Dynaamisen kimppakyytijärjestelmän toimivuus simuloidussa kuormitustilanteessa

Transkriptio

1 TEKNILLINEN KORKEAKOULU Tietoliikenneohjelmistojen ja multimedian laboratorio Joonas Kekoni Dynaamisen kimppakyytijärjestelmän toimivuus simuloidussa kuormitustilanteessa Diplomityö Elokuu, 2005 Valvoja Ohjaaja Professori Antti Ylä-Jääski FT Sami Pöykkö

2 TEKNILLINEN KORKEAKOULU DIPLOMITYÖN TIIVISTELMÄ Kirjoittaja ja aihe: Joonas Kekoni Dynaamisen kimppakyytijärjestelmän toimivuus simuloidussa kuormitustilanteessa Päivämäärä Sivuja: 52 + liitteet Osasto: Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto Professuuri: Tietoliikenneohjelmistojen professuuri Työn valvoja: Professori Antti Ylä -jääski Ohjaaja: FT Sami Pöykkö Työn sisältö: Liikenteen määrän kasvu on johtanut kasvavaan ruuhkautumiseen kaikkialla teollistuneessa maailmassa. Perinteiset tavat ratkaista ruuhkautumista ovat olleet joukkoliikenne ja sopimuspohjainen kimppakyyti. Esikaupungistuminen on siirtänyt merkittävän osan liikenteestä keskuksiin nähden säteittäisestä poikittaiseksi, mikä tekee joukkoliikenteen järjestämisen jatkuvasti hankalammaksi. Perinteistä sopimuspohjaista kimppakyytiä taas haittaa liukuvien ja muuttuvien työaikojen yleistyminen. Uutena ratkaisuna ruuhkautumiseen tässä projektissa tuodaan dynaaminen kimppakyyti, eli tietotekninen jär jestelmä, jossa kimppakyytien tarjoajat ja tarvitsijat voidaan saattaa yhteen. Järjestelmää käytetään matkapuhelimissa toimivilla ohjelmilla. Tässä projektissa tehty järjestelmä tulee Alankomaihin Schipholin lentokentän ja yrityspuiston käyttöön työmatkojen yhdistämiseen. Järjestelmällä yhdistellään vain työmatkoja, sillä ne ovat ruuhkautumisen merkittävä aiheuttaja ja niissä auton matkustajamäärä on tyypillisesti alhaisin. Tässä työssä tutkitaan rakennetun ohjelmiston soveltuvuutta kohdejärjestelmän lisäksi tätä suurempiin kimppakyytijärjestelmiin kuormitustestauksella. Kun toimivuus ja kuormittuvuusongelmia oli korjattu, testattava järjestelmä soveltuu hyvin projektin kohteena olevaan järjestelmän tarvitsemaan 1000 päivittäiseen matkaan. Tämän lisäksi ohjelmisto soveltuu välttävästi keskisuuren keskuksen eli 5000 päivittäisen käyttäjän kimppakyytien yhdistelystä. Tätä suuremmat järjestelmät vaativat joko ohjelmiston nopeuttamista tai kohteena olevan keskuksen kimppakyytitarpeiden toteuttamista usealla alueellisella järjestelmällä. Avainsanat: Dynaaminen kimppakyyti, ruuhkien välttäminen, työmatkaliikenne, kuormitustestaus ii

3 HELSINKI UNIVERCITY OF TECHNOLOGY ABSTRACT FOR MASTER'S THESIS Author and title: Joonas Kekoni Load testing of a dynamic carpooling system Date: Pages: 53+appendixes Faculty: Department of electrical and communications engineering Professorship: Telecommunication software Supervisor: Professor Antti Ylä-Jääski Instructor: FT Sami Pöykkö Content: Traffic growth has cause d ever growing problems with congestion all around industrial world. Traditional ways of helping the problem have been public traffic and carpooling. Suburbanization has however changed remarkable portion of the traffic from between city center and suburbs to be between different suburbs, making the public traffic harder and more expensive to organize. Traditional commuting carpools have suffered from most people working with flex working hours. The project this work has been made to offers dynamic carpooling as a new solution to the congestion pr oblem. Dynamic carpooling means a computer assisted system for combining the carpool drivers and passengers. The system is used with a program running in mobile phones. The system produced in this project will be used in Netherlands by Schiphol airport and business park. The system is used only for commuting traffic, since they are among the main causes of the congestion and they have typically the lowest amount traveling passengers. This thesis is about the workability of the system produced in the project under simulated real like circumstances. This workability is investigated with the mean of simulated traffic. When the 1st tests were made the system was still under construction and as result the system did neither correctly not did it stand the amount of traffic required After the problems were fixed the system worked correctly with the 1000 daily users and was working acceptably with 5000 daily users assumed to correspond the needs of a middle size center. Any center bigger than this would require either, faster computer and optimization of the software or in case of a massive center different systems for different sub centers. Keywords: Dynamic carpooling,congesting, commuting, load testing iii

