Διπλωματικές Εργασίες 2011

mitemaskNetworking and Communications

Jul 13, 2012 (5 years and 3 months ago)

283 views

ΓΙΠΛΩΜΑΣΙΚΔ΢ ΔΡΓΑ΢ΙΔ΢

20
10
-
201
1

Καζεγεηήο Μάλνο Βαξβαξίγνο

Δξγαζηήξην Γηθηύσλ Δπηθνηλσληώλ


Πιεξνθνξίεο


Οη ελδηαθεξόκελνη παξαθαινύληαη λα επηθνηλσλήζνπλ κε ηνλ θ. Βαξβαξίγν κέζσ
e
-
mail

ή ζην
γξαθείν ηνπ.
E
ίλαη επηζπκεηό νη ελδηαθεξόκελνη λα έρνπλ πάεη
θαιά ζηα καζήκαηα δηθηύσλ θαη
λα έρνπλ κέζν όξν ηνπιάρηζηνλ 7,
2
5 ζηα καζήκαηα ηεο ζρνιήο.



Θέκα
1
:
Μειέηε ηωλ κεραληζκώλ ρξνλνδξνκνιόγεζεο θαη δηαρείξηζεο εξγαζηώλ ζε
ζπζηήκαηα
Volunteer

Computing
.


Keywords:
Desktop Grid computing, Volunteer Computing,
scheduling algorithms.


Background

Reading
:


1.

http://boinc.berkeley.edu/


2.

http
://
www
.
xtremweb
.
net
/


3.


Performance Evaluation of Scheduling Policies for Volunteer
Computing
”. Derrick
Kondo, David P. Anderson and John McLeod VII. 3rd IEEE International Conference on
e
-
Science and Grid Computing. Banagalore, India, December 10
-
13 2007.


4.


Local
Scheduling for Volunteer Computing
”. David P. Anderson and John McLeod VII.
Workshop on Large
-
Scale, Volatile Desktop Grids (PCGrid 2007) held in conjunction
with the IEEE International Parallel & Distributed Processing Symposium (IPDPS),
March 30, 2007, L
ong Beach



Σα ζπζηήκαηα
Volunteer

Computing

είλαη κηα κνξθή θαηαλεκεκέλνπ ππνινγηζκνύ
κε

κεγάιε
αλάπηπμε θαη εμέιημε ηα ηειεπηαία ρξόληα. Σν κνληέιν απηό βαζίδεηαη ζηελ νηθ
ε
ηνζειή

παξαρώξεζε


ππνινγηζηηθώλ θαη απνζεθεπηηθώλ πόξσλ ζε θνηλήο νθέιεηαο εξεπλ
εηηθά
πξνγξάκκαηα από πξνζσπηθνύο ππνινγηζηέο ζηνπο νπνίνπο δελ εθηεινύληαη άιιεο εξγαζίεο.


Σν

ζπγθεθξηκέλν

κνληέιν

ππνινγ
ηζ
κνύ

ραξαθηεξίδεηαη από
απμεκέλε
εηεξνγέλεηα θαη
πνηθηινκνξθία ζε δηάθνξα επίπεδα. Γηα παξάδεηγκα, νη ππνινγηζηέο ζηνπο νπνίνπο
κπνξνύλ λα
εθηεινύληαη νη εξεπλεηηθέο εθαξκνγέο
δηαθέξνπλ ζεκαληηθά σο πξνο ην
δηαζέζηκν
πιηθό θαη
ινγηζκηθό
,

ηελ ηαρύηεηα,

ηελ δηαζεζηκόηεηα,

ηελ αμηνπηζηία αιιά
θαη ηελ πξόζβαζε ζην
δηαδίθηπν
.
Οκνίσο,
θαη
νη

ίδηεο νη
εξεπλεηηθέο εθαξκνγέο
δηαθέξνπλ ζεκαλ
ηηθά σο πξνο ηηο
ππνινγηζηηθέο ηνπο απαηηήζεηο
αιιά
θαη ηνπο ρξνληθνύο πεξηνξηζκνύο πνπ ζέηνπλ ώζηε ηα
απνηειέζκαηα λα ζεσξνύληαη έγθπξα θαη αμηνπνηήζηκα.


Όια απηά ζε
ζπλδπαζκό
κε ηα
δήηεκα
ηα

ηεο αζθάιεηαο θαη ηεο δηαζθάιηζεο ηεο αλσλπκίαο ησλ
ρξεζηώλ θαζ
ηζηνύλ ην πξόβιεκα ηεο απνδνηηθήο αλάζεζεο
ησλ δηαζέζηκσλ
εξγαζηώλ ζηνπο
ππνινγηζηηθνύο πόξνπο
ζεκαληηθό

θαη θξίζηκν
γηα ηα ζπζη
ήκαηα
Volunteer

Computi
n
g
.


΢θνπόο ηεο ζπγθεθξηκκέλεο εξγαζίαο είλαη ε κειέηε ησλ δηαζέζηκσλ
ζπζηεκάησλ γηα ηελ
δεκηνπξγία
ηέηνησλ ππνινγηζηηθώλ ππνδνκώλ (
BOINC
,
XtremWeb
)

κε έκθαζε θπξίσο ζηνπο
κεραληζκνύο θαη ηηο πνιηηηθέο
πνπ ρξεζηκνπνηνύλ γηα ηελ ρξνλνδξνκνιόγεζε ησλ εξγαζησλ
.




Δπηβιέπνληεο
:
Αξηζηνηέιεο Κξέηζεο (
akretsis
@
ceid
.
upatras
.
gr
),
Μάλνο Βαξβαξίγνο
(
manos
@
ceid
.
upatras
.
gr
)



Θέκα 2:

΢ηαηηθνί α
ιγόξηζκνη δξνκνιόγεζεο θαη αλάζεζεο κήθνπο θύκαηνο (RWA)
κε ελεξγναπνδνηηθά ραξαθηεξηζηηθά


Keywords:
Routing and Wavele
n
gth

Assignment (RWA)
, Linear Programming, Energy.


Background

Reading
:


1.

L. Chiaraviglio, M. Mellia, F. Neri, Y. Wu, “Power
-
Aware Routing and Wavelength
Assignment in Optical Networks”, 35th European Conference and Exhibition on Optical
Communication, Vienna,
Austria, September 2009 (
http://www.tlc
-
networks.polito.it/mellia/papers/PA_RWA_ECOC.pdf
)


2.

