Benefits and Limitations of Service Oriented Architecture

In this thesis I examine Service Oriented Architecture (SOA) considering both its positive and negative qualities for business organizations and IT. In SOA, services are loosely coupled and invoked through standard interfaces to enable business process independence from the underlying technology. As an architecture, SOA brings the key benefit of service reuse that may mean anything from simple application reuse to taking advantage of entire business processes across enterprises. SOA also promises interoperability especially by the Web services standards that enable platform independency. Cost efficiency is mainly a result of the savings in IT maintenance and reduced development costs. The most severe limitations of SOA are performance implications and security issues, but the applicability of SOA is also limited. Additional disadvantages of a service oriented approach include problems in data management and complexity questions, and the lack of agreement about SOA and its twofold nature as a business as well as technology approach leads to problematic interpretation of the available information. In this thesis I find the benefits and limitations of SOA for the purpose described above and propose that companies need to consider the decision to implement SOA carefully to determine whether the benefits will outdo the costs in the individual case.

Developing a Service-Oriented Software Platform

Tehokkaasti toimiva sähköinen tiedonvälitys yrityksen omien sovellusten välillä sekä sen liikekumppaneiden kanssa on kasvanut merkittäväksi yrityksen kilpailukykyä lisääväksi tekijäksi. Yritysten erilaiset tietojärjestelmät asettavat haasteita tehokkaalle tiedonvälitykselle näiden järjestelmien välillä. Perinteiset EDI teknologioihin perustuvat sähköisen tiedonvälityksen ratkaisut eivät pysty mukautumaan nykyisin nopeasti muuttuviin markkinatilanteisiin. Palvelukeskeiseen arkkitehtuuriin ja Web-palveluihin perustuvat teknologiat mahdollistavat mukautumisen erilaisiin muutoksiin liiketoiminnassa nopeammin ja helpommin. Lisäksi ne nopeuttavat tiedon integrointia erilaisten tietojärjestelmien välillä, koska tiedonvälityksessä käytetään yleisesti hyväksyttyihin standardeihin perustuvia tiedonsiirtoprotokollia sekä tietoformaatteja. Diplomityössä esitellään keskeiset teknologiat ja menetelmät sähköisen tiedonvälityksen toteuttamiseen. Lisäksi työssä vertaillaan erilaisia vaihtoehtoja, joilla sähköinen tiedonvälitys voidaan toteuttaa. Vaihtoehtoina työssä ovat tiedonvälityspalveluiden ostaminen toiselta yritykseltä, olemassa olevan valmiin ohjelmiston hyödyntäminen, tai kokonaan uuden sovellusalustan kehittäminen. Työssä kuvaillaan palvelukeskeisen sovellusalustan toteutus, joka mahdollistaa tehokkaan sekä joustavan tiedonvälityksen sovellusten välillä. Alustan tarjoamien palveluiden päälle voidaan rakentaa erilaisia liiketoimintaa tukevia palveluita, jotka voivat hyödyntää sovellusalustan tarjoamia toiminnallisuuksia. Alustan toteutusta arvioidaan kolmen liiketoimintaskenaarion toteutuksesta saatujen kokemusten perusteella.

Embedded Service Bus for Internet of Things Interoperability

Internet of Things (IoT) technologies are developing rapidly, and therefore there exist several standards of interconnection protocols and platforms. The existence of heterogeneous protocols and platforms has become a critical challenge for IoT system developers. To mitigate this challenge, few alliances and organizations have taken the initiative to build a framework that helps to integrate application silos. Some of these frameworks focus only on a specific domain like home automation. However, the resource constraints in the large proportion of connected devices make it difficult to build an interoperable system using such frameworks. Therefore, a general purpose, lightweight interoperability framework that can be used for a range of devices is required. To tackle the heterogeneous nature, this work introduces an embedded, distributed and lightweight service bus, Lightweight IoT Service bus Architecture (LISA), which fits inside the network stack of a small real-time operating system for constrained nodes. LISA provides a uniform application programming interface for an IoT system on a range of devices with variable resource constraints. It hides platform and protocol variations underneath it, thus facilitating interoperability in IoT implementations. LISA is inspired by the Network on Terminal Architecture, a service centric open architecture by Nokia Research Center. Unlike many other interoperability frameworks, LISA is designed specifically for resource constrained nodes and it provides essential features of a service bus for easy service oriented architecture implementation. The presented architecture utilizes an intermediate computing layer, a Fog layer, between the small nodes and the cloud, thereby facilitating the federation of constrained nodes into subnetworks. As a result of a modular and distributed design, the part of LISA running in the Fog layer handles the heavy lifting to assist the lightweight portion of LISA inside the resource constrained nodes. Furthermore, LISA introduces a new networking paradigm, Node Centric Networking, to route messages across protocol boundaries to facilitate interoperability. This thesis presents a concept implementation of the architecture and creates a foundation for future extension towards a comprehensive interoperability framework for IoT.

