Development of an Ecology-Oriented Software-Defined Networking Framework

ICT contributed to about 0.83 GtCO2 emissions where the 37% comes from the telecoms infrastructures. At the same time, the increasing cost of energy has been hindering the industry in providing more affordable services for the users. One of the sources of these problems is said to be the rigidity of the current network infrastructures which limits innovations in the network. SDN (Software Defined Network) has emerged as one of the prominent solutions with its idea of abstraction, visibility, and programmability in the network. Nevertheless, there are still significant efforts needed to actually utilize it to create a more energy and environmentally friendly network. In this paper, we suggested and developed a platform for developing ecology-related SDN applications. The main approach we take in realizing this goal is by maximizing the abstractions provided by OpenFlow and to expose RESTful interfaces to modules which enable energy saving in the network. While OpenFlow is made to be the standard for SDN protocol, there are still some mechanisms not defined in its specification such as settings related to Quality of Service (QoS). To solve this, we created REST interfaces for setting of QoS in the switches which can maximize network utilization. We also created a module for minimizing the required network resources in delivering packets across the network. This is achieved by utilizing redundant links when it is needed, but disabling them when the load in the network decreases. The usage of multi paths in a network is also evaluated for its benefit in terms of transfer rate improvement and energy savings. Hopefully, the developed framework can be beneficial for developers in creating applications for supporting environmentally friendly network infrastructures.

SDN in an ISP Environment

As computer networks grow larger and more complex there is a need for a new, simpler kind of approach to configuring them. Software Defined Networking (SDN) takes the control plane away from individual nodes and centralizes the network control by utilizing a flow based traffic management. In this thesis the suitability of SDN in a small ISP (Internet Service Provider) network is considered for an alternative to the current traditional core network and access network OSSs (Operations Support System), mainly to simplify the network management but also to see what else would SDN offer for such an environment. Combining information learned from a theoretical study on the matter to a more practical experiment of SDN network simulation using Mininet simulation software and OpenDayLight SDN controller software does this. Although the simulation shows that SDN is able to provide the functionality needed for the network, the immaturity of the technology suggests that for a small ISP network there is no need to utilize SDN just yet. For when SDN becomes more commonplace a brief transition plan is introduced.

Analyses of the usefulness of Software Defined Storage Solutions for Web-based Digital Preservation Applications

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Multilayer switch hardware support for Linux

VDSL on teknologia, joka mahdollistaa nopeat Internet-yhteydet tavallista puhelinlinjaa käyttäen. Tätä varten käyttäjä tarvitsee VDSL-modeemin ja Internet-operaattori reitittimen, johon VDSL-linjat kytketään. Reitittimen on oltava suorituskykyinen, jotta kaikki VDSL-liikenne voidaan reittittää eteenpäin. Tehokkuutta haetaan tekemällä suuri osa reitityksestä erityisillä reititinpiireillä. Tässä diplomityössä käsitellään reititinpiirien teoriaa ja niiden hallintaa. Lisäksi vertailtiin kolmen suuren valmistajan tuotteita. Tuotteiden tarjoamat ominaisuudet vaikuttivat hyvin yhteneväisiltä. Ominaisuuksien hallinta ja toteutus olivat erilaisia. Työn tavoitteena oli löytää ohjelmistoarkkitehtuuri piirien ohjaamiseen niin, että Linux-käyttöjärjestelmän ytimen palveluja voitaisiin käyttää mahdollisimman hyödyllisesti. Työssä havaittiin, että ohjelmistoarkkitehtuurin voi määritellä monella eri tavalla riippuen siitä, miten piiri on kytketty prosessoriin, mitä piirin ominaisuuksia halutaan käyttää ja miten arkkitehtuuria halutaan jatkossa laajentaa.

