Cellular networks/Simulation/Channel allocation
(main research 2005-2010)


Channel allocation is one of the fundamental issues in wireless communications due to the fact that it determines how the available bandwidth will be managed. The limited channel availability and the increasing demands for advanced services such as real time video give to channel allocation strategies a special role. While bandwidth management in cellular communication systems has been thoroughly examined for voice channel admission by developing several DCA (Dynamic Channel Assignment) strategies, there are a few only efforts investigating assignment and management of multimedia enabling channels in wireless communications. However, the increasing demand for these advanced services in cellular networks such as data, MMS and video transfers raises the problem of efficient bandwidth management. Despite the thorough investigation of channel allocation strategies in the literature, significant drawbacks are still not faced effectively. For example, the existing channel allocation strategies do not take in consideration the user competition for the available radio resources and are focused only on finding free channels with acceptable signal quality. Moreover, the existing cellular network strategies do not take in consideration the concurrent user requests as they occurred in the competitive environment regarding the network performance. In this research, the proposed novel channel allocation strategies for voice, data and real time video are focused on the concurrent nature of the cellular network in order to achieve adaptability of network behaviour to current use needs. Additionally, the proposed channel allocation algorithms for multimedia services in this research take into consideration the signal measurements for the real offered capacity as compared to the state of the art algorithms, where channel capacity is assumed to be constant. Recently, various approaches have been proposed for more efficient channel allocation based on node-oriented advanced techniques such as multi-agent technology. Despite the results of the above approaches in terms of network performance the problem of network behaviour adaptation to current user needs still exists. Thus, a new strategy approach must be investigated regarding the efficient channel allocation, user request treatment by the network and service concurrency. This new strategy must take in consideration the following cellular network characteristics:


a) Competitive environment conditions for available radio resources.

b) User request-service concurrency.

c) Service-oriented network operation.

In large scale networks where the traffic conditions can not be predicted only intelligent channel allocation strategies can face more efficiently the user demands for free channels. Unfortunately, these strategies do not take also in consideration the above characteristics. Thus, new intelligent strategies must be applied for a concurrent and competitive services-oriented environment. Through this research, a new intelligent channel allocation approach based on ant colony optimization is presented for the very first time in the literature for achieving high adaptability of network behaviour to current traffic and user needs especially in large scale competitive environments.


On the other hand, the experimental cellular networks and the corresponding channel allocation algorithms are developed and evaluated within simulation environments which offer the opportunity for rapid development with low cost and without the need for field experiments. Due to the complexity of real cellular networks, the simulation model and software architecture development and implementation becomes a very critical factor that influences the resulting network model and performance.


Existing simulation models do not take in consideration important network environment attributes such as concurrency and radio resource competition. Moreover, an efficient model for reflecting the network services concurrency and competition focused on channel allocation does not exist in the literature. In this research a novel scheduling mechanism model for reflecting concurrency and resource competition is proposed and also it is shown how events structure and scheduling affect simulation model results in terms of network performance measured through specific statistical metrics. It is illustrated also that such an investigation is critical for cellular network simulation models designing, although these issues have been largely ignored so far in the literature. Additionally, a deep analysis of the simulation model architecture implementation is presented for the first time in the literature. Through the above analysis, important implementation issues are also discussed.


Regarding the simulation model behaviour, there is lack of standardized statistical metrics in literature for evaluating experimental network models. Through this research a set of existing and new statistical metrics for evaluating the simulation model behaviour is proposed.

It is clear that critical issues concerning event scheduling, multi-agent technology, implementation architectures and evaluation methodologies focused on cellular network simulation characteristics have not been investigated so far in the literature and must be further investigated especially for network concurrent events scheduling and simulation.


As a conclusion, a complete simulation framework with integrated channel allocation schemes for supporting voice, data and real time video services and a novel event scheduling mechanism in a concurrent and competitive network environment based on multi agent technology with new statistical methods for evaluation is analyzed and finally proposed in this research.


Objectives - Contributions

A new simulation framework for channel allocation is analysed and finally proposed in this research. Through this framework, a set of new channel allocation algorithms has been proposed and tested for supporting voice and multimedia services. These algorithms are evaluated with a new simulation model which integrates the multi agent technology in combination with a new proposed event scheduler for adapting the cellular network behaviour to current traffic and signal conditions. The whole modelling methodology is based on the offered network services and the multi agent technology gives to each network service the required autonomy and behaviour for servicing effectively the existing and the potential mobile users. The event scheduling mechanism reflects the network concurrency and introduces at the same time a new network policy for facing the service requests within the network.


On the other hand, additional statistical metrics are proposed for evaluating the network performance as well as the simulation model behaviour. More specifically, the objectives of this research are:


(a) Development of a new event scheduling mechanism for supporting channel allocation.

This mechanism reflects not only the network event concurrency but also the competition of the services for getting access to shared radio resources such as the radio channels. In the literature, an event scheduler focused on channel allocation does not exist. The event concurrency is controlled by assigning specific time slices to each service to complete its tasks. Based on the current network conditions, the time slice assignments may be different in order to achieve the desired network performance such as low dropping probability (low number of forced termination of ongoing calls). Additionally, this mechanism has been implemented at a multi threaded platform which offers a variety of tools for controlling the tasks’ time executions. Moreover, the major drawbacks of this technology regarding the implementation are also discussed.


(b) Design a new services oriented simulation model based on the multi agent technology.

The  whole  simulation  model  has  been  developed  according  to  mobile  users demands which are satisfied by the network services. In existing studies, the simulation models are concentrated only on network nodes. Multi agent technology offers a plethora of advanced features such as autonomy, collaboration, interactivity, etc. The offered network services have been integrated as agents in the designed simulation model in order to achieve high adaptability to mobile user demands. Based on the above features, each service agent acts for its own goals and has at the same time the capability for collaboration with another agent for achieving a common goal such as the balanced performance of the network. In this research, the network agent behaviour is formally analysed towards a fully controlled algorithm at the implementation phase. The implementation of the network agents is also presented and discussed.


(c) Develop new channel allocation algorithms for voice and multimedia services.

All  the  developed  and  proposed  algorithms  are  mainly  based  on  signal measurements in order to realize the wireless environment of the network for efficient channel allocation. Moreover, the corresponding algorithms take in consideration additional criteria for channel allocation such as the cell congestion and the strongest signal level between a mobile user and a BS in the neighbour. On the other hand, partial channel reallocation is supported in multimedia services for guaranteeing the desired Quality of Service (QoS) level during the call. The multiple channel allocation for real time video services of the developed algorithms is based on signal measurements and hence on variable channel capacity and not on constant channel capacity as found in most studies in the literature.


(d) Develop a new channel allocation algorithm based on ant colony optimization.

In large scale environments, the wireless conditions can not be predicted for applying a suitable channel allocation strategy. Thus, the corresponding channel allocation must be adapted to current network conditions. For that reason, a heuristic strategy must be applied. In this research an ant colony optimization algorithm is proposed for significant improvement of cellular network performance especially in a large scale environment as compared to existing classical Dynamic Channel Allocation (DCA).


(e) Develop and propose additional and new evaluation metrics.

Blocking and dropping probability represent the most known statistical metrics for measuring the network performance. At the same time, there are no standardized metrics for evaluating the network simulation model behaviour as well. Additionally, the method of confidence intervals is applied in simulation results for accurate evaluation and the corresponding data are produced mainly from Monte Carlo executions. In this research, existing statistical metrics are used for measuring the simulation model stability for example. Moreover, a new statistical metric is also proposed for evaluating the simulation model behaviour.


(f) Investigate the features and limitations of the multi-threading technology regarding the development of a cellular network simulator.

During this research, a new cellular network simulator based on the multi-threading technology has been built for evaluating the proposed approaches such as event scheduling, network modelling and channel allocation algorithms. The whole development process of the simulator is described in terms of software engineering analysis and the main drawbacks using the above implementation technology are discussed.

