημάτων εξυπηρέτησης (stochastic service systems), θεωρία ουρών (queuing theory) και θεωρία της μαζικής εξυπηρήτησης (theory of mass service). Επίσης αντικείμενα της Θεωρίας Τηλεπικοινωνιακής Κινήσεως εξετάζονται και από την επιστήμη της Επιχειρησιακής Ερεύνης (Operation Research).
Ο όρος Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κινήσεως (Teletraffic Theory) χρησιμοποιείται για θεωρίες ανάλυσης της κίνησης τηλεπικοινωνιακών συστημάτων, αρχίζοντας από τα τηλεφωνικά συστήματα και επεκτείνεται σε συστήματα του Διαδικτύου, οπτικών δικτύων, ασύρματων δικτύων, ή δικτύων επόμενης γενεάς (3G/4G/5G).
Το μάθημα αυτό είναι όχι μόνο θεωρητικό αλλά συγχρόνως άκρως εφαρμοσμένο. Εξ ου και οι ασκήσεις του μαθήματος λύνονται με "tools" του Διαδικτύου (public available).
Το μάθημα απευθύνεται κατ' αρχήν σε τηλεπικοινωνιακούς μηχανικούς αλλά δεδομένης της διεισδυτικότητας του αντικειμένου σε πολλούς άλλους τομείς (π.χ. ενεργειακά δίκτυα SMART GRID, τραπεζικό σύστημα εξυπηρέτησης, κυκλοφοριακά συστήματα πόλεων, σχεδιασμός καταστήματος πωλήσεων) συνιστάται η γνώση του και σε φοιτητές με ποικίλα άλλα ενδιαφέροντα. Αποτελεί δε βασικό υπόβαθρο για φοιτητές που θέλουν να ακολουθήσουν μεταπτυχιακές σπουδές στους προαναφερθέντες τομείς. Γι αυτό και στα περισσότερα πανεπιστήμια το μάθημα είναι υποχρεωτικό (διεθνώς, ανάλογα με την κατεύθυνση των σπουδών).
Το μάθημα Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κίνησης & Συστήματα Αναμονής, ενώ εδιδάσκετο με προσανατολισμό στις επικοινωνίες, με την αύξηση των πιστωτικών μονάδων (ECTS) σε 5 και με 4 ώρες διδασκαλίας (ανά εβδομάδα), τα Συστήματα Αναμονής διδάσκονται πλέον καλύπτοντας όχι μόνο επικοινωνίες αλλά οποιοδήποτε σύστημα εξυπηρέτησης με δυνατότητα αναμονής (π.χ. υπολογιστικό σύστημα, τραπεζικό σύστημα, κατάστημα πωλήσεων, κλπ).
Βασικό εγχειρίδιο: ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΗΣ ΚΙΝΗΣΕΩΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ, Μιχαήλ Δ. Λογοθέτης, Εκδόσεις ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ, 3η έκδοση, 2018.
(ΒΡΕΙΤΕ ΠΑΡΟΡΑΜΑ ΤΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ ΣΤΑ "'Εγγραφα".)
Άλλα συνιστώμενα βιβλία:
1) TELETRAFFIC ENGINEERING AND NETWORK PLANNING, Villy B. Iversen, Technical University of Denmark (2015). Teletraffic_34342_V_B_Iversen_2015.pdf (dtu.dk) (public available)
2) TELETRAFFIC - Theory and Applications, Haruo Akimaru and Konosuke Kawashima, Springer, 2nd edition (2011).
3) EFFICIENT MULTIRATE TELETRAFFIC LOSS MODELS BEYOND ERLANG. Ioannis D. Moscholios, Michael D. Logothetis. IEEE PRESS - WILEY (2019). https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/9781119426974 (Διαθέσιμο δωρεάν, online, μέσω διεύθυνσης IP του Πανεπιστημίου Πατρών, καθόσον υπάρχει σύμβαση μεταξύ της Βιβλιοθήκης του Πανεπιστημίου Πατρών και της Wiley).
4) Fundamentals of Queueing Theory. John F Shortle, James M Thompson, Donald Gross, Carl M Harris. Fifth Edition, Wiley (2018). Το βιβλίο συνοδεύεται από έτοιμο λογισμικό (Excel tool, available online).
5) Teletraffic Models. Logothetis, M.D. and Moscholios, I.D. (2022). In Wiley StatsRef: Statistics Reference Online (eds N. Balakrishnan, T. Colton, B. Everitt, W. Piegorsch, F. Ruggeri and J.L. Teugels). https://doi.org/10.1002/9781118445112.stat08379 (Εγκυκλοπαιδεία του οργανισμού John Wiley & Sons - Το άρθρο αυτό έχει αναρτηθεί και στα "Εγγραφα" του μαθήματος.)