4 Sisällysluettelo 1 JOHDANTO Ruuhkat Esikaupungistuminen Saasteet Millaisia kimppakyytejä on olemassa Staattinen eli sopimuspohjainen kimppakyyti Liftaaminen eli ad-hoc-kimppakyyti Dynaaminen kimppakyyti Projektin kuvaus Ylimääräisiä houkuttimia järjestelmän käyttöön Kriittinen massa ja sen saavuttaminen Miksi kuormitustestaus on projektille tärkeää Työn tavoite Työn rakenne JÄRJESTELMÄN KUVAUS järjestelmän käyttäjän näkökulmasta Rekisteröityminen Matkojen teko Järjestelmän tekninen kuvaus Kimppakyytipäätteen toiminta Käyttäjäksi rekisteröinti Laskutusjärjestelmä KUORMITUSTESTAUS Valmiita työkaluja Nauhoittavia ja toistavia Linkkien seuraajia Ohjelmoitavia Isäntä-orja toiminnallisuus Kasvava kuorma Analyysiä valmiista työkaluista Profilointi Valittu kuormitustapa TOTEUTETUT KUORMITUSTYÖKALUT...18 iv

5 4.1 Käyttäjien luontityökalu CPS:n kuormittaja Konfiguraatiotiedostogeneraattori Osoitesuodatin Aktivointityökalu CPS emulaattori KUORMITUSTESTIT Testikäyttäjien luonti Testikäyttäjien luonnin testaaminen Testikäyttäjien aktivointi Testimatkojen teko JOHTOPÄÄTÖKSET Kuormitustestauksen tarpeellisuudesta Järjestelmän toimivuudesta kuormitustilanteessa Arvio testien todellisuutta vastaavuudesta Käyttäjien luonnin ja -aktivoinnin todellisuutta vastaaminen Matkojen ajamisen simuloinnin todellisuutta vastaaminen Järjestelmän osa-aluiden toimivuus erikokoisten keskuksien kimppakyytijärjestelmänä Käyttäjien yhdistely Käyttäjien esilaskenta Käyttäjien aktivointi Ajoneuvopäätteiden kiertokyselyihin vastaaminen Ideoita kuormitustestauksen jatkokehitykseen Järjestelmän soveltaminen suuremmille käyttäjämäärille LÄHTEET: LIITE 1 KIMPPAKYYTIPÄÄTTEEN KÄYTTÖLIITTYMÄN TILAKAAVIO LIITE 2- AJOVÄYLIEN TUNTIKOHTAISET KESKINOPEUDET LIITE 3 VALMIIT KUORMITUSTESTAUSTYÖKALUT Web server test tool v

6 10.2 WebPerformance OpenLoad Web Application Stress Tool PureLoad Jmeter AB vi

7 Lyhenteet API BASH CPC CPS CSV DNS EJB FTP GIS GPRS HTTP IMAP J2EE J2ME JDBC JMS JNDI LDAP MIDP NAT NNTP PERL RAID SMTP SQL SSL TCP TLS UML XML Application programming interface Bourne again shell Carpool client Carpool servlet Comma separated values Domain name service Enterprise Java bean File transfer protocol Geographical information system General packet radio service Hypertext Transfer Protocol Internet message access protocol Java2 enterprise edition Java2 platform mobile edition Java database connectivity Java messaging system Java naming and directory interface Lightweight directory access protocol Mobile Information Device Profile Native address translation New news transfer protocol Practical extraction and report language Redundant array of independent disks Simple mail transfer protocol Structured query language Secure socket layer Transmission control protocol Transport layer security Unified markup language Extensible markup language vii

8 Englanninkieliset versiot käytetyistä termeistä, jotka eivät ole vakiintune ita tai yleisesti tunnettuja suomeksi: kiertokysely kilpailutilanne lukkiutuma merkistön tavukoodaus osittaja pinolistaus poikkeus selain tiedostokuvain välityspalvelin yhteyskäytäntö polling race condition deadlock character encoding scheduler stacktrace exception web browser file descriptor proxy server protocol viii

