Αλγόριθμοι δέσμευσης πόρων για την εξυπηρέτηση cloud native εφαρμογών σε 5G υποδομές.
Διπλωματική Εργασία


Περιγραφή

Keywords: Cloud native, edge, Multiple-Access Edge Computing, 5G Networks, Virtual Network Embedding

Η ύπαρξη υπολογιστικών πόρων στα άκρα του δικτύου (edge computing) προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα στην εξυπηρέτηση των αυστηρών και ετερογενών απαιτήσεων
πολλών σύγχρονων εφαρμογών (IoT, Smart Factories, High-quality video, VR, etc). Οι edge υποδομές στοχεύουν να φέρουν πιο κοντά στους τελικούς χρήστες τα χαρακτηριστικά των cloud υποδομών με κύριο στόχο το συνδυασμό της αποτελεσματικής επεξεργασίας με χαμηλούς χρόνους απόκρισης. Όμως, οι διαθέσιμοι πόροι στις edge υποδομές χαρακτηρίζονται από μεγάλη ετερογένεια και περιορισμένες δυνατότητες σε σύγκριση με τις τυπικές cloud υποδομές. Παράλληλα, οι συγκεκριμένες υποδομές αποτελούν ένας από τους βασικότερους πυλώνες για την δημιουργία και υποστήριξη των σύγχρονων 5G υποδομών.Σε ένα τόσο ετερογενές και δυναμικό περιβάλλον, προκύπτει το πρόβλημα της απομόνωσης και μη αποδοτικής χρησιμοποίησης των ετερογενών edge πόρων.

Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής ως παραδείγματα εφαρμογών θα εξεταστούν σύγχρονες 5G εφαρμογές για την εξυπηρέτηση των οποίων απαιτείται η συντονισμένη
ανάθεση υπολογιστικών πόρων τόσο για τις ίδιες τις εφαρμογές (MEC applications) όσο και για τις απαραίτητες 5G εικονικές δικτυακές λειτουργίες (5G Network Functions). Οι εικονικές δικτυακές λειτουργίες (Network Function Virtualization - NFV) έχουν προταθεί και χρησιμοποιούνται ως ένας απαιτητικός μηχανισμός που επιτρέπει στους παρόχους
δικτυακών υπηρεσιών να διαχειρίζονται και να παρέχουν κατ’ απαίτηση δικτυακές λειτουργίες μέσω λογισμικού.

Στόχος της εργασίας είναι η μελέτη μηχανισμών που θα υποστηρίζουν την βέλτιστη τοποθέτηση με δυναμικό και ευέλικτο τρόπο των επιμέρους δομικών τμημάτων (application
functions) αυτών των εφαρμογών στους κατάλληλους edge πόρους λαμβάνοντας παράλληλα υπόψη τους περιορισμούς της υποδομής (δικτυακούς, επεξεργασίας και χώρου
αποθήκευσης) και τις προδιαγραφές της εφαρμογής. Η ανάπτυξη των μηχανισμών θα στοχεύει στη βελτιστοποίηση της καθυστέρησης εξυπηρέτησης μέσω της κατάλληλης
κατανομής των τμημάτων της εφαρμογης τόσο κάθετα (σε πόρους στα διαφορετικά επίπεδα των edge κόμβων) όσο και οριζόντια (σε διαφορετικούς κόμβους του ίδιου επιπέδου) στην υποδομή. Η ανάπτυξη των αλγορίθμων μπορεί να γίνει με χρήση του προγραμματιστικού περιβάλλοντος MATLAB ή Python και τα εργαλεία που αυτά προσφέρουν.

Σχετική βιβλιογραφία

  • CNCF Cloud NativeDefinition:https://github.com/cncf/toc/blob/main/DEFINITION.md
  • Qiang Duan, Intelligent and Autonomous Management in Cloud-Native Future Networks - A Survey on Related Standards from an Architectural Perspective, Future internet 2021, https://doi.org/10.3390/fi13020042
  • S. Shah, M. Gregory, S. Li, Cloud-Native Network Slicing Using Software Defined Networking Based Multi-Access Edge Computing: A Survey, IEEE Access, January 2021,
  • https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3050155