Σχεδιασμός και Διαχείριση Ευφυών Δικτύων και Υπηρεσιών

Στόχος

Με την έλευση του 5G η μορφή των τηλεπικοινωνιακών δικτύων έχει αλλάξει σημαντικά και πρόκειται να αλλάξει ακόμη περισσότερο καθώς οδηγούμαστε προ το 6G. Σε σχέση με τα δίκτυα του παρελθόντος, τα σύγχρονα και μελλοντικά δίκτυα είναι ουσιαστικά πολύ πιο δυναμικές και ευέλικτες δομές, που βασίζονται κυρίως στο λογισμικό και αποτελούνται από ένα συνδυασμό φυσικών και εικονικών κόμβων και συνδέσεων πάνω σε ανοικτές υποδομές και υποδομές σύννεφου. Επιπλέον, τα δίκτυα αυτά καλούνται να εξυπηρετούν έναν ήδη τεράστιο και ολοένα αυξανόμενο αριθμό από νέες και έξυπνες συσκευές, ενώ ταυτόχρονα να είναι προσανατολισμένα περισσότερο στις ανάγκες των πελατών (verticals). Αυτή η δυναμικότητα και πολυπλοκότητα οδηγεί στην ανάγκη για αυτοματοποίηση, έως και μερική/πλήρη αυτονομία ή/και τη γνωσιακή λειτουργία των δικτύων, με την αναλυτική μεγάλων δεδομένων και τις τεχνικές μηχανικής μάθησης και τεχνητής νοημοσύνης να παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο προς αυτή την κατεύθυνση.

Σε αυτό το πλαίσιο, ο σχεδιασμός και η διαχείριση των σύγχρονων αυτών δικτύων και υπηρεσιών πρέπει να έχουν την ευφυία να αντιμετωπίσουν την πολυπλοκότητα που εισάγεται, στοχεύοντας στην βέλτιστη λειτουργία και παροχή υπηρεσιών. Στόχος του εν λόγω μαθήματος είναι να εισάγει τους φοιτητές στις έννοιες του ευφυούς σχεδιασμού και διαχείρισης σύγχρονων δικτύων και υπηρεσιών, μέσα από την παρουσίαση προβλημάτων, τεχνικών, αλγορίθμων, τεχνολογιών και εργαλείων, τόσο σε θεωρητικό όσο και σε πρακτικό επίπεδο.

Ενότητες μαθήματος (1-2 διαλέξεις)

• Εισαγωγή:Σύνοψη σύγχρονων δικτύων και υπηρεσιών. Βασικές έννοιες. Φάσεις σχεδιασμού και διαχείρισης, εμπλεκόμενοι φορείς (operators, network/equipment vendors, software vendors), νέες τάσεις και προκλήσεις στο 5G/Beyond 5G/6G, τόσο από ερευνητική όσο και από εμπορική σκοπιά.
• Προβλήματα σχεδιασμού δικτύων και υπηρεσιών:Σύνοψη σύγχρονων δικτύων και υπηρεσιών. Βασικές έννοιες. Φάσεις σχεδιασμού και διαχείρισης, εμπλεκόμενοι φορείς (operators, network/equipment vendors, software vendors), νέες τάσεις και προκλήσεις στο 5G/Beyond 5G/6G, τόσο από ερευνητική όσο και από εμπορική σκοπιά.
• Ευφυείς Τεχνικές και Αλγόριθμοι σχεδιασμού δικτύων και υπηρεσιών:Ευφυείς Τεχνικές και Αλγόριθμοι επίλυσης προβλημάτων σχεδίασης δικτύων και υπηρεσιών. Greedy, heuristics & meta-heuristics (bio-innspired, simulated annealing, genetic based, ant-colony, fire-fly κτλ.), data driven, machine-, deep- learning techniques. Eφαρμογή σε προβλήματα σχεδιασμού Cloud, SDN, NFV Networks & Services, VM deployment, Service chains deployment, Wireless/Cloud-RAN/Fiber-wireless Networks, IoT/Sensor Networks. Μοντελοποίηση και αποτίμηση απόδοσης και πολυπλοκότητας.
• Εισαγωγή στην ευφυή διαχείριση δικτύων και υπηρεσιών:Εισαγωγή στη διαχείριση σύγχρονων τηλεπικοινωνιακών δικτύων και υπηρεσιών Επίπεδα διαχείρισης, πρωτόκολλα και οργανισμοί προτυποποίησης. Μοντέλο λειτουργιών CFAPS (Configuration, Fault, Accounting, Performance, Security). Επίπεδα διαχείρισης (Element, Network, Service και Business Management Layer) και συστήματα Element Management, Network management, Business Support Systems (BSS) και Operations Support Systems (OSS) καθώς και Fulfillment/Assurance/Billing. Νέες μεθοδολογίες και τεχνολογίες: Αυτόνομη διαχείριση δικτύων (Μηχανισμοί αυτοδιαχείρισης (self-management)). Διαχείριση μέσω πολιτικών/κανόνων (policy-based management). Διακυβέρνηση δικτύων (Νetwork governance και Ident Based Networking). Διαχείριση δικτύων καθοριζόμενων από λογισμικό (Software Defined Networks (SDN), NFV Management and Orchestration (MANO).
• Αρχιτεκτονικές, Μοντέλα Δεδομένων και Πρωτόκολλα διαχείρισης:Κεντρικοποιημένες, Κατανεμημένες και Υβριδικές αρχιτεκτονικές συστημάτων διαχείρισης. Δομή πληροφορίας και παραμέτρων, μοντέλα δεδομένων/πληροφορίας, γλώσσες περιγραφής, σημασιολογία,. Πρωτόκολλα εφαρμογής και πρωτόκολλα μεταφοράς πληροφορίας διαχείρισης (παρακολούθηση και έλεγχος), θέματα διαλειτουργικότητας. Αλλαγές και προκλήσεις για την υποστήριξη αυτοματοποίησης και αυτονομίας και γνωσιακής διαχείρισης.
• Ευφυείς τεχνικές παρακολούθησης και ανάλυσης:Πηγές και συστήματα δεδομένων δικτύων και υπηρεσιών, δείκτες παρακολούθησης (KPIs). Απλές αναλυτικές, στατιστική ανάλυση, τάσεις, μέσοι όροι, κινούμενοι μέσοι, advanced network/service analytics, Machine Learning, forecasting, ανίχνευση patterns, Network/Service/Application profiling, ανίχνευση και διάγνωση προβλημάτων, Root Cause Analysis.
• Ευφυείς εφαρμογές/συστήματα διαχείρισης:Πώς χρησιμοποιείται η πληροφορία και η ανάλυση στις λειτουργικές περιοχές διαχείρισης CFAPS. Decision support logic, Threshold Management, Threshold violation & Alerting, Recommendation systems, Rule-based, AI-based approaches, Closed control loops, User/Operator interfaces. Ανάλυση περιπτώσεων χρήσης.
• Πλατφόρμες και εργαλεία σχεδιασμού και διαχείρισης:Ολοκληρωμένες εφαρμογές παρακολούθησης και ελέγχου. Επίδειξη και χρήση πλατφορμών και εργαλείων που χρησιμοποιούνται σήμερα για την παρακολούθηση, διαχείριση και έλεγχο δικτύων και υπηρεσιών. Εργαστηριακές ασκήσεις.