Tez No İndirme Tez Künye Durumu
716215
Optimization and orchestration in multi-tier edge computing / Çok katmanlı uç hesaplamada eniyileme ve düzenleme
Yazar:AHMET CİHAT BAKTIR
Danışman: PROF. DR. CEM ERSOY ; DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHRİ ATAY ÖZGÖVDE
Yer Bilgisi: Boğaziçi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Konu:Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin:
Onaylandı
Doktora
İngilizce
2021
155 s.
Yeni nesil hücresel ağlar ve geleneksel ağ servislerine yönelik girişimlerin yanı sıra, akıllı cihazlar ve yapay zekâ teknikleri ile geliştirilen özgün servislere yönelik talepte çok büyük bir artış olmaktadır. Çeşitli başarım ve fonksiyonel gereksinimleri talep eden yaygın sağlık hizmeti, çevrimiçi oyunlar, artırılmış gerçeklik, akıllı şehir ve birçok başka servis tipleri son kullanıcı cihazları tarafından üretilen veriler aracılığı ile beslenmektedir. Böylesine dinamik bir ortamda, eski ağ altyapısı ve operasyonları kullanıcıların beklentilerini ve servislerin gereksinimlerini, özellikle gerçek zamanlı etkileşim talep edenlerin, karşılamakta yetersiz kalmaktadır. Dolayısı ile, bu tezde, servis merkezli yapıyı olanaklı kılmak, operatörlerin ve son kullanıcıların beklentilerini karşılamak amacıyla çok katmanlı uç hesaplama sistemlerinde görev atanması ve ağ dilimleme problemlerinin eniyilenmesine odaklanılmıştır. Bu doğrultuda oldukça geniş bir literatür taraması yapılmış, gereksinimler belirlenmiştir ve her bir problem tanımı için bir eniyileme modeli geliştirilmiştir. Ölçeklenebilirlik sorununa değinmek ve problemlere kısa süre içerisinde kaliteli bir çözüm bulabilmek için sezgisel yöntem önerileri de sunulmuştur. Bütün bunların yanı sıra, servis merkezli yapının gerçekleştirilmesi için programlanabilir ağ paradigmalarını kullanarak kısa ve uzun vadeli olmak üzere iki farklı çözüm önerisi sunulmuştur. Yazılım-tanımlı ağ yapısı üzerine kurulan kısa vadeli çözüm önerisi gerçek veri ile desteklenmiş bir düşme riski analizi servisi ile ayrıca değerlendirilmiştir. Önerilen çözüm önerileri özgün olup, operatörlere ve servis sağlayıcılara çok katmanlı uç hesaplama sistemlerinde servis merkezli davranışın gerçekleştirilmesi ve operasyonların eniyilenmesi konusunda kapsamlı bir yol gösterici olmaktadır.
In addition to the efforts in the next-generation cellular networks and traditional network services, the demand for a novel set of services leveraged through smart devices and artificial intelligence (AI) techniques increases tremendously. Pervasive healthcare, online gaming, augmented reality, smart city and many other service types with various performance and functional requirements are supplied with data generated by end-user devices. In this highly dynamic environment, the legacy network infrastructure and operations remain incapable of satisfying the expectations of the users and requirements of the services, especially those demanding real-time interaction with ultra-low latency. Therefore, this thesis focuses on the task offloading operations in a multi-tier edge environment and network slicing optimization problems to enable service-oriented behavior and address the demands of both operators and end-users. In this direction, an extensive literature review is carried out, the requirements are determined, and we provide a formal optimization model for each problem definition. In order to address the scalability issues and finding good quality solutions in a short time, heuristic solutions are proposed. Besides efforts in optimization purposes, two different solution proposals using programmable network paradigms are provided as short-term and long-term for implementing the service-centric behavior. The short-term solution based on Software-defined Networking (SDN) is further evaluated by implementing a fall-risk assessment service with real sensory data. The proposed solutions are novel and provide comprehensive guidance for operators and service providers on implementing a service-centric behavior and optimizing the operations in multi-tier edge systems.