Το παρόν έργο στοχεύει να αναδείξει νέες προσεγγίσεις για την αξιολόγηση απόδοσης και τη βελτιστοποίηση των επικοινωνιών Οχήματος-προς-τα-Πάντα (V2X), συμβάλλοντας ουσιαστικά στη βελτίωση της αποδοτικότητας και της αξιοπιστίας των έξυπνων μεταφορών του μέλλοντος. Επιδιώκει τον εντοπισμό των κρίσιμων παραγόντων που επηρεάζουν την απόδοση των συστημάτων V2X καθώς και την Ποιότητα Υπηρεσίας (QoS) που παρέχεται στους χρήστες, αξιοποιώντας ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο που συνδυάζει μαθηματικά μοντέλα, προσομοίωση και μεθόδους Τεχνητής Νοημοσύνης (AI). Παράλληλα, εισάγει καινοτόμες στρατηγικές και πρωτότυπα μαθηματικά μοντέλα κλειστής μορφής που ενισχύουν τη δυνατότητα ακριβούς αποτίμησης και επιτρέπουν τη βελτιωμένη παροχή υπηρεσιών σε προηγμένα δίκτυα V2X.
Η χρήση οχημάτων ως μέσο μεταφοράς αποτελεί αναπόσπαστο μέρος της σύγχρονης κοινωνίας, με τεράστιο αντίκτυπο στην κοινωνική και οικονομική δραστηριότητα. Τα οχήματα χρησιμοποιούνται ευρέως τόσο για την κάλυψη των καθημερινών αναγκών μετακίνησης των πολιτών όσο και για τη μεταφορά αγαθών και υλικών, ενώ η συμβολή τους στη συνολική λειτουργικότητα των αστικών και διαπεριφερειακών μεταφορών είναι αναντικατάστατη. Επομένως, η βελτίωση των συνθηκών μεταφοράς συνδέεται άμεσα με την αναβάθμιση της ποιότητας ζωής των πολιτών και την προώθηση της βιωσιμότητας των συστημάτων μεταφορών.
Στο πλαίσιο αυτό, οι τεχνολογικές εξελίξεις στον τομέα των Έξυπνων Συστημάτων Μεταφορών (ITS) έχουν πρωτοστατήσει στην ανάπτυξη έξυπνων και αυτόνομων οχημάτων. Τα οχήματα αυτά είναι εξοπλισμένα με προηγμένα συστήματα αυτόματου ελέγχου που επιτρέπουν μερική ή πλήρη αυτονομία κατά την οδήγηση, με βασικούς στόχους την αύξηση της οδικής ασφάλειας, τη βελτίωση της εμπειρίας των επιβατών και τη μεγιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσης. Παράλληλα, η χρήση προηγμένων αλγορίθμων δρομολόγησης και διαχείρισης κυκλοφορίας συμβάλλει στον εντοπισμό συντομότερων και αποδοτικότερων διαδρομών, προσφέροντας σημαντικά περιβαλλοντικά οφέλη. Επιπλέον, οι καινοτομίες αυτές αναμένεται να επιφέρουν και κοινωνικά οφέλη, εξασφαλίζοντας προσβασιμότητα και ανεξαρτησία σε άτομα που δεν μπορούν να οδηγήσουν (ηλικιωμένους, άτομα με αναπηρίες ή προβλήματα όρασης), προωθώντας έτσι την κοινωνική ένταξη και ισότητα. Σημαντική αναμένεται και η συμβολή στον επαγγελματικό τομέα, καθώς οι εμπορευματικές και αστικές μεταφορές θα εκτελούνται με χαμηλότερο κόστος και καθυστερήσεις.
Για την επίτευξη των παραπάνω στόχων, τα σύγχρονα αυτόνομα οχήματα διαθέτουν πλήθος αισθητήρων και ενσωματωμένων υποσυστημάτων, όπως κάμερες, LiDAR, ραντάρ και μονάδες GPS. Ωστόσο, η αντίληψη του περιβάλλοντος μόνο μέσω των επί on-board αισθητήρων δεν επαρκεί για την πλήρη αξιοποίηση των δυνατοτήτων της αυτόνομης και συνεργατικής κινητικότητας. Για να ενισχυθεί η αξιοπιστία αυτής της αντίληψης και η αυτονομία του οχήματος, απαιτείται η ανάπτυξη μηχανισμών επικοινωνίας που θα επιτρέπουν την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ οχημάτων και άλλων συμμετεχόντων (πεζών, υποδομών), διαμορφώνοντας τις επικοινωνίες V2X. Συνεπώς, για την απρόσκοπτη λειτουργία αυτών των συστημάτων απαιτείται η ύπαρξη ισχυρών τηλεπικοινωνιακών υποδομών που μπορούν να εξασφαλίζουν αξιόπιστη, πραγματικού χρόνου και χαμηλής καθυστέρησης επικοινωνία. Παράλληλα, είναι απαραίτητη η αδιάκοπη διασυνδεσιμότητα για να ικανοποιηθούν οι αυστηρές απαιτήσεις της αυτόνομης οδήγησης, όπως η απομακρυσμένη παρακολούθηση και οι ειδοποιήσεις έκτακτης ανάγκης.