9 1 Johdanto 1.1 Ruuhkat Ruuhkat ovat suuri ja jatkuvasti kasvava ongelma kaikissa väkirikkaissa kehittyneissä maissa. Esimerkiksi Yhdysvalloissa vuosittain ruuhkissa kuluvan (hukkaantuvan) polttoaineen ja ajankäytön aiheuttamat kustannuksen on arvioitu 61.3 miljardiksi USdollariksi vuonna 2003 [1]. Arvioon eivät kuulu ruuhkien aiheuttamien ympäristövaikutuksien eivätkä terveysvaikutuksien kustannukset. Tilanne tulee todennäköisesti pahenemaan, sillä tällä hetkellä kahden maailman väkiluvultaan suurimman maan Kiinan ja Intian talous kasvaa nopeasti, joten on odotettavaa autoistumisen lisääntyvän siellä voimakkaasti lähitulevaisuudessa. On epätodennäköistä että julkisen vallan toimenpiteillä tullaan puuttumaan liikennemäärien kasvuun, sillä yleensä on havaittu, että liikenteen ja talouden kasvu kytkeytyvät toisiinsa [4]. 1.2 Esikaupungistuminen Esikaupungistuminen tarkoittaa, että kasva va määrä ihmisiä muuttaa kaupungin keskustasta kaupunkia ympäröiville alueille, jonne muodostuu esikaupunke ja. Esikaupungissa on usein tarjolla suurempia ja uudempia asuntoja sekä asumisväljyyttä kustannuksilla, joihin keskiluokallakin on varaa. Esikaupungit koetaan usein turvalliseksi asuinpaikaksi, kun siellä ei useinkaan ole samoja sosiaalisia ongelmia kuin kaupunkien keskustoissa. Esikaupungeissa kuitenkaan ei yleensä ole riittävää määrää joukkoliikennettä. Pystyäkseen liikkumaan esikaupungista, perheessä on oltava yksi tai useampikin auto. Esikaupungeissa onkin tilaa yksityisautojen pysäköintiin. L iikkuminen hoidetaankin yksityisautoilla. Asukkaiden perässä esikaupunkeihin tulevat palvelut, kuten kaupat, päiväkodit ja koulut. Kehityksen seuraavassa vaiheessa yritykset muuttavat pois keskustoista, jotta ne voisivat tarjota riittävää pysäköintitilaa esikaupungeissa asuville työntekijöilleen. Liikenteen kasvu siirtyy säteittäisestä suureksi osaksi poikittaiseksi [4]. Tämä vaikeuttaa osaltaan lisää joukkoliikenteen järjestämistä. Liikenneruuhkista tulee jokapäiväisiä myös keskustan ulkopuolella. 1.3 Saasteet Hiilidioksidi ja muut kasvihuonekaasut, joiden määrä ilmakehässä on ihmisen toiminnan johdosta kasvanut, kiihdyttävät luonnollista kasvihuoneilmiötä. Tämä johtaa ilmast on lämpenemiseen, jonka otaksutaan johtavan tuhoisiin muutoksiin, kuten esimerkiksi merenpinnan nousuun, äärimmäisten sääilmiöiden lisääntymiseen ja maailman ruuantuotantokapasiteetin heikkenemiseen. Suurin osa lisääntyneestä hiilidioksidista on peräisin fossiilisten polttoaineiden kuten hiilen, öljyn ja maakaasun polttamisesta ener giantuotannossa ja liikenteessä [6]. Euroopan unioni on joulukuussa 1997 ratifioidussa Kioton sopimuksessa vähentämään hiilidioksidi päästöjään 8 % vuoden 1990 tasosta [2]. Päästöt ovat kuitenkin tämän jälkeen kasvaneet monissa maissa esim. Suomessa [3]. Liikenne on 1

10 merkittävä hiilidioksidipäästöjen tuottaja. Esimerkiksi Yhdysvalloissa liikenne vastaa noin kolmannesta kaikista hiilidioksidipäästöistä [7]. Liikenne ei kuulu Euroopan unionissa päästökaupan piiriin [9], joten toistaiseksi ei Euroopan unionissa ole tapaa hyötyä taloudellisesti päästökaupasta kimppakyytejä järjestämällä. Yhdysvalloissa ja Kanadassa sen sijaan työnantajat voivat myydä etätyöstä ja työntekijöiden kimppakyydeistä kertyviä päästövähennyksiä päästöpörssissä tai käyttää ne itse [24]. Uusi tekniikka ajoneuvojen käyttövoimassa ei missään tapauksessa voi ratkaista liikenteen ruuhkaongelmia, vaikka sillä pystyttäisikin vähentämään saasteisiin liittyviä ongelm ia. Työmatkat ovat ruuhkien pääaiheuttaja (ks. ajoväylien keskinopeudet liite 3). Lisäksi nä issä autossa on kaikkein pienimmät matkustajamäärät [8]. Nostamalla yks ityisautojen matkustajamääriä kimppakyydeillä voidaan vähentää työmatkoista aiheutuvia päästöjä ja ruuhkia sekä pysäköintit ilan tarvetta. Tämä projekti perustuu visioon siitä, että ajoneuvojen matkustajamääriä voidaan kimppakyydeillä nostaa, jos kimppakyydit pystytään tekemään tietotekniikan avulla sekä helpoksi että joustavaksi. Mikäli kimppakyydit voidaan osoittaa tehokkaaksi tavaksi liikenteen ja päästöjen vähentäjäksi, siihen voitaisiin kohdistaa yhteiskunnallista panostusta, sillä se on yhteiskunnalle halvempaa kuin teiden rakentaminen ja joukkoliikenteen tukeminen, joihin yhteiskunta jo nyt panostaa. Tämän lisäksi se helpottaa Kioton sopimuksen hiilidioksidipäästöjen rajoissa pysymistä. 1.4 Millaisia kimppakyytejä on olemassa Käyn tässä läpi erilaisia tapoja, joilla voidaan sopia kimppakyydin tekemisestä Staattinen eli sopimuspohjainen kimppakyyti Sopimuspohjainen kimppakyyti tarkoittaa sitä, että kuljettaja ja matkustaja tai matkustajat sopivat tiettyinä aikoina tehtävistä kimppakyytimatkoista. Esimerkiksi kaksi lähekkäin asuvaa ja työskentelevää ihmistä sopivat ajavansa toinen toisensa vuoropäivinä töihin ja kotiin omilla autoillaan Liftaaminen eli ad-hoc-kimppakyyti Liftaaminen perustuu siihen, että kyytiin haluava viestittää ohiajaville autoille haluavansa kyytiä. Liftaaminen tapahtuu usein tien sivussa, mutta myös erityisiä liftauspaikkoja käytetään [23] Dynaaminen kimppakyyti Dynaaminen kimppakyyti eroaa liftaamisesta siten, että kuljettaja ja matkustaja tai matkustajat löytävät toisensa teknisen järjestelmän avulla. Tämä helpottaa sopivan kuljettajan tai matkustajien löytämistä. Lisäksi on mahdollista lisätä molempien turvallisuutta, mikäli matkan osapuolten henkilöllisyys jää järjestelmän tietoon. Tällainen järjestelmä on tällä hetkellä käytössä ainakin New Yorkin osavaltiossa [25]. 2

