Τεχνοοικονομική ανάλυση και διαχείριση προφίλ χρήστη για υπηρεσίες και ασύρματα δίκτυα πέραν της τρίτης γενιάς

Abstract

During the last two decades extremely rapid evolution is observed in Technology and Communications. This evolution benchmarks a new era and calls everyone to be a part of this, by using the new infrastructures developing. At the same time, this evolution is reflected in the enormous investments made on the development of pioneer systems and infrastructures. These infrastructures aim at coping with the continuous needs of the users, as well as adapting to their unique preferences. This may be realised through constantly updated, adaptive and innovative services. These services will have to be viable and dependable systems, able to fulfil users’ needs, any time requested. The viability of such systems is guaranteed through the appropriate technoeconomic analysis and the adaptation to users’ preferences, through cognitive networks. In this context, this PhD thesis deals with issues of technoeconomic analysis and user profile management, for services and wireless Beyond the Third Generation networks. The First Chapter of this thesis is introductory. It presents the axes on which the thesis is set and the field of knowledge is covered within these axes. More specifically, the structure of the PhD thesis is presented, outlining the field of knowledge it discusses. The technoeconomic analysis that takes place, in order to certify Reconfigurable Networks’ viability, serves as the cost efficiency assessment procedure. Quality of Service estimation and functionality improvement comprise the target of the User Profile Management in the context of services and wireless Beyond the Third Generation Networks. Moreover, within the First Chapter the support by the State of the Art is presented, in order to showcase the relevance of this analysis with the current trends in technology. Finally, the Chapter concludes with an overview of Beyond the Third Generation systems and introduction each of the chapters of this thesis. The Second Chapter is a technoeconomic analysis and evaluation of the Beyond the Third Generation infrastructures. It is essential to have evidence that the transition to the Beyond the Third Generation infrastructures is a technological achievement, progress and increase of the options for user’s satisfaction, and a financially viable and profitable solution. In this way, the functionality and efficiency of these networks is verified, resulting to the improvement of Quality of Service and consequently, to user satisfaction. The Third Chapter discusses on the User Profile in a Mobile Service environment. It is mandatory for the purpose it is set up for; the fulfilment of user requirements. Thus, this chapter defines the way, by which User Profile has to be structured, as well as the parameters that comprise it, in order to reflect user preferences. Furthermore, it presents two different methodologies for encoding and recording such preferences, namely the Bayesian Average methodology and the Bayesian Networks methodology. The results of the application of the two methodologies and a comparison between these results is also taken down and presented. The Fourth Chapter is a technical, specific instance, and acts as a sequence of the Third Chapter. Precisely, it presents the structure and the parameters of the User Profile, within an E-learning Service environment. Recording and predicting users’ future preferences are also studied within this chapter, through Bayesian Networks methodology. Based on this methodology, the results of different case scenarios are also discussed. The Fifth Chapter considers User Profile in a Transportation Management – Car Pooling Service environment. This chapter also presents the structure and the parameters of User Profile, focusing on its management. Moreover, in the context of this service, the way of selecting a specific transportation service, through correlating a driver and a passenger sharing the itinerary, is also discussed. The methodology used is the Objective Function. The results of the different case scenarios created to test the methodology are also presented. The Sixth Chapter describes the conclusions of the PhD thesis and potential future extensions of the work are also given. As the wide scientific field of this PhD thesis is “Quality of Service Management in Future Multimedia Applications”, the main objective of this thesis focuses on the technoeconomic analysis for the verification of the financial viability in the investment on Beyond the Third Generation networks and User Profile management for service and wireless Beyond the Third Generation networks. In this sense, simulations have taken place, the results of which are used to certify the legitimacy of the allegations, with respect to the effectiveness of the presented methodologies for resolving the presented problems.