Όμως, η διασφάλιση απρόσκοπτης συνδεσιμότητας στα δικτυακά οχήματα είναι εξαιρετικά περίπλοκο έργο, καθώς η ανάπτυξη αυτόνομων και διασυνδεδεμένων οχημάτων συνοδεύεται από τεχνικές και λειτουργικές προκλήσεις. Στο πλαίσιο αυτό, ο σκοπός του παρόντος έργου είναι η ανάπτυξη προηγμένων μεθοδολογιών αξιολόγησης, ικανών να εξετάζουν λεπτομερώς την απόδοση και την καταλληλότητα των υποκείμενων δικτυακών υποδομών, ώστε να διαπιστώνεται εάν πληρούνται οι απαιτήσεις των έξυπνων οχημάτων και να διασφαλίζεται η αποτελεσματική και ασφαλής λειτουργία τους. Παράλληλα, στις περιπτώσεις όπου το υφιστάμενο τηλεπικοινωνιακό δίκτυο δεν μπορεί να παρέχει το απαιτούμενο επίπεδο QoS, στο έργο αναπτύσσονται καινοτόμες στρατηγικές και τεχνικές με στόχο την βελτίωση της απόδοσης του συστήματος.
Το παρόν έργο επικεντρώθηκε στην απόδοση και στις προκλήσεις των συστημάτων επικοινωνίας V2X, τα οποία αποτελούν βασικό πυλώνα για την ανάπτυξη ευφυών και αυτόνομων οχημάτων. Παρότι η επικοινωνία V2X προσφέρει σημαντικά οφέλη, αντιμετωπίζει κρίσιμα ζητήματα που σχετίζονται με την αξιοπιστία, τη χαμηλή καθυστέρηση, την υψηλή κινητικότητα και τον μεγάλο όγκο παραγόμενων δεδομένων. Για την εις βάθος μελέτη αυτών των ζητημάτων, αναπτύχθηκε ένα ολοκληρωμένο θεωρητικό πλαίσιο που συνδυάζει μαρκοβιανές αλυσίδες, αναλυτικές εκφράσεις, προσομοιώσεις και μοντέλα AI, ενώ παράλληλα αναπτύχθηκαν και αξιοποιήθηκαν υβριδικές μέθοδοι και καινοτόμες στρατηγικές βελτιστοποίησης της παροχής υπηρεσιών.
Μεταξύ των κύριων συμπερασμάτων, διαπιστώθηκε ότι η πολιτική με την οποία δεσμεύονται οι τηλεπικοινωνιακοί πόροι για την εξυπηρέτηση των εφαρμογών V2X επηρεάζει καθοριστικά την παρεχόμενη QoS προς τον χρήστη. Ειδικότερα, αναδείχθηκε ότι η πιθανοτική πολιτική Δέσμευσης Εύρους Ζώνης (BR), σε συνδυασμό με τη δυνατότητα των αιτημάτων να αναμένουν σε ουρά όπου αυτό είναι εφικτό, συνιστά ιδιαίτερα αποδοτική στρατηγική διαχείρισης πόρων, επιτυγχάνοντας ταυτόχρονα υψηλή ποιότητα υπηρεσίας και αποτελεσματική αξιοποίηση των δικτυακών πόρων. Επίσης, φάνηκε ότι η κατανομή του χρόνου εξυπηρέτησης, καθώς και ο αριθμός των οχημάτων που επικοινωνούν με το τηλεπικοινωνιακό δίκτυο, έχουν σημαντική επίδραση στην απόδοση του συστήματος, γεγονός που καθιστά αναγκαία τη σωστή διαστασιολόγηση του δικτύου. Παράλληλα, αποδείχθηκε ότι η έμμεση επικοινωνία ενός οχήματος με το τηλεπικοινωνιακό δίκτυο μέσω ενδιάμεσων οχημάτων μπορεί να επεκτείνει ουσιαστικά την περιοχή κάλυψης, υπό την προϋπόθεση της κατάλληλης διαχείρισης των καθυστερήσεων και του προστιθέμενου φορτίου.
Επιπλέον, στο πλαίσιο του έργου προτάθηκε ένα καινοτόμο υβριδικό πλαίσιο, το οποίο μπορεί να αξιοποιηθεί ως εργαλείο εκτίμησης της απόδοσης συστημάτων V2X, ενσωματώνοντας αναλυτικά μοντέλα με μεθόδους Μηχανικής και Βαθιάς Μάθησης (ML/DL). Το πλαίσιο αυτό επιτυγχάνει μεγαλύτερη ακρίβεια και έως και εκατονταπλάσια ταχύτητα σε σχέση με τις κλασικές μεθόδους που βασίζονται αποκλειστικά σε μαρκοβιανές αλυσίδες. Επιπλέον, η έρευνα επεκτάθηκε στην αξιοποίηση της Ομοσπονδιακής Μάθησης (FL) σε δίκτυα οχημάτων, η οποία συμβάλλει στην προστασία της ιδιωτικότητας και στη μείωση της κυκλοφορίας δεδομένων, παρότι απαιτεί σημαντικούς πόρους δικτύου. Η ανάλυση ανέδειξε τον κρίσιμο ρόλο των δικτύων 6G στην υποστήριξη τέτοιων σύνθετων υπολογιστικών εφαρμογών στα μελλοντικά συστήματα V2X.
Τέλος, τα αποτελέσματα του έργου δημοσιεύτηκαν σε 2 άρθρα σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά και σε 5 εργασίες σε συνέδρια (εκ των οποίων τα 2 είναι πανελλήνια και τα 3 διεθνή).