11 1.5 Projektin kuvaus Projektissa ovat mukana Ecolane Finland Oy ja Social Traffic ag. Ne toteutavat matkapuhelimella toimivan dynaamisen kimppakyytijärjestelmän Schipholin lentokentän ja Business Parkin työntekijöiden työmatkoihin. Ecolane Oy hoitaa tietotekniikan ja Social Traffic ag markkinoinnin, käytännön järjeste lyt jne. Tämä työ on tehty Ecolane Oy:lle. Toteutettava järjestelmä keskittyy juuri työmatkoihin, sillä näissä auton matkustaja määrä on tyypillisesti kaikkein pienin [8], ja työmatkat ovat myös suurin ruuhkien aiheuttaja (ks. liite 2). Järjestelmä mahdollistaa yksityisten ihmisten tarjota ja tilata kimppakyytejä matkapuhelimella sekä maksaa matkasta ja saada korvaus kyydittämisestä järjestelmään sisältyvässä maksujärjestelmässä olevalta tililtä. Schipholin lentokenttä on hyvä kohde tällaisen kimppakyytijärjestelmän koekäyttämiseen, koska siellä on noin työtekijää, joilla kaikilla ei ole pysäköintipaikkaa työpaikan lähellä. Sopimuspohjaista kimppakyytiä käyttää nykyisellään noin työntekijää. Kimppakyydin käyttäjillä on mahdollisuus saada pysäköintipaikka työpaikan lähellä, mihin heillä ei olisi muuten mahdollisuutta. Keskeinen ongelma sopimuspohjaisella kimppakyydillä on se, että se soveltuu huonosti työntekijöille, joilla on liukuva työaika tai joilla työaika tai jopa työntekopaikka ei ole sama joka päivä, sillä silloin kimppakyyti saman partnerin kanssa ei ole mahdollinen joka päivä. Tämä johtaa ongelmiin, jos matkustavalla osapuolella ei ole vaihtoehtoista tapaa kulkea töihin tai pysäköidä autoaan työpaikan lähelle. Rakennettavan dynaamisen kimppakyytijärjestelmän tarkoitus on tuottaa mahdollisuus kimppakyytiin, niiden ihmisten käyttöön, joille sopimuspohjainen kimppakyyti ei sovi tai sopii huonosti. Schipholin lentokenttä on hyvä paikka järjestelmän kokeillulle myös sen vuoksi, koska siellä on myös paljon julkista liikennettä tarjolla siltä varalta, että kimppakyydillä saapunut ei saa paluumatkaa Ylimääräisiä houkuttimia järjestelmän käyttöön Social Traffic tarjoaa ylimääräisenä houkuttimena järjestelmään liittymiseksi 10 :lla ilmaisia kimppakyytejä, Orangen ja Alcatelin sponsoroiman Alcatel 735i kamerapuhelimen. Puhelimeen on esiasennettu kimppakyydin asiakasohjelmisto. Puhelimet on varustettu Orangen liittymällä, jossa on 30 ilmaista puhetta ja datansiirtoa. Lisäksi VW on sponsoroinut Social Traffic ille 4 kappaletta VW Lupoja, joilla voidaan ajaa matkustajia, jotka eivät saa paluu kyytiä töistä kotiin. Tämän lisäksi on suunnitelmia, että sponsorit ajavat välillä satunnaisesti valittuja matkustajia helikopterilla ja Bentleyn urheiluautolla Kriittinen massa ja sen saavuttaminen Keskeinen ongelma järjestelmän (kuten monien muidenkin järjestelmien) 3

