Electrical & Computer Engineering

In this paper, we optimize the energy consumption and node placements of a wireless sensor network (WSN) using simulated annealing (SA). We propose an energy-aware optimization of the power control, the packet transmission and the topology control in WSNs. An optimization problem of minimizing the energy consumption, which incorporates the power control, the packet transmission through error correcting codes (ECC) and the topology control fulfilling specific coverage constraints is formulated. The considered joint optimization problem is proved NP-complete and for that reason a metaheuristic method based on SA is applied. The energy consumption is related to the average energy consumption of sensor nodes and sensing coverage in a crosslayer fashion. Using the SA algorithm, an updated topology is evaluated at any convergence point and thus a near-optimal transmit power and packet in conjunction with node placement is achieved jointly. From the results, it is inferred that the proposed near optimal topology deployment leads to greater network coverage as compared to the initial node deployment for different cooling schedules. We also compare our results with those obtained by a Random Sampling (RS) heuristic applied to the original problem highlighting that SA leads to better solution than RS since RS does not incorporate probabilistic hill climbing being caught in local minima producing near-optimal solutions. Finally, applying automatic-repeat-request (ARQ), forward error correction (FEC) and hybrid ARQ (HARQ), the results show that the HARQ performs better than the simple ARQ and simple FEC in terms of overall energy consumption.

In this work, we use an unequal energy distribution algorithm, with which we succeed to extend network lifetime. In the sequel, we, we provide the best effort coverage by ar- ranging the nodes using topology control principles. We formulate an optimization prob- lem and define an objective function that incorporates both network coverage and lifetime that should be both maximized. Such a complex problem can be solved in polynomial time through Simulated Annealing (SA). An updated topology is evaluated in each convergence point and a near optimal node placement together with near optimal unequal energy allo- cation charge scheme is achieved. Results reveal that the proposed near optimal topology leads to greater coverage and lifetime as compared to several random deployments. We complete this work by providing a reliability study of the results, which is carried out by analysing the survival function of the derived statistical propertied of the proposed objective function.

In this paper, we study the aggregation between the frequency division duplex
and time division duplex (TDD) spectrum bands within the context of 3GPP LTE-A
system. To be specific, we first provide a cross-layer design analysis to obtain the
achievable throughput using the TDD mode for transmission in LTE-A system. Under
particular QoS requirements and certain channel conditions, the achievable throughput is derived and evaluated. The QoS requirements required from the upper layers, where the file size, the TCP window size and the latency for efficient transmission are incorporated in the final formulation. Having obtained the formulation, simulation results highlight the impact of the QoS parameters to different TDD frame format, wherein the number of DL and UL subframes vary. Having taken into account this design aspects, we propose a framework for TDD frame adaptation within the LTE-A system. The aim of this framework is to provide the dynamic configuration of different TDD frame formats by calculating the DL:UL subframes ratio under certain channel conditions and QoS requirements. We also provide flowchart procedures of how such a solution could be implemented within the 3GPP LTE-A context. Simulation results are carried out, which reveal the probability of choosing the different TDD frame formats from the system under certain channel conditions and QoS requirements.

Στην παρούσα διδακτική – διερευνητική πρόταση που λαμβάνει τη μορφή διαθεματικού project, οι μαθητές/-τριες καλούνται, μέσω ενός προτύπου ταξινόμησης (ταξινόμηση κατά Hubble), να ταξινομήσουν ένα αριθμό γαλαξιών ως προς τη μορφή τους. Καλούνται, επίσης, με τη βοήθεια μαθηματικών μεθόδων, να κατανοήσουν την έννοια της πλάτυνσης ελλειψοειδούς και να την προσδιορίσουν στην πράξη μετρώντας σχετικές διαστάσεις από εικόνες γαλαξιών, με το χάρακα.
Επίσης, μέσω επαναληπτικών διαδικασιών, να σχεδιάσουν πρότυπα σπειροειδών γαλαξιών με τη βοήθεια χάρακα και διαβήτη. Οι επαναληπτικές διαδικασίες σχεδίασης ενός σπειροειδούς γαλαξία πραγματοποιήθηκαν με ακόμη μεγαλύτερη
ακρίβεια και αυστηρότητα μέσω αλγοριθμικών διαδικασιών σχεδίασης σε προγραμματιστικό περιβάλλον της γλώσσας Logo. Το προγραμματιστικό περιβάλλον της Logo ανήκει στην κατηγορία των εκπαιδευτικών λογισμικών που είναι κατάλληλα για την ανάπτυξη συνθετικών εργασιών. Στο τελευταίο στάδιο του project, καλούνται να κατανοήσουν τη δημιουργία σπειρών σε ένα γαλαξία με τη βοήθεια του προτύπου διαφορικής περιστροφής καθώς και την διαπίστωση της ίδιας της διαφορικής περιστροφής μέσω του φαινομένου Doppler.

