Μέθοδοι λήψης αποφάσεων και μελέτη αβεβαιότητας για τη δημιουργία οδικού χάρτη με εφαρμογή στα οικιακά δίκτυα επόμενης γενιάς

Abstract

In recent years there is a need for supporting broadband services in both home andoffice networks. Towards this end, there has been great progress in technologies thatoffer high bandwidth, which resulted to an interest for the evolution of home networksand many standards have been developed for the interconnection of the devices. Giventhe increasing technological development, it would be interesting to investigate thetechnical solutions and the possibility to achieve high bit rate connectivity. Towards thisend, this thesis aims to investigate the development of a roadmap which will be the keyfor ensuring the smooth development of future home networks and determine the mostappropriate technological solutions for the development of such systems. However,apart from technical difficulties, the network designer should take into consideration thedifferent economic and social issues affecting the adoption of home network systems. Inview of such difficulties, the need for a roadmap of home network systems arises inorder to address all these issues.This thesis investigates the major aspects affecting the development of future homenetworks, and creates an effective roadmap for their development based on multicriteriadecision making methods. Although most decision makers rely on decisionsbased partly on intuition, such an approach is not effective for making importantdecisions especially in a demanding business environment. It is therefore particularlyimportant to investigate the effectiveness of these methods under different conditions,taking into account the influence of uncertainty that may undermine these processes.According to the above, this thesis aims both to contribute to a roadmap implementationin next-generation home networks, based on multi-criteria decision making methods andalso study critical issues of uncertainty lurking in decision making processes and mayaffect the final result. The study and the development of the above lies on the AnalyticalHierarchy Process (AHP), and especially in pairwise comparison method, integral partof many decision making processes.The thesis is structured as follows:Chapter 1 introduces a variety of technological solutions that could contribute to thedevelopment and further growth of next-generation home networks, in order to achievehigh speed connectivity. This chapter also specifies the need for a roadmap that willensure their smooth development.Chapter 2 presents the decision making methodologies focusing on multi-criteriamethods and especially on the Analytical Hierarchy Process, to be used for thedevelopment of the roadmap, in the context of this thesis.Chapter 3 explains various critical technological and socio-economic issues in order to investigate their influence on the development of future home networks.In Chapter 4, we present and analyze the creation processes for a roadmap, associatedwith home networking systems, and specifically to the functionality of the networkextension.Chapter 5 focuses on the evaluation of the potential optical wireless technologies in thedevelopment of home network, towards the vision of a future home or office networkbased entirely on optical systems.In the context of investigating the impact of uncertainty that may undermine the decisionmaking methods, Chapters 6 and 7 focus on addressing the impact of uncertainty introduced when the experts complete the pairwise comparison methods in multicriteriadecision making methods.More specifically, in Chapter 6 we propose an uncertainty model to address two majorissues concerning the probability of rank reversal in pairwise comparisons. The firstissue highlights the relations between the probability of rank reversal and the group sizeof experts participating in surveys. The second issue investigates how the probability ofrank reversal can be assessed in practice from actual user data.In Chapter 7, a theoretical model is proposed, based on multivariate normal cumulativedistribution function (MVNCDF), in order to estimate the probability of rank reversal andinvestigate the impact of uncertainty in the final outcomes of pairwise comparisons.Finally, Chapter 8 summarizes the main conclusions of this thesis. Somerecommendations for further research are also included.