Σχετικές δημοσιεύσεις

[J8] P.M.Papazoglou,  D.A.Karras, R.C.Papademetriou
On Multi Agent based modeling and control in large scale wireless communication systems for improved resource allocation performance Telecommunication Systems, DOI: 10.1007/s11235-011-9658-2, Springer, 2013
Για πρώτη φορά παρουσιάζονται ζητήματα μοντελοποίησης της συμπεριφοράς ενός κυψελοειδούς δικτύου μεγάλης κλίμακας με στόχο μια εναλλακτική και πιο ρεαλιστική προσομοίωση. Σε αυτή την εργασία η τεχνολογία των πολλαπλών πρακτόρων εφαρμόζεται ανά cluster και το σύστημα προσαρμόζει δυναμικά την συμπεριφορά του στο υπηρεσιοκεντρικό μοντέλο. Η στρατηγική της ανταγωνιστικής ή φιλικής διαπραγμάτευσης εφαρμόζεται για πρώτη φορά σε μεγάλη κλίμακα. Η προσομοίωση των γεγονότων λαμβάνει υπόψη την ταυτόχρονη γέννησή τους βάσει της προτεινόμενης χρονοδρομολόγησης με αξιοποίηση της τεχνολογίας πολλαπλών πρακτόρων ενώ ταυτόχρονα αναδεικνύεται η ευαισθησία της απόδοσης του δικτύου σε σχέση με τον έξυπνο και αποτελεσματικό χειρισμό των αιτημάτων και διαδικασιών. Στην ίδια εργασία φαίνεται και το πώς η προτεινόμενη προσέγγιση προσφέρει μια αποτελεσματικότερη μοντελοποίηση και προσομοίωση με όρους στατιστικής συμπεριφοράς του δικτύου. Τέλος, γίνεται αναφορά και στην επικύρωση των αποτελεσμάτων του πειραματικού προσομοιωτή. 

[J7] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
On the efficient implementation of a high performance multi-agent simulation system for modeling cellular communications involving a novel event scheduling algorithm, International Journal of Simulation Systems, Science & Technology, Special Issue on: Performance Engineering, Volume 10, Number 1, 2009
Σε αυτή την εργασία παρουσιάζεται για πρώτη φορά η αρχιτεκτονική ενός μοντέλου που περιλαμβάνει πολλαπλούς χρονοδρομολογητές για την υλοποίηση της συμπεριφοράς πολλαπλών πρακτόρων. Το μοντέλο αυτό χρησιμοποιείται  στην προσομοίωση υπηρεσιών διαχείρισης καναλιών σε κυψελωτά δίκτυα. Οι πολλαπλοί πράκτορες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους σε ανταγωνιστικές ή όχι συνθήκες διαλόγου για την επίτευξη ατομικών αλλά και συλλογικών στόχων. Η υλοποίηση βασίζεται σε αρχιτεκτονικό μοντέλο πολλαπλών νημάτων στο οποίο γίνεται διαχείριση του χρόνου εκτέλεσης ανάλογα με τα αποτελέσματα της αλληλεπίδρασης των πολλαπλών πρακτόρων. Στην ίδια εργασία γίνεται αναλυτική παρουσίαση των αλγορίθμων χρονοδρομολόγησης και η αντίστοιχη υλοποίηση σε πλατφόρμα Java. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν τη βελτιωμένη απόδοση και συμπεριφορά του υπό μελέτη κυψελωτού δικτύου όταν εφαρμόζεται το προτεινόμενο αρχιτεκτονικό μοντέλο σε σχέση με τις συμβατικές προσεγγίσεις.

[J6] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
An Improved Multi-Agent Simulation Methodology for Modelling and Evaluating Wireless Communication Systems Resource Allocation Algorithms, Journal of Universal Computer Science, 2008, vol.14, issue 7, pp. 1061-1079
Σε αυτή την εργασία παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική ενός πολυεπίπεδου μοντέλου πολλαπλών πρακτόρων που χρησιμοποιείται για τη μοντελοποίηση της δυναμικής εξέλιξης των υπηρεσιών σε ένα κυψελωτό δίκτυο μεγάλης κλίμακας. Πιο συγκεκριμένα, γίνεται μια θεωρητική ανάλυση της συμπεριφοράς και της αλληλεπίδρασης των πρακτόρων του μοντέλου για την επίτευξη δεδομένων στόχων. Επίσης, γίνεται ανάλυση της μεθοδολογίας υλοποίησης με πολλαπλά νήματα των οποίων ο χρόνος εκτέλεσης καθορίζεται με δυναμική ρύθμιση της προτεραιότητας. Η προτεραιότητα των νημάτων που αντιπροσωπεύουν την υλοποίηση των υπηρεσιών υπό μορφή πράκτορα καθορίζεται βάσει της τρέχουσας απόδοσης του δικτύου σε σχέση με τα επιθυμητά αποτελέσματα. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν τα αποτελέσματα της διαχείρισης του χρόνου εκτέλεσης των νημάτων σε σχέση με τη συμπεριφορά του μοντελοποιημένου δικτύου.

[J5] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
Improved Integral Channel Allocation Algorithms in Cellular Communication Systems Enabling Multimedia QoS Services, WSEAS Transactions on Communications, Issue 10, vol. 7, pp. 1014-1023,2008, Included in ISI/SCI Web of Science and Web of Knowledge, indexed by ACM, Elsevier, H Index: 5, SJR : 0.04
Στόχος αυτής της εργασίας είναι να φανεί το πως μπορεί να γίνει παροχή ποιοτικών υπηρεσιών που υποστηρίζουν μετάδοση πολυμέσων μέσα από ένα κυψελωτό δίκτυο. Η υποστήριξη της επικοινωνίας των χρηστών διασφαλίζεται με την ελεγχόμενη διασπορά των επιμέρους καναλιών που συνεισφέρουν στη συνολική απαιτούμενη χωρητικότητα του καναλιού και ανήκουν σε διαφορετικές κυψέλες. Η ανάθεση των καναλιών βασίζεται σε μετρήσεις της ποιότητας του ψηφιακού σήματος που επηρεάζεται από το συνολικό ασύρματο περιβάλλον. Η προσομοίωση των προτεινόμενων αλγορίθμων πραγματοποιείται με το πολυεπίπεδο μοντέλο των πρακτόρων υλοποιημένο με νήματα σε πλατφόρμα Java. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν τις επιδόσεις του κυψελωτού δικτύου με χρήση συγκεκριμένων στατιστικών μέτρων η οποία βασίζεται στον προτεινόμενο αλγόριθμο υλοποιημένο στην αρχιτεκτονική και διαχείριση των νημάτων.

[J4] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
On a New Generation of Event Scheduling Algorithms and Evaluation Techniques for Efficient Simulation Modelling of Large Scale Cellular Networks Bandwidth Management Based on Multitasking Theory, WSEAS Journal Transactions on Communications, Issue 10, vol. 7, pp. 1024-1034, 2008, Included in ISI/SCI Web of Science and Web of Knowledge, indexed by ACM, Elsevier, H Index: 5, SJR : 0.04
Σε αυτή την εργασία γίνεται μια αναλυτική παρουσίαση ενός νέου αλγόριθμου χρονοδρομολόγησης των νημάτων που χρησιμοποιούνται για την υλοποίηση των πρακτόρων. Ο νέος αλγόριθμος βασίζεται στη θεωρία των συστημάτων πραγματικού χρόνου. Στη συγκεκριμένη πειραματική διάταξη οι πολλαπλοί πράκτορες χρησιμοποιούν δύο μεταβλητά παράθυρα τα οποία κινούνται πάνω στην στατιστική καμπύλη που εικονίζει την τρέχουσα αλλά και την παρελθούσα συμπεριφορά και απόδοση του δικτύου. Η αρχιτεκτονική κάθε πράκτορα υποστηρίζει αλγόριθμους απόφασης ώστε να γίνεται δυναμική ρύθμιση της συμπεριφοράς του σε σχέση με τους άλλους πράκτορες αλλά και του συνολικού πειραματικού δικτύου. Τα πολλαπλά νήματα που χρησιμοποιούνται είναι χωρισμένα ανά περιοχή (cluster) προκειμένου να είναι δυνατή η κάλυψη όλων των μοντελοποιημένων υπηρεσιών. Στην ίδια εργασία φαίνεται και η μεθοδολογία σύμφωνα με την οποία ρυθμίζονται δυναμικά οι προτεραιότητες των νημάτων. Όλη η υλοποίηση των μοντέλων έχει βασιστεί στην αρχιτεκτονική του JVM. Τέλος, τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν πως επιτυγχάνεται ο έλεγχος των νημάτων μέσα στο περιβάλλον της προσομοίωσης.