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ
Εισαγωγή: Τα αντικείμενα της Θεωρίας Τηλεπικοινωνιακής Κινήσεως - Η φύση και τα χαρακτηριστικά των συστημάτων τηλεπικοινωνιακής κινήσεως. Φορτίο κινήσεως: Ορισμός - Μονάδες μετρήσεως - Ιδιότητες. Μοντέλα κινήσεως: Η Μαρκοβιανή ιδιότητα. Ο Νόμος του Little. Ανάλυση Μαρκοβιανών συστημάτων απωλειών: M/M/s - M(n)/M/s - Η διαδικασία Birth & Death. Ανάλυση βασικών Μαρκοβιανών συστημάτων αναμονής. Πολυδιάστατα μοντέλα κινήσεως (πολλαπλών υπηρεσιών): Ανάλυση - Σύστημα δέσμευσης γραμμών (Trunk Reservation). Αναδρομικό μοντέλο Kaufman-Roberts. Συστήματα περιορισμένης διαθεσιμότητας. Συστήματα υπερροής: Η Θεωρία της Ισοδύναμης Τυχαίας Κινήσεως (ERT). Σχεδιασμός συστήματος εναλλακτικής δρομολόγησης. Προσoμoίωση της τηλεπικοινωνιακής κίνησης στον Η/Υ: Γενικές αρχές μεθόδων προσoμoιώσεως και αναλύσεως των απoτελεσμάτωv της προσoμoιώσεως. Εφαρμογή των βασικών υπoλoγιστικών εκφράσεων στον Η/Υ. Εφαρμογή της Θεωρίας Τηλεπικοινωνιακής κίνησης στην Διαχείριση του εύρους ζώνης των τερματικών ζεύξεων τηλεπικοινωνιακού δικτύου. Δίκτυα Αναμονής και Λειτουργικοί Νόμοι.
Επιπρόσθετα θέματα που θα μπορούσαν να καλυφθούν:
Ανάλυση Μέσης Τιμής σε Δίκτυα Αναμονής.
Συστήματα δυναμικής δρομολόγησης της κίνησης - Σταθερή, δυναμική και προσαρμοστική δρομολόγηση.
Βέλτιστη κατανομή της κίνησης στις τερματικές ζεύξεις δικτύου (ελαχιστοποίηση της πιθανότητας απώλειας κλήσεως συνολικά σε ένα δίκτυο).
Creation Date
martes, 2 de diciembre de 2
-
Περιεχόμενο μαθήματος
Εισαγωγή: Τα αντικείμενα της Θεωρίας Τηλεπικοινωνιακής Κινήσεως - Η φύση και τα χαρακτηριστικά των συστημάτων τηλεπικοινωνιακής κινήσεως.
Φορτίο κινήσεως: Ορισμός - Μονάδες μετρήσεως - Ιδιότητες.
Μοντέλα κινήσεως: Η Μαρκοβιανή ιδιότητα. Ο Νόμος του Little.
Ανάλυση Μαρκοβιανών συστημάτων απωλειών: M/M/s - M(n)/M/s - Η διαδικασία Birth-Death.
Ανάλυση βασικών Μαρκοβιανών συστημάτων αναμονής.
Δίκτυα Αναμονής και Λειτουργικοί Νόμοι.
Ανάλυση Μέσης Τιμής σε Δίκτυα Αναμονής.
Πολυδιάστατα μοντέλα κινήσεως (πολλαπλών υπηρεσιών): Ανάλυση - Σύστημα δέσμευσης γραμμών (Trunk Reservation). Αναδρομικό μοντέλο Kaufman-Roberts. Συστήματα περιορισμένης διαθεσιμότητας.
Εφαρμογή του Αναδρομικού μοντέλου Kaufman-Roberts σε SMART GRID (Έξυπνα Ενεργειακά Δίκτυα).
Συστήματα υπερροής: Η Θεωρία της Ισοδύναμης Τυχαίας Κινήσεως (ERT). Σχεδιασμός συστήματος εναλλακτικής δρομολόγησης.
Συστήματα δυναμικής δρομολόγησης της κίνησης - Σταθερή, δυναμική και προσαρμοστική δρομολόγηση.
Προσoμoίωση της τηλεπικοινωνιακής κίνησης στον Η/Υ: Γενικές αρχές μεθόδων προσoμoιώσεως και αναλύσεως των απoτελεσμάτωv της προσoμoιώσεως.
Εφαρμογή των βασικών υπoλoγιστικών εκφράσεων στον Η/Υ.
Εφαρμογή της Θεωρίας Τηλεπικοινωνιακής κίνησης στην Διαχείριση του εύρους ζώνης των τερματικών ζεύξεων τηλεπικοινωνιακού δικτύου.
