Energy and cost management in shared heterogeneous network deployments

During the recent years, a huge augmentation of the data traffic volume has been noticed, while a further steep increase is expected in the following years. As a result, questions have been raised over the years about the energy consumption needs of the wireless telecommunication networks, their carbon dioxide emissions and their operational expenses. Aiming at meeting the high traffic demands with flat energy consumption and flat incurred expenses, mobile network operators (MNOs) have opted to improve their position (i) by deploying heterogeneous networks (HetNets), which are consisted of macrocell base stations (MBSs) and small cell base stations (SBSs) and (ii) by sharing their infrastructure. However, questions could be raised about the extend to which HetNet densification is of aid. Given that network planning is executed according to high traffic load volumes, BS underutilisation during low-traffic hours cannot be neglected. Similarly, the aggregated energy needs of multiple SBSs equals the ones of an energy hungry MBS, having thus a respectable share of the net energy consumption. In this context, a set of research opportunities have been identified. This thesis provides contribution toward the achievement of a greener and more cost efficient operation of HetNet deployments, where multiple stakeholders develop their activity and where energy support can have the form of various alternate schemes, including renewable energy (RE) sources. Depending on the network energy support, i.e., whether RE sources are used in the network or not, the main body of this thesis is divided in two research directions. The first part of the thesis uses the technology of switching off strategies in order to explore their efficiency in terms of both energy and costs in a HetNet. The HetNet is assumed to be a roaming-based cooperative activity of multiple MNOs that is powered exclusively by grid energy. A switching off and a cost allocation scheme are proposed, using as criteria the BS type, the BS load and the roaming cost for traffic offloading. The performance of the proposed schemes is evaluated with respect to energy efficiency, cost savings and fairness, using computer-based simulations. The second part of the thesis explores energy and cost management issues in energy harvesting (EH) HetNet deployments where EH-BSs use an EH system (EHS), an energy storage system (ESS) and the smart grid (SG) as energy procurement sources. The EH-HetNet is assumed a two-tier network deployment of EH-MBSs that are passively shared among an MNO set and EH-SBSs that are provided to MNOs by an infrastructure provider. Taking into consideration the infrastructure location and the variety of stakeholders involved in the network deployment, approaches of RE exchange (REE) are proposed as a cooperative RE sharing for the shared EH-MBSs, based on bankruptcy theory, and a non-cooperative, aggregator-assisted RE trading, based on double auctions, for the EH-SBSs. The performance of the proposed schemes is evaluated in terms of the hours of independence of the studied system from the SG, the fairness regulated by the provided solution and the economical payoffs extracted for the stakeholdersDurante los últimos años, se ha notado un aumento enorme del volumen de tráfico de datos, mientras que se espera un nuevo aumento en los próximos años. Como resultado, se han planteado preguntas sobre las necesidades de consumo de energía de las redes inalámbricas de telecomunicaciones, sus emisiones de dióxido de carbono y sus gastos operativos. Con el objetivo de satisfacer las altas demandas de tráfico con consumo de energía constante y con gastos incurridos constantes, además de utilizar soluciones basadas en la nube, los operadores de redes móviles (MNOs) han optado por mejorar su posición (i) desplegando redes heterogéneas (HetNets), que consisten en estaciones base de macro-células (MBSs) y estaciones base de células pequeñas (SBSs), y (ii) compartiendo su infraestructura. Sin embargo, podrían plantearse preguntas sobre hasta qué punto la densificación de una HetNet es de ayuda. Dado que la planificación de la red se ejecuta de acuerdo con los volúmenes de carga de tráfico más elevados, no se puede descuidar la subutilización de las estaciones base (BS) durante las horas de poco tráfico. De manera similar, las necesidades de energía agregadas de múltiples SBSs son iguales a las de una MBS que consume mucha energía, teniendo así una parte respetable del consumo neto de energía. En este contexto, se ha identificado un conjunto de oportunidades de investigación. Esta tesis contribuye al logro de una operación más ecológica y rentable de las implementaciones de HetNet, donde múltiples partes interesadas desarrollan su actividad y donde el apoyo energético puede tener la forma de varios esquemas alternativos, incluidas las fuentes de energía renovables (RE). Dependiendo del soporte de energía de red, es decir, si las fuentes de RE se usan en la red o no, el cuerpo principal de esta tesis se divide en dos direcciones de investigación. La primera parte de la tesis utiliza la tecnología de las estrategias de apagado con el objetivo de explorar su eficiencia en términos de energía y gastos en una HetNet. Se asume que la HetNet es una actividad cooperativa basada en la itinerancia de múltiples MNO que se alimenta exclusivamente de energía de la red. Se propone un esquema de desconexión y de asignación de costes, que utiliza como criterios el tipo de BS, la carga de BS y el coste de la itinerancia para la descarga de tráfico. El rendimiento de los esquemas propuestos se evalúa con respecto a la eficiencia energética, el ahorro de costes y la equidad, usando simulaciones en computadora. La segunda parte de la tesis explora los problemas de gestión de energía y de costes en las implementaciones de HetNet donde las estaciones base recolectan energía usando un sistema EH (EHS), un sistema de almacenamiento de energía (ESS) y la red eléctrica inteligente (SG) como sistemas de adquisición de energía. Se asume que el EH-HetNet es una implementación de redes de dos niveles donde los EH-MBSs se comparten pasivamente entre un conjunto de MNOs y EH-SBSs se proporcionan a los MNOs de un proveedor de infraestructura. Teniendo en cuenta la ubicación de la infraestructura y la variedad de partes interesadas e involucradas en el despliegue de la red, se proponen enfoques de intercambio de RE (REE) como un intercambio cooperativo de RE para los EH-MBS compartidos, basado en la teoría de bancarrota, y un no cooperativo comercio de RE para los EH-SBSs, que es asistido por un agregador y basado en las subastas dobles. El rendimiento de los esquemas propuestos se evalúa en términos de las horas de independencia del sistema estudiado con respecto al SG, la imparcialidad regulada por la solución proporcionada y los beneficios económicos extraídos para las interesadas