[J3] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
An Efficient Scheduling Mechanism for Simulating Concurrent Events in Wireless Communications Based on an Improved Priority Queue (PQ) TDM Layered Multi-Threading Approach, WSEAS Journal Transactions on Communications, Issue 3, vol. 7, 2008, Included in ISI/SCI Web of Science and Web of Knowledge, indexed by ACM, Elsevier, H Index: 5, SJR : 0.04
Για πρώτη φορά εισάγεται στην επιστημονική βιβλιογραφία ένας αλγόριθμος χρονοδρομολόγησης ο οποίος βασίζεται στην εκτέλεση διεργασιών με πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου. Σε αντίθεση με την κλασική μεθοδολογία στην οποία χρησιμοποιείται το συμβατικό μοντέλο ουράς ως προς την εκτέλεση διεργασιών και εξυπηρέτησης προτείνεται χρονική πολυπλεξία η οποία βασίζεται στη δυναμική προτεραιότητα των διεργασιών η οποία καθορίζεται από τους κανόνες συμπεριφοράς των πρακτόρων που υποστηρίζουν τις προσφερόμενες υπηρεσίες του κυψελωτού δικτύου. Στην ίδια εργασία γίνεται αναλυτική παρουσίαση της αρχιτεκτονικής υλοποίσης στην πλατφόρμα JVM. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν τη συμπεριφορά του προτεινόμενου αλγόριθμου χρονοδρομολόγησης αναφορικά με τον έλεγχο και την προτεραιότητα των νημάτων.

[J2] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
On new dynamic channel assignment schemes and their efficient evaluation through a generic simulation system for large scale cellular telecommunications, HERMIS, An International Journal of Computer Mathematics and its Applications, ISSN 1108-7609, Vol. 6, 2006
Σε αυτή την εργασία παρουσιάζεται η πρώτη ανάλυση της αρχιτεκτονικής ενός μοντέλου προσομοίωσης για εκχώρηση καναλιών σε κυψελωτά δίκτυα υλοποιημένο σε Java. Πιο συγκεκριμένα, γίνεται παρουσίαση της μοντελοποίησης αλλά και των αντίστοιχων αλγορίθμων που σχετίζονται με τις συνιστώσες που συνθέτουν ένα κυψελωτό δίκτυο (π.χ. αρχιτεκτονική ασύρματου περιβάλλοντος) τόσο σε φυσικό επίπεδο όσο και σε επίπεδο προσφερόμενων υπηρεσιών. Στην ίδια εργασία παρουσιάζεται ένα σύνολο από αλγόριθμους που χρησιμοποιούνται για αποδοτικότερη εκχώρηση καναλιών. Αυτή η εργασία παρουσιάζει τις πρώτες ιδέες αναφορικά με την αρχιτεκτονική του μοντέλου προσομοίωσης, τις στρατηγικές εκχώρησης καναλιών αλλά το επίπεδο της υλοποίησης με όρους αρχιτεκτονικής λογισμικού. Τα πειραματικά αποτελέσματα εικονίζουν τη συμπεριφορά του υπό εξέταση δικτύου βάσει των υλοποιημένων στρατηγικών εκχώρησης καναλιών ως συνιστώσα της αρχιτεκτονικής του μοντέλου προσομοίωσης υλοποιημένου σε πλατφόρμα JVM.

[J1] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
High Performance Novel Hybrid DCA algorithms for efficient Channel Allocation in Cellular Communications modeled and evaluated through a Java Simulation System, WSEAS Transactions on Communications, ISSN 1109-2742,Issue 11, vol 5, 2006, pp.2078-2085, Included in ISI/SCI Web of Science and Web of Knowledge, indexed by ACM, Elsevier, H Index: 5, SJR : 0.04
Σε αυτή την εργασία γίνεται παρουσίαση της μεθοδολογίας μοντελοποίησης της αρχιτεκτονικής του κυψελωτού δικτύου ενώ προτείνεται ένα σύνολο από αλγόριθμους εκχώρησης καναλιών για υπηρεσίες φωνής. Όλοι οι προτεινόμενοι αλγόριθμοι βασίζονται σε μετρήσεις πεδίου του ασύρματου περιβάλλοντος. Η αρχιτεκτονική του μοντέλου και η υλοποίηση των προτεινόμενων στρατηγικών έχουν ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της απόδοσης του κυψελωτού δικτύου για τις υπηρεσίες φωνής. Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται δείχνουν σε συγκριτικό βαθμό τη βελτίωση της απόδοσης που επιτυγχάνεται με την εφαρμογή των προτεινόμενων στρατηγικών σε σχέση με τις συμβατικές πρακτικές.

[B2] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
Advances in Large Scale Systems Simulation Modeling using Multi-agent Architectures and Concurrency Supported Scheduling Mechanisms with Application to Wireless Systems Simulation, Book chapter in Recent Advances in Applied Signals, Systems and Image Processing, Springer, ISBN-10: 1402081693, 2014
Σε αυτή την εργασία γίνεται αρχικά μια παρουσίαση της τεχνολογίας προσομοίωσης διακριτών γεγονότων καθώς και της αναγκαιότητας ύπαρξης αλγόριθμων χρονοδρομολόγησης. Στη συνέχεια γίνεται αναφορά σε ειδικές γλώσσες προγραμματισμού που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη συστημάτων προσομοίωσης. Η προτεινόμενη αρχιτεκτονική αλλά και η μεθοδολογία μοντελοποίησης του κυψελωτού δικτύου σε επίπεδο γλώσσας προγραμματισμού με υποστήριξη πολλαπλών νημάτων παρουσιάζεται στη συνέχεια. Η μοντελοποίηση με φορμαλιστικό τρόπο της συμπεριφοράς των πρακτόρων σε ένα πολυεπίπεδο αρχιτεκτονικό μοντέλο που δείχνει πως οι πράκτορες αφουγκράζονται το περιβάλλον και παίρνουν αποφάσεις που καθορίζουν τη συμπεριφορά τους αλλά και την αλληλεπίδραση μεταξύ τους δείχνει τη βασική φιλοσοφία του προτεινόμενου μοντέλου προσομοίωσης. Στην ίδια ανάλυση παρουσιάζονται και οι αντικειμενικές συναρτήσεις οι οποίες καθορίζουν τα μέτρα απόδοσης κάθε πράκτορα σε σχέση με τον τρόπο που η συμπεριφορά τους επηρεάζει το ασύρματο περιβάλλον με επίκεντρο την ποιότητα των προσφερόμενων υπηρεσιών. Στη συνέχεια αναλύεται η αρχιτεκτονική τριών μοντέλων υλοποίησης που χαρακτηρίζονται από το διαφορετικό βαθμό παραλληλοποίησης και ανεξαρτησίας υπηρεσιών που προσφέρουν. Ο διαφορετικός βαθμός παραλληλίας οδηγεί και στην αντίστοιχη διαχείριση των πολλαπλών νημάτων στην πλατφόρμα JVM. Στην ίδια μελέτη παρουσιάζεται και ένα πρωτότυπο μοντέλο μιας κυψέλης το οποίο χρησιμοποιείται για την επαλήθευση λειτουργίας του αλγόριθμου χρονοδρομολόγησης, των στρατηγικών εκχώρησης καναλιών για υπηρεσίες φωνής αλλά και του τρόπου διαχείρισης και ελέγχου των πολλαπλών νημάτων που χρησιμοποιούνται στο επίπεδο της υλοποίησης. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης δείχνουν με στατιστικό τρόπο τη συμπεριφορά τόσο του δικτύου όσο και του ίδιου του μοντέλου προσομοίωσης και επαληθεύουν ξεκάθαρα τη συνολική αλλά και την επί μέρους βελτιστοποίηση που επιτυγχάνεται με τη χρήση της  προτεινόμενης προσέγγισης σε σχέση με τις αντίστοιχες της βιβλιογραφίας.