Puhelunohjaus Internetissä

Puhelunohjaus Internetissä ei sido käyttäjää tiettyyn paikkaan tai päätelaitteeseen. Käyttäjä voidaan paikantaa ja kommunikointi hänen kanssaan on mahdollista yhdistelemällä perinteisen puhelinverkon ja Internetin palveluita. Käyttäjä voi itse valita haluamansa palvelut aina tarpeensa mukaan. Tämä diplomityö esittelee Internet-puhelunohjauksen arkkitehtuurin ja tämän toteutuksen. Arkkitehtuurin perusosat kuvataan ja toteutuksen toimivuutta arvioidaan. Internet-puhelunohjaukseen liittyvät Internet-standardit esitellään ja niiden sopivuutta puhelunohjaukseen pohditaan. Aiheeseen liittyviä vaihtoehtoisia standardeja ja menetelmiä puhelunohjaukseen vertaillaan. Lisäksi työssä tutkitaan Necsom Oy:n Media Switch-reitittimen sopivuutta puhelunohjauksen laitealustaksi. Puhelunohjauksen arkkitehtuuri Internetissä mahdollistaa istuntojen muodostamisen ja ohjaamisen käyttäjäkohtaisen osoitteen perusteella. Muuta tietoa käyttäjästä ei tarvita istunnon aloitusvaiheessa. Työssä toteutettu puhelunohjausjärjestelmä on tehty Necsom Oy:n ja Lappeenrannan teknillisen korkeakoulun yhteishankkeena. Toteutuksesta saatujen tulosten perusteella Internet-puhelunohjaus on käyttökelpoinen tuotantokäytössä nyt ja tulevaisuudessa.

Ohjelmistoradion hyödyntäminen tiedonsiirron tutkimisessa LVDC-verkossa

Työssä tutkitaan tiedonsiirtoa eri modulaatioilla, bittinopeuksilla ja amplitudin voimakkuuksilla ja tuloksia tarkastellaan Bit Error Ration avulla. Signaaleja siirrettiiin myös koodattuna ja vertailtiin koodauksen etuja ja haittoja verrattuna koodaamattomaan tietoon. Datavirta kulkee AXMK-kaapelissa, joko tasasähkön mukana, tai maadoituskaapelissa. Tuloksissa havaittiin, että suurempi bittinopeus ei kasvattanut häviöiden määrää. Koodauksen käyttö toisaalta vähenti bittivirheiden määrää.

Implementing Green IT approach for transferring Big Data over Parallel Data Link

The whole research of the current Master Thesis project is related to Big Data transfer over Parallel Data Link and my main objective is to assist the Saint-Petersburg National Research University ITMO research team to accomplish this project and apply Green IT methods for the data transfer system. The goal of the team is to transfer Big Data by using parallel data links with SDN Openflow approach. My task as a team member was to compare existing data transfer applications in case to verify which results the highest data transfer speed in which occasions and explain the reasons. In the context of this thesis work a comparison between 5 different utilities was done, which including Fast Data Transfer (FDT), BBCP, BBFTP, GridFTP, and FTS3. A number of scripts where developed which consist of creating random binary data to be incompressible to have fair comparison between utilities, execute the Utilities with specified parameters, create log files, results, system parameters, and plot graphs to compare the results. Transferring such an enormous variety of data can take a long time, and hence, the necessity appears to reduce the energy consumption to make them greener. In the context of Green IT approach, our team used Cloud Computing infrastructure called OpenStack. It’s more efficient to allocated specific amount of hardware resources to test different scenarios rather than using the whole resources from our testbed. Testing our implementation with OpenStack infrastructure results that the virtual channel does not consist of any traffic and we can achieve the highest possible throughput. After receiving the final results we are in place to identify which utilities produce faster data transfer in different scenarios with specific TCP parameters and we can use them in real network data links.

Observations on Software Project Deviations

Software projects have proved to be troublesome to be implemented and as the size of software keeps increasing it is more and more important to follow-up the projects. The proportion of succeeded software projects is still quite low in spite of the research and the development of the project control methodologies. The success and failure factors of projects are known, as well as the project risks but nevertheless the projects still have problems with keeping the schedule and the budget and achieving the defined functionality and adequate quality. The purpose of this thesis was to find out what deviations are there in projects at the moment, what causes them, and what is measured in projects. Also project deviation was defined in the viewpoint of literature and field experts. The analysis was made using a qualitative research approach. It was found out that there are still deviations in software projects with schedule, budget, quality, requirements, documenting, effort, and resources. In addition also changes in requirements were identified. It was also found out that for example schedule deviations can be affected by reducing the size of a task and adding measurements.