Energy and cost management in shared heterogeneous network deployments

Pla de Doctorat industrial de la Generalitat de CatalunyaDuring the recent years, a huge augmentation of the data traffic volume has been noticed, while a further steep increase is expected in the following years. As a result, questions have been raised over the years about the energy consumption needs of the wireless telecommunication networks, their carbon dioxide emissions and their operational expenses. Aiming at meeting the high traffic demands with flat energy consumption and flat incurred expenses, mobile network operators (MNOs) have opted to improve their position (i) by deploying heterogeneous networks (HetNets), which are consisted of macrocell base stations (MBSs) and small cell base stations (SBSs) and (ii) by sharing their infrastructure. However, questions could be raised about the extend to which HetNet densification is of aid. Given that network planning is executed according to high traffic load volumes, BS underutilisation during low-traffic hours cannot be neglected. Similarly, the aggregated energy needs of multiple SBSs equals the ones of an energy hungry MBS, having thus a respectable share of the net energy consumption. In this context, a set of research opportunities have been identified. This thesis provides contribution toward the achievement of a greener and more cost efficient operation of HetNet deployments, where multiple stakeholders develop their activity and where energy support can have the form of various alternate schemes, including renewable energy (RE) sources. Depending on the network energy support, i.e., whether RE sources are used in the network or not, the main body of this thesis is divided in two research directions. The first part of the thesis uses the technology of switching off strategies in order to explore their efficiency in terms of both energy and costs in a HetNet. The HetNet is assumed to be a roaming-based cooperative activity of multiple MNOs that is powered exclusively by grid energy. A switching off and a cost allocation scheme are proposed, using as criteria the BS type, the BS load and the roaming cost for traffic offloading. The performance of the proposed schemes is evaluated with respect to energy efficiency, cost savings and fairness, using computer-based simulations. The second part of the thesis explores energy and cost management issues in energy harvesting (EH) HetNet deployments where EH-BSs use an EH system (EHS), an energy storage system (ESS) and the smart grid (SG) as energy procurement sources. The EH-HetNet is assumed a two-tier network deployment of EH-MBSs that are passively shared among an MNO set and EH-SBSs that are provided to MNOs by an infrastructure provider. Taking into consideration the infrastructure location and the variety of stakeholders involved in the network deployment, approaches of RE exchange (REE) are proposed as a cooperative RE sharing for the shared EH-MBSs, based on bankruptcy theory, and a non-cooperative, aggregator-assisted RE trading, based on double auctions, for the EH-SBSs. The performance of the proposed schemes is evaluated in terms of the hours of independence of the studied system from the SG, the fairness regulated by the provided solution and the economical payoffs extracted for the stakeholdersDurante los últimos años, se ha notado un aumento enorme del volumen de tráfico de datos, mientras que se espera un nuevo aumento en los próximos años. Como resultado, se han planteado preguntas sobre las necesidades de consumo de energía de las redes inalámbricas de telecomunicaciones, sus emisiones de dióxido de carbono y sus gastos operativos. Con el objetivo de satisfacer las altas demandas de tráfico con consumo de energía constante y con gastos incurridos constantes, además de utilizar soluciones basadas en la nube, los operadores de redes móviles (MNOs) han optado por mejorar su posición (i) desplegando redes heterogéneas (HetNets), que consisten en estaciones base de macro-células (MBSs) y estaciones base de células pequeñas (SBSs), y (ii) compartiendo su infraestructura. Sin embargo, podrían plantearse preguntas sobre hasta qué punto la densificación de una HetNet es de ayuda. Dado que la planificación de la red se ejecuta de acuerdo con los volúmenes de carga de tráfico más elevados, no se puede descuidar la subutilización de las estaciones base (BS) durante las horas de poco tráfico. De manera similar, las necesidades de energía agregadas de múltiples SBSs son iguales a las de una MBS que consume mucha energía, teniendo así una parte respetable del consumo neto de energía. En este contexto, se ha identificado un conjunto de oportunidades de investigación. Esta tesis contribuye al logro de una operación más ecológica y rentable de las implementaciones de HetNet, donde múltiples partes interesadas desarrollan su actividad y donde el apoyo energético puede tener la forma de varios esquemas alternativos, incluidas las fuentes de energía renovables (RE). Dependiendo del soporte de energía de red, es decir, si las fuentes de RE se usan en la red o no, el cuerpo principal de esta tesis se divide en dos direcciones de investigación. La primera parte de la tesis utiliza la tecnología de las estrategias de apagado con el objetivo de explorar su eficiencia en términos de energía y gastos en una HetNet. Se asume que la HetNet es una actividad cooperativa basada en la itinerancia de múltiples MNO que se alimenta exclusivamente de energía de la red. Se propone un esquema de desconexión y de asignación de costes, que utiliza como criterios el tipo de BS, la carga de BS y el coste de la itinerancia para la descarga de tráfico. El rendimiento de los esquemas propuestos se evalúa con respecto a la eficiencia energética, el ahorro de costes y la equidad, usando simulaciones en computadora. La segunda parte de la tesis explora los problemas de gestión de energía y de costes en las implementaciones de HetNet donde las estaciones base recolectan energía usando un sistema EH (EHS), un sistema de almacenamiento de energía (ESS) y la red eléctrica inteligente (SG) como sistemas de adquisición de energía. Se asume que el EH-HetNet es una implementación de redes de dos niveles donde los EH-MBSs se comparten pasivamente entre un conjunto de MNOs y EH-SBSs se proporcionan a los MNOs de un proveedor de infraestructura. Teniendo en cuenta la ubicación de la infraestructura y la variedad de partes interesadas e involucradas en el despliegue de la red, se proponen enfoques de intercambio de RE (REE) como un intercambio cooperativo de RE para los EH-MBS compartidos, basado en la teoría de bancarrota, y un no cooperativo comercio de RE para los EH-SBSs, que es asistido por un agregador y basado en las subastas dobles. El rendimiento de los esquemas propuestos se evalúa en términos de las horas de independencia del sistema estudiado con respecto al SG, la imparcialidad regulada por la solución proporcionada y los beneficios económicos extraídos para las interesadas.Postprint (published version

Energy sharing and trading in multi-operator heterogeneous network deployments

© 2020 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.With a view to the expected increased data traffic volume and energy consumption of the fifth generation networks, the use of renewable energy (RE) sources and infrastructure sharing have been embraced as energy and cost-saving technologies. Aiming at reducing cost and grid energy consumption, in the present paper, we study RE exchange (REE) possibilities in late-trend network deployments of energy harvesting (EH) macrocell and small cell base stations (EH-MBSs, EH-SBSs) that use an EH system, an energy storage system, and the smart grid as energy procurement sources. On this basis, we study a two-tier network composed of EH-MBSs that are passively shared among a set of mobile network operators (MNOs), and EH-SBSs that are provided to MNOs by an infrastructure provider (InP). Taking into consideration the infrastructure location and the variety of stakeholders involved in the network deployment, we propose as REE approaches 1) a cooperative RE sharing, based on bankruptcy theory, for the shared EH-MBSs and 2) a non-cooperative, aggregator-assisted RE trading, which uses double auctions to describe the REE acts among the InP provided EH-SBSs managed by different MNOs, after an initial internal REE among the ones managed by a single MNO. Our results display that our proposals outperform baseline approaches, providing a considerable reduction in SG energy utilization and costs, with satisfaction of the participant parties.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Bacteriology and Antimicrobial Susceptibility Patterns of Childhood Acute Bacterial Conjunctivitis in Western Greece