Τις τελευταίες δύο δεκαετίες παρατηρείται ραγδαία εξέλιξη στην Τεχνολογία και τις Επικοινωνίες. Η εξέλιξη αυτή αντανακλάται στις τεράστιες επενδύσεις που λαμβάνουν χώρα για την ανάπτυξη περαιτέρω καινοτόμων συστημάτων και υποδομών. Ταυτόχρονα, η εξέλιξη αυτή σηματοδοτεί μια νέα εποχή και καλεί όλους τους πολίτες να αποτελέσουν μέρος της εξέλιξης αυτής, μέσω της χρήσης των νέων υποδομών που αναπτύσσονται. Οι υποδομές αυτές έχουν ως στόχο τόσο να αντεπεξέλθουν στις διαρκώς αυξανόμενες ανάγκες των χρηστών, όσο και να προσαρμοστούν στις ιδιαίτερες προτιμήσεις τους. Αυτό είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί μέσω της παροχής διαρκώς αναβαθμιζόμενων, προσαρμοστικών και καινοτόμων υπηρεσιών. Οι υπηρεσίες αυτές θα πρέπει να αποτελούν συστήματα βιώσιμα, ικανά να καλύπτουν τις ανάγκες των χρηστών, όποτε και αν ζητηθεί. Η βιωσιμότητα (viability) αυτή πιστοποιείται τόσο μέσω της τεχνοοικονομικής ανάλυσης (technoeconomic analysis), αλλά και μέσω της προσαρμογής στις προτιμήσεις των χρηστών (adaptation in user preferences) μέσω των γνωσιακών δικτύων (cognitive networks). Στο πλαίσιο αυτό κινείται η παρούσα διδακτορική διατριβή, η οποία πραγματεύεται ζητήματα τεχνοοικονομικής ανάλυσης και διαχείρισης προφίλ χρήστη, για υπηρεσίες και ασύρματα δίκτυα πέραν της τρίτης γενιάς (Beyond the Third Generation - Β3G). Το Πρώτο Κεφάλαιο αποτελεί εισαγωγή της διδακτορικής διατριβής. Παρουσιάζει τους άξονες στους οποίους κινείται η διατριβή και το γνωστικό πεδίο το οποίο καλύπτει. Πιο συγκεκριμένα, παρουσιάζεται η δομή της διδακτορικής διατριβής, υπογραμμίζοντας τα επιμέρους επιστημονικά πεδία, με τα οποία καταπιάνεται. Η διαδικασία αποτίμησης της οικονομικής αποδοτικότητας λαμβάνει χώρα μέσω της τεχνοοικονομικής ανάλυσης, ώστε να πιστοποιηθεί η βιωσιμότητα των Επαναδιαρθρώσιμων Δικτύων (Reconfigurable Networks). Η εκτίμηση της Ποιότητας Υπηρεσίας (Quality of Service) και η βελτίωση της λειτουργικότητας του συστήματος (functionality) αποτελούν το στόχο του πεδίου της διαχείρισης Προφίλ Χρήστη (User Profile Management) στο πλαίσιο των υπηρεσιών και των ασυρμάτων, Πέραν της Τρίτης Γενιάς Δικτύων. Επιπλέον, στο πλαίσιο του Πρώτου Κεφαλαίου, γίνεται συσχέτιση των αξόνων της διδακτορικής διατριβής με τις τελευταίες εξελίξεις. Τέλος, το Κεφάλαιο ολοκληρώνεται με την επισκόπηση των Δικτύων Πέραν της Τρίτης Γενιάς και την εισαγωγή σε κάθε ένα από τα κεφάλαια της διατριβής. Το Δεύτερο Κεφάλαιο αποτελεί την τεχνοοικονομική ανάλυση και αξιολόγηση των υποδομών Πέραν της Τρίτης Γενιάς. Είναι αναγκαίο να γνωρίζουμε ότι το πέρασμα στις υποδομές Πέραν της Τρίτης Γενιάς αποτελεί τόσο τεχνολογική πρόοδο και ανάπτυξη των επιλογών για την ικανοποίηση του χρήστη, αλλά και οικονομικά βιώσιμη λύση. Με τον τρόπο