Role of service and data reuse in enterprises

Digitalization has been predicted to change the future as a growing range of non-routine tasks will be automated, offering new kinds of business models for enterprises. Serviceoriented architecture (SOA) provides a basis for designing and implementing welldefined problems as reusable services, allowing computers to execute them. Serviceoriented design has potential to act as a mediator between IT and human resources, but enterprises struggle with their SOA adoption and lack a linkage between the benefits and costs of services. This thesis studies the phenomenon of service reuse in enterprises, proposing an ontology to link different kinds of services with their role conceptually as a part of the business model. The proposed ontology has been created on the basis of qualitative research conducted in three large enterprises. Service reuse has two roles in enterprises: it enables automated data sharing among human and IT resources, and it may provide cost savings in service development and operations. From a technical viewpoint, the ability to define a business problem as a service is one of the key enablers for achieving service reuse. The research proposes two service identification methods, first to identify prospective services in the existing documentation of the enterprise and secondly to model the services from a functional viewpoint, supporting service identification sessions with business stakeholders.

A human-centric service approach for architecting and reengineering global system

Production of a new system in any range is expanding dramatically and new ideas are there upon introduced, the logic stands behind the matter is the growth of application of the internet and granting web-based systems. Before producing a system and distribute to the customer, various aspects should be studied which multiple the profit of the system. The process of productizing a new system from being unprocessed idea until delivers to the final user has been unambiguous. In this thesis, the systematize service in a way that benefits both the customer and provider, along with an effort to establish trust and diminish customer’s risk and increase service productivity are in detail presented. Characteristics of Servitization and Productization as two faces of one coin have been interpreted. Apart from the abovementioned issues state of art, service-oriented architecture (SOA) and New Service Development (NSD) has been included in this report for solving the problem of gradually decline in value of companies.

Teknologiat ja toteutustavat palvelukeskeiseen arkkitehtuuriin perustuvassa Internet-pohjaisessajärjestelmässä

Palvelukeskeiseen arkkitehtuuriin perustuvia järjestelmiä voidaan kehittää käyttämällä useita vaihtoehtoisia teknologioita. Toteuttamiseen parhaiten soveltuvia teknologioita ovat erilaiset standardikokoelmat, jotka tukevat useiden toisistaan toteutustavaltaan poikkeavien järjestelmien yhdistämistä käyttämällä standardeihin perustuvia rajapintoja. Täten kyseiset kokoelmat tukevat laajojen, useista erillisistä osista koostuvien palvelujärjestelmien kehittämistä. Tässä työssä selvitetään mikä palvelukeskeinen arkkitehtuuri on sekä millaisia komponentteja ja teknologioita kyseiseen arkkitehtuuriin perustuvan palvelujärjestelmän toteuttamiseen tarvitaan. Tavoitteena on esitellä palvelukeskeinen arkkitehtuuri ja siihen liittyvät teknologiat sekä suunnitella korkealla tasolla kyseisiä teknologioita hyödyntävä integraatioalusta käyttäjien ja useiden palvelun tarjoajien yhdistämiseksi. Työn tuloksena syntyvän teknologiaselvitysraportin selvitysluonteen vuoksi työssä ei suunnitella tarkasti toteutettavaa järjestelmää vaan ainoastaanpohjustetaan järjestelmän suunnittelua sekä esitellään siihen liittyviä arkkitehtuuri- ja toteutusmahdollisuuksia. Internet-pohjainen palvelukeskeiseen arkkitehtuuriin perustuva järjestelmä voi perustua suoriinverkon välisiin yhteyksiin tai vaihtoehtoisesti erityyppisiin välitason sovelluksiin. Välitason sovellukset mahdollistavat niiden tyypistä riippuen järjestelmän erilaisten lisäominaisuuksien toteuttamisen ja tukevat useita yleisimpiä palvelukeskeisiä teknologioita. Työn tuloksena syntyneen teknologiaselvityksen perusteella näistä teknologioista Web-palvelu -arkkitehtuuri ja siihen liittyvät menetelmät soveltuvat parhaiten suunniteltavan järjestelmän rakenneosiksi. Järjestelmän tarkemmat toteutustavat riippuvat myöhemmin määriteltävistä yksityiskohtaisista vaatimuksista sekä valittavasta välitason ohjelmiston toteutuksesta.