M. Hasan, F. Farahmand, A. Patel, and J. Jue, "Traffic Grooming in Green Optical
Networ
ks," IEEE International Conference on Communications (ICC), South Africa,
accepted, May 2010 (
http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=5502230
)


3.

G. Shen, R. Tucker
“Energy
-
Minimized Design for IP over WDM Networks”, IEEE
Journal on selected areas in communications, Vol. 27, No. 3, April 2009, pp. 176
-
186
(
http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_al
l.jsp?arnumber=5069813
)



Σν πξόβιεκα ηεο δξνκνιόγεζεο θαη αλάζεζεο κήθνπο θύκαηνο (RWA)
είλαη έλα ζέκα πάλσ ζην

νπνίν έρεη αλαπηπρζεί έληνλε εξεπλεηηθή δξαζηεξηόηεηα.
΢ηελ θιαζηθή πεξίπησζε ηνπ
RWA

πξνβιήκαηνο, δεδνκέλεο

κηαο
ηνπνινγίαο

ελόο δηθηύνπ

πνιππιεμίαο δηαίξεζεο κήθνπο θύκαηνο
(
Wavelength

Division

Multiplexing
)
, ην πξόβιεκα RWA αλαθέξεηαη ζηνλ θαζνξηζκό

ησλ
κνλνπαηηώλ θαη ησλ κεθώλ θύκαηνο όισλ ησλ ζπλδέζεσλ πνπ ζα πξέπεη λα εγθαηαζηαζνύλ γηα
λα ηθαλνπνηεζνύλ νη αηηήζεηο

ζύλδεζεο
.

Τπάξρνπλ δύν παξαιιαγέο ηνπ
RWA

πξνβιήκαηνο
,
η
o

ζηαηηθό (
offline
),

όπνπ ην ζύλνιν ησλ αηηήζεσλ ζύλδεζεο είλαη γλσζηό εμ’ αξρήο θαη ην
δπλακηθό (
online
),

όπνπ νη αηηήζεηο ζύλδεζεο θηάλνπλ ηπραία θαη εμππεξεηνύληαη κία πξνο κία.


΢θνπόο ηεο δηπισκαηηθήο εξγ
αζίαο είλαη ε κειέηε κίαο παξαιιαγήο ηνπ
RWA

πξνβιήκαηνο, ην
νπνίν νλνκάδνπκε
offline

energy
-
aware

RWA
,
όπνπ ζηόρνο είλαη ε κείσζε ηεο θαηαλάισζεο
ελέξγεηαο ζην νπηηθό δίθηπν, έρνληαο ζηελ δηάζεζή καο αξθεηά κήθε θύκαηνο γηα λα
εμππεξεηήζνπκε ηηο δηάθνξεο
αηηήζεηο ζύλδεζεο ηηο νπνίεο ηηο γλσξίδνπκε εθ ησλ πξνηέξσλ. Θα

κειεηεζνύλ

δηάθνξνη

κεραληζκνί

εμνηθνλόκεζεο

ελέξγεηαο

ζη
ν
δίθηπν

γηα ηελ ιύζε ηνπ
energy
-
aware

RWA

πξνβιήκαηνο
(
π
.
ρ
.
κέγηζηε ρξεζηκνπνίεζε ελεξγώλ

ζπζθεπώλ

θαη

νπηηθώλ

ηλώλ
)
θαη πσο απηνί επε
ξεάδνπλ ηελ απόδνζε ηνπ δηθηύνπ. Μέζα από ηελ πεηξακαηηθή κειέηε ηνπ
πξνηεηλόκελνπ κνληέινπ ζα αμηνινγεζεί ε απόδνζή ηνπ θαζώο θαη ηα ελεξγεηαθά
ραξαθηεξηζηηθά ηνπ ζπγθξηηηθά κε ηελ θιαζηθή πεξίπησζε ηνπ
RWA

πξνβιήκαηνο.


Απαξαίηεηεο γλώζεηο
:

Matlab


Δπηβιέπνληεο
:

Γθάκαο Βαζίιεο (
gkamas
@
ceid
.
upatras
.
gr
)

θαη
Μάλνο Βαξβαξίγνο
(
manos@ceid.upatras.gr
)





Θέκα 3:

Γπλακηθνί αιγόξηζκνη δξνκνιόγεζεο θαη αλάζεζεο κήθνπο
θύκαηνο
(RWA) πνιιαπιώλ παξακέηξωλ κε ελεξγναπνδνηηθά ραξαθηεξηζηηθά


Keywords:
Routing and Wavele
n
gth Assignment (RWA)
, multi
-
cost routing, energy.


Background

Reading
:


1.

L. Chiaraviglio, M. Mellia, F. Neri, Y. Wu, “Power
-
Aware Routing and Wavelength
Assignment in Optical Networks”, 35th European Conference and Exhibition on Optical
Communication, Vienna, Austria, September 2009 (
http://www.tlc
-
networks.polito.it/mellia/paper
s/PA_RWA_ECOC.pdf
)


2.

K. Manousakis, K. Christodoulopoulos, E. Varvarigos, M. Angelou, I. Tomkos,

A
Multicost Approach to Online Impairment
-
Aware RWA”, IEEE International Conference
on Communications (ICC 2009), art. no. 5198633

(
http://www.ceid.upatras.gr/faculty/manos/papers/Multicost_Online_IA
-
RWA_ICC_2009.pdf
)


3.

P. Kokkinos, K. Christodoulopoulos, K. Manousakis, E. Varvarigos, “Multi
-
Parametric
Online RWA ba
sed on Impairment Generating Sources”, IEEE Globecom, pp. 1
-
7, Dec.
2009

(
Να

δεηεζεί

από

ηνλ

επηβιέπνληα
)



Σν πξόβιεκα ηεο δξνκνιόγεζεο θαη αλάζεζεο κήθνπο θύκαηνο (RWA)
είλαη έλα ζέκα πάλσ ζην

νπνίν έρεη αλαπηπρζεί έληνλε εξεπλεηηθή δξαζηεξηόηεηα.
΢ηελ θιαζηθή πεξίπησζε ηνπ
RWA

πξνβιήκαηνο, δεδνκέλεο

κηαο
ηνπνινγίαο

ελόο δηθηύνπ πνιππιεμίαο δηαίξεζεο κήθνπο θύκαηνο
(
Wavelength

Division

Multiplexing
)
, ην πξόβιεκα RWA αλαθέξεηαη ζηνλ θαζνξηζκό

ησλ
κνλνπαηηώλ θαη ησλ κεθώλ θύκαηνο όισλ ησλ ζπλδέζεσλ πν
π ζα πξέπεη λα εγθαηαζηαζνύλ γηα
λα ηθαλνπνηεζνύλ νη αηηήζεηο

ζύλδεζεο
.