12 käyttöönotolle on että kukaan ei halua tilata kimppakyytejä järjestelmästä, jossa ei ole kyyditsijöitä. Kukaan ei myöskään viitsi ruveta kyyditsijäksi järjestelmässä, jossa ei ole matkustajia. Ongelmaa yritetään helpottaa sillä, että ensin kerätään rekisteröintejä ja järjestelmä aktivoidaan käyttöön niille ihmisille, joilla on riittävä määrä potentiaalisia kimppakyyti-partnereita. Otaksutaan, että suuri osa kokeilee järjestelmää lähiaikoina sen avaamisesta, jolloin kriittinen massa järjestelmän saamiseksi pyörimään saavutetaan. 1.6 Miksi kuormitustestaus on projektille tärkeää Dynaaminen kimppakyytijärjestelmä ei toimi, ellei siinä ole riittävää määrää käyttäjiä, sillä silloin mahdollisuus saada kyyti tai matkustaja jää pieneksi. Tietoteknisenä haasteena tämä tarkoittaa sitä että ollakseen toimiva järjestelmä n pitää toimia suuren käyttäjämäärän aiheuttamassa kuormituksessa. Kuormitus testauksen tarkoituksena on paitsi mitata järjestelmän nopeutta kuormitustilanteessa, niin myös testata järjestelmän toimivuutta kuormitustilanteessa mahdollisten kuormituksen yhteydessä ilmenevien ongelmien löytämiseksi. Lisäksi työssä käsitellään hyvin lyhyesti myös kuormittuvuutta varten tuotteeseen tehtyjä säätö- ja korjaustoimenpiteitä. Kaikki kuormitustyökalut ja mittaukset ovat työn kirjoittajan tekemiä, kuten myös niiden pohjalta tehty analyysi. Korjaustoimenpiteet eivät ole työn tekijän tekemiä, milloin tästä ei ole erikseen mainittu Tekijällä on myös ollut projektissa työhän liittymättömiä rooleja. Kuormitustestaus on erittäin tärkeää siksi että suurinta osaa järjestelmän komponenteista on testattu vain yksikkötesteillä ja käytännön testauksella, eikä niiden tehokkuudesta ja varmatoimisuudesta kuormitustilanteessa ollut siten takeita. Toinen syy kuormitustestauksen tarpeellisuuteen on että nyt ohjelmistoa ajetaan neljä suoritusyksikköisessä koneessa (kaksi hyperthreading prosessoria), jonka takia lukkiumat (engl. deadlock) ja kilpailutilanteet (engl. race condition) tulevat helpommin näkyviin, mikäli virheellistä säikeiden käsittelyä ilmenee. 1.7 Työn tavoite Kuormitustestauksen tarkoituksena on hakea vastaukset seuraaviin kysymyksiin: 1) Toimiko järjestelmä kuormitettuna oikein? 2) Kestääkö järjestelmä 1tuhata päivittäistä käyttäjää, joka on suurin mahdollinen kuorma, mikä voidaan aiheuttaa kaikilla tuhannella alcatelin sponsoroimalla puhelimella? 3) Arvioida järjestelmän soveltuvuutta suurempien keskusten kuin kohteena olevan keskuksen kimppakyytijärjestelmäksi, sekä arvioida hyvin lyhyesti järjestelmän kehitystarpeita tällaiseen käyttöön. Kuormitustesteistä saatuihin tuloksiin on sovitettu funktioita, siksi että yritetään hakea niillä linjaa kuinka kuormitettavuus muuttuu käyttäjien määrän mukaan. Tämä on tehty lähinnä siksi että voitaisiin saada parempi arvio järjestelmän kuormittuvuudesta aineiston ulkopuolelta. Matemaattisten mallien luominen järjestelmän testattavien versioiden kuormittuvuudesta ei ole tässä työssä varsinaisesti tarkoituksena. Jonkin 4

13 verran on kuitenkin luotu hyvin yks inkertaisia malleja että saataisiin vastauksia kohdan 4 kysymykseen. Saatuja malleja on extrapoloitu myös aineiston ulkopuolelle tietoisena siitä, että sellaisen funktion yhtenevyys todellisuuden kanssa ei välttämättä ole kovin luotettava. Kaikki mittaukset on tehty 2 suorittimisessa 3Ghz Xeon (hyperthreading) palvelimessa, jossa on 4GB muistia ja kaksi 73.8GB SCSI levyä ohjelmistopohjaisessa raid1 järjestelmässä. Käyttöjärjestelmänä on Redhat Enteprise Server. Tätä konetta käytetään myös järjestelmän tuotantokäytössä, joten mittaukset soveltuvat tältä osin tuotantoon suoraan. 1.8 Työn rakenne Johdannossa kerrotaan yleisistä liikennetrendeistä sekä projektista yleisellä tasolla.. Tämän jälkeisessä kappaleessa kuvataan järjestelmä ensin käyttäjän kannalta ja sitten tekniseltä kannalta. Kuormitettavuustestaus-kappaleessa käsite llään valmiita työkaluja ja sitä miksi niitä ei käytetty tässä työssä. Seuraavassa kappaleessa käsitelään millaiset työkalut järjestelmän kuormittamiseen rakennettiin ja miksi. Tämän jälkeisessä kappaleessa kuormitustestit käsitellen testejä sekä päätelmiä, joita niiden perusteella tehtiin, sekä niiden pohjalta tehtyjä uusia testejä ja kaikkien testien pohjalta tehtyä analyysiä. Johtopäätökset-kappaleessa kootaan kaikki johtopäätöksen saaduista tuloksista sekä teen lisää johtopäätöksiä sekä spekuloidaan, miten kuormitustestausta voisi kehittää edelleen. 5