Tiedonvaihto - ja tietojärjestelmäyhteentoimivuus kahden sotilaallisen koalition välillä

Tämä diplomityö käsittelee kahden sotilaallisen koalition yhteentoimivuuden haasteita ja toteutusta kaupallisintyökaluin. Työ pohjautuu kahteen todelliseen, palvelusuuntautunutta arkkitehtuurisuunnittelua (SOA) hyödyntäneeseen integraatioprojektiin jotka on toteutettu Suomen IBM:n Palveluyksikössä vuosina 2006 - 2007. Työn tavoitteena on ollut tutkia sotilaallisten koalitioiden järjestelmä - ja tiedonvaihtoyhteentoimivuuden menetelmiä, näkökulmia ja teknistä toteutusta kaupallisin ohjelmistotuottein ja yhteistä tietomallia käyttäen. Lisäksi esitetään puolustustoimialan erityispiirteet tietojärjestelmätoimittajien ohjelmistokehitys - prosesseihin liittyen. Tätä varten tutkittiin koalitioiden käyttöön tarkoitettuja olemassa olevia ohjelmistoarkkitehtuureja ja yhteentoimivuusmalleja sekä sovitettiin niitä SOA - arkkitehtuuriajatteluun. Työn teoreettisena pohjana käytettiin organisatorisen ja teknisen yhteentoimivuuden kuvaavaa Layers of Coalition Interoperability (LCI) - mallia, minkä jälkeen mallin teknistä osiota käytettiin pohjana SOA - palveluihin perustuvan esimerkkijärjestelmän kehittämiseen kahden kuvitteellisen koalition tiedonvaihtoa varten. Työn keskeisinä tuloksina on syntynyt suunnitelma koalitioiden taustajärjestelmien yhdistämisestä dynaamisten SOA- palveluiden avulla yhteiseen JC3IEDM - tietomalliin. Tämä tietomalli vuorostaan antaa mahdollisuuden järjestelmän laajentamiseen esimerkiksi avustusjärjestöjen, poliisivoimien ja terveydenhuollon organisaatioiden tarpeisiin.

Centralized Identity Management for Web Applications

Internet-palvelujen määrä kasvaa jatkuvasti. Henkilöllä on yleensä yksi sähköinen identiteetti jokaisessa käyttämässään palvelussa. Autentikointitunnusten turvallinen säilytys käy yhä vaikeammaksi, kun niitä kertyy yhdet jokaisesta uudesta palvelurekisteröitymisestä. Tämä diplomityö tarkastelee ongelmaa ja ratkaisuja sekä palvelulähtöisestä että teknisestä näkökulmasta. Palvelulähtöisen identiteetinhallinnan liiketoimintakonsepti ja toteutustekniikat – kuten single sign-on (SSO) ja Security Assertion Markup Language (SAML) – käydään läpi karkeiden esimerkkien avulla sekä tutustuen Nokia Account -hankkeessa tuotetun ratkaisun konseptiin ja teknisiin yksityiskohtiin. Nokia Account -palvelun ensimmäisen version toteutusta analysoidaan lopuksi identiteetinhallintapalveluiden suunnitteluperiaatteita ja vaatimuksia vasten.