Τπάξρνπλ δύν παξαιιαγέο ηνπ
RWA

πξνβιήκαηνο
,
η
o

ζηαηηθό (
offline
),

όπνπ ην ζύλνιν ησλ αηηήζεσλ ζύλδεζεο είλαη γλσζηό εμ’ αξρήο θαη ην
δπλακηθό (
online
),

όπνπ νη αηηήζεηο ζύλδεζεο
θηάλνπλ ηπραία θαη εμππεξεηνύληαη κία πξνο κία.


΢θνπόο ηεο δηπισκαηηθήο εξγαζίαο είλαη ε κειέηε κίαο παξαιιαγήο ηνπ
RWA

πξνβιήκαηνο, ην
νπνίν νλνκάδνπκε
online

multi
-
parametric

energy
-
aware

RWA
,
όπνπ ζηόρνο είλαη ε κείσζε ηεο
θαηαλάισζεο ελέξγεηαο ζην νπηηθό δίθηπν. ΢ηελ πεξίπησζε ηνπ
dynamic

multi
-
parametric

energy
-
aware

RWA

πξνβιήκαηνο νη δηάθνξεο αηηήζεηο ζύλδεζεο έξρνληαη δπλακηθά θαη γηα ηελ
απόθαζε ηεο
δξνκνιόγεζεο θαη αλάζεζεο κήθνπο θύκαην
ο

ζην δίθηπν ρξεζηκνπνηνύληαη
πνιιαπιά θξηηήξηα κεηαμύ ησλ νπνίσλ θαη ελεξγεηαθά. Μέζα από ηελ πεηξακαηηθή κειέηε ηνπ
πξνηεηλόκελνπ κνληέινπ ζα αμηνινγεζεί ε απόδνζή ηνπ θαζώο θαη ηα ελεξγεηαθά
ραξαθηεξηζηηθά ηνπ ζπγθξηηηθά κε ηελ θιαζηθή πεξίπησζε ηνπ
RWA

πξνβιήκαηνο.


Απαξαίηεηεο γλώζεηο
:

Matlab


Δπηβιέπνληεο
:

Γθάκαο Βαζίιεηνο (
gkamas
@
ceid
.
upatras
.
gr
)
,
Μάλνο Βαξβαξίγνο
(
manos@ceid.upatras.gr
)



Θέκα 4
. Χξήζε
GPS

(
Global

Positioning

System
) ρξνληζκνύ ζε Οπηηθά Γίθηπα



Keywords
:
GPS
,
UTC

time
, νπηηθά δίθηπα



Background

Reading:


1.

E.A. Varvarigos, V. Sourlas,
K. Christodoulopoulos
, Multicost Routing and Scheduling
of Bursts in Optical Networks,
Computer Networks

52 (15), pp. 2988
-
3006, 2008
.


2.

Deepak Agrawal
,
Michele Corra
,
Viet Thang Nguyen
, Yoram Ofek: UTC based
Controller for Scalable Time Driven Switching.
GLOBECOM 2006
.


3.

Varvarigos, E.A.; Sharma, V. "An efficient reservation connection control protocol for
gigabit networks", Computer Networks and ISDN Systems, July 1998, vol.30,
(no.12):1135
-
56.



Δθηόο από πιεξνθνξίεο
ζέζεο, ην
GPS

παξέρεη επίζεο πνιύ αθξηβή πιεξνθνξία ρξνληζκνύ. Οη
GPS

ζπζθεπέο έρνπλ πιένλ γίλεη πνιύ θζελέο θαη έρνπλ ήδε ελζσκαησζεί ή δελ ζα ήηαλ
δύζθνιν λα ελζσκαησζνύλ ζε θάζε είδνο δηθηπαθέο ζπζθεπέο (αζύξκαηα ηειέθσλα,
δξνκνινγεηέο, θιπ). Απηό ζεκαί
λεη όηη νη θόκβνη ελόο δηθηύνπ ζα κπνξνύλ ζην κέιινλ, εθόζνλ
δηαζέηνπλ
GPS

δέθηεο, λα ζεσξεζνύλ ζπγρξνληζκέλνη ζε έλα
Global

ξνιόη. Θέινπκε λα
εμεηάζνπκε πσο ζα κπνξνύζε νη δπλαηόηεηεο ρξνληζκνύ πνπ πξνζθέξεη ην
GPS

λα
ρξεζηκνπνηεζεί ζηα κειινληηθά νπηηθά
δίθηπα θαη πσο ηα πξσηόθνιια θαη αξρηηεθηνληθέο απηώλ
ησλ δηθηύσλ ζα πξέπεη λα αιιάμνπλ
.


΢ρεηηθά πξνβιήκαηα:

a)

Πώο ην
ERVC

protocol
, πνπ είλαη έλα πξσηόθνιιν θξαηεζεο ρσξεηηθόηεηαο
(
reservation

protocol

) γηα νπηηθά δίθηπα πξέπεη λα κεηαηξαπεί ώζηε λα παίξλεη ππόςε
GPS

πιεξνθνξία ρξνληζκνύ
.
Δπίζεο αλάιπζε ηεο απόδνζεο (
performance

evaluation
)
ηέηνησλ πξσηνθόιισλ.

b)

Αιγόξηζκνη γηα ρξνλνπξνγξακκαηηζκό θαηαηγηζκώλ παθέησλ (
scheduling

bursts

of

traffic
) ζε swi
tched νπηηθά δίθηπα πνπ ρξεζηκνπνηνύλ time
-
driven

switching

(
TDS
).