[B1] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
New Strategies Based on Multithreading Methodology in Implementing Ant Colony Optimization Schemes for Improving Resource Management in Large Scale Wireless Communication Systems, Book chapter in Intelligent Systems: From Theory to Practice, SCI 299, pp 537-578, Springer, 2010
Αυτή η εργασία παρουσιάζει με ολοκληρωμένο τρόπο μια μεθοδολογία που βελτιστοποιεί τη χρήση πόρων σε ένα κυψελωτό δίκτυο μεγάλης κλίμακας με δυναμικά εξελισσόμενη συμπεριφορά. Η προτεινόμενη προσέγγιση περιλαμβάνει τόσο ένα έξυπνο αλγόριθμο βελτιστοποίησης όσο και την υλοποίηση της αντίστοιχης αρχιτεκτονικής με χρήση πολλαπλών νημάτων σε πλατφόρμα JVM. Στην ίδια εργασία γίνεται θεωρητική ανάλυση της αλληλεπίδρασης των πολλαπλών πρακτόρων μεταξύ τους αλλά και με το ασύρματο περιβάλλον. Αυτή η αλληλεπίδραση περιλαμβάνει τον ανταγωνισμό και την ανταλλαγή μηνυμάτων για την καλύτερη αξιοποίηση των διαθέσιμων πόρων. Η ανάθεση καναλιών σύμφωνα με το προτεινόμενο μοντέλο βασίζεται στη συμπεριφορά σμήνους μυρμηγκιών τα οποία αναζητούν τις καταλληλότερες συνθήκες σήματος και διαθεσιμότητας καναλιών ώστε να ικανοποιηθεί η δυναμική ζήτηση των υποστηριζόμενων υπηρεσιών. Η υλοποίηση γίνεται σε πλατφόρμα JVM (Java Virtual Machine). Για αυτό το λόγο περιλαμβάνεται και μια παρουσίαση της αρχιτεκτονικής της συγκεκριμένης μηχανής ώστε να γίνει κατανοητό το πως θα χρησιμοποιηθούν πολλαπλά νήματα για την υλοποίηση των πρακτόρων που αντιπροσωπεύουν τη συμπεριφορά συνιστωσών του σμήνους. Πριν τα πειραματικά αποτελέσματα γίνεται και μια ανάλυση της επαλήθευσης ορθής λειτουργίας του σχεδιασμένου μοντέλου προσομοίωσης. Στην τελική προσομοίωση περιλαμβάνεται το μοντέλο ενός κυψελωτού δικτύου μεγάλης κλίμακας που εκτείνεται στα γεωγραφικά όρια μιας μέσης πραγματικής πόλης. Σε αυτά τα αποτελέσματα φαίνεται το πως η αρχιτεκτονική και η διαχείριση των νημάτων-πρακτόρων χρησιμοποιείται τόσο για την προσομοίωση όσο και για την αξιολόγηση της συμπεριφοράς και των επιδόσεων του πειραματικού δικτύου.

[C31] Papazoglou, P.M., Karras, D.A., Papademetriou, R.C.
Dynamic channel assignment algorithms for supporting QoS based services in wireless cellular environments, 23rd Telecommunications Forum, IEEE
TELFOR, 2016

Την τελευταία δεκαετία, η ανάγκη για παροχή πολυμεσικών υπηρεσιών έχει αυξηθεί δραματικά. Αυτές οι υπηρεσίες είναι πιο απαιτητικές συγκριτικά με τις υπηρεσίες φωνής αναφορικά με τη διαθεσιμότητα και διαχείριση του φάσματος. Η χωρητικότητα και η δέσμευση του φάσματος κατ’ απαίτηση αναφορικά με τις απαιτήσεις σε QoS (Quality of Service) είναι πολύ σημαντικά ζητήματα στα δίκτυα κυψελωτής τηλεφωνίας. Λόγω των περιορισμένων συχνοτήτων και των αυξανόμενων απαιτήσεων από τους χρήστες, τα κανάλια πρέπει να επαναχρησιμοποιούνται όσο πιο πολύ είναι εφικτό. Οι υπάρχουσες αλλά και οι προτεινόμενες στρατηγικές εκχώρησης καναλιών πρέπει να μετασχηματιστούν, ώστε να υποστηρίζουν τις απαιτητικές υπηρεσίες. Σε αυτή την εργασία, παρουσιάζεται μια ανασκόπηση των πιο
γνωστών στρατηγικών εκχώρησης καναλιών, όπως και τα αντίστοιχα ζητήματα QoS, ενώ προτείνονται νέες DCA (Dynamic Channel Allocation) παραλλαγές αλλά και αρχιτεκτονικές καναλιών προσαρμοσμένες στις απαιτήσεις QoS για την υποστήριξη πολυμεσικών υπηρεσιών. Επίσης, παρουσιάζονται ορισμένες στρατηγικές, μοντέλα και συμπεράσματα για αξιολόγηση αλγορίθμων βασισμένα σε πειραματικά αποτελέσματα.

[C30] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
On Integrating Natural Computing based Optimization with Channel Assignment Mining and Decision Making towards Efficient Spectrum Reuse in Cellular Networks Modelled through Multi Agent System Schemes, Interna-tional Conference on Wireless Communications, Networking and  Applications (WCNA), De-cember, Shenzhen, China, Springer LNEE 2016
Οι ευρετικοί αλγόριθμοι και στρατηγικές, αποτελούν γνωστές προσεγγίσεις στην επίλυση προβλημάτων βελτιστοποίησης. Μια σημαντική πρόκληση στα ασύρματα δίκτυα μεγάλης κλίμακας, είναι η προσαρμοστικότητα της εκχώρησης καναλιών στις τρέχουσες συνθήκες κίνησης, η οποία μπορεί να αντιμετωπιστεί ως διακριτό πρόβλημα βελτιστοποίησης. Μέχρι σήμερα, οι θεωρίες σμήνους (swarm intelligence) αλλά και οι θεωρίες πολλαπλών πρακτόρων (multi-agents), αποτελούν αποτελεσματικές και δημοφιλείς προσεγγίσεις αναφορικά με τη διαχείριση πόρων κυρίως σε επίπεδο σταθμών βάσης. Η βελτιστοποίηση βασισμένη στη θεωρία συμπεριφοράς φυσικού σμήνους μυρμηγκιών (ACO – Ant Colony Optimization), αποτελεί γνωστή πρακτική για την επίλυση προβλημάτων δρομολόγησης. Εμείς, έχουμε ήδη προτείνει την εφαρμογή της για την εκχώρηση καναλιών με πολύ θετικά αποτελέσματα. Σε αυτή την εργασία προτείνεται κάτι νέο. Προτείνεται η εφαρμογής της συμπεριφοράς φυσικού σμήνους μυρμηγκιών (ACO) για τη βελτιστοποίηση της παροχής των υπηρεσιών του δικτύου στους χρήστες και όχι στο ίδιο το δίκτυο όπως προτείνεται σε αντίστοιχες εργασίες της βιβλιογραφίας. Πιο συγκεκριμένα, συνδυάζονται οι πολλαπλοί πράκτορες με τους αλγόριθμους της θεωρίας συμπεριφοράς σμήνους μυρμηγκιών (ACO) για την υποστήριξη απόφασης αναφορικά με την εκχώρηση καναλιών, ενώ αναλύεται και το μοντέλο επικοινωνίας τους. Η συνεισφορά αυτής της εργασίας, επικεντρώνεται στην ενσωμάτωση προσέγγισης ACO και υποστήριξης απόφασης για την επαναχρησιμοποίησης του φάσματος σε ένα πλαίσιο που υποστηρίζει τους πολλαπλούς πράκτορες. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, δείχνουν την αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης προσέγγισης σε ένα δίκτυο μεγάλης κλίμακας.

[C29] P.M.Papazoglou, D.A.Karras
A conceptual Multi-Agent Modeling of Dynamic Scheduling in Wireless Sensor Networks, International Conference on Wireless Communications, Networking and Applications (WCNA), December, Shenzhen, China, Springer LNEE 2016
Τα δίκτυα αισθητήρων έχουν αμέτρητες εφαρμογές στην αντιμετώπιση και επίλυση σύγχρονων προβλημάτων. Λόγω της πολυπλοκότητας των εφαρμογών αλλά και των δυναμικά μεταβαλλόμενων συνθηκών στις οποίες καλούνται να λειτουργήσουν αποδοτικά τα δίκτυα αισθητήρων, προκύπτει ένα σύνολο από σημαντικά ζητήματα τα οποία πρέπει να μελετηθούν και να αντιμετωπιστούν αποτελεσματικά. Τέτοια ζητήματα περιλαμβάνουν τη δρομολόγηση, την τμηματοποίηση και οργάνωση, την εξοικονόμηση ενέργειας, το χρόνο απόκρισης, κλπ. Όλα αυτά τα ζητήματα αποτελούν παραμέτρους που αλλάζουν δυναμικά σε ένα δίκτυο αισθητήρων. Σε αυτή την εργασία, παρουσιάζεται μια μοντελοποίηση της συμπεριφοράς του δικτύου αισθητήρων, αξιοποιώντας την τεχνολογία των πολλαπλών πρακτόρων, ενώ ταυτόχρονα αναλύεται ένας προτεινόμενος μηχανισμός χρονοδρομολόγησης βασισμένος σε καθορισμό προσαρμοζόμενης προτεραιότητας για τη χρήση των καναλιών του χρόνου μετάδοσης προκειμένου να μειωθεί και η αντίστοιχη κατανάλωση ενέργειας.

