Matteo Pozza väittelee aiheesta Verkkotoimintojen ositus ja hajautus tulevaisuuden joustavissa mobiiliverkoissa

9.10.2020
M.Sc. Matteo Pozza väittelee torstaina 22.10.2020 klo 12 aiheesta Verkkotoimintojen ositus ja hajautus tulevaisuuden joustavissa mobiiliverkoissa. Väitöskirja on osa Helsingin yliopiston tietojenkäsittelytieteen osastolla ja Con­tent-Cent­ric Struc­tures and Net­work­ing -ryhmässä tehtävää tutkimusta.

M.Sc. Matteo Pozza väittelee torstaina 22.10.2020 klo 12 Helsingin yliopiston Physicum-rakennuksen auditoriossa D101 (Gustaf Hällströmin katu 2, 1. krs) aiheesta Enabling Network Flexibility by Decomposing Network Functions. Vastaväittäjänä toimii professori Serge Fdida (Sorbonne Université, Ranska) ja kustoksena professori Sasu Tarkoma (Helsingin yliopisto). Väitöstilaisuus pidetään englanniksi. Väitöstilaisuutta voi seurata suorana verkkolähetyksenä osoitteessa https://helsinki.zoom.us/j/62326999122?pwd=OWtzTXRDVzYzVmxUMHlWcGQ0MVEvUT09.

Matteo Pozzan väitöskirja on  osa Helsingin yliopiston tietojenkäsittelytieteen osastolla ja Con­tent-Cent­ric Struc­tures and Net­work­ing -ryhmässä tehtävää tutkimusta. Väitöskirjatyön ohjaajina ovat toimineet professori Sasu Tarkoma ja tutkijatohtori Ashwin Rao (Helsingin yliopisto).

Verkkotoimintojen ositus ja hajautus tulevaisuuden joustavissa mobiiliverkoissa

Uuden sukupolven verkkojen odotetaan palvelevan monenlaisia käyttötapauksia, joista jokaisella on erilaisia vaatimuksia verkon toimintojen ja ominaisuuksien suhteen. Esimerkiksi videoiden suoratoisto ja teollisuusautomaatio ovat yhä tärkeämmässä asemassa yhteiskunnassamme, mutta vaikka ensimmäinen käyttötapaus vaatii suurta kaistanleveyttä, toinen edellyttää alle millisekunnin viivettä. Näiden vaatimusten täyttämiseksi verkkojen on oltava joustavia, toisin sanoen niiden on tarjottava kustannustehokkaita tapoja sopeutua erilaisiin vaatimuksiin. 

Vastauksena joustavuuden tarpeeseen tiedeyhteisö on ehdottanut ohjelmistopohjaista verkkoa (Software Defined Networking, SDN), verkkotoimintojen virtualisointia (Network Function Virtualization, NFV) ja verkon viipalointia (network slicing). SDN yksinkertaistaa verkkojen hallintaa erottamalla ohjaustason ja datatason, kun taas NFV sallii verkon toimintojen skaalaamisen liikenteen kuormituksella. Verkon viipalointi tarjoaa operaattoreille virtuaaliverkkoja, jotka voidaan räätälöidä vastaamaan käyttötapausten vaatimuksia. Vaikka nämä tekniikat tasoittavat tietä verkon joustavuuteen, verkkojen kykyä sopeutua erilaisiin käyttötapauksiin rajoittavat edelleen monet tehottomuudet. 

Esimerkiksi verkkotoimintojen skaalautuvuuden parantamiseksi verkko-operaattorit käyttävät erillisiä tilatiedon tallennusjärjestelmiä. Verkko-operaattorien on vaihdettava tietovarasto palvelun käyttötapauksessa vaadittujen ominaisuuksien mukaan, mutta tähän toimintaan sisältyy verkkotoimintojen uudelleenrakentaminen, mikä merkitsee merkittäviä kustannuksia. Näiden tehottomuuksien vuoksi verkon sopeuttaminen erilaisiin käyttötapauksiin edellyttää sekä investointien (Capital Expenditure, CapEx) että toimintamenojen (Operational Expenditure, OpEx) merkittävää kasvua. 

Tässä väitöskirjassa esitetään uusi menetelmä verkkotoimintojen osittamiseen sekä hajauttamiseen hienorakeisemmiksi toiminnoiksi, joista kukin tarjoaa osan alkuperäisestä toiminnallisuudesta. Menetelmän avulla saadaan hajautettuja ja yhteentoimivia verkkotoimintoja, jotka käyttävät vähemmän verkon resursseja ja ovat helpommin siirrettävissä ja käytettävissä erilaisissa käyttötapauksissa. Väitöskirja osoittaa, että kukin osa-alue auttaa korjaamaan tietyn tehottomuuden järjestelmässä. Esimerkiksi tilahallinnan eriyttäminen tietovarastosta antaa verkko-operaattoreille mahdollisuuden muuttaa käyttöön otettua tietovarastoa ilman, että verkkotoimintoja on muutettava. 

Verkkotoimintojen ositus ja hajautus voi myös joissain tilanteissa heikentää tietoverkon ominaisuuksia. Väitöskirja tutkii menetelmän keskeisiä heikkouksia ja esittää niihin ratkaisuita. Tässä tutkimuksessa osoitetaan, että verkkotoimintojen osittaminen ja hajauttaminen parantavat verkon joustavuutta, mutta menetelmää on täydennettävä mahdollisten haitallisten sivuvaikutusten lieventämiseksi.

Väitöskirjan saatavuus

Väitöskirjan elektroninen versio on saatavilla Helsingin yliopiston e-thesis-palvelussa osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-6645-6.

Painettuja väitöskirjoja voi tiedustella väittelijältä itseltään: matteo.pozza@helsinki.fi.