Επιβλέπων
:

Μάλνο Βαξβαξίγνο (
manos@ceid.upatras.gr
)




Θέκα 5
.
Απνζή
θεπζε

Γεδνκέλωλ

ζε

Οιηθά Οπηηθά

Γίθηπα
.


Keywords:
Optical Packet Switching
.
Data Buffering in the Optical Domain


Background
Reading:


1.

K. Yiannopoulos, E. Varvarigos, K. Vlachos,
Multiple
-
Input Buffer and Shared Buffer
Architectures for Asynchronous Optical Burst Switching Networks, Journal of
Lightwave

Technology, Vol. 25 (6), pp. 1379
-
1389, 2007.

(
http://www.ceid.upatras.gr/faculty/manos/papers/JLT2007.pdf
)


2.

Varvarigos, E.A. "The "packing" and the "scheduling packet" switch archi
tectures for
almost all
-
optical lossless networks", Journal of Lightwave Technology, Oct. 1998,
vol.16

http
://
www
.
ceid
.
upatras
.
gr
/
faculty
/
manos
/
papers
/
packingJLT
.
pdf


3.

Lang, Varvarigos, Blumenthal, The lambda
-
scheduler: A multiwavelength scheduling
switch" Journal Lightwave Technology, 2000, vol.18, (no.8):1049
-
63.

http://www.ceid.upatras.gr/fa
culty/manos/papers/l
-
scheduler.pdf




Currently, Internet Routers are using DDR RAMs to store incoming packets during congestion
times before process and transmit them to the next router. In reality, a router needs enough
buffers to hold the data sent in a
n average round
-
trip
-
time (100
-
300ms) and consist of multiple
linecards each with more than 300 Mbytes of packet buffers. However, data buffering can be
implemented in the optical domain using cascaded 2x2 Exchange Bypass switches or SOA
switches. Using th
ese switches, various buffering schemes can be implemented. Research in this
thesis concerns: a) the design of novel buffering schemes using the elementary 2x2 Ex
-
change
Bypass switches or SOA switches and b) the development of buffer control algorithms fo
r
maintaining packet order, minimizing packet holding times and supporting multiple classes of
service.


Problem issues
:

Simulation must be carried out to investigate the packet loss ratio
,

the goodput, the memory
throughput and the worst
-
case packet dela
y for the developed buffer control algorithms
.


1)

Loss probabilities for the scheduling switch when smoothness constraints are not satisfied
or when weaker smoothness constraints are satisfied

2)

Delays induced when converting bursty

traffic into smooth traffic.

3)

Alternative implementations of the scheduling switch, and the
ι
-
scheduling switch using
optical devices


Επιβλέπων
:
Μάλνο Βαξβαξίγνο (
manos@ceid.upatras.gr
)






Θέκα

6.

Γηαρεηξηζε

Π
ιαηθόξκαο

desktop grid


Keywords:
Desktop grid management,

Grid computing, remote systems management tools,
scheduling algorithms.


Background
Reading:


1.

Y. Karalis, M. N. Kalochristianakis, P. Kokkinos, E. Varvarigos,
OpenRSM: An Open
Source Lightweight
Integrated Remote Network and Systems Management Solution,

International Journal of Network Management, 2008.


2.

A. Kretsis,
P. Kokkinos, E. Varvarigos, Developing scheduling policies in gLite
middleware, to appear in CCGrid
.

Οινθιήξσζε/δηεπαθή
ο

πιαηθόξκαο desktop grid
ην αλνηθηνύ ινγηζκηθνύ ζπζηεκα
OpenRSM

δηαρείξηζεο ζπζηεκάησλ θαη δηθηύνπ
.

Οη πιαηθόξκεο Desktop Grid πξνζθέξνπλ δηθηύσζε
πνιιώλ επεμεξγαζηηθώλ θόκβσλ κε ζθνπό ηνλ παξαιιειηζκό γηα ηελ εθηέιεζε εξγαζηώλ κε
κεγάιεο ππνινγηζηηθέο απα
ηηήζεηο. Οη ηερλνινγίεο νινθιεξσκέλεο δηαδηθηπαθήο δηαρείξηζεο
ζπζηεκάησλ έρνπλ σο α
ληηθείκελν ηελ νξγάλσζε θαη ηελ
εμνηθνλόκεζε πόξσλ γηα ηνλ ζθνπό
ηεο βειηηζηνπνίεζεο ηεο δηαρείξηζεο. Η θιηκαθσκέλε αξρηηεθηνληθή όζν θαη ε
ζπκπιεξσκαηηθόηεηα

ησλ βαζηθώλ ε
πηρεηξεζηαθώλ ζηόρσλ, θαζηζηνύλ ηελ νινθιήξσζε ησλ
παξαπάλσ ηερλνινγηώλ ελδηαθέξνπζα. ΢ηελ παξνύζα ρξνληθή ζηηγκή δελ ππάξρεη θάπνηα
αληίζηνηρε πξνζπάζεηα ηόζν ζε επίπεδν ζπζηεκάησλ αλνηθηνύ θώδηθα, όζν θαη ζε εκπνξηθά
ζπζηήκαηα.


Ο θνηηεηήο πνπ ζα επηιέμ
εη λα αζρνιεζεί κε ην ζπγθεθξηκέλν ζέκα ζα πξέπεη

λα
κειεηήζεη ηα
ζπζηήκαηα desktop grid θαη ηα αληίζηνηρα ζπζηήκαηα δηαρείξηζεο

θαη λα
πξνηείλεη/απνθαζίζεη
θαη λα πινπνηήζεη ηελ νινθιήξσζε ησλ παξαπάλσ ελνπνηώληαο

ηνπο agents πνπ πξνζθέξνπλ
.


΢ύλδεζκνη
:

http://boinc.berkeley.edu/

http://openrsm.sourceforge.net/


Δπηβιέπνληεο
:

Αξηζηνηέιεο Κξέηζεο (
akretsis@ceid.upatras.gr
)
,
Μάλνο Βαξβαξίγνο
(
manos@ceid.upatras.gr
)



Θέκα 7.

Αιγόξηζκνη δξνκνιόγεζεο θαη αλάζεζεο κήθνπο θύκαηνο θαη
θαζνξηζκνύ
ξπζκνύ κεηάδνζεο

(RWΒA)
ζε επέιη
θηα νπηηθά δίθηπα.


