Väitös tietoverkkotekniikan alalta, M.Sc. Oussama El Marai

Väitöskirjan nimi: Improving Live Video Streaming Performance for Smart City Services

Tohtoriopiskelija: Oussama El Marai
Vastaväittäjä: Prof. Sasu Tarkoma, Helsingin yliopisto
Kustos: Prof. Jukka Manner, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, informaatio- ja tietoliikennetekniikan laitos

Maailma siirtyy nopeasti kohti digitaalisempaa elämää, esimerkiksi liikenteen, koulutuksen, maanviljelyn ja terveydenhuollon suhteen. Merkittävä tekijä tällaisessa muutoksessa ovat tieto- ja viestintätekniikkaan liittyvät innovaatiot verkottumisessa, laskennassa ja tallennuksessa ohjelmistotasolla sekä laitteiden kehittyminen. Näiden edistysaskelien kautta on syntynyt monia uusia paradigmoja, kuten reunalaskenta, itseohjautuvat ajoneuvot ja älykkäät kaupungit. Useat nykypäivän sovellukset ja järjestelmät perustuvat reaaliaikaiseen videokuvaan. Etenkin korkeammilla resoluutioilla suoratoistopalvelut ja reaaliaikainen videokuva vaativat valtavasti kaistaa tietoverkoista ja paljon enemmän kuin muut digitaaliset palvelut. Viime vuosina saataville tullut 5G-teknologia lupaa suuria nopeuksia ja pientä viivettä. Suoratoisto voi myös vaatia valtavia tietovarastoja, mutta tämä ongelma on vähenevässä reuna- ja pilvilaskennan avulla. Loppukäyttäjä (eli ihmiset tai koneet) ja heitä varten kehitetyt digitaaliset palvelut saattavat tarvita raskaita laskentaresursseja kuten grafiikkasuorittimia, ja näidenkin tarjonta on kehittynyt huomattavasti viime vuosina. 

Tämä väitöskirja käsittelee videon suoratoistoteknologian hyödyntämistä älykkäiden kaupunkipalveluiden kuten itseohjautuvien ajoneuvojen mahdollistamiseksi. Työn alussa käsitellään suoratoiston suorituskyvyn parantamista videon laadun, katkottomien istuntojen ja matalan viiveen suhteen, ja käyttökohteina ovat esimerkiksi itseohjautuvat ajoneuvot. Koska videokuva vaatii paljon dataa sekä vie paljon verkon ja päätelaitteiden resursseja, , ehdotamme pääasiassa videon suoratoistodataan perustuvaa kustannustehokasta ja kestävää ratkaisua. Keskeisenä käyttökohteena ovat kaupunkiteiden digitaalisen kaksoisolennon luominen. Ehdotettu ratkaisu edustaa merkittävää askelta älykkään kaupunkiparadigman toteuttamisessa. Koska tilannetietoisuus on äärimmäisen tärkeää älykkäissä kaupungeissa, väitöskirjassa esitetään digitaalisen kaksoisolennon ratkaisua sekä koneoppimistekniikoita, joiden avulla voimme lisätä yhteydessä olevien ajoneuvojen tietoisuutta ympäristöstään. Työssä huomioidaan myös alueittain välitetyn datan määrä verkossa, ja pyritään välttämään videokuvan laadun ja suorituskyvyn heikkenemistä. Ehdotetut ratkaisut tukevat myös monia muitakin käyttökohteita, kuten älykkäitä liikennejärjestelmiä ja kansallista turvallisuutta.

Avainsanat: videon suoratoisto, älykaupunki, digitaalinen kaksonen, älykkäät kuljetusjärjestelmät

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53