Tiedonsiirron kokonaisoptimointi erilaisten tietoverkkojen yhteiskäytössä Juuso Meriläinen 27.11.2015 Juuso Meriläinen Tiedonsiirron kokonaisoptimointi erilaisten tietoverkkojen yhteiskäytössä 1 / 11
Johdanto Viranomaisverkot Terrestial Trunked Radio (TETRA) Long Term Evolution (LTE) Kenttäsovellukset Tietoverkkojen yhteiskäyttö Miksi? Miten? Juuso Meriläinen Tiedonsiirron kokonaisoptimointi erilaisten tietoverkkojen yhteiskäytössä 2 / 11
Tietoverkot Terrestial Trunked Radio (TETRA) esim. Suomen VIRVE-verkko suunniteltu viranomaiskäyttöön: nopea puhelunaloitus, ryhmäpuhelut, E2E-salaus, kattava ja varma pakettidatayhteys hidas ja epäluotettava, tavallisesti tiedonsiirto SDS-viesteinä Long Term Evolution (LTE) IP-protokollan ympärille rakennettu tiedonsiirto Kaupalliset LTE-verkot, tulevaisuudessa myös viranomaisverkko Juuso Meriläinen Tiedonsiirron kokonaisoptimointi erilaisten tietoverkkojen yhteiskäytössä 3 / 11
Kenttäsovellukset Kuva: Esimerkkejejä kenttäsovelluksista (Forge, Horvitz & Blackman, 2014). Juuso Meriläinen Tiedonsiirron kokonaisoptimointi erilaisten tietoverkkojen yhteiskäytössä 4 / 11
Kenttäsovellukset Juuso Meriläinen Tiedonsiirron kokonaisoptimointi erilaisten tietoverkkojen yhteiskäytössä 5 / 11
Tietoverkkojen yhteiskäyttö LTE Nopeampi kuin TETRA, ei täytä kaikkia operatiivisia vaatimuksia TETRA varmistuksena vaaditaan tehokasta yhteiskäyttöä Vastaava ongelma ns. heterogeenisissä langattomissa verkoissa (esim. matkapuhelimelle saatavilla WLAN ja LTE) Verkoilla useita, mahdollisesti ristiriitaisia ominaisuuksia Kriteerien yhdistäminen päätöksenteossa kustannusfunktiot sumea logiikka neuroverkot monitavoitteinen päätöksenteko (engl. Multiple Criteria Decision Making, MCDM) Juuso Meriläinen Tiedonsiirron kokonaisoptimointi erilaisten tietoverkkojen yhteiskäytössä 6 / 11
Monitavoitteinen päätöksenteko Ongelma esitetään matriisina, jonka rivit i kuvastavat vaihtoehtoja (verkkoja) ja sarakkeet j päätöksentekomuuttujia Muuttujien normalisointi ja painotus Valintaperusteena yksinkertaisimmillaan päätöksentekomuuttujien painotettu summa A SAW = arg max i M w j v ij. j=1 Muita menetelmiä esim. GRA (etäisyys positiiviseen ideaalitapaukseen v α ) A 1 GRA = arg max M i j=1 w j v ij vj α + 1. Juuso Meriläinen Tiedonsiirron kokonaisoptimointi erilaisten tietoverkkojen yhteiskäytössä 7 / 11
Monitavoitteinen päätöksenteko Käytetty runsaasti verkon valintaan heterogeenisissä langattomissa verkoissa, esim. Song & Jamalipour, 2005: GRA UMTS- ja WLAN-yhteiskäytössä. Bari & Leung, 2007: TOPSIS 3G-, 4G- ja WLAN-yhteiskäytössä. Erot aiempaan tutkimukseen: Ei yksinomaan IP-tiedonsiirtoa (TETRAssa SDS) Pieni purskeittainen dataliikenne Ei varsinaista verkonvaihtoa ( handoff ), valitaan verkko jonka kautta dataa lähetetään Juuso Meriläinen Tiedonsiirron kokonaisoptimointi erilaisten tietoverkkojen yhteiskäytössä 8 / 11
Monitavoitteinen päätöksenteko Kuva: Monitavoitteinen päätöksenteko verkon valinnassa (Liao, Tie & Du, 2006) Juuso Meriläinen Tiedonsiirron kokonaisoptimointi erilaisten tietoverkkojen yhteiskäytössä 9 / 11
Yhteenveto LTE nousemassa TETRAn rinnalle viranomaisverkkona Verkkojen yhteiskäyttö Verkon valinta: useiden tekijöiden yhdistäminen kokonaisarvioksi Tässä työssä erityisesti monitavoitteinen päätöksenteko Jatko Päätöksenteon parametrien määrittäminen Verrataan MCDM-menetelmiä yksinkertaiseen opportunistiseen lähestymistapaan Mitataan todellisessa ympäristössä simuloitujen sijaintitietojen välitystä Keskeisiä kysymyksiä: lähetysten kesto, epäonnistuneiden lähetysten määrä, verkkojen käytön jakautuminen Juuso Meriläinen Tiedonsiirron kokonaisoptimointi erilaisten tietoverkkojen yhteiskäytössä 10 / 11
Viitteet Forge, S., Horvitz, R. ja Blackman, C. (2014) Is Commercial Cellular Suitable for Mission Critical Broadband? Study on use of commercial mobile networks and equipment for mission-critical high-speed broadband communications in specific sectors. Euroopan komissio, 2014. Liao, H., Tie, L. ja Du, Z. A vertical handover decision algorithm based on fuzzy control theory. Computer and Computational Sciences, 2006. IMSCCS 06. First International Multi-Symposiums on (2006), vol. 2, IEEE, s. 309 313. Song, Q. ja Jamalipour, A. Network selection in an integrated wireless LAN and UMTS environment using mathematical modeling and computing techniques. Wireless Communications, IEEE 12, 3 (2005), s. 42 48. Bari, F. ja Leung, V. Automated network selection in a heterogeneous wireless network environment. Network, IEEE 21, 1 (2007), s. 34 40. Juuso Meriläinen Tiedonsiirron kokonaisoptimointi erilaisten tietoverkkojen yhteiskäytössä 11 / 11