Keywords:
Routing
Wavelength

Assignment (RWA)
, optical networks
, mixed line rates
.


Background

Reading
:

1.

K. Christodoulopoulos, K. Manousakis, E. Varvarigos, Offline Routing and Wavelength
Assignment in Transparent WDM Networks, accepted to IEEE/ACM Transactions on
Networking.


2.

Κ. Christodoulopoulos, I. Tomkos, E. A. Varvarigos, Routing and Spectrum Allocation
Algorithms in OFDM
-
enabled Optical Networks, accepted Globecom 2010.

Σν ζηαηηθό πξόβιεκα ηεο δξνκνιόγεζεο θαη αλάζεζεο κήθνπο θύκαηνο (offline RWA)
είλαη έλα

ζεκαληηθό πξόβ
ιεκα όρη κόλν από πξαθηηθήο ζθνπηάο, αιιά θαη από ζεσξεηηθήο, θαζώο
απνηειεί εηδηθή κνξθή ηνπ πξνβιήκαηνο αθέξαηαο ξνήο πνιιαπιώλ πεγώλ
-
πξννξηζκώλ. ΢ε
δηαθαλή (transparent) θαη εκη
-
δηαθαλή (translucent) νπηηθά δίθηπα ε πνηόηεηα ηνπ ζήκαηνο κηαο
ζύλδεζεο κε
ηώλεηαη ιόγν ηεο παξνπζίαο θπζηθώλ εμαζζελήζεσλ.
Ο

ξπζκόο κεηάδνζεο

απνηειεί

ζεκαληηθό παξάγνληα γηα ηελ έληαζε ησλ θπζηθώλ εμαζζελήζεσλ.

Ρπζκίδνληαο

ινηπόλ ηνλ
ξπζκό κεηάδνζεο
,

ειέγρνληαη

νη
θπζηθέο εμαζζελήζεηο

θαη θαζνξίδεηαη ν όγθνο ησλ δεδνκέλσλ
πνπ ζ
α ζηαινύλ ζε θάζε νπηηθό κνλνπάηη
. ΢θνπόο ηεο ζπγθεθξηκέλεο εξγαζίαο είλαη ε κειέηε
θαη αμηνιόγεζε

RWA αιγνξίζκ
σ
λ πνπ ιακβάλνπλ ππόςε ηνπο
ηνλ ξπζκό κεηάδνζεο
, έηζη ώζηε
λα

κεησζνύ
λ ηηο θπζηθέο εμαζζελήζεηο θαη λα
δξνκνινγεζνύλ
νη απαηηνύκελεο

α
ηηήζεηο
ζύλδεζεο
.


Απαξαίηεηεο

γλώζεηο
:

Matlab


Δπηβιέπνληεο
:

Μάλνο Βαξβαξίγνο
(
manos@ceid.upatras.gr
)
,
Κώζηαο Μαλνπζάθεο
(
manousak@ceid.upatras.gr
)



Θέκα
8
.

Αιγόξηζκνη
δξνκνιόγεζεο θαη αλάζεζεο κήθνπο θύκαηνο (RWA) κε
πξνζηαζία κνλνπαηηνύ (path protection)


Keywords:
Routing and
Wavelength

Assignment (RWA)
, optical networks, 1+1 protection.


Background

Reading
:


1.

H. Zang, J. P. Jue, and B. Mukherjee
, “A review of routing and wavelength assignment
approaches for wavelength
-
routed optical WDM networks,” Opt. Netw. Mag., vol. 1, pp.
47

63, Jan. 2000


2.

P. Kokkinos, K. Manousakis, E. Varvarigos, “Path Protection in WDM Networks with
Quality of Transmission

Limitations, Proc. IEEE ICC, 2010.
http
://
www
.
ceid
.
upatras
.
gr
/
faculty
/
manos
/
papers
/
Path
_
Protection
_
WDM
_
ICC
_2010.
pdf

Σν πξόβιεκα ηεο δξνκνιόγεζεο θαη αλάζεζεο κήθνπο θύκαηνο (RWA) είλαη έλα ζέκα πάλσ ζην
νπνίν έρεη αλαπηπρζεί έληνλε εξεπλεηηθή
δξαζηεξηόηεηα. Γεδνκέλνπ κηαο ηνπνινγίαο, ελόο
δηθηύνπ πνιππιεμίαο δηαίξεζεο κήθνπο θύκαηνο (WDM) θαη ελόο ζπλόινπ αηηήζεσλ πξνο
εμππεξέηεζε, ην RWA αλαθέξεηαη ζην πξόβιεκα ηνπ θαζνξηζκνύ ησλ κνλνπαηηώλ θαη ησλ
κεθώλ θύκαηνο όισλ ησλ ζπλδέζεσλ πνπ ζα πξέπε
η λα εγθαηαζηαζνύλ γηα λα ηθαλνπνηεζνύλ νη
αηηήζεηο. Έλα νπηηθό δίθηπν ζα πξέπεη λα πεξηέρεη θαηάιιεινπο κεραληζκνύο θαη ηερληθέο
πξνζηαζίαο (protection) από βιάβεο θαη πηζαλέο δεκηέο πνπ κπνξεί λα ζπκβνύλ. ΢ηελ πξνζηαζία
πεξηιακβάλνληαη ιεηηνπξγίεο όπσο α
πηέο ηεο αλεύξεζεο ελαιιαθηηθώλ κνλνπαηηώλ
δξνκνιόγεζεο γηα θάζε ζύλδεζε κε ηέηνην ηξόπν, ώζηε λα έρεη δηαζθαιηζηεί όηη ζε πεξίπησζε
πξνβιήκαηνο, όιεο νη ζπλδέζεηο πνπ ηειηθά ζα εγθαηαζηαζνύλ ζα κπνξνύλ λα εμππεξεηνύληαη
θαλνληθά θαη κεηά ηε βιάβε. ΢ηελ πξ
νζηαζία κνλνπαηηνύ, γηα θάζε ζύλδεζε κεηαμύ δύν θόκβσλ
αλαηίζεληαη δύν δηαθνξεηηθά νπηηθά κνλνπάηηα. ΢θνπόο ηεο ζπγθεθξηκέλεο εξγαζίαο είλαη ε
ζύγθξηζε RWA αιγνξίζκσλ κε ηερληθέο πξνζηαζίαο.


