Aleksandr Zavodovski väittelee aiheesta Avoin infrastruktuuri reunalaskennalle

9.10.2020
M.Sc. Aleksandr Zavodovski väittelee perjantaina 23.10.2020 klo 10 aiheesta Avoin infrastruktuuri reunalaskennalle. Väitöskirja on osa Helsingin yliopiston tietojenkäsittelytieteen osastolla ja Collaborative Networking -ryhmässä tehtävää tutkimusta.

M.Sc. Aleksandr Zavodovski väittelee perjantaina 23.10.2020 klo 10 Helsingin yliopiston Exactum-rakennuksen auditoriossa CK112 (Pietari Kalmin katu 5) aiheesta Open Infrastructure for Edge Computing. Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Mario di Francesco (Aalto-yliopisto) ja kustoksena professori Jussi Kangasharju (Helsingin yliopisto). Väitöstilaisuus pidetään englanniksi. Väitöstilaisuutta voi seurata suorana verkkolähetyksenä osoitteessa https://helsinki.zoom.us/j/7079805848?pwd=QzZSS3dGeGVyZUJRQzZ0NnNhbExvQT09.

Aleksandr Zavodovskin väitöskirja on osa Helsingin yliopiston tietojenkäsittelytieteen osastolla ja Collaborative Networking -ryhmässä tehtävää tutkimusta. Väitöskirjatyön ohjaajana on toiminut professori Jussi Kangasharju (Helsingin yliopisto).

Avoin infrastruktuuri reunalaskennalle

Reunalaskenta, joka tuo laskentakapasiteettia lähemmäksi loppukäyttäjiä ja datan tuottajia, on noussut uudentyyppisten sovelluksien, kuten virtuaalisen ja lisätyn todellisuuden (VR/AR) sekä esineiden internetin (IoT) keskeiseksi mahdollistajaksi. Reunalaskennan kehitystä tukevat pääosin kaksi sen tuomaa etua. Ensiksi reunalaskenta minimoi loppukäyttäjien kokemaa latenssia mahdollistaen uudentyyppisiä sovelluksia. Toiseksi reunalaskenta säästää ydinverkon tiedonsiirtokapasiteettia, esimerkiksi IoT-laitteiden pilveen lähettämien tietojen osalta. Kun reunapalvelimet analysoivat ja aggregoivat IoT-virrat, verkkokapasiteettia tarvitaan paljon vähemmän.

Reunalaskentaan on panostettu paljon sekä teollisuuden että tutkimuksen osalta. Reunalaskennan kehittymispolulla monipuoliseksi reunapilviympäristöksi on edessä useita haasteita. Ensinnäkin laskentakapasiteetti tietoverkkojen reunalla on tällä hetkellä hyvin rajallinen. Vaikka teleoperaattorit ja pilvipalvelujen tarjoajat suunnittelevat lisäävänsä laskentakapasiteettia reunalaskennan tarpeisiin, uskomme kuitenkin, että enemmän ponnisteluja tarvitaan, jotta reunalaskennan edut olisivat yleisesti saatavilla. Toiseksi toimiakseen tehokkaasti reunalaskennan ekosysteemi tarvitsee omat käytäntönsä, standardinsa ja hallintamekanisminsa. Reunalaskennan erityistarpeet johtuvat resurssien heterogeenisyydestä, niiden suuresta maantieteellisesta hajautuksesta ja hallinnollisesta jaosta. Kolmas haaste on reunalaskentaympäristön dynaamisuus, joka aiheutuu esimerkiksi vaihtelevasta kysynnästä ja asiakkaiden liikkuvuudesta.

Tässä väitöstutkimuksessa esittelemme Avoimen Infrastruktuurin Reunalaskennalle (OpenIE), joka vastaa edellä mainittuihin haasteisiin, ja tunnistamme ongelman pääominaisuudet ja tarjoamme niihin ratkaisuja. OpenIE määrittelee joukon yleisiä käytäntöjä ja löyhästi yhdistettyjä tekniikoita, jotka luovat yhtenäisen ympäristön erittäin heterogeenisistä ja hallinnollisesti jaetuista reunalaskentaresursseista. Suunnittelemme protokollan, joka kykenee etsimään reunaoperaattoreita maailmanlaajuisesti. Lisäksi ehdotamme Älykontti (ICON) -kehystä, joka kykenee itsenäiseen päätöksentekoon ja muodostaa palvelupäällysteen laajamittaisessa reunapilviympäristössä. Koska reunaoperaattoreita on kannustettava taloudellisesti, suunnittelemme totuudenmukaisen huutokauppamekanismin, jossa reunapalveluntarjoajat voivat kohdata sovellusten omistajia tai järjestelmien omistajia, jotka tarvitsevat reunalaskentakapasiteettia. Totuudenmukaisessa huutokaupassa paras strategia kaikille osallistujille on tehdä tarjous yksityisesti tunnetun arvostuksen perusteella, mikä tekee monimutkaisen markkinastrategian kehittämisen tarpeettomaksi. Analysoimme lohkoketjualustojen potentiaalia palvella OpenIE:n hajautetun sopimisen ja tapahtumien käsittelyä ja näytämme, miten huutokauppamme voidaan toteuttaa lohkoketjuteknologia hyödyntäen. Edellä mainittujen OpenIE:n keskeisten kompponenttien avulla pyrimme luomaan yleisiä puitteita joiden avulla jokainen reunalaskennan kapasiteetin tarjoamisesta kiinnostunut taho voisi ryhtyä palveluntarjojaksi helposti. Riippumattomien reunapalveluntarjoajien mukaantulo tekisi reunalaskennan lupaamat hyödyt yleisesti saataviksi.

Väi­tös­kir­jan saa­ta­vuus

Väitöskirjan elektroninen versio on saatavilla Helsingin yliopiston e-thesis-palvelussa osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6651-7.

Painettuja väitöskirjoja voi tiedustella väittelijältä itseltään: aleksandr.zavodovski@helsinki.fi.