Varaosien tunnistuspalvelut sähköisessä liiketoimintaympäristössä

Työn tarkoituksena on ollut luoda varaosien tunnistukseen kehitysmalli, jota voidaan käyttää pohjana palveluiden kehityksessä. Saatavilla olevia tunnistusmenetelmiä parantamalla on mahdollista kehittää liiketoimintaprosesseja. Yrityksiin kohdistuu yhä enemmän vaatimuksia, jotka täyttääkseen on kyettävä luomaan kustomoitavissa olevia innovatiivisia palvelukokonaisuuksia. Yritysten tulisi kerätä yhteen kaikki saatavilla oleva tieto asiakkaiden hankkimista tuotteista ja palveluista tarjoten näiden kautta toimintamahdollisuuksia lähemmäs asiakasrajapintaan. Sähköisten tunnistuspalveluiden kehitys ja integrointi yhdeksi kokonaisuudeksi on keskeisessä asemassa yrityksen palvelutarjontaa kehitettäessä. Palveluihin voidaan antaa pääsy SOA (Service Oriented Architecture) -malliin perustuvien portaaleiden kautta. Uudet varaosien tunnistusmenetelmät tulee liittää web-palveluina portaaliin integrointimenetelmiä käyttäen. Varaosien tunnistuksen kannalta on keskeistä linkittää taustajärjestelmien tieto tukemaan tunnistusprosessia tuotteiden koko elinkaaren ajan. Case tapauksessa integroitiin varaosien tunnistuspalveluina IMB WebSphere Portal:n PDM (Product Data Management) -järjestelmän varaosadokumentaatio. Lisäksi luotiin varaosien tunnistusjärjestelmän vaatima datamalli, joka mahdollistaa PDMjärjestelmässä olevan as-built – varaosarakenteen hyväksikäytön portaaliin liitettävän graafisen varaosien tunnistusjärjestelmän kanssa. Tulevaisuuden kehitysmahdollisuuksina nähdään huoltojärjestelmien tiedon integrointi osaksi tunnistusmenetelmiä parantavaa kokonaisuutta, huoltotarpeen automaattinen seuranta ja analysointi, RFID:n käyttömahdollisuudet, mobiili-sovellusten kehitys, varaosien tunnistukseen perustuvien liiketoimintaprosessien automatisointi sekä jatkuva tiedonjaon kehittäminen.

UDDI palvelurekisterin merkitys Web palveluissa

Tietojärjestelmien integraatio on nykypäivänä tärkeä osa alue yritysten toiminnassa ja kilpailukyvyn ylläpitämisessä. Palvelukeskeinen arkkitehtuuri ja Web palvelut on uusi joustava tapa tehdä tietojärjestelmien välinen integraatio. Web palveluiden yksi ydinkomponentti on UDDI, Universal Description, Discovery and Integration. UDDI toimii palvelurekisterin tavoin. UDDI määrittää tavan julkaista, löytää ja ottaa käyttöön Web palveluja. Web palveluja voidaan hakea UDDI:sta erilaisin kriteerein, kuten esimerkiksi palvelun sijainnin, yrityksen nimen ja toimialan perusteella. UDDI on myös itsessään Web palvelu, joka perustuu XML kuvauskieleen ja SOAP protokollaan. Työssä paneudutaan tarkemmin UDDI:in. UDDI:ta käsitellään tarkemmin myös teknisesti. Oleellinen osa UDDI:ta on ollut julkaisijoiden ja käyttäjien mielestä tietoturvan puute, joka on rajoittanut huomattavasti UDDI:n käyttöä ja käyttöönottamista. Työssä tarkastellaankin tarkemmin juuri tietoturvaan liittyviä asioita ja ratkaisuja sekä myös UDDI:n merkitystä yrityksille.