Συμμετοχή μου στην ομάδα των συγγραφέων στο παρακάτω βιβλίο, το οποίο είναι προς έκδοση από τον εκδοτικό όμιλο ΤΖΙΟΛΑΣ
Τίτλος: ARDUINO και RASPBERRY στην ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ: Για Παιδαγωγούς και Εκπαιδευτικούς
Σύντομη Περιγραφή:
Το βιβλίο αυτό διαπραγματεύεται εργαλεία physical computing όπως Arduino, Raspberry, εκπαιδευτικής ρομποτικής, τα οποία στηρίζουν STEM διδακτικά σενάρια. Δίνεται πληθώρα παραδειγμάτων και εξετάζονται σενάρια εφαρμογής.

Στην παρούσα διδακτική – διερευνητική πρόταση, οι μαθητές/-τριες καλούνται, μέσω της ανάλυσης επιστημονικών δεδομέ-νων από το πείραμα LIGO, να κατανοήσουν την έννοια του βαρυτικού κύματος που παρήχθη από τη συγχώνευση δύο μαύ-ρων τρυπών, να κατανοήσουν τα μεγέθη που το χαρακτηρίζουν και να τα υπολογίσουν, να προσεγγίσουν το μηχανισμό ανίχνευσης του βαρυτικού κύματος και να εκτιμήσουν τα σφάλματα των μετρήσεων που γίνονται κατά την ανίχνευση. Κα-λούνται, επίσης, με τη βοήθεια κατάλληλων ιστογραμμάτων και γραφικών παραστάσεων που αναπτύχθηκαν μέσω των μο-ντέλων που προτάθηκαν για τη συγχώνευση των μαύρων τρυπών, να εκτιμήσουν το εύρος τιμών των μαζών των συγκρου-σθένων μαύρων τρυπών, την ενέργεια που εκλύθηκε από το φαινόμενο, καθώς και την ευαισθησία των οργάνων ανίχνευ-σης (LIGO). Τέλος, προτάθηκε στους μαθητές/-τριες, με τη βοήθεια αλγοριθμικών διαδικασιών, να πειραματισθούν με διά-φορα ζεύγη υποθετικά συγκρουομένων μαύρων τρυπών και να ελέγξουν τη «μάζα σφυρίγματος» καθώς και αν τα παραγό-μενα βαρυτικά κύματα μπορούν να ανιχνευθούν με την υπάρχουσα ευαισθησία των οργάνων του πειράματος LIGO.

In this paper, we study the aggregation between the frequency division duplex and time division duplex (TDD) spectrum bands within the context of 3GPP LTE-A system. To be specific, we first provide a cross-layer design analysis to obtain the achievable throughput using the TDD mode for transmission in LTE-A system. Under particular QoS requirements and certain channel conditions, the achievable throughput is derived and evaluated. The QoS requirements required from the upper layers, where the file size, the TCP window size and the latency for efficient transmission are incorporated in the final formulation. Having obtained the formulation, simulation results highlight the impact of the QoS parameters to different TDD frame format, wherein the number of DL and UL subframes vary. Having taken into account this design aspects, we propose a framework for TDD frame adaptation within the LTE-A system. The aim of this framework is to provide the dynamic configuration of different TDD frame formats by calculating the DL:UL subframes ratio under certain channel conditions and QoS requirements. We also provide flowchart procedures of how such a solution could be implemented within the 3GPP LTE-A context. Simulation results are carried out, which reveal the probability of choosing the different TDD frame formats from the system under certain channel conditions and QoS requirements.