Acute bacterial conjunctivitis is a common, highly contagious infection in children and is usually treated empirically with broad spectrum topical antibiotics. In the current study we investigated bacteriology and antibiotic susceptibility patterns in childhood acute bacterial conjunctivitis in Western Greece. We conducted a retrospective analysis of presumed acute bacterial conjunctivitis cases in ''Karamandaneio'' Pediatric General Hospital of Patras, Western Greece, between February 1, 2013 and January 31, 2018. Specimens from the lower conjunctiva fornix were isolated from 191 cases and outcomes were analyzed to identify the pathogenic bacteria of acute bacterial conjunctivitis and their corresponding antibiotic susceptibility patterns. Patients were divided into 3 groups; Group A included neonates under 28 days of life, Group B children from 1 month to 2 years and Group C from 2 years to 14 years. Results revealed that Staphylococcus spp., Haemophilus spp. and Streptococcus spp. were the most prevalent pathogens. No significant differences in isolated pathogens were found between the age groups. Antibiotic resistance rates were higher against ampicillin, ceftriaxone, ceftazidime and sulfamethoxazole. Resistance rates to Ciprofloxacin were low while none of the evaluated isolates were resistant to vancomycin. We concluded that predominant pathogens of childhood acute bacterial conjunctivitis in Western Greece were Staphylococcus spp., Haemophilus spp. and Streptococcus spp. Continuous surveillance, focused in distinct geographic areas, is encouraged to prepare more precise protocols of empirical treatment. Epub: October 1, 2019

Evaluating cost allocation imposed by cooperative switching off in multi-operator shared HetNets

©2017 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.The anticipated explosion in the total data traffic load will impose to mobile network operators (MNOs) the necessity to densify their networks to provide coverage. At the same time, since MNOs plan their networks according to their high-peak traffic load, base station (BS) underutilization during the low traffic hours raises the issue of unnecessary power consumption and excessive cost. In this paper, we plan to study the energy and cost efficiency of a heterogeneous network (HetNet) that is a cooperation result of many MNOs. Each MNO is owner of a HetNet, composed of eNodeBs and small cells and they cooperate by sharing their infrastructure and by switching off a part of it. BS type and traffic load constitute switching off criteria and a roaming-cost-based user association scheme is used to roam traffic to neighboring BSs. We assess the cost alterations created by the possible MNO coalitions and we propose a bankruptcy game to allocate the obtained cost to the cooperative MNOs and to motivate them thus to maintain their sharing agreement instead of following a non-cooperative tactic. The bankruptcy game uses Shapley Value to portray each MNO's contribution to cost savings. The MNOs’ satisfaction from their payoffs (i.e., the allocated cost) and the overall fairness of the method are evaluated. According to the extracted results, the proposed switching off scheme achieves significant improvement of energy efficiency for the studied network, while the proposed bankruptcy game achieves a balanced and satisfactory cost allocation for different MNO traffic loads.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Energy and cost management in shared heterogeneous network deployments