Palveluväylää hyödyntävät järjestelmäintegraatiot

Tässä työssä kuvataan Lahti Fenix Kuntalaistilijärjestelmän ja Tekla Xcity-järjestelmän välille toteutetun järjestelmäintegraation eri vaiheet. Kuntalaistilijärjestelmä on Lahden kaupungin Fenix-hankkeessa kehitteillä oleva sähköinen palvelualusta, jota pitkin kuntalaisille tarjotaan erilaisia kunnallisia palveluja, kuten vastaanottoaikoja hammaslääkärille. Tekla Xcity on kuntien ja kaupunkien käyttöön tarkoitettu järjestelmä, josta on mahdollista hakea esimerkiksi henkilö- ja paikkatietoja. Aluksi työssä esitellään lyhyesti erilaisia tapoja toteuttaa järjestelmäintegraatioita. Seuraavaksi kiinnitetään erityistä huomiota niin sanottuihin web-palveluihin, joiden etuja ja haittoja arvioidaan käytännön esimerkin kautta. Tässä pidetään viitekehyksenä Kuntalaistilijärjestelmää ja siinä käytettyä palvelukeskeistä arkkitehtuuria. Arkkitehtuurin ja viestiliikenneratkaisujen arvioinnin jälkeen siirrytään käytännön osuuteen, jossa itse järjestelmäintegraatio toteutetaan. Järjestelmäintegraatio toteutetaan käyttäen avoimen lähdekoodin palveluväylää ja sille saatavissa olevia viestintäkehyksiä. Integraation eri vaiheissa tutustutaan erilaisiin viestiliikenneprotokolliin ja niiden käyttöön valittujen viestintäkehysten kanssa. Kunkin protokollan toimivuus varmennetaan analysoimalla integraatioon liittyvien komponenttien ja päätepisteiden välistä tietoliikennettä.

Mashup-alustan soveltuvuus tilannekuvan luontiin verkostopuolustusympäristössä

Verkostosodankäynti on suuren huomion kohteena useiden maiden puolustusvoimien järjestelmäkehityshankkeissa. Verkostosodankäynnin tavoitteena on kytkeä kaikki taistelukentän komponentit yhteen nopean tiedonsiirtoverkon avulla. Tällä pyritään tehokkaampaan tiedonjakoon ja edelleen resurssien tehokkaampaan käyttöön. Keskeisessä osassa verkostosodankäynnin tavoitteiden saavuttamisessa on palvelukeskeinen arkkitehtuuri (SOA). Tarve yhä monimutkaisemmille tietojärjestelmille pakottaa myös sotilasympäristön toimijat etsimään ratkaisuja valmiista kaupallisista toteutuksista. Verkottunut toiminta tuottaa valtavasti erilaista tilannetietoa. Tilannetiedon pohjalta muodostetaan erilaisia tilannekuvia, joita johtajat käyttävät päätöksentekonsa tukena. Työssä tutkitaan kaupallisen mashup-alustan käyttöä tilannekuvan luomiseen. Mashup-alusta on tietojärjestelmä, jolla voidaan helposti ja nopeasti integroida useista lähteistä saatavaa informaatiota. Mashup-alusta mahdollistaa niin kutsuttujen käyttäjämääriteltyjen tilannekuvien luomisen. Työn tuloksena mashup-alustan soveltuvuus tähän käyttöön on hyvä ja se soveltuu hyvin erityisesti tilanteisiin, joissa vaaditaan nopeita ratkaisuja. Jatkotutkimusta aiheesta tarvitaan, koska mashupalustan käyttöä sotilaallisissa tietojärjestelmissä ei ole juurikaan tutkittu ja aihe on suhteellisen uusi myös tiedeyhteisössä.

