Sieci (systemy) nakładkowe, na których SmartenIT postanowił się skupić, są obecnie tematem bardzo popularnym, szeroko promowanym i badanym przez wiele instytucji naukowych oraz komercyjnych na całym świecie. Sztandarowym przykładem architektury nakładkowej są systemy chmurowe, gdzie zasoby są mocno rozproszone, odpowiednio zarządzane i przydzielane według potrzeb. Zalety te zostały szybko dostrzeżone i wdrożone do zastosowań komercyjnych, gdzie dla przykładu przestrzeń dyskowa lub moc obliczeniowa mogą być współdzielone w tym samym czasie przez wielu użytkowników. Ważnym atutem tego podejścia jest wydajniejsze wykorzystanie energii elektrycznej [CHLN][ZH10], a co za tym idzie niższe koszty niż przy tradycyjnym, centralnym i statycznym dostępie do zasobów. Inne zalety systemów chmurowych to m.in. uproszczone i spójne zarządzanie rozległą infrastrukturą (aktualizacje, archiwizacje), łatwy dostęp do danych z różnych lokalizacji i urządzeń, odporność na awarie. Wspomniane rozwiązania komercyjne już istnieją i są globalnie wykorzystywane przez takie firmy jak Google, Amazon, Dropbox, OnLive.
Architektura chmurowa jest szczególnie ważna dla urządzeń mobilnych, np. zaawansowanych telefonów komórkowych (ang. smart phones ) lub tabletów. Są one zoptymalizowane pod kontem mobilności i zużycia baterii. Przestrzeń dyskowa oraz moc obliczeniowa są znacznie mniejsze niż w tradycyjnych urządzeniach, lecz nie stanowi to ograniczenia, jeżeli te zasoby są dostępne zdalnie. Komunikacja jest kluczowa, więc odpowiednie zarządzanie transmisją danych na potrzeby usług mobilnych jest bardzo ważne.
Innym przykładem sieci nakładkowej są sieci społecznościowe (ang. Online Social Networks, OSN). Implementacje, takie jak Facebook, Twitter lub Linkedin, skupiają i organizują aktywność i zachowania społeczne użytkowników Internetu [CHBG][KRIS][GSMY]. Zasługują one na szczególną uwagę, ponieważ wzrasta ich wpływ na poziom i charakter ruchu danych w sieciach komputerowych. Przykładem takiego wpływu na sieć jest nagły wzrost popularności konkretnej treści multimedialnej. Informację o treści użytkownicy przekazują sobie w ramach swoich sieci kontaktów. W krótkim czasie zapotrzebowanie na dużą przepustowość może pojawić się w poszczególnych lokalizacjach. Wiedza pozyskiwana z sieci społecznościowych może być wykorzystywana w strategiach planowania i zarządzania ruchem sieciowym i dystrybucją danych, np. do czasowego przechowywania danych (ang. caching) lub wcześniejszego pobierania danych na podstawie określonych przesłanek (ang. pre-fetching).
