Βέλτιστη διαχείριση υποδομών κινητού υπολογιστικού νέφους

Abstract

Δεδομένης της ανάπτυξης της τεχνολογίας των έξυπνων τερματικών συσκευών (smartphones), του υψηλού εύρους ζώνης (bandwidth) και της πολύ χαμηλής καθυστέρησης από άκρο σε άκρο, που προσφέρουν τεχνολογίες όπως τα δίκτυα πέμπτης γενιάς (5G), αλλά και του μεγάλου αριθμού των συνδεδεμένων συσκευών, παρατηρείται ραγδαία αύξηση των αναγκών που καλείται να εξυπηρετήσει ένα δίκτυο παρόχου κινητών επικοινωνιών. Συνεπώς κρίνεται απαραίτητη η υιοθέτηση τεχνολογιών, οι οποίες θα μπορέσουν να ανταποκριθούν στις ολοένα και αυξανόμενες ανάγκες των χρηστών. Τεχνολογίες όπως η κινητή υπολογιστική στα άκρα του δικτύου (mobile edge computing), θα αποτελέσουν ακρογωνιαίους λίθους στην προσπάθεια να έρθουν πιο κοντά στον τελικό χρήστη, οι πόροι και οι υπηρεσίες του δικτύου. Συγκεκριμένα, η υπολογιστική στα άκρα των δικτύων κινητής, προσφέρει τα πλεονεκτήματα του υπολογιστικού νέφους στους κινητούς χρήστες και συνεισφέρει στην άρση των περιορισμών της επεξεργαστικής ισχύος και της χωρητικότητας των κινητών συσκευών, ενώ βοηθάει στην μείωση της καθυστέρησης της απόκρισης των εφαρμογών και στην επιμήκυνση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας των συσκευών, μεταφέροντας την εκτέλεση απαιτητικών εφαρμογών στο νέφος.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής, είναι η μελέτη της απόδοσης ευριστικών αλγορίθμων που αποσκοπούν στην ενεργοποίηση κατάλληλων κόμβων πρόσβασης (access nodes) ώστε να λειτουργούν ταυτόχρονα και ως κόμβοι παροχής υπηρεσιών κινητής υπολογιστικής (service nodes) στα άκρα ενός δικτύου παρόχου. Η μελέτη και σύγκριση γίνεται ως προς την καθυστέρηση του δικτύου (latency), καθώς και την εξισορρόπηση της κατανομής του φορτίου των χρηστών (variation), στους κόμβους υπηρεσιών του ασύρματου δικτύου (wireless edge network).

Στο πρώτο κεφάλαιο περιγράφεται η τεχνολογία της υπολογιστικής νέφους (cloud computing), παρατίθενται τα βασικά χαρακτηριστικά της εν λόγω τεχνολογίας, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα που απορρέουν από την χρήση της. Αναλύονται ακόμα τα μοντέλα παροχής υπηρεσιών υπολογιστικού νέφους (SPI model) και τα είδη των υπολογιστικών νεφών. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύεται ο όρος του κινητού υπολογιστικού νέφους (mobile cloud computing) και γίνεται ιδιαίτερη μνεία στην κινητή υπολογιστική στα άκρα του δικτύου (mobile edge computing) και συγκεκριμένα στα βασικά χαρακτηριστικά της, στην λειτουργία των cloudlets καθώς και στις προκλήσεις που καλείται να αντεπεξέλθει.

Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται ανάλυση τόσο των δύο τοπολογιών δικτύου που σχεδιάστηκαν για τις ανάγκες της μελέτης, όσο και των δύο ευριστικών αλγορίθμων που μελετήθηκαν. Πραγματοποιείται αναλυτική περιγραφή των ευριστικών αλγορίθμων και αναφέρονται τα σενάρια στα οποία θα βασιστεί η μελέτη. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που έχουν εξαχθεί, από την μελέτη των αποτελεσμάτων, για κάθε ένα από τα σενάρια που τέθηκαν. Παραθέτονται πίνακες και γραφήματα με την σύγκριση των αλγορίθμων.