During the recent years, a huge augmentation of the data traffic volume has been noticed, while a further steep increase is expected in the following years. As a result, questions have been raised over the years about the energy consumption needs of the wireless telecommunication networks, their carbon dioxide emissions and their operational expenses. Aiming at meeting the high traffic demands with flat energy consumption and flat incurred expenses, mobile network operators (MNOs) have opted to improve their position (i) by deploying heterogeneous networks (HetNets), which are consisted of macrocell base stations (MBSs) and small cell base stations (SBSs) and (ii) by sharing their infrastructure. However, questions could be raised about the extend to which HetNet densification is of aid. Given that network planning is executed according to high traffic load volumes, BS underutilisation during low-traffic hours cannot be neglected. Similarly, the aggregated energy needs of multiple SBSs equals the ones of an energy hungry MBS, having thus a respectable share of the net energy consumption. In this context, a set of research opportunities have been identified. This thesis provides contribution toward the achievement of a greener and more cost efficient operation of HetNet deployments, where multiple stakeholders develop their activity and where energy support can have the form of various alternate schemes, including renewable energy (RE) sources. Depending on the network energy support, i.e., whether RE sources are used in the network or not, the main body of this thesis is divided in two research directions. The first part of the thesis uses the technology of switching off strategies in order to explore their efficiency in terms of both energy and costs in a HetNet. The HetNet is assumed to be a roaming-based cooperative activity of multiple MNOs that is powered exclusively by grid energy. A switching off and a cost allocation scheme are proposed, using as criteria the BS type, the BS load and the roaming cost for traffic offloading. The performance of the proposed schemes is evaluated with respect to energy efficiency, cost savings and fairness, using computer-based simulations. The second part of the thesis explores energy and cost management issues in energy harvesting (EH) HetNet deployments where EH-BSs use an EH system (EHS), an energy storage system (ESS) and the smart grid (SG) as energy procurement sources. The EH-HetNet is assumed a two-tier network deployment of EH-MBSs that are passively shared among an MNO set and EH-SBSs that are provided to MNOs by an infrastructure provider. Taking into consideration the infrastructure location and the variety of stakeholders involved in the network deployment, approaches of RE exchange (REE) are proposed as a cooperative RE sharing for the shared EH-MBSs, based on bankruptcy theory, and a non-cooperative, aggregator-assisted RE trading, based on double auctions, for the EH-SBSs. The performance of the proposed schemes is evaluated in terms of the hours of independence of the studied system from the SG, the fairness regulated by the provided solution and the economical payoffs extracted for the stakeholdersDurante los últimos años, se ha notado un aumento enorme del volumen de tráfico de datos, mientras que se espera un nuevo aumento en los próximos años. Como resultado, se han planteado preguntas sobre las necesidades de consumo de energía de las redes inalámbricas de telecomunicaciones, sus emisiones de dióxido de carbono y sus gastos operativos. Con el objetivo de satisfacer las altas demandas de tráfico con consumo de energía constante y con gastos incurridos constantes, además de utilizar soluciones basadas en la nube, los operadores de redes móviles (MNOs) han optado por mejorar su posición (i) desplegando redes heterogéneas (HetNets), que consisten en estaciones base de macro-células (MBSs) y estaciones base de células pequeñas (SBSs), y (ii) compartiendo su infraestructura. Sin embargo, podrían plantearse preguntas sobre hasta qué punto la densificación de una HetNet es de ayuda. Dado que la planificación de la red se ejecuta de acuerdo con los volúmenes de carga de tráfico más elevados, no se puede descuidar la subutilización de las estaciones base (BS) durante las horas de poco tráfico. De manera similar, las necesidades de energía agregadas de múltiples SBSs son iguales a las de una MBS que consume mucha energía, teniendo así una parte respetable del consumo neto de energía. En este contexto, se ha identificado un conjunto de oportunidades de investigación. Esta tesis contribuye al logro de una operación más ecológica y rentable de las implementaciones de HetNet, donde múltiples partes interesadas desarrollan su actividad y donde el apoyo energético puede tener la forma de varios esquemas alternativos, incluidas las fuentes de energía renovables (RE). Dependiendo del soporte de energía de red, es decir, si las fuentes de RE se usan en la red o no, el cuerpo principal de esta tesis se divide en dos direcciones de investigación. La primera parte de la tesis utiliza la tecnología de las estrategias de apagado con el objetivo de explorar su eficiencia en términos de energía y gastos en una HetNet. Se asume que la HetNet es una actividad cooperativa basada en la itinerancia de múltiples MNO que se alimenta exclusivamente de energía de la red. Se propone un esquema de desconexión y de asignación de costes, que utiliza como criterios el tipo de BS, la carga de BS y el coste de la itinerancia para la descarga de tráfico. El rendimiento de los esquemas propuestos se evalúa con respecto a la eficiencia energética, el ahorro de costes y la equidad, usando simulaciones en computadora. La segunda parte de la tesis explora los problemas de gestión de energía y de costes en las implementaciones de HetNet donde las estaciones base recolectan energía usando un sistema EH (EHS), un sistema de almacenamiento de energía (ESS) y la red eléctrica inteligente (SG) como sistemas de adquisición de energía. Se asume que el EH-HetNet es una implementación de redes de dos niveles donde los EH-MBSs se comparten pasivamente entre un conjunto de MNOs y EH-SBSs se proporcionan a los MNOs de un proveedor de infraestructura. Teniendo en cuenta la ubicación de la infraestructura y la variedad de partes interesadas e involucradas en el despliegue de la red, se proponen enfoques de intercambio de RE (REE) como un intercambio cooperativo de RE para los EH-MBS compartidos, basado en la teoría de bancarrota, y un no cooperativo comercio de RE para los EH-SBSs, que es asistido por un agregador y basado en las subastas dobles. El rendimiento de los esquemas propuestos se evalúa en términos de las horas de independencia del sistema estudiado con respecto al SG, la imparcialidad regulada por la solución proporcionada y los beneficios económicos extraídos para las interesadas

