Prestanda, tillgänglighet, och skalbarhet i öppna nätverksplattformar för internettjänster
Tid: Fr 2021-09-03 kl 13.00
Plats: zoom link for online defense (English)
Ämnesområde: Informations- och kommunikationsteknik
Respondent: Voravit Tanyingyong , Kommunikationssystem, CoS
Opponent: Professor Raimo Kantola, Aalto University
Handledare: Associate Professor Peter Sjödin, Kommunikationssystem, CoS; Markus Hidell, Kommunikationssystem, CoS
Abstract
Denna avhandling behandlar öppna nätverksplattformar för internettjänster genom att studera tre olika användningsfall. Betoningen ligger på olika kvalitetsaspekter av internet-tjänster för tre huvudtyper av nätverksenheter: prestanda hos avancerade nätverksenheter baserade på mjukvarudefinierade nätverk (SDN), tillgänglighet hos nätverksverksenheter av mellanklass avsedda för tjänster inom sjukvård och hälsa i hemmet, samt skalbarhet hos enklare nätverksenheter för sakernas internet (Internet-of-Things, IoT).
Prestanda hos mjukvarudefinierade nätverk studeras genom av design, implementering och utvärdering av öppna nätverksplattformar som har stöd för paketväxling med OpenFlow-regler. En lösning har utvecklats som bygger på hårdvarustödd paketklassificering på nätverkskort (NIC) för att öka uppslagningshastigheten vid paketväxling. Vidare utvecklas en metod som utnyttjar multicore-arkitekturer för att utöka trafikhanteringen till att omfatta mer än ren paketväxling.
Tillgänglighetsaspekter hos kommunikationstjänster inom sjukvård och hälsa undersöks genom att kombinera verksamhetskritiska tjänster inom sjuk- och hälsovård med traditionell nätverksutrustning för hemmabruk. Tillgängligheten säkerställs genom utökad funktionalitet för övervakning av kontinuerlig tvåvägskommunikation med hjälp av BFD-protokollet (Bidirectional Forwarding Detection), som ger snabb omkoppling mellan redundanta kommunikationsvägar, kombinerat med med dedikerade systemresurser som reserveras för BFDs signaleringstrafik.
Skalbarhet inom sakernas internet studeras utifrån två olika scenarier: styrning av aktuatorer (ställdon) för smarta elnät ("smart grid") samt IoT-sensorer för smarta städer. Studier av aktuatorer för smarta elnät görs inom IoT-grid, ett programmerbart smart elnät för likströmsdistribution i liten skala som använder IoT-teknik för fjärrstyrning och övervakning. Dessa studier visar att IoT-komponenter för smarta elnät kan ha långa bearbetningstider men att skalbarheten kan förbättras med en teknik som bygger på att begäran skickas i skurar med schemalagda svar.
IoT-sensorer för smarta städer studeras inom en aktivitet där en IoT-baserad testbed för luftkvalitetmätningar designats och utvecklats för pålitlig levererans av data. Vidare utvecklas ett koncept för dynamiska sänknoder, noder som kan aktiveras vid behov till att fungera som sänknoder (basstationer) i ett IoT-nät, med syfte att öka skalbarheten hos system av IoT-sensorer med bibehållen låg energiförbrukning.
Dessa tre användningsfall visar att öppna nätverksplattformar kan tillgodose krav på tjänstekvalitet hos olika typer tillämpningar och att de kan utgöra livskraftiga alternativ till kommersiella nätverksenheter.