Palveluväylän hyödyntäminen palvelukeskeisessä arkkitehtuurissa

Palvelukeskeinen arkkitehtuuri on uusi tapa rakentaa tietojärjestelmiä. Se perustuu siihen, että logiikasta koostetaan yleiskäyttöisiä palveluita, joita tarjotaan muiden järjestelmän osien käyttöön. Tällöin samoja asioita ei tarvitse toteuttaa moneen kertaan ja järjestelmää voidaan hyödyntää tehokkaasti ja monipuolisesti. Näiden palveluiden hallinnassa voidaan hyödyntää palveluväyliä, eli ESB -tuotteita. Palveluväylät sisältävät erilaisia mekanismeja, joiden avulla palveluihin liittyvää viestiliikennettä voidaan reitittää, muokata ja valvoa eri tavoin. Nykyisissä palvelukeskeisissä toteutuksissa käytetään usein XML -kieleen pohjautuvia Web Service -määrityksiä. Ne tarjoavat ympäristöriippumattoman pohjan, joka täyttää suoraan useita palvelukeskeisen arkkitehtuurin vaatimuksia. Määritysten ympärille on myös paljon valmiita laajennuksia, joiden avulla palveluihin voidaan liittää lisätoiminnallisuutta. Lahden kaupunki lähti Fenix -projektin yhteydessä kehittämään uutta kuntien käyttöön soveltuvaa järjestelmää, joka hyödyntää palvelukeskeisen arkkitehtuurin periaatteita. Järjestelmä jaettiin selkeisiin kerroksiin siten, että käyttöliittymä erotettiin palvelulogiikoista palveluväylän avulla. Tällöin järjestelmä saatiin jaettua loogisiin kokonaisuuksiin, joilla on selkeä rooli. Taustapalvelut hoitavat käsitteiden hallinnan, sekä niihin liittyvät liiketoimintasäännöt. Käyttöliittymäkerros hoitaa tiedon esittämisen ja tarjoaa graafisen, selainpohjaisen käyttöliittymän palveluihin. Palveluväylä hoitaa liikenteen reitittämisen, sekä huolehtii palveluihin liittyvistä käyttöoikeuksista ja tilastoinnista. Lopputuloksena on loputtomiin laajennettavissa oleva järjestelmä, jonka päälle voidaan kehittää erilaisia sähköisiä palveluita kunnan ja sen asukkaiden välille.

Tuotteen elinkaarenaikainen tiedonhallinta palvelukeskeisen arkkitehtuurin avulla

Palvelukeskeistä arkkitehtuuria (SOA) sovelletaan nykyään varsinkin suurten yritysten tietojärjestelmien suunnittelussa ja toteutuksessa. Siinä toiminnot suunnitellaan palveluina, mikä lisää erityisesti palveluiden uudelleen-käytettävyyttä ja mahdollisuutta hyödyntää jo tehtyjä järjestelmäinvestointeja. Tuotteen elinkaarenaikaisen tiedonhallinnan (PLM) pyrkimyksenä on saada elinkaarelle hajaantunut tieto käyttöön oikeassa paikassa oikeaan aikaan sekä parantaa tuotetiedon luotettavuutta ja ajantasaisuutta. Tämä on yksi tärkeimmistä tekijöistä tavoiteltaessa kilpailuetuja verkottuneessa liiketoiminnassa. Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää, kuinka tuotteen elinkaarenaikainen tiedonhallinta voidaan toteuttaa palvelukeskeisen arkkitehtuurin avulla sekä, mitä haasteita ja hyötyjä tästä seuraa organisaatiolle. Tutkimus tehtiin kirjallisuustutkimuksena. Työ tarjoaa tietoa PLM:n ja SOA:n integroinnista sekä integroinnin haasteista ja hyödyistä. Tutkimuksen tulokset osoittavat palvelukeskeisen PLM:n tuovan oikein suunniteltuna ja toteutettuna merkittäviä hyötyjä verkostoituneessa ympäristössä toimiville yrityksille. Lisäksi työ antaa käsityksen siitä, kuinka laaja projekti palvelukeskeisen PLM:n implementointi on.

Palvelukeskeisen arkkitehtuurin mukaisen rajapinnan toteuttaminen avustavalla teknologialla

Tässä diplomityössä käsitellään palvelukeskeistä arkkitehtuuria ja sen pohjalta vanhaan järjestelmään rakennetun palvelurajapinnan laajentamista avustavan teknologian avulla. Avustavalla teknologialla automatisoidaan vanhan järjestelmän graafisen ohjelman käyttöliittymän toimintoja verkkopalveluksi. Alussa esitellään palvelukeskeisen arkkitehtuurin määritelmä ja sen mukaisia suunnitteluperiaatteita. Sen jälkeen käydään läpi teoriaa, toteutuksia ja lähestymistapoja vanhojen järjestelmien integroimiseksi osaksi palvelukeskeistä arkkitehtuuria. Microsoft Windows-ympäristön tarjoama tuki avustavalle teknologialle käydään läpi. Palvelurajapinnan laajentamisessa käytettiin mustan laatikon menetelmää, jolla vanhan järjestelmän graafinen ohjelma automatisoidaan avustavan teknologian avulla. Menetelmä osoittautui toimivaksi ja sitä voidaan käyttää vanhojen järjestelmien integroimiseksi osaksi palvelukeskeistä arkkitehtuuria