Energy and cost management in shared heterogeneous network deployments

Doctorat industrialDuring the recent years, a huge augmentation of the data traffic volume has been noticed, while a further steep increase is expected in the following years. As a result, questions have been raised over the years about the energy consumption needs of the wireless telecommunication networks, their carbon dioxide emissions and their operational expenses. Aiming at meeting the high traffic demands with flat energy consumption and flat incurred expenses, mobile network operators (MNOs) have opted to improve their position (i) by deploying heterogeneous networks (HetNets), which are consisted of macrocell base stations (MBSs) and small cell base stations (SBSs) and (ii) by sharing their infrastructure. However, questions could be raised about the extend to which HetNet densification is of aid. Given that network planning is executed according to high traffic load volumes, BS underutilisation during low-traffic hours cannot be neglected. Similarly, the aggregated energy needs of multiple SBSs equals the ones of an energy hungry MBS, having thus a respectable share of the net energy consumption. In this context, a set of research opportunities have been identified. This thesis provides contribution toward the achievement of a greener and more cost efficient operation of HetNet deployments, where multiple stakeholders develop their activity and where energy support can have the form of various alternate schemes, including renewable energy (RE) sources. Depending on the network energy support, i.e., whether RE sources are used in the network or not, the main body of this thesis is divided in two research directions. The first part of the thesis uses the technology of switching off strategies in order to explore their efficiency in terms of both energy and costs in a HetNet. The HetNet is assumed to be a roaming-based cooperative activity of multiple MNOs that is powered exclusively by grid energy. A switching off and a cost allocation scheme are proposed, using as criteria the BS type, the BS load and the roaming cost for traffic offloading. The performance of the proposed schemes is evaluated with respect to energy efficiency, cost savings and fairness, using computer-based simulations. The second part of the thesis explores energy and cost management issues in energy harvesting (EH) HetNet deployments where EH-BSs use an EH system (EHS), an energy storage system (ESS) and the smart grid (SG) as energy procurement sources. The EH-HetNet is assumed a two-tier network deployment of EH-MBSs that are passively shared among an MNO set and EH-SBSs that are provided to MNOs by an infrastructure provider. Taking into consideration the infrastructure location and the variety of stakeholders involved in the network deployment, approaches of RE exchange (REE) are proposed as a cooperative RE sharing for the shared EH-MBSs, based on bankruptcy theory, and a non-cooperative, aggregator-assisted RE trading, based on double auctions, for the EH-SBSs. The performance of the proposed schemes is evaluated in terms of the hours of independence of the studied system from the SG, the fairness regulated by the provided solution and the economical payoffs extracted for the stakeholdersDurante los últimos años, se ha notado un aumento enorme del volumen de tráfico de datos, mientras que se espera un nuevo aumento en los próximos años. Como resultado, se han planteado preguntas sobre las necesidades de consumo de energía de las redes inalámbricas de telecomunicaciones, sus emisiones de dióxido de carbono y sus gastos operativos. Con el objetivo de satisfacer las altas demandas de tráfico con consumo de energía constante y con gastos incurridos constantes, además de utilizar soluciones basadas en la nube, los operadores de redes móviles (MNOs) han optado por mejorar su posición (i) desplegando redes heterogéneas (HetNets), que consisten en estaciones base de macro-células (MBSs) y estaciones base de células pequeñas (SBSs), y (ii) compartiendo su infraestructura. Sin embargo, podrían plantearse preguntas sobre hasta qué punto la densificación de una HetNet es de ayuda. Dado que la planificación de la red se ejecuta de acuerdo con los volúmenes de carga de tráfico más elevados, no se puede descuidar la subutilización de las estaciones base (BS) durante las horas de poco tráfico. De manera similar, las necesidades de energía agregadas de múltiples SBSs son iguales a las de una MBS que consume mucha energía, teniendo así una parte respetable del consumo neto de energía. En este contexto, se ha identificado un conjunto de oportunidades de investigación. Esta tesis contribuye al logro de una operación más ecológica y rentable de las implementaciones de HetNet, donde múltiples partes interesadas desarrollan su actividad y donde el apoyo energético puede tener la forma de varios esquemas alternativos, incluidas las fuentes de energía renovables (RE). Dependiendo del soporte de energía de red, es decir, si las fuentes de RE se usan en la red o no, el cuerpo principal de esta tesis se divide en dos direcciones de investigación. La primera parte de la tesis utiliza la tecnología de las estrategias de apagado con el objetivo de explorar su eficiencia en términos de energía y gastos en una HetNet. Se asume que la HetNet es una actividad cooperativa basada en la itinerancia de múltiples MNO que se alimenta exclusivamente de energía de la red. Se propone un esquema de desconexión y de asignación de costes, que utiliza como criterios el tipo de BS, la carga de BS y el coste de la itinerancia para la descarga de tráfico. El rendimiento de los esquemas propuestos se evalúa con respecto a la eficiencia energética, el ahorro de costes y la equidad, usando simulaciones en computadora. La segunda parte de la tesis explora los problemas de gestión de energía y de costes en las implementaciones de HetNet donde las estaciones base recolectan energía usando un sistema EH (EHS), un sistema de almacenamiento de energía (ESS) y la red eléctrica inteligente (SG) como sistemas de adquisición de energía. Se asume que el EH-HetNet es una implementación de redes de dos niveles donde los EH-MBSs se comparten pasivamente entre un conjunto de MNOs y EH-SBSs se proporcionan a los MNOs de un proveedor de infraestructura. Teniendo en cuenta la ubicación de la infraestructura y la variedad de partes interesadas e involucradas en el despliegue de la red, se proponen enfoques de intercambio de RE (REE) como un intercambio cooperativo de RE para los EH-MBS compartidos, basado en la teoría de bancarrota, y un no cooperativo comercio de RE para los EH-SBSs, que es asistido por un agregador y basado en las subastas dobles. El rendimiento de los esquemas propuestos se evalúa en términos de las horas de independencia del sistema estudiado con respecto al SG, la imparcialidad regulada por la solución proporcionada y los beneficios económicos extraídos para las interesadas