[C28] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
On Improved Modeling and Simulation of Wireless Communication Systems using Multiagent and Multi-threading Systems Architectures for efficient spectrum reuse, 22nd Telecommunications Forum, TELFOR 2015, November, Belgrade, Serbia
Η αποδοτική σχεδίαση και αξιολόγηση σύνθετων ασύρματων συστημάτων επικοινωνίας με επίκεντρο την επαναχρησιμοποίηση του φάσματος, πραγματοποιείται μέσα από προηγμένα περιβάλλοντα προσομοίωσης. Όλες οι μεθοδολογίες μέχρι σήμερα, χρησιμοποιούν το μοντέλο διακριτών γεγονότων προκειμένου να μοντελοποιήσουν και να προσομοιώσουν το δίκτυο. Σε ένα όμως πραγματικό δίκτυο, οι αντίστοιχες υπηρεσίες (π.χ. δημιουργία νέας κλήσης, επανατοποθέτηση, κλπ) προσφέρονται ανεξάρτητα αλλά σε πολλούς χρήστες ταυτόχρονα και μάλιστα, για διαφορετικές περιοχές κάλυψης. Έτσι, η μοντελοποίηση πρέπει να βασίζεται στον ταυτοχρονισμό της λειτουργίας και την ανεξαρτησία των υπηρεσιών. Επομένως, η προσαρμογή του μοντέλου προσομοίωσης αποτελεί από μόνη της μια πρόκληση. Σε αυτή την εργασία προτείνεται μια πρωτότυπη μεθοδολογία προσομοίωσης η οποία συνδυάζει την τεχνολογία πολλαπλών πρακτόρων και νημάτων προκειμένου να γίνεται πιο αποτελεσματική η εκχώρηση καναλιών. Πρωτότυπη δουλειά επίσης αποτελεί, η υλοποίηση των πολλαπλών νημάτων (ανταγωνισμός υπηρεσιών και πόρων) και πρακτόρων (συμπεριφορά βάσει υπηρεσιών).

[C27] Panayotis M. Papazoglou, Theoni I. Laskari, George K. Fourlas
Towards a Low Cost Open Architecture Wearable Sensor Network for Health Care Applications, The 7th International Conference on PErvasive Technologies Related to Assistive Environments, Rhodes, Greece, May 2014
Σε αυτή την εργασία, παρουσιάστηκε ένα χαμηλού κόστους και ανοιχτής αρχιτεκτονικής σύστημα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη φυσικοθεραπεία. Πιο συγκεκριμένα, το προτεινόμενο σύστημα αποτελεί ένα δίκτυο αισθητήρων, αρχικά με τρεις ασύρματους κόμβους. Οι δύο κόμβοι διαθέτουν επιταχυνσιόμετρο, ενώ οι αντίστοιχες μετρήσεις μεταδίδονται ασύρματα στον τρίτο κόμβο (sink) ο οποίος είναι συνδεδεμένος με υπολογιστή δίνοντας τη δυνατότητα για απεικόνιση σε πραγματικό χρόνο. Στο πείραμα που πραγματοποιήθηκε, οι δύο κόσμοι τοποθετήθηκαν στους βραχίονες του ασθενούς λίγο πιο κάτω από το ύψος των ώμων. Ο ασθενής πραγματοποιεί ασκήσεις ισορροπίας μένοντας όρθιος και λυγίζοντας τους βραχίονες ρυθμίζει την απόστασή του από τον τοίχο. Με τις μετρήσεις των αισθητήρων επιτάχυνσης, μπορούμε να παρατηρούμε σε πραγματικό χρόνο αν η άσκηση διεξάγεται σωστά. Για την υλοποίηση του συστήματος, χρησιμοποιήθηκε η ψηφιακή πλατφόρμα Arduino, αισθητήρες, καθώς και ένα module ασύρματης επικοινωνίας στη συχνότητα 2.4GHz. Επιπλέον, αναπτύχθηκε και πρωτόκολλο επικοινωνίας που εξασφαλίζει τη μετάδοση δεδομένων από τους δύο κόσμους στον κεντρικό (sink), αλλά και το handshaking για το συντονισμό της ανταλλαγής δεδομένων.

[C26] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
A Simulation Setup Validation Framework for Modeling Architectures and Algorithms in Designing Large Scale Wireless Communication Systems, WSEAS, Recent Advances in Telecommunications and Circuits, ISBN: 978-960-474-308-7, Dubrovnik, Croatia, June 25 - 27, 2013
Σε αυτή την εργασία γίνεται ανάλυση του αλγόριθμου-ψευδοκώδικα που υλοποιεί τη χρονοδρομολόγηση σε έναν προσομοιωτή καθώς και η μεθοδολογία για την αντίστοιχη αξιολόγηση (επικύρωση). Οι ψευδοκώδικες προσεγγίζουν την υλοποίηση σε C και Java αντίστοιχα. Στην ίδια εργασία αναφέρεται και η θεωρητική προσέγγιση των υπολογισμών προκειμένου να είναι δυνατή η σύγκριση των αποτελεσμάτων που θα κρίνουν και την αξιοπιστία του προσομοιωτή.

[C25] Panagiotis Papazoglou, Karras Dimitrios, Papademetriou Rallis
Modeling Efficient Dynamic Channel Assignment Schemes for Quality of Service Wireless Multimedia Telecommunications through an extended and integrated Java Simulation Framework International Conference on Future Generation Communication Technology (FGCT 2012) December 12-14, 2012, British Computer Society, London, UK (published in IEEE Xplore)
Σε αυτή την εργασία παρουσιάζονται αλγόριθμοι υλοποίησης βασικών διαδικασιών του δικτύου για υποστήριξη υπηρεσιών φωνής και βίντεο. Οι αλγόριθμοι δείχνουν τον τρόπο που γίνεται η εκχώρηση των καναλιών για την εξασφάλιση ποιότητας υπηρεσίας (QoS). Οι υπηρεσίες που καλύπτονται υποστηρίζουν όλες τις δυνατότητες των χρηστών για μεταγωγή, αρχικοποίηση κλήσης, τερματισμό, κλπ. Τα αποτελέσματα δείχνουν την απόκριση του δικτύου αναφορικά με την υποστήριξη των υπηρεσιών πολυμέσων ενώ η προσομοίωση έγινε μέσω ενός προσαρμοσμένου συστήματος υλοποιημένου σε Java.

[C24] Papazoglou, P.M.; Karras, D.A.; Papademetriou, R.C.
Evaluating novel DCA variations for efficient channel assignment in cellular communications through a generic Java simulation system
IEEE International Conference on Computer Science and Network Technology (ICCSNT)
, pp 438 - 444, 2011, China
Σε αυτή την εργασία προτείνεται ένα γενικό πλαίσιο μοντέλου για την υλοποίηση ενός προσομοιωτή για κυψελοειδή δίκτυα. Η εργασία περιλαμβάνει την προτεινόμενη αρχιτεκτονική του προσομοιωτή καθώς και αλγορίθμους εκχώρησης καναλιών που δοκιμάστηκαν. Επιπλέον, παρουσιάζονται όλα τα θεωρητικά μοντέλα που χρησιμοποιούνται για τη σηματοθορυβική σχέση, τη διάδοση του σήματος, τη γέννηση γεγονότων, την κίνηση των χρηστών, κλπ. Ο δοκιμαστικός προσομοιωτής που υλοποιήθηκε είναι γραμμένος σε Java.