Απαξαίηεηεο γλώζεηο
:

Matlab


Δπηβιέπνληεο
:

Μάλνο Βαξβαξίγνο
(
manos@ceid.upatras.gr
)
,
Κώζηαο Μαλνπζάθεο
(
manousak@ceid.upatras.gr
)
,
Παλαγησηεο Κνθθηλνο (
kokkinop
@
ceid
.
upatras
.
gr
)
,

Θέκα
9
.

Δληνπηζκόο βιαβώλ ζε νπηηθά δίθηπα


Keywords:
Failure localization, optical networks, survivability, monitoring trails/cycles,
monitoring


Background

Reading
:


1.

H. Zeng, C. Huang and A. Vukovic
, “A novel fault detection and localization scheme for
mesh all
-
optical networks based on monitoringcycles” , Photonic Network
Communication, Vol. 11, pp.277
-
286, 2006


2.

J. Tapolcai, B. Wu and P.H. Ho, “On monitoring and failure localization in mesh
all
-
optical networks”, Proc. IEEE INFOCOM 2009

Σα δίθηπα πνιππιεμίαο δηαίξεζεο κήθνπο θύκαηνο
(WDM) έρνπλ ηελ δπλαηόηεηα λα
εθκεηαιιεύνληαη πιήξσο ην πνιύ κεγάιν εύξνο δώλεο ελόο νπηηθνύ ζπλδέζκνπ, κεηαθέξνληαο
ηαπηόρξνλα πνιιά κήθε θύκαηνο πάλσ από απηόλ
. Απηά ηα δίθηπα είλαη ζεκαληηθό λα παξέρνπλ
αμηνπηζηία θαη λα κπνξνύλ λα επαλέιζνπλ άκεζα κεηά από θάπνηα βιάβε (π.ρ. θαηαζηξνθή κηαο
νπηηθήο ίλαο), ώζηε λα ειαρηζηνπνηεζεί ε απώιεηα δεδνκέλσλ. Γηα λα είλαη απηό εθηθηό, ζα
πξέπεη ηα δίθηπα λα είλαη ζε ζ
έζε λα εληνπίδνπλ άκεζα ηελ βιάβε. ΢ηελ πεξίπησζε πνπ ζπκβεί
θάπνηα βιάβε ζε κία δηθηπαθή ζπζθεπή, ηόηε δεκηνπξγείηαη έλα κήλπκα ζπλαγεξκνύ. Μελύκαηα
επίζεο δεκηνπξγνύληαη θαη από άιιεο δηθηπαθέο ζπζθεπέο, νη νπνίεο ζα εκθαλίζνπλ ζθάικαηα
ζηελ ιεηηνπξγία η
νπο εμαηηίαο απηήο ηεο βιάβεο. Οη αιγόξηζκνη εληνπηζκνύ βιαβώλ ζε νπηηθά
δίθηπα ζπιιέγνπλ απηά ηα κελύκαηα, ηα νπνία θαη επεμεξγάδνληαη γηα λα εληνπίζνπλ ηελ βιάβε
ζην δίθηπν.

΢ηόρνο ηεο παξνύζαο εξγαζίαο είλαη ε
κειέηε θαη πξνζνκνίσζε
ηερληθώλ γηα ηνλ
ελη
νπηζκό βιαβώλ ζε νπηηθά δίθηπα.


Δπηβιέπνληεο
:

Μάλνο Βαξβαξίγνο
(
manos@ceid.upatras.gr
)
,
Κώζηαο Μαλνπζάθεο
(
manousak@ceid.upatras.gr
)




Θέκα
10
.

Σνπνζέηεζε αλαγελλεηώλ θαη νκαδνπνίεζε θίλεζεο
ζε νπηηθά δίθηπα


Keywords:
Routing
Wavelength

Assignment (RWA),
Traffic Grooming, Regenerator Placement


Background Reading:


1.

A. Patel, C. Gao, J. Jue, X. Wang, Q. Zhang, P. Palacharla, and Takao Naito “Traf
fic
Grooming and Regenerator Placement in Impairment
-
Aware Optical WDM Networks
,
ONDM 2010

Η νκαδνπνίεζε ηεο θίλεζεο αλαθέξεηαη ζηελ ζπγθέληξσζε θίλεζεο ρακεινύ ξπζκνύ, ζε
πςεινύ ξπζκνύ νπηηθά κνλνπάηηα γηα ηελ θαιύηεξε ρξεζηκνπνίεζε ησλ πόξσλ ηνπ δηθηύνπ.
΢ε
δηαθαλή νπηηθά δίθηπα ε πνηόηεηα ηνπ ζήκαηνο κηαο ζύλδεζεο κεηώλεηαη ιόγσ ηεο παξνπζία
ο
θπζηθώλ εμαζζελήζεσλ
. Πξνθεηκέλνπ λα αληηκεησπηζηεί ε ππνβάζκηζε ηεο πνηόηεηαο ηνπ
ζήκαηνο ιόγσ ησλ θπζηθώλ εμαζζελήζεσλ θαηά ηελ δηάδνζή ηνπ κέζα από ηελ νπηηθή ίλα,
ρξεζηκνπνηνύληαη αλαγελλεηέο ζε θάπνηνπο ελδηάκεζνπο θόκβνπο γηα ηελ πεξηνδηθή αλαγέλλ
εζε
ηνπ ζήκαηνο. ΢ε απηά ηα δίθηπα ην ζεκαληηθόηεξν πξόβιεκα είλαη απηό ηεο
δξνκνιόγεζεο θαη
αλάζεζεο κήθνπο θύκαηνο.

΢ηόρνο ηεο παξνύζαο δηπισκαηηθήο είλαη ε παξνπζίαζε ελόο
αιγνξίζκνπ θαηά ηνλ ζρεδηαζκό ελόο δηθηύνπ, ν νπνίνο ζα ιακβάλεη ππόςε όιεο ηηο π
αξαπάλσ
παξακέηξνπο θαη ζα βξίζθεη ηα νπηηθά κνλνπάηηα γηα κία δεδνκέλε κήηξα θίλεζεο
ειαρηζηνπνηώληαο ην ζπλνιηθό θόζηνο ηνπ δηθηύνπ.