Optimized resource management at the base station for next generation wireless networks, using forecasting techniques

127 σ.Η χρησιμοποίηση των ασύρματων δικτύων επόμενης γενιάς, που υπόσχονται παροχή υπηρεσιών «πάντα, παντού και με κάθε τρόπο» με οπισθόφορη συμβατότητα με τα υπάρχοντα συστήματα, αναμένεται να προκαλέσει μεγάλη αύξηση στην κίνηση του δικτύου. Για την υποστήριξη αυτής της αυξημένης κίνησης και την παροχή υπηρεσιών με τη βέλτιστη ποιότητα, μπορούν να γίνουν παρεμβάσεις στο οπισθοζευκτικό δίκτυο. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της βέλτιστης διαχείρισης των πόρων στο οπισθοζευκτικό δίκτυο για ένα σταθμό βάσης χρησιμοποιώντας ένα τεχνητό νευρωνικό δίκτυο για την πρόβλεψη του εύρος ζώνης κάτω ζεύξης που θα κληθεί ο σταθμός βάσης να προσφέρει. Το εργαλείο βελτιστοποίησης που χρησιμοποιήθηκε για το τεχνητό νευρωνικό δίκτυο ήταν ο μαθηματικός ευρυστικός αλγόριθμος της Differential Evolution (DE).The employment of next generation wireless networks, that promise rendering of services “always, everywhere and in every possible way” along with backward compatibility to the existing infrastructure, is expected to trigger a large raise on the network traffic. In order to support this increased traffic with the best quality of service, there are options that can be followed as far as the backhaul network is concerned. The aim of the present diploma thesis is to examine the best resource management at the backhaul network for a base station by the use of an artificial neural network to forecast the downlink throughput the base station will need to offer. The optimization tool that was picked for the artificial neural network was the mathematical heuristic algorithm of Differential Evolution.Μαρία, Γ. Οικονομάκο

Συσχέτιση γενετικών πολυμορφισμών με την παιδιατρική σήψη: συστηματική ανασκόπηση & μετα-ανάλυση