ΥΛΗ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΒΑΣΕΙ ΤΟΥ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟΥ ΣΥΓΓΡΑΜΜΑΤΟΣ
ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΗΣ ΚΙΝΗΣΕΩΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ (3η Έκδοση) Εκδόσεις ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ, Αθήνα 2018, Συγγραφέας: Μ. Δ. Λογοθέτης
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 (σελ. 81-95 και σελ. 102: σχέση 3.38)
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 (βάσει παραδειγμάτων)
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 (βάσει παραδειγμάτων)
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10
Το μάθημα αυτό απαντάται με διαφόρους τίτλους (ανάλογα με το πεδίον εφαρμογής):
- Θεωρία συμφόρησης ? Congestion Theory
- Θεωρία στοχαστικών συστημάτων εξυπηρέτησης ? Theory of stochastic service systems
- Θεωρία ουρών ? Queuing Theory
- Θεωρία μαζικής εξυπηρέτησης ? Mass service Theory
- Επιχειρησιακή Έρευνα ? Operation Research
- Εφαρμοσμένη πιθανοθεωρία ? Applied Probability Theory
- Θεωρία Τηλεπικοινωνιακής Κινήσεως ? Teletraffic Theory
ΣΕ ΠΟΛΛΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑ (ΙΔΙΩΣ ΤΗΣ ΒΟΡΕΙΟΥ ΕΥΡΩΠΗΣ) ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΕΙΝΑΙ ΥΠΟΧΡΕΩΤΙΚΟ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΟΥΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ. ΟΜΟΙΩΣ ΚΑΙ ΣΕ ΕΛΛΗΝΙΚΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑ (π.χ. Ε.Μ.Π.)
Μαθησιακοί στόχοι
Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα πρέπει να γνωρίζει, πέραν από τις θεμελιώδεις σχέσεις, τον στατιστικό χαρακτήρα του φορτίου τηλεπικοινωνιακής κίνησης, ώστε να μπορεί να επιλέγει το κατάλληλο μαθηματικό μοντέλο για τον υπολογισμό του φορτίου, της προσφερόμενης ποιότητας εξυπηρέτησης, ή της χωρητικότητας μιας τηλεπικοινωνιακής ζεύξης.
Να μπορεί να σχεδάσει μια τηλεπικοινωνιακή ζεύξη, και κατ' επέκταση ένα δικτύου, που θα ικανοποιεί βασικά κριτήρια εξυπηρέτησης κλήσεων.
Επίσης να μπορεί να αξιολογεί και να συγκρίνει την απόδοση βασικών συστημάτων εξυπηρέτησης, και τέλος να παρουσιάζει τα αποτελέσματα μιας προσομοίωσης με ορθό τρόπο.
Ομάδα στόχος
Φοιτητές τμημάτων Ηλεκτρολόγων Μηχανικών, Πληροφορικής ή ισοδύναμων Τμημάτων. Ιδιαίτερη βαρύτητα στο μάθημα πρέπει να δώσουν όσοι ενδιαφέρονται να ειδικευθούν στις Τηλεπικοινωνίες.
Βασικό Εγχειρίδιο και Συνιστώμενη Βιβλιογραφία
1) Μιχαήλ Δ. Λογοθέτη, ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΗΣ ΚΙΝΗΣΕΩΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ, Εκδόσεις ΚΛΕΙΔΑΡΙΘΜΟΣ, Αθήνα, 3η Έκδοση 2018. (ΒΑΣΙΚΟ ΕΓΧΕΙΡΙΔΙΟ). Link:
Θεωρία τηλεπικοινωνιακής κινήσεως και εφαρμογές (klidarithmos.gr)
2) IOANNIS D. MOSCHOLIOS and MICHAEL D. LOGOTHETIS, "Efficient Teletraffic Loss Models Beyond Erlang", IEEE Press and John Wiley & Sons Ltd, 2019.
3) Haruo Akimaru and Konosuke Kawashima, "Teletraffic - Theory and Applications", (2nd Edition), Springer, 1999.
4) Villy B. Iversen, "TELETRAFFIC ENGINEERING and NETWORK PLANNING", Course 34340, Technical University of Denmark.
ftp://ftp.dei.polimi.it/users/Flaminio.Borgonovo/Teoria/teletraffic_Iversen.pdf
5) Teletraffic Engineering Handbook, ITU?D SG 2/16 & ITC (Draft 2001-06-20) by Villy B. Iversen (Technical University of Denmark).
6) Ε. Δ. Συκά, ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΛΕΦΩΝΙΚΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ, Ε.Μ.Π., 2009.
Προαπαιτούμενα
Πιθανοθεωρία και Στατιστική (το μάθημα 22Υ306 του 2ου έτους).
http://www.ece.upatras.gr/gr/education/undergraduate/under-courses.html?id=146