Collaborative Traffic Offloading for Mobile Systems

Show simple item record

dc.contributor Helsingin yliopisto, matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, tietojenkäsittelytieteen laitos fi
dc.contributor Helsingfors universitet, matematisk-naturvetenskapliga fakulteten, institutionen för datavetenskap sv
dc.contributor University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Computer Science en
dc.contributor.author Ding, Yi fi
dc.date.accessioned 2015-11-04T06:41:01Z
dc.date.available 2015-11-16 fi
dc.date.available 2015-11-04T06:41:01Z
dc.date.issued 2015-11-26 fi
dc.identifier.uri URN:ISBN:978-951-51-1762-5 fi
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10138/157781
dc.description.abstract Due to the popularity of smartphones and mobile streaming services, the growth of traffic volume in mobile networks is phenomenal. This leads to huge investment pressure on mobile operators' wireless access and core infrastructure, while the profits do not necessarily grow at the same pace. As a result, it is urgent to find a cost-effective solution that can scale to the ever increasing traffic volume generated by mobile systems. Among many visions, mobile traffic offloading is regarded as a promising mechanism by using complementary wireless communication technologies, such as WiFi, to offload data traffic away from the overloaded mobile networks. The current trend to equip mobile devices with an additional WiFi interface also supports this vision. This dissertation presents a novel collaborative architecture for mobile traffic offloading that can efficiently utilize the context and resources from networks and end systems. The main contributions include a network-assisted offloading framework, a collaborative system design for energy-aware offloading, and a software-defined networking (SDN) based offloading platform. Our work is the first in this domain to integrate energy and context awareness into mobile traffic offloading from an architectural perspective. We have conducted extensive measurements on mobile systems to identify hidden issues of traffic offloading in the operational networks. We implement the offloading protocol in the Linux kernel and develop our energy-aware offloading framework in C++ and Java on commodity machines and smartphones. Our prototype systems for mobile traffic offloading have been tested in a live environment. The experimental results suggest that our collaborative architecture is feasible and provides reasonable improvement in terms of energy saving and offloading efficiency. We further adopt the programmable paradigm of SDN to enhance the extensibility and deployability of our proposals. We release the SDN-based platform under open-source licenses to encourage future collaboration with research community and standards developing organizations. As one of the pioneering work, our research stresses the importance of collaboration in mobile traffic offloading. The lessons learned from our protocol design, system development, and network experiments shed light on future research and development in this domain. en
dc.description.abstract Yksi mobiiliverkkojen suurimmista haasteista liittyy liikennemäärien eksponentiaaliseen kasvuun. Tämä verkkoliikenteen kasvu johtuu pitkälti suosituista videopalveluista, kuten YouTube ja Netflix, jotka lähettävät liikkuvaa kuvaa verkon yli. Verkon lisääntynyt kuormitus vaatii investointeja verkon laajentamiseksi. On tärkeää löytää kustannustehokkaita tapoja välittää suuressa mittakaavassa sisältöä ilman mittavia infrastruktuuri-investointeja. Erilaisia liikennekuormien ohjausmenetelmiä on ehdotettu ratkaisuksi sisällönvälityksen tehostamiseen mobiiliverkoissa. Näissä ratkaisuissa hyödynnetään toisiaan tukevia langattomia teknologioita tiedonvälityksen tehostamiseen, esimerkiksi LTE-verkosta voidaan delegoida tiedonvälitystä WiFi-verkoille. Useimmissa kannettavissa laitteissa on tuki useammalle langattomalle tekniikalle, joten on luonnollista hyödyntää näiden tarjoamia mahdollisuuksia tiedonvälityksen tehostamisessa. Tässä väitöskirjassa tutkitaan liikennekuormien ohjauksen toimintaa ja mahdollisuuksia mobiiliverkoissa. Työssä esitetään uusi yhteistyöpohjainen liikennekuormien ohjausjärjestelmä, joka hyödyntää päätelaitteiden ja verkon tilannetietoa liikennekuormien optimoinnissa. Esitetty järjestelmä ja arkkitehtuuri on ensimmäinen, joka yhdistää energiankulutuksen ja kontekstitiedon liikennekuormien ohjaukseen. Väitöskirjan keskeisiä tuloksia ovat verkon tukema liikennekuormien ohjauskehikko, yhteistyöpohjainen energiatietoinen optimointiratkaisu sekä avoimen lähdekoodin SoftOffload-ratkaisu, joka mahdollistaa ohjelmistopohjaisen liikennekuormien ohjauksen. Esitettyjä järjestelmiä arvioidaan kokeellisesti kaupunkiympäristöissä älypuhelimia käyttäen. Työn tulokset mahdollistavat entistä energiatehokkaammat liikennekuormien ohjausratkaisut ja tarjoavat ideoita ja lähtökohtia tulevaan 5G kehitystyöhön. fi
dc.format.mimetype application/pdf fi
dc.language.iso en fi
dc.publisher Helsingin yliopisto fi
dc.publisher Helsingfors universitet sv
dc.publisher University of Helsinki en
dc.relation.isformatof URN:ISBN:978-951-51-1761-8 fi
dc.relation.isformatof 2015, PhD Thesis, Series of Publications A, Report A-2015-6. 1238-8645 fi
dc.rights Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. fi
dc.rights This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. en
dc.rights Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. sv
dc.subject Computer Science fi
dc.title Collaborative Traffic Offloading for Mobile Systems en
dc.type.ontasot Väitöskirja (monografia) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (monograph) en
dc.type.ontasot Doktorsavhandling (monografi) sv
dc.ths Tarkoma, Sasu fi
dc.ths Kojo, Markku fi
dc.opn Uhlig, Steve fi
dc.type.dcmitype Text fi

Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
collabor.pdf 8.405Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record