14 2 Järjestelmän kuvaus Tässä kappaleessa käydään läpi järjestelmän toiminnallisuus ensin loppukäyttäjän ja sitten järjestelmän teknisen rakenteen näkökulmasta. 2.1 järjestelmän käyttäjän näkökulmasta Järjestelmää käytetään kahden erillisen käyttöliittymän kautta. Rekisteröintiliittymällä rekisteröidytään palveluun ja ylläpidetään tunnuksen tietoja, kuten osoitetta ja siirretään rahaa matkustamiseen tai kyytien tarjoamisesta ansaittua rahaa pois järjestelmästä. Käyttäjätietojen käsittely tapahtuu yksinomaan selaimella. Matkojen teko taas tapahtuu matkapuhelimeen asennetulla kimppakyytiohjelmistolla. Web-selaimella ei voi tilata itselleen kimppakyytiä Rekisteröityminen Käyttäjä rekisteröityy aluksi www-käyttöliittymässä joko pelkäksi matkustajaksi tai matkustajaksi ja kuljettajaksi. Matkustajana hän kirjaa järjestelmälle omat tietonsa. Halutessaan toimia sekä matkustajana että kuljettajan, hän kirjaa järjestelmään omien tietojensa lisäksi myös autonsa tiedot. Järjestelmään r ekisteröityneet käyttäjät esilasketaan, mutta laskenta ei näy käyttäjälle. Seuraavassa vaiheessa aktivoidaan käyttäjä. Alkuvaiheessa järjestelmän ylläpitäjä tekee aktivaation käynnistämällä aktivaatiotyökalun. Myöhemmin aktivaatiotyökalua ajetaan automaattisesti esimerkiksi kerran vuorokaudessa. Mikäli käyttäjän on riittävän todennäköistä löytää järjestelmästä itselleen kimppakyytipartneri, käyttäjä aktivoidaan. Järjestelmä ilmoittaa aktivoinnista käyttäjälle tekstiviestillä. Tämän jälkeen aktivoitu käyttäjä voi hakea itselleen Social Trafficilta Alcatel 735ipuhelimen, johon puhelimen kimppakyytipääteohjelma on esiasennettu. Puhelimet on varustettu Orange n liittymällä, jossa on 30 :n edestä ilmaisia puheluja ja datayhteyksiä. Samalla käyttäjän matkatilille siirretään 10, joten hän voi tilata itselleen matkan ilman, että joutuu siirtämään rahaa tililleen. 6

15 Kuva 1 Käyttäjäksi rekisteröitymisen etusivu. Projektin toisessa vaiheessa, kun kaikki sponsoroitua puhelinta on jaettu, puhelimia ei enää jaeta, vaan käyttäjä saa ohjeet ohjelmiston lataamisesta omaan puhelimeensa. Tässä vaiheessa kimppakyytipääteohjelma on muokattu toimimaan muillakin kuin Alcatelin puhelimella Matkojen teko Kun käyttäjä on saanut itselleen puhelimen hän voi käyttää järjestelmää, joko matkustajana tai kuljettajana. Mikäli käyttäjä on kirjautunut vain matkustajaksi, täytyy hänen kirjata järjestelmään autonsa tiedot, ennen kuin hän voi toimia kuljettajana. Kimppakyytipäätteen käyttöliittymästä on tämän kappaleen selostuksen lisäksi myös tilakaavio liitteessä 1. 7

16 Kuva 2 kirjautuminen kimppakyytipäätteelle. Halutessaan matkustaa kodin ja työpaikan välillä kimppakyydillä, käyttäjä käynnistää kimppakyytipäätteen ja syöttää käyttäjätunnuksen ja salasanan. Jos käyttäjä on käyttänyt ohjelmistoa aiemmin, käyttäjätunnus ja salasana on esitäytetty. Kuva 3 matkan valinta. Seuraavaksi käyttäjä valitsee haluaako hän matkustaa töistä kotiin vain kotoa töihin. Järjestelmä ei tue tällä hetkellä muita matkoja. Valinta töistä kotiin tai kotoa töihin on esivalittu kellonajan mukaan. Käyttäjän pitää myös valita haluaako hän toimia matkustajana vai kuljettajana vai jä ttäkö hän valinnan järjestelmälle. Lisäksi käyttäjä voi valita hänelle kelpaavan matkan ensimmäisen ja viimeisen alkuhetken. Matka mahdollinen alkuaika on esitäytetty alkaen nykyhetkestä päättyen 30 min päähän. Seuraavaksi järjestelmä näyttää käyttäjälle hänen tilillään olevan rahan määrän sekä osoitteen jossa järjestelmä otaksuu käyttäjän olevan. Osoite näytetään siksi, että jos käyttäjä on valinnut väärän matkasuunnan tai jos hänen tietonsa eivät ole ajan tasalla, on käyttäjän se helppo havaita. Mikäli käyttäjä on matkustaja näyttää järjestelmä hänelle lisäksi koodin, jonka kuljettaja syöttää puhelimeensa todistaakseen sen että hän on ottanut käyttäjän kyytiin. 8

