Väitös tietoverkkotekniikan alalta, M.Sc. Wencan Mao

Väitöskirjan nimi: Capacity Planning for Vehicular Fog Computing

Tohtoriopiskelija: Wencan Mao
Vastaväittäjä: Prof. Schahram Dustdar, TU Wien, Itävalta
Kustos: Prof. Yu Xiao, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, informaatio- ja tietoliikennetekniikan laitos

Monitieteinen tutkimus tehtiin Sähkötekniikan korkeakoulun (ELEC) ja Perustieteiden korkeakoulun (SCI) välillä, yhteistyössä Assoc. Prof. Yu Xiao ja Prof. Antti Ylä-Jääski. Tämän tutkimuksen tulokset voivat edistää reuna- ja sumulaskennan, ajoneuvojen Internetin (IoV) ja älykkäiden kuljetusjärjestelmien (ITS) kehittämistä. Global Forecast -raportin mukaan autonomisten ajoneuvojen globaalien markkinoiden koon odotetaan kasvavan kolminkertaiseksi vuoteen 2030 mennessä. Uusien ajoneuvosovellusten tiukat latenssirajoitukset tekevät tunnistustietojen välittämisen ajoneuvoista pilveen käsittelyä varten mahdottomaksi. Sumulaskenta lyhentää verkon latenssia siirtämällä laskentaa lähelle paikkaa, jossa data tuotetaan. Ajoneuvoliikenteen suuresta paikka-ajallisesta monimuotoisuudesta ja edistyneestä ajoneuvojen välisestä tiedonsiirrosta 5G- ja muiden verkkojen innoittamana ajoneuvojen sumulaskenta (VFC) ehdottaa täydentämään kiinteitä sumusolmuja, jotka sijaitsevat yhdessä matkapuhelintukiasemien (eli CFN:iden) kanssa, liikkuvilla ajoneuvoilla (eli VFN:illä) kustannustehokkaalla tavalla. 

Tämä tutkimus keskittyy VFC:n kapasiteetin suunnitteluun. Kapasiteettisuunnittelun tavoitteena on maksimoida VFC:n teknis-taloudellinen suorituskyky tuoton ja palvelun laadun (QoS) suhteen. VFC:n pitkän ja lyhyen aikavälin kapasiteettisuunnitelmista päätettäessä käytetään datalähtöistä metodologiaa optimointimenetelmien ja vahvistusoppimisen avulla. Löysimme mahdollisuuden ottaa käyttöön mobiililaskentaresurssit täydentämään kiinteitä resursseja kustannustehokkaasti, ja päätös voidaan laskea pitkältä aikaväliltä lähes reaaliaikaisesti. Kokeilutulokset osoittavat, että algoritmimme voivat mukautua ympäristön epävarmuuteen, kuten nopeasti muuttuvaan kysyntään ja dynaamiseen liikennetilanteeseen. Lisäksi niitä voidaan soveltaa todellisiin skenaarioihin, jopa monien asiakasajoneuvojen ja VFN:ien kanssa. Lisäksi esitimme datapohjaisen simulaattorialustan, jolla voidaan arvioida kapasiteettisuunnitelmien teknis-taloudellista suorituskykyä ja vertailla tuloksia Helsingin keskustan ja esikaupunkien välillä, arkisin ja viikonloppuisin. 

Kehitettyjen viitekehysten arviointi osoittaa niiden soveltuvuuden QoS-taatun ja kustannustehokkaan VFC-palvelun mahdollistamiseen. Uskomme, että tämän työn tulokset voivat edistää VFC:n kehittämistä seuraavan sukupolven ajoneuvosovelluksiin tulevaisuudessa.

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

Yhteystiedot:

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