THE IMPACT OF ARCHITECTURAL DESIGN ON SOFTWARE DEVELOPMENT

Tässä työssä tutkitaan ohjelmistoarkkitehtuurisuunnitteluominaisuuksien vaikutusta erään client-server –arkkitehtuuriin perustuvan mobiilipalvelusovelluksen suunnittelu- ja toteutusaikaan. Kyseinen tutkimus perustuu reaalielämän projektiin, jonka kvalitatiivinen analyysi paljasti arkkitehtuurikompponenttien välisten kytkentöjen merkittävästi vaikuttavan projektin työmäärään. Työn päätavoite oli kvantitatiivisesti tutkia yllä mainitun havainnon oikeellisuus. Tavoitteen saavuttamiseksi suunniteltiin ohjelmistoarkkitehtuurisuunnittelun mittaristo kuvaamaan kyseisen järjestelmän alijärjestelmien arkkitehtuuria ja luotiin kaksi suunniteltua mittaristoa käyttävää, työmäärää (komponentin suunnittelu-, toteutus- ja testausaikojen summa) arvioivaa mallia, joista toinen on lineaarinen ja toinen epälineaarinen. Näiden mallien kertoimet sovitettiin optimoimalla niiden arvot epälineaarista gloobaalioptimointimenetelmää, differentiaalievoluutioalgoritmia, käyttäen, niin että mallien antamat arvot vastasivat parhaiten mitattua työmäärää sekä kaikilla ominaisuuksilla eli attribuuteilla että vain osalla niistä (yksi jätettiin vuorotellen pois). Kun arkkitehtuurikompenttien väliset kytkennät jätettiin malleista pois, mitattujen ja arvoitujen työmäärien välinen ero (ilmaistuna virheenä) kasvoi eräässä tapauksessa 367 % entisestä tarkoittaen sitä, että näin muodostettu malli vastasi toteutusaikoja huonosti annetulla ainestolla. Tämä oli suurin havaitu virhe kaikkien poisjätettyjen ominaisuuksien kesken. Saadun tuloksen perusteella päätettiin, että kyseisen järjestelmän toteutusajat ovat vahvasti riippuvaisia kytkentöjen määrästä, ja näin ollen kytkentöjen määrä oli mitä todennäköisemmin kaikista tärkein työmäärään vaikuttava tekijä tutkitun järjestelmän arkkitehtuurisuunnittelussa.

Physical layer development in third generation protocol software architecture

Diplomityön tavoitteena oli kehittää kolmannen sukupolven fyysistä protokollakerrosta matkapuhelimen ohjelmistoarkkitehtuurille. Kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmät ovat aikaisempia järjestelmiä monimutkaisempia. Ohjelmiston koon ja monimutkaisuuden sekä aikataulujen kiireellisyyden vuoksi on tullut tarve ottaa käyttöön formaaleja menetelmiä ohjelmiston kehitystyöhön. Formaalit kuvauskielet mahdollistavat tarkan, yksiselitteisen ja simuloitavissa olevan järjestelmäkuvauksen muodostamisen. Fyysinen protokollakerros tarjoaa tiedon siirtoa ylemmille protokollakerroksille. Tämän tiedonsiirron hallinta vaatii protokollakerrosten välistä viestinvälitystä. Formaaleja kuvauskieliä käyttämällä voidaan viestinvälityksen toteutusta automatisoida ja siinä tarvittavaa logiikkaa havainnollistaa. Työssä suunniteltiin, toteutettiin ja testattiin ylempien protokollakerrosten kanssa kommunikoivaa osaa fyysisestä protokollakerroksesta. Tuloksena saatiin solunvalintatoiminnallisuuden vaatiman kommunikoinnin ja tilakoneen toteutus ohjelmistoarkkitehtuurissa. Ohjelmistonkehityksen alkuvaiheiden havaittiin olevan fyysisen kerroksen suorituskyvyn kannalta merkittävässä asemassa, koska tällöin viestinvälityksen optimointi on helpointa. Formaalit kuvauskielet eivät ole sellaisenaan täysin soveltuvia tarkoin määritellyn ohjelmistoarkkitehtuurin osien kehitykseen.

