haku: @supervisor Saikkonen, Heikki / yhteensä: 330
viite: 3 / 330
Tekijä:Risteli, Antti
Työn nimi:Optimizing Signal K delivery over mobile Internet
Signal K -tiedonsiirron optimointi mobiili-Internetissä
Julkaisutyyppi:Diplomityö
Julkaisuvuosi:2016
Sivut:47 s. + liitt. 5      Kieli:   eng
Koulu/Laitos/Osasto:Perustieteiden korkeakoulu
Oppiaine:Ohjelmistotekniikka   (T3001)
Valvoja:Saikkonen, Heikki
Ohjaaja:Hirvisalo, Vesa ; Kurki, Teppo
Elektroninen julkaisu: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201611025404
Sijainti:P1 Ark Aalto  4760   | Arkisto
Avainsanat:Signal K
data transfer optimization
marine systems
embedded systems
WebSocket
DEFLATE
tiedonsiirron optimointi
pakkaus
venejärjestelmät
sulautetut järjestelmät
Tiivistelmä (fin):Venejärjestelmät ovat perinteisesti perustuneet valmistajien omiin standardeihin.
Signal K on uusi pyrkimys tuoda avoimuutta ja yhteensopivuutta venejärjestelmiin.
Tämä diplomityö analysoi Signal K:n ja mobiili-Internetin soveltuvuutta venetietojärjestelmän rakentamiseen.
Soveltuvuuden lisäksi tutkitaan tapoja optimoida mobiili-Internet-yhteyden käyttöä.
Näiden lisäksi työssä esitellään WebSocket-teknologiaan perustuva Internet-protokolla Signal K -viestien siirtoon.

Työssä arvioidaan eri serialisointitapoja, kuten JSON:ia ja MessagePack:ia, Signal K -tiedolle.
Näiden lisäksi tiedonpakkauksen tehoa mitataan käyttämällä DEFLATE-pakkausalgoritmia.
Myös käyttötarkoitukseen perustuvan optimoinnin vaikutusta arvioidaan oikean mittausdatan perusteella.

Työssä luodun järjestelmän soveltuvuutta testataan oikeassa käyttöympäristössä.
Luodut ohjelmisto ja laitteisto asennetaan kahdelle eri veneelle.
Tämän lisäksi järjestelmää testataan purjehtimalla purjevenettä viikon ajan Suomen aluevesillä.
Soveltuvuutta arvioidaan analysoimalla datan siirtämiseen liittyviä viiveitä.

Työssä tehtyjen mittausten tulokset osoittavat Signal K:n soveltuvan pohjaksi Internetiin tietoa välittäville venejärjestelmille.
Suurin osa Signal K -viesteistä pystyttiin siirtämään sekunneissa aluksilta Internetissä sijaitsevalle palvelimelle.
Näin lyhyet viiveet riittävät useille sovelluksille.
Tämän lisäksi optimoimalla voitiin pienentää siirrettävän tiedon määrää kymmenesosaan.
Tiivistelmä (eng):Traditionally vessel systems have been based on proprietary standards.
A recent effort called Signal K aims to bring openness and interoperability to vessels.
This thesis analyses the feasibility of building a boat information system based on Signal K and mobile Internet connection provided by off-the-shelf hardware.
Furthermore optimization of the mobile Internet connection usage is researched.
An Internet protocol for transmitting Signal K messages based on WebSocket is also proposed.

Different serialization ways for Signal K data are evaluated.
These include both JSON and MessagePack.
In addition data compression efficiency is measured by using the DEFLATE compression algorithm.
The effect of use case specific optimizations is also estimated based on real-world data.

The feasibility of the proposed system is tested by organizing a real-world test in actual operational conditions.
A hardware and software system is created and installed on two different boats.
Testing is carried out by sailing a sailboat for a week-long period in the coastal waters of Finland.
The feasibility is evaluated by analyzing the latency achieved.

The results from the experiments done in this thesis indicates that Signal K is a good fit for vessel systems connecting to the Internet.
Most Signal K updates could be transferred from the vessels to an Internet server in seconds.
This sort of latency is small enough for many use cases.
Furthermore the optimizations can lessen the amount of the data transferred tenfold.
ED:2016-11-13
INSSI tietueen numero: 54935
+ lisää koriin
INSSI