αυτό πιστοποιείται η λειτουργικότητα και η αποδοτικότητα των δικτύων αυτών, έχοντας ως αποτέλεσμα τη βελτίωση της Ποιότητας Υπηρεσίας και κατ’ επέκταση την ικανοποίηση των προτιμήσεων του χρήστη. Το Τρίτο Κεφάλαιο περιλαμβάνει τη μελέτη του Προφίλ του Χρήστη σε ένα Περιβάλλον Κινητών Επικοινωνιών (mobile service). Το σύστημα αυτό είναι απαραίτητο να ικανοποιεί το σκοπό για τον οποίο δημιουργήθηκε: την πλήρωση των αναγκών και προτιμήσεων του χρήστη. Το Κεφάλαιο λοιπόν αυτό ορίζει τον τρόπο με τον οποίο θα πρέπει να δομείται το Προφίλ Χρήστη και τις παραμέτρους που το επηρεάζουν, ώστε να αντικατοπτρίζει τις προτιμήσεις του χρήστη. Επιπλέον, παρουσιάζει δύο μεθόδους για την κωδικοποίηση και καταγραφή των προτιμήσεων αυτών, τη μέθοδο Bayesian Average και τη μέθοδο Bayesian Networks. Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των μεθόδων και η μεταξύ τους σύγκριση. Το Τέταρτο Κεφάλαιο αποτελεί εξειδικευμένο παράδειγμα και συνέχεια του Τρίτου Κεφαλαίου. Συγκεκριμένα, παρουσιάζει τη δομή και τις παραμέτρους του Προφίλ του Χρήστη σε ένα Μαθησιακό Περιβάλλον (e-learning service). Η καταγραφή και η πρόβλεψη των μελλοντικών προτιμήσεων του χρήστη μελετώνται μέσω της μεθόδου των Bayesian Networks, ενώ αναλύονται πιθανά σενάρια με βάση τη μέθοδο αυτή. Το Πέμπτο Κεφάλαιο μελετά το Προφίλ του Χρήστη σε ένα Περιβάλλον Εξυπηρέτησης Μεταφοράς (Transportation Management – Car Pooling service). Το Κεφάλαιο πραγματεύεται τη δομή ενός τέτοιου συστήματος και εστιάζει στη διαχείριση του Προφίλ Χρήστη. Ορίζει τις παραμέτρους που επηρεάζουν το Προφίλ του Χρήστη στο πλαίσιο της υπηρεσίας αυτής και παρουσιάζει τον τρόπο επιλογής μιας συγκεκριμένης υπηρεσίας μεταφοράς, μέσω του διαμοιρασμού της με έναν άλλο χρήστη. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται είναι εκείνη της Αντικειμενικής Συνάρτησης (Objective Function). Επίσης, μελετώνται διαφορετικές περιπτώσεις εφαρμογής της μεθόδου αυτής και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα. Τέλος, στο Έκτο Κεφάλαιο περιγράφονται τα συμπεράσματα της διδακτορικής διατριβής και προτείνονται κάποιες πιθανές μελλοντικές επεκτάσεις για τη συνέχιση της εργασίας σε θέματα που προέκυψαν εξ’ αυτής. Καθώς το ευρύτερο επιστημονικό πεδίο της διδακτορικής διατριβής είναι “Διαχείριση Ποιότητας Υπηρεσίας σε Μελλοντικές Εφαρμογές Πολυμέσων”, η διατριβή επικεντρώνεται στην τεχνοοικονομική ανάλυση για την πιστοποίηση της βιωσιμότητας και η διαχείριση του προφίλ του χρήστη για υπηρεσίες και ασύρματα Δίκτυα Πέραν της Τρίτης Γενιάς. Παράλληλα, πραγματοποιούνται προσομοιώσεις, τα αποτελέσματα των οποίων χρησιμοποιούνται για την πιστοποίηση της ορθότητας των ισχυρισμών σχετικά με την καταλληλότητα των παρουσιαζομένων μεθόδων επίλυσης των προβλημάτων.