[C23]  A. Filippou, D.A. Karras, P.M. Papazoglou, R.C. Papademetriou
On a Novel Simulation Framework and Scheduling Model Integrating Coverage Mechanisms for Sensor Networks and Handling Concurrency
GDC/CA 2010, Springer, 2010
Σε αυτή την εργασία προτείνεται ένα νέο πλαίσιο για την ανάπτυξη μοντέλου προσομοίωσης που θα χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη πειραματικών δικτύων αισθητήρων. Αρχικά γίνεται μια ανάλυση θεμάτων που αφορούν στην περιοχή κάλυψης με τα αντίστοιχα πρωτόκολλα. Γίνεται επίσης και μια αναφορά στα υφιστάμενα μοντέλα προσομοίωσης. Η εργασία ολοκληρώνεται με τον προτεινόμενο αλγόριθμο χρονοδρομολόγησης που επιτρέπει τη μοντελοποίηση και προσομοίωση της συμπεριφοράς των συνιστωσών του δικτύου αισθητήρων ιδιαίτερα ως προς το χαρακτηριστικό της παραλληλίας των γεγονότων.

[C22] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
On Cellular Network Channels Data Mining and Decision Making through Ant Colony Optimization and Multi Agent Systems Strategies, Advances in Data Mining. Applications and Theoretical Aspects, LNCS, Springer, 2009
Σε αυτή την εργασία παρουσιάζεται μια πρωτότυπη προσέγγιση για την υποστήριξη αποφάσεων αναφορικά με την εκχώρηση καναλιών στα κυψελωτά δίκτυα. Ο προτεινόμενος μηχανισμός βασίζεται στη βελτιστοποίηση με χρήση αλγορίθμων συμπεριφοράς φυσικού σμήνους μυρμηγκιών με υλοποίηση που χρησιμοποιεί την τεχνολογία και την αρχιτεκτονικών πολλαπλών πρακτόρων. Στο υλοποιημένο πειραματικό μοντέλο κάθε μέλος του σμήνους αντιπροσωπεύεται από ένα ανεξάρτητο πράκτορα. Η αρχιτεκτονική του τελικού μοντέλου που συμπεριλαμβάνει αυτούς τους ειδικούς πράκτορες λύνει και στην ουσία σε μεγάλο βαθμό το πρόβλημα της αρχικής μειωμένης απόδοσης του κυψελωτού δικτύου το οποίο ανακύπτει λόγω των δυναμικά μεταβαλλόμενων συνθηκών λειτουργίας.

[C21] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
On Improved Event Scheduling Mechanisms for Wireless Communications Simulation Modelling, IEEE International Conference on New Technologies, Mobility and Security, 2008, TANGIER, MOROCCO
Σε αυτή την εργασία γίνεται σύγκριση του πρωτότυπου αλγόριθμου χρονοδρομολόγησης βασισμένου στην πολυπλεξία με διαίρεση χρόνου σε σχέση με το συμβατικό που υφίσταται ήδη στη βιβλιογραφία και βασίζεται στην απλή ακολουθιακή εξυπηρέτηση των γεγονότων. Επίσης, η φορμαλιστική ανάλυση δείχνει ότι ο νέος αλγόριθμος χρονοδρομολόγησης αποτελεί στην ουσία την επέκταση του υφιστάμενου συμβατικού. Η απόδοση αλλά και η συμπεριφορά του προτεινόμενου αλγόριθμου δοκιμάζεται στην πράξη μέσω της υλοποίησης με πολλαπλά νήματα. Για να είναι όσο το δυνατόν πληρέστερες οι δοκιμές, γίνεται χρήση διαφορετικών σεναρίων που περιλαμβάνουν συνδυασμούς αλλά και πλήθος νημάτων με σκοπό την ολοκληρωμένη διερεύνηση του μηχανισμού ελέγχου τους.

[C20] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
On the Implementation of Ant Colony Optimization Scheme for Improved Channel Allocation in Wireless Communications, IEEE International Conference on Intelligent Systems, 2008
Σε αυτή την εργασία γίνεται παρουσίαση ενός έξυπνου αλγόριθμου εκχώρησης καναλιών για κυψελωτά δίκτυα βασισμένη στη συμπεριφορά σμήνους εστιασμένη όμως αυτή τη φορά στον τρόπο που θα μοντελοποιηθούν οι χρήστες αλλά και οι διαθέσιμοι πόροι. Πιο συγκεκριμένα αναλύεται ο τρόπος που τα μέλη-έντομα του σμήνους θα αναζητήσουν πόρους στο δίκτυο οι οποίοι είναι διαθέσιμοι από τους σταθμούς βάσης ενώ η ποιότητα των διαθέσιμων καναλιών διερευνάται με μετρήσεις σήματος στις περιοχές ενδιαφέροντος. Η χρήση του σμήνους το οποίο με δυναμικό τρόπο κατευθύνεται στις καταλληλότερες περιοχές προκειμένου να εξυπηρετηθούν κατά τον καλύτερο τρόπο οι χρήστες έχει ως αποτέλεσμα το δίκτυο να βρίσκεται σε μια ισορροπημένη λειτουργία (π.χ. ομαλοποίηση της κίνησης σε περιοχές που παρατηρείται συμφόρηση).  Η προσέγγιση αυτή έχει ιδιαίτερα θετικά αποτελέσματα όταν το δίκτυο είναι μεγάλης κλίμακας και οι συνθήκες μεταβάλλονται δυναμικά.

[C19] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
A Multi-agent Simulation Model for Wireless Communications involving an improved agent negotiation scheme based on real time event scheduling mechanisms, IEEE European Modelling Symposium, EMS 2008
Σε αυτή την εργασία δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στον αλγόριθμο χρονοδρομολόγησης για το μοντέλο προσομοίωσης ως προς τα χαρακτηριστικά που το κάνουν να έχει συμπεριφορά που ομοιάζει με αυτή ενός συστήματος πραγματικού χρόνου. Επιπλέον, η αρχιτεκτονική υλοποίησης με πολλαπλούς πράκτορες με ειδική αναφορά στις διαπραγματεύσεις που λαμβάνουν χώρα μεταξύ τους για την επίτευξη των προκαθορισμένων στόχων που περιλαμβάνουν τη συμπεριφορά αλλά και την απόδοση του κυψελωτού δικτύου σε ένα υπηρεσιοκεντρικό μοντέλο αιτιολογούν τη βελτιστοποίηση που παρατηρείται στο δίκτυο ως αποτέλεσμα της εφαρμογής των προτεινόμενων μεθόδων και μηχανισμών.

[C18] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
On the Multi-Threading Approach of Efficient Multi-Agent Methodology for Modelling Cellular Communications Bandwidth Management, 2nd KES Symposium on Agent and Multi-Agent Systems, Springer LNCS proceedings, Korea, 2008
Σε αυτή την εργασία γίνεται ανάλυση της αρχιτεκτονικής του μοντέλου ανάπτυξης και διαχείρισης των πολλαπλών νημάτων στην πλατφόρμα JVM. Επίσης, γίνεται αναφορά στο βαθμό παραλληλίας της αρχιτεκτονικής του τελικού μοντέλου. Στην ίδια εργασία γίνεται και ανάλυση εξειδικευμένων ζητημάτων που σχετίζονται με την υλοποίηση και έλεγχο των νημάτων στην επιλεγμένη πλατφόρμα σε επίπεδο κώδικα. Πιο συγκεκριμένα, γίνεται ανάλυση του συγχρονισμού των νημάτων αλλά και του τρόπου αποφυγής αδιεξόδων. Τα αποτελέσματα δείχνουν τη συμπεριφορά των νημάτων σε επίπεδο χρόνου όπως αυτό ελέγχεται από την προτεινόμενη αρχιτεκτονική.

[C17] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
A Critical Overview on the Recent Advances in Channel Allocation Strategies for Voice and Multimedia Services in Wireless Communication Systems and the Applicability of Computational Intelligence Techniques, Proceedings of the 10th WSEAS International Conference on MATHEMATICAL METHODS, COMPUTATIONAL TECHNIQUES and INTELLIGENT SYSTEMS (MAMECTIS '08)
Σε αυτή την εργασία γίνεται μια εμπεριστατωμένη ανασκόπηση των γνωστότερων και σημαντικότερων στρατηγικών εκχώρησης καναλιών σε κυψελωτά δίκτυα για υποστήριξη υπηρεσιών φωνής και πολυμέσων. Στις στρατηγικές αυτές περιλαμβάνονται και όσες έχουν παρουσιαστεί και προταθεί μέχρι σήμερα από τον κύριο ερευνητή αυτής της εργασίας.