Τα τελευταία χρόνια έχει εμφανιστεί μια επιτακτική ανάγκη για την υποστήριξη ευρυζωνικών υπηρεσιών τόσο στον οικιακό όσο και στον εργασιακό χώρο. Προς αυτήν την κατεύθυνση, έχει σημειωθεί μεγάλη πρόοδος σε τεχνολογίες που προσφέρουν ένα υψηλό εύρος ζώνης, γεγονός που έχει προκαλέσει ιδιαίτερο ενδιαφέρον στην εξέλιξη των δικτύων μέσα στο σπίτι και πολλά πρότυπα έχουν αναπτυχθεί για τη διασύνδεση των αντίστοιχων συσκευών. Δεδομένης της ολοένα αυξανόμενης εξέλιξης των τεχνολογιών τίθεται το θέμα διερεύνησης των τεχνολογικών λύσεων, καθώς και του τρόπου με τον οποίο εκείνες θα διασυνδεθούν, έτσι ώστε να επιτευχθούν υψηλές ταχύτητες. Προς αυτήν την κατεύθυνση η παρούσα διδακτορική διατριβή έρχεται να διερευνήσει τη δημιουργία ενός οδικού χάρτη (roadmapping) που θα αποτελέσει το κλειδί για τη διασφάλιση της ομαλής ανάπτυξης μελλοντικών οικιακών δικτύων, θα προδιαγράψει την πορεία τους και θα καθορίσει τις καταλληλότερες τεχνολογικές λύσεις για την ανάπτυξη των αντίστοιχων συστημάτων. Σε αυτό το σημείο, αξίζει να σημειωθεί ότι εκτός από τις τεχνολογικές δυσκολίες, ο σχεδιαστής του δικτύου πρέπει να λάβει υπόψην του ποικίλα οικονομικά και κοινωνικά θέματα που επηρεάζουν την υιοθέτηση των οικιακών δικτυακών συστημάτων από το ευρύ κοινό. Εν όψει αυτών των δυσκολιών, η ανάγκη για ένα χάρτη οικιακών δικτυακών συστημάτων, για την αντιμετώπιση όλων αυτών των θεμάτων, είναι προφανής, προκειμένου να επιτευχθεί η συναίνεση σχετικά με το σύνολο των αναγκών και των τεχνολογιών που απαιτούνται. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, η διερεύνηση των σημαντικών ζητημάτων που επηρεάζουν την ανάπτυξη των μελλοντικών οικιακών δικτύων, καθώς και τον καθορισμό ενός αποτελεσματικού οδικού χάρτη για την εξέλιξή τους βασίζεται στις πολυκριτηριακές μεθόδους λήψης απόφασης. Άλλωστε στη σύγχρονή εποχή που διανύουμε, η λήψη ορθών αποφάσεων με τη χρήση αποτελεσματικών και προηγμένων μεθόδων είναι υψίστης σημασίας. Παρότι η πλειοψηφία των διευθυντικών στελεχών λαμβάνει αποφάσεις με βάση το ένστικτο, μία τέτοια προσέγγιση δεν είναι αποτελεσματική για τη λήψη σημαντικών αποφάσεων, και μάλιστα, σε ένα απαιτητικό επιχειρηματικό περιβάλλον, όπως αυτό στο οποίο βρισκόμαστε. Συνεπώς, κρίνεται ιδιαίτερα σημαντική και η διευρεύνηση της αποτελεσματικότητας των μεθόδων αυτών κάτω από διαφορετικές συνθήκες, λαμβάνοντας υπόψη την επιρροή της αβεβαιότητας,που μπορεί να ελλοχεύει σε αυτές τις διαδικασίες, στο τελικό αποτέλεσμα.Σύμφωνα με τα παραπάνω, η παρούσα διδακτορική διατριβή έχει ως απώτερο σκοπό αφενός τη δημιουργία ενός οδικού χάρτη με εφαρμογή στα οικιακά δίκτυα επόμενης γενιάς, με τη βοήθεια των πολυκριτηριακών μεθόδων λήψης απόφασης και αφετέρου την μελέτη κρίσιμων θεμάτων αβεβαιότητας που ελλοχεύουν στις διαδικασίες λήψης απόφασης και ενδέχεται να επηρεάζουν το τελικό αποτέλεσμα. Η μελέτη και ανάπτυξη των ανωτέρω βασίζεται στην Αναλυτική Ιεραρχική Διαδικασία (AHP – Analytic HierarchyProcess), σε κάποιες παραλλαγές της και ιδιαίτερα στη μέθοδο συγκρίσεων ανά ζεύγη,η οποία χαρακτηρίζεται ως ιδιαίτερο και αναπόσπαστο κομμάτι πολλών διαδικασιών λήψης απόφασης ακόμα και πέραν της AHP.