Δπηβιέπνληεο
:

Μάλνο Βαξβαξίγνο
(
manos@ceid.upatras.gr
)
,
Κώζηαο Μαλνπζάθεο
(
manousak@ceid.upatras.gr
)
,
Παλαγησηεο Κνθθηλνο (
kokkinop
@
ceid
.
upatras
.
gr
)
,



Θέκα
11
.

Σν πξόβιεκα ηεο ``΢πγθέληξωζε Γεδνκέλωλ'' (΢Γ) ζηα δίθηπα πιέγκαηνο


Keywords:
Grid networks, optical networks, Routing and
Wavelength

Assignment (RWA)


Background

Reading:


1.

Dragos Andrei
,
Massimo Tornatore
,
Dipak Ghosal
,
Charles U. Martel
, and
Biswanath
Mukherjee
, “On
-
Demand Provisioning of Data
-
Aggreg
ation Sessions Over WDM
Optical Networks“, Journal of Lightwave Technology, 2009.


2.

P. Kokkinos, K. Christodoulopoulos and E. Varvarigos, “Efficient data consolidation in
grid networks and performance analysis ”, Future Generation Computer Systems, 2010


Σν

πξόβιεκα ηεο “
΢πγθ
έληξσζεο Γεδνκέλσλ”

(΢Γ) εκθαλίδεηαη ζηα δίθηπα πιέγκαηνο όηαλ κία
δηεξγαζία ρξεηάδεηαη πεξηζζόηεξα ηνπ ελόο ηκήκαηα δεδνκέλσλ λα κεηαθεξζνύλ ζε έλαλ
ππνινγηζηηθό πόξν, πξηλ ε δηεξγαζία μεθηλήζεη ηελ εθηέιεζή ηεο ζε απηόλ. ΢πγθεθξηκέλα,
ζεσξνύκε όηη ην πξόβιεκα ηεο ΢Γ δηεξγαζηώλ απνηειείηαη από ηξία ππό
-
πξνβιήκαηα: (
i
) ηελ
επηινγή ηνπ αληηγξάθνπ θάζε δεδνκέλνπ (δειαδή, ηνλ θόκβν απνζήθεπζεο από ηνλ νπνίν ζα
κεηαθεξζεί ην δεδνκέλν απηό) ην νπνίν ζα ρξεζηκνπνηεζεί από ηε δηεξγαζία θαηά ηελ
εθηέιεζε
ηεο, (
ii
) ηελ επηινγή ηνπ ππνινγηζηηθνύ θόκβνπ ζηνλ νπνίν απηά ηα δεδνκέλα ζα ζπγθεληξσζνύλ
θαη όπνπ ε δηεξγαζία ζα εθηειεζζεί θαη (
iii
) ηελ επηινγή ησλ κνλνπαηηώλ πνπ ηα δεδνκέλα απηά
ζα αθνινπζήζνπλ πξνθεηκέλνπ λα κεηαθεξζνύλ ηαπηόρξνλα ζηνλ ππν
ινγηζηηθό θόκβν
εθηέιεζεο ηεο δηεξγαζίαο.


Δπηπιένλ, ηα νπηηθά δίθηπα είλαη ε δηθηπαθή ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζήκεξα γηα ηε
δηαζύλδεζε ησλ ππνινγηζηηθώλ θαη απνζεθεπηηθώλ πόξσλ ησλ δηθηύσλ πιέγκαηνο. ΢ηα δίθηπα
απηά ρξεζηκνπνηείηαη θπξίσο ε ηερλνι
νγία ηεο πνιππιεμίαο δηαίξεζεο κήθνπο θύκαηνο
(
Wavelength

Division

Multiplexing



WDM
), όπνπ ην εύξνο δώλεο ρσξίδεηαη ζε έλαλ αξηζκό
από κε επηθαιππηόκελα κήθε θύκαηνο (
wavelength
), θάζε έλα από ηα νπνία κπνξεί λα
δηακνξθώλεηαη αλεμάξηεηα από ηα άιια.


΢ηελ παξνύζα εξγαζία θαιείζηε λα εμεηάζεηε αιγνξίζκνπο γηα ηελ ιύζε ηνπ πξνβιήκαηνο ηεο
΢Γ ζηα δίθηπα πιέγκαηνο, ζεσξώληαο όηη ρξεζηκνπνηνύληαη ηερληθέο δξνκνιόγεζεο θαη
αλάζεζεο κήθνπο θύκαηνο γηα ηνλ θαζνξηζκό ησλ κνλνπαηηώλ από όπνπ ζα κεηαθεξζνύλ ηα
δε
δνκέλα.


Απαξαίηεηεο γλώζεηο
:

matlab


Δπηβιέπνληεο
:

Μάλνο Βαξβαξίγνο (
manos
@
ceid
.
upatras
.
gr
)
, Παλαγησηεο Κνθθηλνο
(
kokkinop
@
ceid
.
upatras
.
gr
)

Θέκα
1
2
.

Πξννδεπηηθή
αλάπηπμε ηνπνινγηώλ αζπξκάηωλ δηθηύωλ


Keywords
:
wireless

networks
,
topology

design


Σα ηειεπηαία ρξόληα έρνπλ θάλεη ηελ εκθάληζε ηνπο ζπζθεπέο κε ελζσκαησκέλνπο αηζζεηήξεο
θαη κνλάδεο αζύξκαηεο επηθνηλσλίαο. Με ηελ ρξήζε ησλ ζπζθεπώλ απηώλ γίλεηαη δπλαηή
ε
παξαθνινύζεζε κεγάισλ πεξηνρώλ γηα δηάθνξνπο ζθνπνύο (π.ρ. γεσξγηθέο θαιιηέξγεηεο, δάζε,
θηηξηαθέο εγθαηαζηάζεηο θα.). Έλα ζεκαληηθό δήηεκα πνπ πξνθύπηεη είλαη ε εγθαηάζηαζε απηώλ
ησλ ζπζθεπώλ, ώζηε λα θαιύπηνπλ όζνλ ηνλ δπλαηόλ κεγαιύηεξν ρώξν, κε όζν η
ν δπλαηόλ
ιηγόηεξεο ζπζθεπέο θαη βέβαηα λα είλαη δπλαηόλ ε
multi
-
hop

επηθνηλσλία ηνπο. Η ηδέα ηεο
ηπραίαο δηαζπνξάο ζπζθεπώλ, κπνξεί λα είλαη κνλόδξνκνο ζε δηάθνξα ζελάξηα (π.ρ.
απνκαθξπζκέλεο πεξηνρέο), παξόια απηά ππάξρνπλ κεηνλεθηήκαηα (π.ρ. ρξήζε πνιιώλ
ζπζθεπώλ γηα ηελ επίηεπμε θάιπςεο θαη δηαζπλδεζηκόηεηαο). Από ηελ
άιιε κεξηά ε αθξηβήο θαη
κειεηεκέλε εγθαηάζηαζε ζπζθεπώλ είλαη θαη απηή κηα ιύζε αιιά ζπλήζσο πξέπεη λα
πξαγκαηνπνηείηαη από επαγγεικαηίεο κε ζπγθεθξηκέλεο γλώζεηο θαη εξγαιεία.