Uczestnicy projektu SmartenIT analizując złożoność tematyki, której się podjęli, świadomi są wyzwań i problemów jakie obecnie istnieją [StJa]. Jednym z nich jest brak koordynacji między infrastrukturą sieciową (a więc dostawcami usług internetowych – ang. Internet Service Providers), a rozproszonymi systemami nakładkowymi (obsługiwanymi przez inne instytucje – ang. Overlay Providers). Różne priorytety, polityki bezpieczeństwa, polityki zarządzania ruchem powodują, że w końcowym efekcie jakość usług jaką oferuje się użytkownikom jest poniżej oczekiwań i istniejących możliwości. Aby to zmienić obydwie strony, dostawca usług (infrastruktury) i dostawca systemu nakładkowego, powinny wymieniać dane i synchronizować swoje działania. Współpraca taka musi uwzględniać mobilność użytkowników i zasobów co skutkuje nieprzewidywalnymi charakterystykami ruchu sieciowego w ramach jednej i wielu domen. Dodatkowo, ruch może być generowany przez rozproszone komponenty, które muszą replikować dane lub tworzyć tymczasowe kopie (ang. caching). SmartenIT będzie poszukiwał rozwiązań balansujących koszty i zwiększone zużycie zasobów w celu uzyskania poziomu jakości usług akceptowalnego przez użytkowników. Innym istotnym zadaniem jest wybór metryk używanych do oceny jakości. SmartenIT przeanalizuje i zaproponuje ich listę, według której, wykona miarodajne pomiary na poziomie technologii sieciowej (ang. Quality-of-Service) i subiektywnego odbioru użytkownika (ang. Quality-of-Experience). Kolejnym wyzwaniem dla zespołu SmartenIT jest przeanalizowanie zachowania ruchu sieciowego, generowanego przez usługi integrujące funkcjonalność różnych, niezależnych systemów chmurowych. Brak standardowych interfejsów między nimi będzie utrudniało spójne zarządzanie tym ruchem. SmartenIT będzie dążył do opracowania rozwiązań zapewniających wysoki poziom usług dla użytkowników, jednak z koniecznym uwzględnieniem oszczędnego zużycia energii. Kompromis między wydajnością i energetyczną konsumpcją będzie istotnym kryterium podejmowanych decyzji w trakcie prac badawczych. SmartenIT zajmie się problematyką zużycia energii również dlatego, że urządzenia mobilne są integralnym elementem systemów nakładkowych. Ostatnim, lecz nie mniej ważnym, zaobserwowanym wyzwaniem dla projektu jest eliminowanie lub łagodzenie konfliktów interesów jakie występują kiedy na cel końcowy – optymalne zarzadzanie ruchem sieciowym dla aktualnych potrzeb użytkownika – złożyć się muszą starania różnych instytucji (usługi oferowane przez nie) mające odmienne polityki i priorytety.
Potencjał projektu SmartenIT jest mocno osadzony w już dokonanych pracach badawczych i wynikających z nich wniosków. Głównie rezultaty prac zakończonego projektu o nazwie SmoothIT [HHHL] dają solidną bazę wiedzy i doświadczeń. SmoothIT opracował i dostarczył zaawansowane mechanizmy zarządzania ruchem sieciowym, adaptując koncepcję Ekonomicznego Zarządzania Ruchem (Economic Traffic Management – ETM), w której uwzględnia się priorytety wszystkich interesariuszy (ang. stakeholders; np. użytkowników końcowych, instytucji dostarczających usługi systemów chmurowych lub aplikacje budowane z ich wykorzystaniem ) aby osiągnąć optymalne parametry zarządzania.
Projekt SmartenIT został zaakceptowany do realizacji w ramach 7 Programu Ramowego w okresie od listopada 2012 r. do października 2015 r.
Projekt SmartenIT został podzielony na sześć głównych aktywności:
Aktywność 1. Analiza ruchu sieciowego systemów nakładkowych oraz definicja scenariuszy zastosowania nowych metod zarządzania ruchem sieciowym w zaawansowanych usługach.
Punktem wyjściowym dla działań w projekcie będzie klasyfikacja i techniczny opis usług dostarczanych przez operatorów systemów nakładkowych. Dla pełnego obrazu opisani zostaną wszyscy interesariusze (ang. stakeholders), ich role i relacje między nimi. Poddane zostaną analizie wymagania użytkowników oraz dotychczasowe ich spełnienie na bazie dostępnych rozwiązań. Istotne dla projektu są nowe oczekiwania wynikające z mobilności technologicznej. Zespół projektowy zapozna się z charakterystyką ruchu sieciowego, generowanego przez systemy nakładkowe. Nowe źródło informacji, jakim stają się sieci społecznościowe, zostanie wykorzystane w planowaniu wydajnych sposobów zarządzania komunikacją sieciową. Aktywność 1 odpowiedzialna jest również za identyfikację wymagań dotyczących optymalnego wykorzystania energii i związanych z tym zależności.