Η διατριβή έχει την εξής διάρθρωση: Στο Κεφάλαιο 1, παρουσιάζονται ποικίλες τεχνολογικές λύσεις που θα μπορούσαν να συμβάλλουν στην εξέλιξη και περαιτέρω ανάπτυξη των οικιακών δικτύων επόμενης γενιάς, έχοντας ως γνώμονα την επίτευξη υψηλών ταχυτήτων. Σε αυτό το κεφάλαιο προδιαγράφεται επίσης η αναγκαιότητα για τη δημιουργία ενός οδικού χάρτη που θα διασφαλίσει την ομαλή ανάπτυξή τους. Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται οι μεθοδολογίες λήψης απόφασης δίνοντας έμφαση στις πολυκριτηριακές μεθόδους και ιδιαίτερα στην Αναλυτική Ιεραρχική Διαδικασία, που πρόκειται να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη του οδικού χάρτη, στο πλαίσιο της παρούσας διδακτορικής διατριβής.Στο Κεφάλαιο 3 μελετώνται ποικίλα κρίσιμα τεχνολογικά και κοινωνικοοικονομικά θέματα, προκειμένου να διευρευνηθεί η επιρροή που εξασκούν στην ανάπτυξη των μελλοντικών οικιακών δικτύων.Στη συνέχεια, στο Κεφάλαιο 4, παρουσιάζονται και αναλύονται οι διαδικασίες δημιουργίας ενός οδικού χάρτη, που σχετίζεται με το σύστημα οικιακής δικτύωσης, και συγκεκριμένα με τη λειτουργικότητα της επέκτασης του δικτύου.Το Κεφάλαιο 5 εστιάζει στην αξιολόγηση των εν δυνάμει οπτικών ασύρματων τεχνολογιών για την ανάπτυξη του οικιακού δικτύου, έχοντας ως όραμα ένα μελλοντικό σπίτι ή γραφείο βασιζόμενο εξ’ολοκλήρου σε οπτικά συστήματα.Κατόπιν, στο πλαίσιο διευρεύνησης των επιπτώσεων της αβεβαιότητας, που ενδέχεται να ελλοχεύει στις μεθόδους λήψης απόφασης, τα Κεφάλαια 6 και 7 εστιάζουν στην αντιμετώπιση των επιπτώσεων της αβεβαιότητας, που εισάγεται όταν οι εμπειρογνώμονες συμπληρώνουν τους πίνακες των συγκρίσεων ανά ζεύγη, στο πλαίσιο των διαδικασιών πολυκριτηριακής λήψης απόφασης.Πιο συγκεκριμένα, στο Κεφάλαιο 6 προτείνεται ένα μοντέλο αβεβαιότητας για την αντιμετώπιση δύο σημαντικών ζητημάτων που αφορούν την πιθανότητα αντιστροφής κατάταξης στις συγκρίσεις ανά ζεύγη. Το πρώτο θέμα αφορά στο πώς αυτή η πιθανότητα μειώνεται με την αύξηση του αριθμού των εμπειρογνωμόνων που συμμετέχουν στις έρευνες. Το δεύτερο θέμα, αφορά στο πώς η πιθανότητα αναστροφής κατάταξης μπορεί να εκτιμηθεί στην πράξη, από τα στοιχεία των πινάκων συγκρίσεων κατά ζεύγη μίας ομάδας εμπειρογνωμόνων.Στη συνέχεια, στο Κεφάλαιο 7, προτείνεται ένα θεωρητικό μοντέλο, που βασίζεται στην αθροιστική συνάρτηση κανονικής κατανομής πολλών μεταβλητών (MVNCDF -multivariate normal cumulative distribution function), για τον θεωρητικό υπολογισμό της πιθανότητας αναστροφής κατάταξης και την επίδραση της αβεβαιότητας στο τελικό αποτελέσμα της μεθόδου συγκρίσεων ανά ζεύγη. Τέλος, στο Κεφάλαιο 8, συνοψίζονται τα σημαντικότερα συμπεράσματα που προέκυψαν από την παρούσα διατριβή και γίνονται προτάσεις για περαιτέρω έρευνα.