17 Kuva 4 Matkustajan näyttö, kun matkaa ei ole vielä tarjottu. Vain osa näytön sisällöstä näkyy yhtä aikaa, johtuen puhelimen pienestä ruudusta. Järjestelmä alkaa etsiä käyttäjälle kuljettajaa, matkustajaa tai kumpaa vain, sen mukaan mihin rooliin käyttäjä on kirjautunut. Kun kuljettaja tai matkustaja löytyy alkaa puhelin piipata. Kuljettajasta kerrotaan lempinimi, auton malli, auton väri ja auton ovien määrä sekä auton rekisteritunnus. Tämän lisäksi annetaan otaksuttu ensimmäinen ja viimeinen saapumisaika, sekä matkan hinta. Kuva 5 Matkustajalle tarjotaan kyytiä. Järjestelmä kertoo matkustajasta kuljettajalle lempinimen, työ- ja kotiosoitteen sekä sen aikavälit näihin saapumiseen ja sen milloin kuljettajan pitää lähteä osuakseen näihin aikaväleihin. Tämän lisäksi kerrotaan matkasta saatavan korvaus, sekä kuljettajan arvioitu oman matkan pidentymä sekä minuutteina että kilometreinä. Oikeita nimiä ei kerrota partnereille, ellei käyttäjä ole rekisteröinyt lempinimekseen oikeaa nimeään. Lempinimien ei tarvitse olla uniikkeja. Tarkat henkilötiedot ovat luonnollisesti järjestelmän tiedossa ja ne jäävät järjestelmä n tietoon myös matkan loppumisen jälkeen. Kun matkustaja on hyväksynyt kuljettajan, järjestelmä näyttää matkustajalle onko 9

18 kuljettaja jo hyväksynyt matkan. Kuljettajan hyväksyttyä ja lähdettyä matkaan järjestelmä näyttää matkustajalle taaksepäin kulkevaa aika otaksuttuun saapumiseen. Matkustajaa herätellään lisäksi 2 min ennen kuljettajan arviotua saapumisaikaa puhelimen piippauksella. Kuljettajan saavuttua matkustaja antaa koodin kuljettajalle ja hän syöttää sen puhelimeensa. Matkustaja on maksanut matkasta kuljettajalle ja palvelun tarjoajalle. Kuljettajan hyväksyttyä matkan kuljettajalle näytetään milloin hän aikaisintaan ja milloin viimeistään voi lähteä hakemaan matkustajaa. Kun kuljettaja kuittaa itsensä matkalle, matkustajalle välitetään tieto otaksutusta saapumisajasta. Mikäli aikaikkuna matkustajan hyväksymään viimeiseen lähtöaikaan on kulumassa umpeen, kuljettajaa herätellään piippauksella 2 min ennen aikaikkunan umpeen kulumista. Kun kuljettaja on lähtenyt matkaan, kerrotaan matkustajalle milloin hänen pitäisi saapua noutopaikkaan. Puhelin herättelee matkustajaa lisäksi äänimerkillä, kun aikaa on jäljellä vähemmän kuin 2 minuuttia. Kuva 6 Kuljettajan saapumisesta kertova matkustajan näyttö. Kuljettajan saavuttua perille matkustaja nousee kyytiin. Tämän jälkeen matkustaja antaa kuljettajalle koodin. Kuljettaja syöttää koodin puhelimeensa, jolloin kuljettaja ja palvelun tarjoaja laskuttavat matkustajaa. Kuva 7 Kuljettaja syöttää laskutuskoodin 10

19 Kuljettajan ohjelmisto kertoo uudet arvioidut saapumisajat matkustajan sekä kuljettajan kotiin. Matkustajan ohjelmisto toivottaa hyvää matkaa ja arvioidun saapumisajan sekä tilin saldon. Tämän jälkeen kuljettaja ajaa matkustajan tämän kotiin ja kuittaa matkan tehdyksi. Ohjelmisto kertoo arvioidu saapumisajan kuljettajan kotiin, sekä tilin saldon ja toivottaa hyvää loppumatkaa. Kuva 8 Lopetusnäyttö. Matkoja voi ajaa ja tilata ainoastaan matkapuhelimella. Rekisteröintitietoja voi vaihtaa ainoistaan www-selaimella. Ohjelmisto mahdollistaa lisäksi kartan katsomisen matkustajan noutopaikan läheisyydestä. Kuva 9 Esimerkki 150x150 pikselin kartasta. Ensimmäisessä vaihteessa käyttäjille jaettava Alcatel 735i matkapuhelin voi näyttää kerralla vain 128x128 pikselin osan 150x150 kuvasta. Kerralla näkyvän osan rajat on piirretty punaisella kuvaan. Toisessa vaiheessa tuettavissa matkapuhelimissa sekä vieritettävän kartan koko että kerralla näytettävä osan koko määräytyvät puhelimen ominaisuuksien mukaan. 11