Εισαγωγή: Η συσχέτιση μεταξύ των γονιδιακών πολυμορφισμών και της ευαλωτότητας στην παιδιατρική σήψη παραμένει έως σήμερα ένα αμφιλεγόμενο επιστημονικό πεδίο. Η παρούσα εργασία αποτελεί μια συστηματική ανασκόπηση των δημοσιευμένων δεδομένων καθώς και μια ποσοτική αξιολόγηση της επίδρασης πολυμορφισμών στην εκδήλωση σήψης στον παιδιατρικό πληθυσμό. Μέθοδος: Οι μελέτες που περιλαμβάνονται στην παρούσα συστηματική ανασκόπηση προέρχονται από τις βάσεις δεδομένων PubΜed και Scopus ενώ καλύπτουν δημοσιεύσεις έως τον Ιούνιο του 2020. Η συστηματική ανασκόπηση υπακούει τις οδηγίες PRISMA. Για την καλύτερη διερεύνηση της συσχέτισης των μεταβλητών διεξήχθη μετα-ανάλυση για πέντε γενετικούς πολυμορφισμούς, η επιλογή των οποίων στηρίχτηκε στον αριθμό των δημοσιευμένων άρθρων. Αποτελέσματα: Η ανασκόπηση περιλαμβάνει 56 έρευνες, οι οποίες, πληρώντας συγκεκριμένα κριτήρια, επιλέχθηκαν από το σύνολο των 3053 αρχικά ανευρεθέντων δημοσιεύσεων. Η πλειοψηφία αποτελεί μελέτες ασθενών-μαρτύρων. Η πλειονότητα των επιλεγμένων ερευνών (36) μελετούν τους γενετικούς πολυμορφισμούς σε νεογνικό πληθυσμό, με έξι από αυτές να επικεντρώνονται στα τελειόμηνα νεογνά και 29 αποκλειστικά στα πρόωρα. Στα νεογνά μελετήθηκαν 87 πολυμορφισμοί 42, συνολικά, γονιδίων, 60 από τους οποίους δεν παρουσίασαν στατιστικά σημαντική συσχέτιση με τη σήψη. Είκοσι από τις μελέτες εστιάζουν σε βρέφη και παιδιά, περιγράφοντας 49 πολυμορφισμούς 34, συνολικά, γονιδίων. Τέλος, τα γονίδια των IL-1b, IL6, TNF, CD14 και TLR4 συγκέντρωσαν το μεγαλύτερο ερευνητικό ενδιαφέρον και σχεδιάστηκε μετα-ανάλυση για την ποσοτική αξιολόγηση των σχετικών με αυτά μελετών χωρίς, ωστόσο, να αναδειχθεί στατιστικά σημαντική συσχέτιση. Συμπεράσματα: Αναγνωρίσθηκαν αρκετοί γενετικοί πολυμορφισμοί με πιθανή επίδραση στην εκδήλωση σήψης στον παιδιατρικό πληθυσμό, η οποία, ωστόσο, δεν επιβεβαιώθηκε στη μετα-ανάλυση που διεξήχθη. Δεδομένης της σημαντικότητας του εν λόγω ερευνητικού πεδίου περαιτέρω έρευνα κρίνεται απαραίτητη.Background: Current medical research has focused on genetic variations that may predispose to pediatric sepsis, but data are still controversial. Aim of our study is to systematically review published data as well as to quantitatively evaluate the effect of polymorphisms on pediatric sepsis risk. Methods: A systematic review of English literature was performed based on PRISMA guidelines. We reviewed studies investigating possible association between genetic polymorphisms (SNPs) and sepsis in pediatric population, published until the 30th of June 2020 in PubMed and Scopus databases. Meta-analysis of five SNPs researched by at least two studies was conducted. Results: Review identified 3053 studies, but only 56 fulfilled inclusion and exclusion criteria. The vast majority were case control studies. Twenty studies focused infants and children presenting 49 SNPs of 34 genes. Thirty-six publications studied neonatal population, of which 9 concerned premature, 6 full term newborns, 1 neonates regardless gestation age. Sixty of eighty-seven SNPs that were studied at newborns, revealed no association with sepsis risk. Among studied genes IL-1b, IL6, TNF, CD14 and TLR4 drew researcher's greater attention. Thus, meta-analysis of relevant studies was conducted presenting no statistically significant results. Conclusions: Several genetic variants that could influence pediatric sepsis risk were identified at current systematic review. However, the disparate results presented at meta-analysis emphasize the need for further well-designed studies