Reusable Bluetooth Networking Component for Symbian Operating System

Tässä diplomityössä käsitellään eri näkökulmia ohjelmistojen uudelleenkäyttöön sekä esitellään perustiedot langattomiin laitteisiin käytettävästä Symbian-käyttöjärjestelmästä ja langattomasta Bluetooth-teknologiasta. Työn käytännön osuudessa suunniteltiin ja toteutettiin uudelleenkäytettävä Bluetooth-ohjelmistokomponentti Symbiankäyttöjärjestelmälle. Ohjelmistojen uudelleenkäytön edut ovat erittäin selkeitä. Uudelleenkäytettävät ohjelmistokomponentit parantavat ohjelmiston laatua ja suorituskykyä. Ohjelmistotuotteiden tuotekehityssykliä voidaan lyhentää merkittävästi ja kehitystyön kokonaiskustannuksia voidaan alentaa tehokkaalla uudelleenkäyttöohjelmalla. Kuitenkin uudelleenkäytöllä on myös esteitä, esimerkkeinä näistä ovat mm. resurssien puute, koulutus sekä uudelleenkäytön vastaiset asenteet. Bluetooth-teknologia on kypsynyt viimeisen kahden vuoden aikana, kun markkinoille on tullut yhä enemmän Bluetooth-laitteita ja niitä käyttäviä sovelluksia. Kehitetty komponentti tarjoaa perustoiminnallisuudet Bluetooth-yhteyksien muodostamiselle ja datan siirtämiselle laitteiden välillä.

VLANien käyttöönotto ja reititys kytkentäisessä lähiverkossa

Lähiverkkojen merkitys organisaatioiden toiminnassa on tänä päivänä tärkeämpi kuin koskaan aiemmin. Lähiverkot toimivat alustana useille tekniikoille ja palveluille. Lähiverkossa liikkuu dataliikenteen lisäksi myös puhetta ja kuvaa. Verkko mahdollistaa oheislaitteiden, kuten tiedostopalvelimien ja tulostimien, jakamisen ja käyttämisen koko verkon alueelta. Lähiverkkojen yhdistäminen voidaan toteuttaa teleoperaattoreiden toimesta, joten on vaikeaa enää määritellä lähiverkkoa tarkasti. Tämän diplomityön päätavoitteena oli muodostaa tehokas kytkentäinen lähiverkkoarkkitehtuuri. Keskeisenä osana työhön liittyy virtuaaliset lähiverkot, niiden käyttöönotto sekä reititys. Työn teoriaosassa käydään läpi lähiverkon ja tärkeimmän lähiverkkotekniikan, Ethernet-tekniikan peruselementit. Lisäksi käydään läpi TCP/IP- tekniikan periaate, sen keskeisimmät protokollat, VLAN-tekniikka sekä IP-reititys. Työosuudessa toteutettu Pilottiverkko muodostetaan Ciscon kytkin- ja reititinlaitteilla virtuaaliseen oppilaitosympäristöön. Pilottiverkon avulla esitetään vastaukset työn vaatimusmäärittelyihin, joita ovat verkon muunneltavuuden helppous, useiden broadcast-alueiden toteuttamisen mahdollisuus sekä käyttörajoituksiin perustuvan tietoturvan ja vikasietoisuuden mahdollistaminen verkossa.

PROVISIONING OF MIDLETS

Java™ 2 Platform, Micro Edition on eräs johtava sovellusalusta, joka mahdollistaa kolmannen osapuolen sovellusten luomisen matkapuhelimiin, kommunikaattoreihin ja taskutietokoneisiin. Java-alusta keskeinen etu on sovellusten dynaaminen asentaminen. Käyttäjä ei ole rajoitettu esiasennettuihin sovelluksiin vaan voi asentaa niitä itse tarpeen mukaan. Tämän diplomityö käsittelee erilaisia Java sovellusten (MIDlettien) lataus ja asennusmenetelmiä. Diplomityö antaa yhteenvedon merkittävimmistä asennus teknologioista. Pääpaino on MIDP-standardin mukaisella langattomalle asennuksella (Over-The-Air provisioning) sillä se on kaikkein laajimmin käytetty menetelmä. Muita käsiteltäviä menetelmiä ovat WAP Push ja paikallinen asennus Bluetoothin ja Infrapunalinkin avulla. MIDletit, kuten mitkä tahansa ohjelmat, ovat alttiita laittomalle kopioinnille. Tämä diplomityö kuvaa menetelmiä, joilla laiton kopiointi voidaan estää. Yksi esimerkki on OMA™ DRM standardi. Diplomityö kuvaa myös kuinka kopiointisuojaus voidaan yhdistää olemassa oleviin asennusmenetelmiin. Java sovelluksia, MIDlettejä, käytetään yhä erilaisimpiin tarkoituksiin jolloin tarvitaan myös uusia asennusmenetelmiä. Yksi tällainen menetelmä on asentaminen erillisistä laitteista. Diplomityö kuvaa useita menetelmiä asentamiseen erillisistä laitteista. Käsitellyr menetelmät pohjautuvat Bluetooth teknologiaan ja yhtä lukuun ottamatta perustuvat standardin määrittelemiin Bluetooth profiileihin File Transfer Profile, Personal Area Networking Profile ja Object Push Profile. Toinen asennustapa on sovellusten edelleen lähettäminen toiseen puhelimeen. Diplomityö kuvaa kuinka OMA DRM standardi voidaan yhdistää tällaisen asennuksen ja ehdottaa kahta vaihtoehtoista menetelmää. Yksi perustuu Bluetoothin Object Push Profiiliin ja toinen Infrapunalinkin käyttöön. Toinen perustuu multimediaviestiin ja sähköpostiin.