Na bazie dokonanych analiz zdefiniowane zostaną scenariusze zastosowania nowych mechanizmów zarządzania ruchem sieciowym w systemach nakładkowych. Będą one wykorzystane do dalszej pracy przez Aktywności 2, 3 i 4.
Aktywność 2. Analiza teoretyczna, modelowanie i studium przypadków wynikających ze zdefiniowanych scenariuszy.
Analiza ruchu sieciowego zostanie uzupełniona zestawieniem i porównaniem istniejących sposobów zarządzania w działających sieciach nakładkowych. Zespół projektowy zwróci uwagę m.in. na metryki oraz techniczne wymagania jakościowe (ang. Quality of Service - QoS) i ich przełożenie na subiektywne wymagania użytkownika (ang. Quality of Experience - QoE). Również metryki dotyczące efektywnego zużycia energii zostaną zdefiniowane. Analizie poddane zostaną modele i algorytmy (np. teoria gier, modele uwzględniające różne priorytety rywalizujące w danych sytuacjach), na bazie których, budowane będą efektywne mechanizmy zarządzania komunikacją w sieciach nakładkowych. Następnie opracowany zostanie model symulacyjny w celu oceny zaproponowanych rozwiązań.
Na podstawie wcześniej zdefiniowanych ogólnych scenariuszy Aktywność 2 zaproponuje zbiór szczegółowych przypadków użycia (ang. use cases) nowych mechanizmów zarządzania.
Aktywność 3. Zaprojektowanie i implementacja architektury systemu zarządzania ruchem sieciowym.
Wykorzystując wiedzę pozyskaną z wcześniejszych analiz, zdefiniowane wymagania i zaproponowane teoretyczne rozwiązania, zespół projektowy opracuje architekturę do wydajnego zarządzania ruchem sieciowym w systemach nakładkowych. Zaimplementowane zostaną komponenty architektury oraz zaawansowane teoretyczne modele. Produktem do oceny będzie aplikacja prototypowa zbudowana według zaleceń wynikających z jednego z przypadków użycia, opracowanego przez Aktywność 2. Aby uzyskać implementację o wysokiej jakości przeprowadzona zostanie wyczerpująca seria testów.
Aktywność 4. Instalacja prototypu, testy i ocena zaproponowanych rozwiązań.
Zaimplementowany przez Aktywność 3 prototyp zostanie zainstalowany i sparametryzowany jako środowisko dla przeprowadzenia testów i weryfikacji zdefiniowanych wcześniej wymagań. Działanie aplikacji, stworzonej według wybranego przypadku użycia, zostanie dogłębnie przeanalizowane czy ogólne założenia projektu zostały spełnione. Uwzględnione zostaną metryki ruchu sieciowego oraz efektywnego zużycia energii, zdefiniowane w Aktywności 2. Ocenie poddana zostanie skalowalność, wyniki wydajnościowe i subiektywna ocena użytkowników (QoE).
Aktywność 5. Rozpowszechnianie i wykorzystanie wyników projektu, standaryzacja i szkolenia.
Promocja osiąganych rezultatów jest bardzo ważnym zadaniem projektu. Wiedza na temat osiągnieć SmartenIT będzie rozpropagowywana na konferencjach, publicznych warsztatach, spotkaniach w ramach współpracy z innymi projektami. Projekt będzie dostarczał aktualnej i atrakcyjnie przygotowanej informacji w formie elektronicznej (serwis WWW, Linkedin, Twitter, Facebook) oraz drukowanych materiałów. Kluczowym działaniem będzie aktywne uczestniczenie w procesie standaryzacji, które może wpływać bezpośrednio na rozwiązania opracowywane w projekcie.
Aktywność 6. Zarządzanie projektem.
Celem Aktywności jest wydajna praca zespołów ludzkich w ramach projektu SmartenIT. Wyznaczone osoby będą dbać o terminowe realizowanie zadań, wysoką jakość proponowanych rozwiązań, raportowanie oraz aspekty finansowe. Zainstalowany zostanie serwis WWW, który będzie wspierał uczestników projektu, a także dostarczał informacji na zewnątrz.