20 2.2 Järjestelmän tekninen kuvaus Matkustaja Kuljettaja Uusi käyttäjä tai vanha käyttäjä muuttassa käyttäjätiietojaan Selain N CRP yhteykäytäntö GPRS verkon yli Http CPS Liikenne matkustajien ja kuljettajien kanssa RegisterationUI käyttäjien rekisteröitymin ja käyttäjätiedon hallinta TomCat Servlet mottori JBoss ohjelmistopalvelin CarpoolSymbian BackendBean CarPoolUiBean PartnerActivation bean EJB oliot DbBeans Ei geograffisen tiedon käsittelijät JMS jonojen käsittelijät HyperSonic tietokanta GisBean Paikkatiedon hallinta MySql Graaffipalvelin reittien etsintä Käyttäjä-, laskutus ja reittitiedot InnoDbvarastomootori MyIsamvarastomoottori Paikkatiedot Kuva 10 järjestelmän rakenne. Järjestelmä on rakennettu vapaan JBOSS-ohjelmistopalvelimen päälle. Tämän lisäksi 12

21 järjestelmässä on MySql-tietokanta, jossa pidetään sekä käyttäjien että matkojen tietoja transaktioita tukevan InnoDB-varastomoottoria (engl. storage engine) käyttäen, sekä paikkatietoa perinteisellä myisam-varastomoottorilla. Näiden lisäksi järjestelmään kuuluu graa fipalvelin, joka laskee matkoja tieverkkoa pitkin. Graafipalvelin on kirjoitettu C:llä ja siihen pidetään yhteyttä TCP -pistoketta (engl. socket) käyttäen. Paikkatietojärjestelmä on kokonaisuudessaan kapseloitu GISBean EJB -olion taakse. Muuta tietokantaa taas käytetään DBBeans-paketin luokkien kautta. Matkustajien ja kuljetta jien kimppakyytipäätteiden kanssa kommunikoidaan HTTP GET-pyynnöillä, tätä kommunikaatiota palvelimessa hoitava palikka on nimeltään CPS (Car pool servlet). Varsinainen logiikka ei kuitenkaan sijaitse servletissä vaan sitä hoitaa CarpoolBackEndBean, joka käyttää järjestelmän muita EJB -olioita. Käyttäjien rekisteröinti ja käyttäjätiedon hallintaliittymä on toteutettu Jakarta projektiin kuuluvan Tapestry-ohjelman avulla muodostetulla servletillä, ja sen logiikkaa hoitaa CarpoolUiBean. Käyttäjien aktivointia hoitaa PartnerActivationBean, jolla ei kuitenkaan ole omaa käyttöliittymää vaan käyttäjien aktivointi hoidetaan erillisellä aktivaatiotyökalulla, joka hakee JNDI:llä PartnerActivationBean-olion etärajapinnan ja käyttää sitä. Aktivaatio on tosin suunniteltu toteuttavaksi täysin automaattisesti esim. ajastettuna prosessina tulevaisuudessa. Kaikki HTTP-liikenne menee Apache palvelimen ka utta, vaikkakaan sitä ei selkeyden takia ole piirretty kuvaan. Apachella muutetaan URL:ja sekä sillä rajoitetaan samanaikaisten HTTP-pyyntöjen määrää. Lisätietoja rajoittamisesta löytyy kappaleesta 5.4 Testimatkojen teko. Apache palvelimella voitaisiin myös toteuttaa SSL/TLS salaus jos sellainen haluttaisiin toteuttaa Kimppakyytipäätteen toiminta Kimppakyytipäätteen käyttämä yhteyskäytäntö perustuu HTTP GET pyyntöihin. Pyyntöön tuleva informaatio lähe tetään käyttäen lomake (engl. form) parametreina. Vastaus tulee body-kentässä käyttäen UTF-8 merkistöä. Vastauksen avaimen ja arvon välisää on yhtäsuuruus merkki (=) ja vastaus päättyy aina et-merkkiin (&). Avain voi sisältää vain merkkejä a-z sekä _ (alaviiva) ja 0-9. Avainta vastaava kenttä voi sisältää kaikkia 16-bittisiä unicode merkkejä pois lukien & merkin jota on käytetty kenttien erottimena. otsikkotietoja asiakasohjelma ei käytä. Vastaus loppuu aina et-merkkiin (&). Vastausta ei URL-koodata. HTTP ja palvelimen kiertokyseleminen (engl. polling) on otettu yhteyskäytännön perustaksi, koska ainoastaan HTTP yhteyskäytäntö on pakollinen MIDP1:ssä, mitä pidettiin projektia aloittaessa tärkeänä, sillä MIDP2 puhelimia ei juuri ollut. HTTP on myös suhteellisen helppo toteuttaa sellaiseen ympäristöön, joka tukee pelkää TCPpistoketta, kuten Symbian series 60 v1 C++:lla. Sittemmin valittu Alcatel 735i puhelin on MIDP2-puhelin, joten se tukisi myös suoraa TCP -pistoketta. Kiertokyseleminen lisäksi toimii samalla tiedonsiirtokanavan virkistyksessä. Haittapuolena on että kiertokyseleminen luo ylimääräistä kuormaa järjestelmälle, sekä ylimääräistä GPRS-liikennettä, jota saatetaan laskuttaa siirretyn datamäärän mukaan. Asiakasohjelmiston tilakaavio on Liitteessä 1. Kaavio on englanninkielinen, koska asiakasohjelmistosta ei ole olemassa suomenkielistä versiota tätä kirjoitettaessa. 13