Market Orientation in Rapidly Internationalizing Small Companies — Evidence from the Software Industry

For more than a decade, researchers have been aware of the increased pace of small-firm internationalization and the greater effect of these rapidly growing small businesses on the wealth, international trade, and job-creation opportunities of countries. Due to the small size of the home market, Finnish companies have been generally considered highly interested in internationalization. One particular domain in which rapid internationalization has been considered feasible is the global software business, with its knowledge-intensive nature and high growth potential. However, over time the failure rate of small entrepreneurial firms has remained especially high in high-technology markets. One of the reasons for this seems to lie in the fact that these companies are often formed by people with a strong technological background but limited competences in other areas. Further, research on the marketing capabilities of rapidly internationalizing high-tech firms has been scarce thus far. In addition, while there is much research on the first years of operations of rapidly internationalizing companies, it is not well known what becomes of them later on. Therefore, there is a need for more investigation into the managerial mindset, competences and decision-making in these small companies, especially from the perspective of how they acquire and exploit market knowledge, and enhance their networking capabilities in order to promote international expansion. The present study focuses on market orientation in small software firms that internationalize their operations rapidly in global software markets. It builds on qualitative data to illustrate how these companies develop their market-oriented product-market strategies during the process of increasing international commitment. It also shows how they manage their network relationships in order to be able to offer better customer service and to thrive in the fierce global competition. The study was conducted in the empirical context of Finnish small software companies, and the main data consists of interviews with top managers in these businesses. The interviews were designed to cover a minimum period of five years of the company's international operations, thus offering a retrospective in-depth perspective on market orientation, internationalization and partnerships in the given context. One particular focus is on less successfully internationalized software companies, and the challenges they face when approaching international markets. This study makes a significant contribution to the literature on market orientation for several reasons. First, building on data from the software industry, it clarifies the existing theory in the context of rapid internationalization and network relationships. Secondly, it provides a good body of evidence on market orientation in both successfully and less successfully internationalized companies, and identifies the key related differences between the two company groups. Thirdly, it highlights the importance of inter-firm networks in the rapid internationalization of small software firms, providing companies with important market knowledge and, in some cases, management challenges. Fourthly, this investigation clarifies market orientation in the context of different software-product strategies, thus, combining the perspectives of market orientation in both manufacturing and services. In sum, the results of the study are significant for both small software firms and public-policy makers since they shed light on the market-oriented managerial mindset and the market-information gathering and sharing processes that are needed in successful rapid internationalization.

Implementing Agile Software Development Methods in a Small Organization

Currently there is a vogue for Agile Software Development methods and many software development organizations have already implemented or they are planning to implement agile methods. Objective of this thesis is to define how agile software development methods are implemented in a small organization. Agile methods covered in this thesis are Scrum and XP. From both methods the key practices are analysed and compared to waterfall method. This thesis also defines implementation strategy and actions how agile methods are implemented in a small organization. In practice organization must prepare well and all needed meters are defined before the implementation starts. In this work three different sample projects are introduced where agile methods were implemented. Experiences from these projects were encouraging although sample set of projects were too small to get trustworthy results.