΢ηελ παξνύζα εξγαζία καο ελδηαθέξεη ε πξννδεπηηθή αλάπηπμε ηνπνινγηώλ αζπξκά
ησλ δηθηύσλ
θαη ε κειέηε δπλακηθώλ πξσηνθόιισλ πνπ εμαζθαιίδνπλ όηη ηα δίθηπα πνπ δεκηνπξγνύληαη
κπνξνύλ λα αληηκεησπίζνπλ πηζαλέο απώιεηεο θόκβσλ (π.ρ. ιόγσ εμάληιεζεο ηεο ελέξγεηαο
ηνπο). Σα πξσηόθνιια πνπ ζα αλαπηπρζνύλ ζα κειεηεζνύλ αξρηθά ζε έλα πεξηβ
άιινλ
πξνζνκνίσζεο θαη ελ ζπλερεία ζε πξαγκαηηθά δίθηπα αηζζεηήξσλ.


Απαξαίηεηεο γλώζεηο
:

Java


Δπηβιέπνληεο
:

Μάλνο Βαξβαξίγνο (
manos
@
ceid
.
upatras
.
gr
)
, Παλαγησηεο Κνθθηλνο
(
kokkinop
@
ceid
.
upatras
.
gr
)



Θέκα
1
3
.

Πξωηόθνιια δξνκνιόγεζεο θαη ειέγρνπ πξόζβαζεο ζην αζύξκαην κέζν
πνπ βαζίδνληαη ζηελ ηερληθή ηεο «ζπλεξγαηηθή επηθνηλωλίαο»


Keywords:
wireless networks, cooperative communications


Background

Reading:


1.

Amir Ehsan
Khandani. Jinane Abounadi. Eytan Modiano. Lizhong Zheng, “Cooperative
Routing in Wireless Networks”, Allerton Conference, 2003.

2.

S. Cui, A. J. Goldsmith and A. Bahai, “Energy
-
efficiency of MIMO and Cooperative
MIMO in Sensor Networks”, Journal on Selected A
reas of Communication, 2004.

Σν θπξηόηεξν ραξαθηεξηζηηθό ησλ αζπξκάησλ δηθηύσλ είλαη ε ζπλεξγαηηθή ζπκπεξηθνξά ηνπο
κε ζθνπό ηελ αληαιιαγή παθέησλ κεηαμύ θόκβσλ νη νπνίνη δελ έρνπλ άκεζε αζύξκαηε
επηθνηλσλία. ΢πγθεθξηκέλα, νη αζύξκαηνη θόκβνη ρξεζηκνπνηνύλ

άιινπο θόκβνπο ζαλ
ελδηάκεζνπο, νη νπνίνη θαη αλακεηαδίδνπλ ηελ πιεξνθνξία από ηελ πεγή πξνο ηνλ πξννξηζκό.
Δπηπιένλ, ζρεηηθά πξόζθαηα έρεη πξνηαζεί ε ρξήζε ηεο ηερληθήο ηεο «ζπλεξγαηηθήο
επηθνηλσλίαο» (ν αληίζηνηρνο όξνο ζηα αγγιηθά ζπλαληάηαη κε δηάθνξα

νλόκαηα:
cooperative

communications
,
cooperative

Multiple
-
Input

Multiple
-
Output



MIMO
,
virtual

MIMO
) ζηελ
δηαδηθαζία ηεο δξνκνιόγεζεο δεδνκέλσλ ζηα αζύξκαηα δίθηπα. Με ηελ ρξήζε ηεο ηερληθήο
απηήο, ε έλλνηα ηνπ αζύξκαηνπ ζπλδέζκνπ πνπ ζπλήζσο πηνζεηείηε ζηα αζύξκαηα δίθηπα
αιιάδεη. Πιένλ έλαο αζύξκαηνο ζύλδεζκνο δελ νξίδεηαη από δύν θόκβνπο νη νπνίνη βξίζθνληαη ν
έλαο ζηελ εκβέιεηα ηνπ άιινπ, αιιά από έλα ζύλνιν θόκβσλ
-
πνκπώλ νη νπνίνη εθπέκπν
πλ
ζπγρξνληζκέλα ζε έλα ζύλνιν θόκβσλ
-
δεθηώλ. Η ρξήζε ηεο ηερληθήο απηήο βειηηώλεη ηελ
απόδνζε ηνπ δηθηύνπ όζνλ αθνξά ηελ ξπζκαπόδνζε θαη ηελ εκβέιεηα κεηάδνζεο ρσξίο ηελ
ρξήζε κεγαιύηεξνπ εύξνπο δώλεο ή ηζρύνο κεηάδνζεο.


΢ηα πιαίζηα ηεο εξγαζίαο απηήο θ
αιείζηε λα κειεηήζεηε θαηαλεκεκέλνπο αιγνξίζκνπο
δξνκνιόγεζεο θαη πξσηόθνιια ειέγρνπ πξόζβαζεο πνπ βαζίδνληαη ηεο «ζπλεξγαηηθήο
επηθνηλσλίαο».


Απαξαίηεηεο γλώζεηο
:

Java


Δπηβιέπνληεο
:

Μάλνο Βαξβαξίγνο (
manos
@
ceid
.
upatras
.
gr
)
,
Υξήζηνο Παπαγεσξγίνπ
(
xpapageo@ceid.upatras.gr
) ,
Παλαγησηεο Κνθθηλνο (
kokkinop
@
ceid
.
upatras
.
gr
)