[C16] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
On Integrated Ant Colony Optimization Strategies for Improved Channel Allocation in Large Scale Wireless Communications, Proceedings of the 10th WSEAS International Conference on MATHEMATICAL METHODS, COMPUTATIONAL TECHNIQUES and INTELLIGENT SYSTEMS (MAMECTIS '08)
Σε αυτή την εργασία γίνεται αναφορά στον τρόπο υλοποίησης των μελών του σμήνους με συγκεκριμένα νήματα στην πλατφόρμα JVM. Στην ανάλυση που παρουσιάζεται περιλαμβάνονται συγκεκριμένα παραδείγματα με κώδικα Java που δείχνουν τον τρόπο που γίνεται η διαχείριση του ενεργού χρόνου για κάθε νήμα που τελικά επηρεάζει και τη στρατηγική της χρονοδρομολόγησης των γεγονότων σε επίπεδο εξυπηρέτησης. Ο έλεγχος αλλά και η συμπεριφορά των νημάτων αποτελούν το κομμάτι της υλοποίησης των μελών-σμήνους-πρακτόρων τα οποία προσαρμόζονται δυναμικά στις μεταβαλλόμενες συνθήκες του δικτύου. Τα αποτελέσματα εικονίζουν με χαρακτηριστικό τρόπο τη βελτιστοποίηση της τρέχουσας απόδοσης του κυψελωτού δικτύου όταν γίνεται εφαρμογή του συνδυασμού νημάτων-πρακτόρων σε σχέση με την προσέγγιση που περιλαμβάνει μόνο πολλαπλά νήματα.

[C15] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
Concurrent Events Scheduling for Efficient Simulation Modelling of Large Scale Cellular Networks Based on Multitasking Real Time Scheduling Techniques and Analysis,12th WSEAS Int. Conf. on COMMUNICATIONS, 2008
Ο προτεινόμενος μηχανισμός χρονοδρομολόγησης για την εξυπηρέτηση των γεγονότων-υπηρεσιών του κυψελωτού δικτύου βασίστηκε αρχικά στη θεωρία των συστημάτων πολλαπλών διεργασιών και των συστημάτων πραγματικού χρόνου. Σε αυτή την εργασία γίνεται μια συγκεκριμένη φορμαλιστική ανάλυση προσαρμοσμένη στις προσφερόμενες από το δίκτυο υπηρεσίες η οποίες έχουν μοντελοποιηθεί εντός του συστήματος προσομοίωσης. Αυτή η μαθηματική ανάλυση δείχνει και τον τρόπο που καθορίζονται οι προτεραιότητες των υπηρεσιών οι οποίες επηρεάζουν τον τρόπο και τη σειρά εκτέλεσης από το σύστημα με άμεσο αντίκτυπο στην απόδοση του κυψελωτού δικτύου. Η δοκιμή του μηχανισμού χρονοδρομολόγησης έγινε εφικτή με την ανάπτυξη μιας ειδικής αρχιτεκτονικής μέσω της οποίας γίνεται η μοντελοποίηση μιας μόνο κυψέλης εστιασμένης στον τρόπο που ο αντίστοιχος σταθμός βάσης εκχωρεί τα διαθέσιμα κανάλια.

[C14] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
Modeling DCA Strategies for Supporting Multimedia Services with QoS over Cellular Communication Systems, 12th WSEAS Int. Conf. on COMMUNICATIONS, 2008
Σε αυτή την εργασία αναλύεται ο τρόπος μοντελοποίησης αλλά και η αρχιτεκτονική του συστήματος προσομοίωσης που χρησιμοποιείται για τη μελέτη των υπηρεσιών πολυμέσων που καλύπτει το κυψελωτό δίκτυο. Επίσης, γίνεται παρουσίαση του τρόπου γέννησης των γεγονότων αλλά και του τρόπου αντιμετώπισης των κλήσεων δεδομένων και βίντεο προκειμένου να επιτευχθεί ο αντικειμενικός στόχος για το κυψελωτό δίκτυο που είναι η διατήρηση στατιστικά σε χαμηλό επίπεδο των μπλοκαρισμένων αλλά και των πεσμένων κλήσεων. Στα πειραματικά αποτελέσματα φαίνονται αναλυτικά τα βήματα που λαμβάνουν χώρα κατά την ανάθεση ή τον έλεγχο ποιότητας των καναλιών στη διάρκεια του χρόνου της προσομοίωσης.

[C13] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
Multi-threading as a tool for efficient simulation of Wireless Communication Systems, IEEE, Eurocon 2007, Computer as a tool
Σε αυτή την εργασία παρουσιάζεται η τεχνολογία των πολλαπλών νημάτων και το πως αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην ανάπτυξη αποδοτικότερων και ρεαλιστικότερων μοντέλων προσομοίωσης για κυψελωτά δίκτυα. Γίνεται ανάλυση της αρχιτεκτονικής της πλατφόρμας JVM αλλά και του τρόπου που ελέγχονται τα νήματα ώστε να είναι δυνατή η προσαρμογή τους στο υφιστάμενο μοντέλο προσομοίωσης. Στην ίδια εργασία φαίνεται και ο τρόπος που διαφοροποιείται η συνολική αρχιτεκτονική του συστήματος όταν σε αυτό υπάρχουν συντρέχουσες διεργασίες υπό μορφή νημάτων. Με αυτή την προσέγγιση, προκύπτει και η βασική ιδέα της μοντελοποίησης αλλά και υλοποίησης των υπηρεσιών σε ένα παράλληλο περιβάλλον που πλησιάζει σε ικανοποιητικό βαθμό αυτό που συμβαίνει στο πραγματικό κυψελωτό δίκτυο.

[C12] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
A Multi-Agent Architecture for Designing and Simulating Large Scale Wireless Systems Resource Allocation, 1st KES Symposium on Agent and Multi-Agent Systems, Springer LNAI proceedings, Poland 2007
Σε αυτή την εργασία παρουσιάζεται το μοντέλο των πολλαπλών πρακτόρων μέσω του οποίου μοντελοποιείται κάθε υπηρεσία του κυψελωτού δικτύου. Κάθε πράκτορας υλοποιείται ως νήμα του οποίου η προτεραιότητα (η οποία μεταφράζεται σε χρόνο εκτέλεσης) μεταβάλλεται δυναμικά συναρτήσει του χρόνου προσομοίωσης αλλά και της τρέχουσας απόδοσης του δικτύου. Η αλλαγή των προτεραιοτήτων μεταβάλλεται προκειμένου το δίκτυο να προσεγγίσει την επιθυμητή απόδοση δίνοντας ουσιαστικά χρόνο σε υπηρεσίες που θα βελτιώσουν την τρέχουσα κατάσταση. Η απόφαση κάθε πράκτορα βασίζεται στη στατιστική ανάλυση της τρέχουσας κατάστασης αλλά και στην αξιολόγηση προηγούμενων στατιστικών στοιχείων που ίσχυαν σε παρελθοντικό χρόνο προσομοίωσης. Αυτό επιτυγχάνεται με ένα κινητό παράθυρο-πλαίσιο μνήμης στο οποίο περιλαμβάνονται συγκεκριμένα στατιστικά δεδομένα (τρέχουσα απόδοση και συγκεκριμένη παρελθούσα χρονική περίοδος). Το παράθυρο-πλαίσιο κινείται συναρτήσει του χρόνου με δυνατότητα αλλαγής του εύρους του που σημαίνει δυναμική επιλογή για την παρελθούσα χρονική περίοδο. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν το πως οι αποφάσεις αλλά και τα χαρακτηριστικά του κινητού παραθύρου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο της απόδοσης του κυψελωτού δικτύου στα επιθυμητά επίπεδα.

[C11] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
Σε αυτή την εργασία χρησιμοποιείται το πρωτότυπο μοντέλο που περιλαμβάνει μια κυψέλη με ένα κεντρικό σταθμό βάσης. Το μοντέλο αυτό δίνει τη δυνατότητα για την επαλήθευση λειτουργίας τόσο του αλγόριθμου χρονοδρομολόγησης όσο και για την υλοποίηση με αντίστοιχα πολλαπλά νήματα. Κεντρικός στόχος της εργασίας είναι η σύγκριση της συμπεριφοράς αλλά και της απόδοσης της αρχιτεκτονικής ενός μοντέλου προσομοίωσης που βασίζεται στο νέο αλγόριθμο χρονοδρομολόγησης σε σχέση με αυτά που υπάρχουν στη βιβλιογραφία και στηρίζονται στη συμβατική ουρά στην οποία ο χρόνος προσομοίωσης ακολουθεί τα βήματα των χρονικών ετικετών των γεγονότων. Επίσης, στα τελικά αποτελέσματα φαίνεται και η χρήση διαφορετικού πλήθους νημάτων αναφορικά με την υλοποίηση των υπηρεσιών και του ελέγχου του κυψελωτού δικτύου.

[C10] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
Simulating and Evaluating Dynamic Channel Assignment Schemes in Wireless Communication Networks through an Improved Multi-Agent System, 3rd Indian International Conference on Artificial Intelligence (IICAI-07), 2007
Η φιλοσοφία και η αρχιτεκτονική του πολυεπίπεδου μοντέλου των πολλαπλών πρακτόρων αναλύεται ως βασική ιδέα για τη μοντελοποίηση των υπηρεσιών οι οποίες πρέπει να προσφέρονται ανεξάρτητα σε κάθε χρήστη σε ένα περιβάλλον παράλληλων γεγονότων όπου η υποστήριξη αποφάσεων θα πρέπει να κινείται προς την κατεύθυνση της βελτιστοποίησης αλλά και της ελεγχόμενης συμπεριφοράς του κυψελωτού δικτύου συνολικά. Ο μηχανισμός του κινητού παραθύρου συλλογής επίκαιρων αλλά και παρελθοντικών στατιστικών στοιχείων συμπεριφοράς και απόδοσης του δικτύου σε συνδυασμό με τη θέσπιση κανόνων διαλόγου μεταξύ των πολλαπλών πρακτόρων και τη δυναμική προσαρμογή των αντίστοιχων προτεραιοτήτων των υπηρεσιών οδηγεί στη δημιουργία ευνοϊκών συνθηκών λειτουργίας με επίκεντρο την κάλυψη των αιτημάτων των χρηστών τα οποία μεταφράζονται σε απαιτήσεις πόρων δικτύου. Στα πειραματικά αποτελέσματα φαίνεται η επίδραση του διαλόγου μεταξύ των πρακτόρων δεδομένου ότι υπάρχουν ατομικοί αλλά και συλλογικοί στόχοι.

[C9] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
Efficient Simulation Methodologies for Wireless Multimedia Communication Systems, HERCMA 2007, September 2007,Athens, Greece, Athens University of Economics & Business
Σε αυτή την εργασία γίνεται μια αναφορά στο θέμα της χρονοδρομολόγησης στα συστήματα προσομοίωσης διακριτών γεγονότων. Ιδιαίτερη αναφορά γίνεται στη μέθοδο της συμβατικής ουράς αλλά και στις δυνατότητες που υπάρχουν με την τεχνολογία των πολλαπλών νημάτων.

[C8] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
Improved Simulation System Performance for Wireless Communications using Efficient Multi-Threading Architectures, 11th WSEAS Int. Conf. on COMMUNICATIONS, 2007
Σε αυτή την εργασία γίνεται μια διερεύνηση των χαρακτηριστικών υλοποίησης σε επίπεδο κώδικα του λογισμικού που θα αποτελέσει την καρδιά του μοντέλου προσομοίωσης. Πιο συγκεκριμένα, αξιολογείται η αρχιτεκτονική  των νημάτων αλλά και η μεθοδολογία διαχείριση τους. Στην ίδια εργασία δοκιμάζεται και ένα υπερ-νήμα που θα παίζει το ρόλο του ελεγκτικού μηχανισμού για την ενεργοποίηση των υπόλοιπων νημάτων. Στα σενάρια που υλοποιήθηκαν δοκιμάστηκε διαφορετικό πλήθος νημάτων για την ανάπτυξη συγκεκριμένων συνιστωσών του κώδικα. Στα πειραματικά αποτελέσματα φαίνεται η συμπεριφορά του τελικού συστήματος συναρτήσει των νημάτων που χρησιμοποιήθηκαν. Μέσω αυτής της εργασίας γίνεται κατανοητό το γεγονός ότι η συμπεριφορά αλλά και οι επιδόσεις του συστήματος μπορούν να βελτιωθούν με την τεχνολογία των πολλαπλών νημάτων αρκεί όμως να αξιοποιηθεί ο κατάλληλος μηχανισμός ελέγχου και χρονοδρομολόγησης.

[C7] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
Evaluating new efficient DCA schemes through a Generic Simulation System for large scale GSM cellular telecommunications, The 15th IASTED International Conference on APPLIED SIMULATION AND MODELLING, June 26-28, 2006, Rhodes, Greece, ISBN 0-88986-559-0
Σε αυτή την εργασία παρουσιάζονται οι βασικές συνιστώσες ενός νέου συστήματος προσομοίωσης πειραματικών κυψελωτών δικτύων. Ταυτόχρονα παρουσιάζεται και ένας νέος αλγόριθμος ο οποίος χρησιμοποιείται για την εκχώρηση καναλιών με στόχο την εξισορρόπηση της κίνησης σε συγκεκριμένη περιοχή του συστήματος. Έτσι, κατά την διαδικασία εκχώρησης προηγείται η κυψέλη στην οποία παρατηρείται η λιγότερη συμφόρηση στη γειτονιά. Με αυτό τον τρόπο αποφεύγονται οι περιοχές με συμφόρηση με αποτέλεσμα την ομαλότερη λειτουργία του κυψελωτού δικτύου. Στα πειραματικά αποτελέσματα φαίνεται καθαρά η βελτιωμένη επίδοση του δικτύου όσον αφορά τις κλήσεις όταν γίνεται χρήση του προτεινόμενου αλγόριθμου. Όλες οι δοκιμές έχουν πραγματοποιηθεί με το νέο σύστημα προσομοίωσης.

[C6] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
Novel DCA algorithms for efficient Channel Assignment in Cellular Communications and their evaluation through a generic Java Simulation System, 6th WSEAS Int. Conf. on SIMULATION, MODELLING AND OPTIMIZATION (SMO '2006)
Σε αυτή την εργασία παρουσιάζεται και προτείνεται ένα σύστημα προσομοίωσης υλοποιημένο σε Java. Γίνεται αναλυτική παρουσίαση της αρχιτεκτονικής του συστήματος και κυρίως των συνιστωσών του κυψελωτού δικτύου που υλοποιούνται σε αυτό. Παρουσιάζεται επίσης και η μοντελοποίηση των βασικών υπηρεσιών αλλά και οι βασικοί μηχανισμοί μέτρηση σήματος στο ασύρματο περιβάλλον. Ταυτόχρονα παρουσιάζονται βασικοί αλγόριθμοι εκχώρησης καναλιών οι οποίοι έχουν υλοποιηθεί στο συγκεκριμένο σύστημα (σχεδιασμένο σε Java). Τέλος, παρουσιάζονται και βασικά στατιστικά μέτρα που χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν τις επιδόσεις του κυψελωτού δικτύου το οποίο προσομοιώθηκε με το προτεινόμενο σύστημα

[C5] P.M.Papazoglou, D.A.Karras, R.C.Papademetriou
A dynamic channel assignment simulation system for large scale cellular telecommunications, HERCMA 2005, September 2005,Athens, Greece, ISBN 960-87275-8-8, Athens University of Economics & Business
Η εργασία αυτή δείχνει την πρώτη προσπάθεια που γίνεται προς την κατεύθυνση της ανάπτυξης ενός νέου συστήματος προσομοίωσης που σηματοδοτεί ταυτόχρονα και την έναρξη της διερεύνησης της αρχιτεκτονικής τέτοιου είδους συστημάτων. Γίνεται ανάλυση των συστατικών που απαρτίζουν ένα κυψελωτό δίκτυο όπως η φυσική υποδομή, οι συνθήκες ασύρματης διάδοσης και οι προσφερόμενες υπηρεσίες. Στην ίδια εργασία παρουσιάζονται οι αλγόριθμοι που έχουν υλοποιηθεί σε Java και αποτελούν την υλοποίηση κάθε υπηρεσίας. Για παράδειγμα, εξηγείται πως το κυψελωτό δίκτυο ελέγχει μέσω μετρήσεων την ποιότητα του σήματος για ένα συνδεδεμένο χρήστη και πραγματοποιεί αλλαγή καναλιού αν κριθεί αναγκαίο. Τα πρώτα πειραματικά αποτελέσματα είναι αρκετά ενθαρρυντικά για τη συνέχεια της έρευνας.