On improving usability and network management of challenging systems
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Electrical Engineering |
Doctoral thesis (article-based)
| Defence date: 2019-08-09
Authors
Date
2019
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
en
Pages
112 + app. 68
Series
Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS, 124/2019
Abstract
The modern Internet is built on top of Internet Protocol (IP) and is based on the assumption of end-to-end connectivity, low packet loss, and low delay. However, also other kinds of network exist and they are common, e.g., in rescue and resiliency operations and in the military context. In these networks, the messaging is done over intermittently connected and heterogeneous network media using concepts of Delay/Disruption Tolerant Networking (DTN). Further, in these challenging network systems the operators are typically part of a strongly hierarchical organization structure, and the context of use is highly user-centric. This thesis focuses on improving the usability and network management of challenging network systems. In challenging systems, intermittent network connectivity and heterogeneity of underlying network media set challenges to both usability and management of the systems. Further, the harsh operation environment, users with different skills and computer literacy, and variation in terminal devices set additional challenges to the usability. The thesis presents technical solutions and UI design principles that can be used to improve the usability of challenging systems, and shows how the usability of challenging systems can be evaluated. Results of two usability evaluations are presented and analyzed, and suggestions based on the findings are given. Further, the thesis introduces a way to access and manage heterogeneous network interfaces of a system, and presents a related generalized solution that can be used to configure any heterogeneous system component. On the system level, the thesis shows how a network of a hierarchically structured organization that operates in a DTN environment can be managed using hierarchy-based methods. The thesis presents the impact of the hierarchy to network management centralization, network quality in different parts of the network, roles and responsibilities of the managing and managed nodes, and configurability and messaging between the nodes. A comparison to an equivalent non-hierarchical solution shows that hierarchical management requires proportionally more preconfiguration but improves performance significantly. Moderni Internet rakentuu IP-protokollan päälle, ja liikennöinti perustuu oletukseen yhteydellisestä, pienihävikkisestä ja pieniviiveistö verkosta, jossa kaikki verkoon liittyneet solmut ovat aina saavutettavissa ja voivat viestiä keskenään. Esimerkiksi puolustusvoimissa sekä erilaisissä pelastusoperaatioissa ja kriisinhallinta tehtävissä on kuitenkin käytössä suuri määrä niin kutsuttuja erityisvälitysverkkoja, joissa nämä oletukset eivät päde. Erityisvälitysverkot rakentuvat useiden erilaisten linkki-, verkko- ja kuljetuskerroksenteknologioiden päälle, verkoissa esiintyy luontaisesti suuria viiveitä, häiriöitä ja hävikkiä, ja verkoissa liikennöinti perustuu Delay/Disruption Tolerant Networking (DTN) -pohjaisen päällysverkon (engl. overlay network) käyttöön. Lisäksi erityisvälitysverkkojen käyttäjät ovat tyypillisesti osa hierarkkista organisaatiota, ja käyttäjillä on keskeinen rooli järjestelmän käytössä sekä ylläpidossa. Tässä väitöskirjassa käsitellään erityisvälitysverkkojen käytettävyyden ja verkonhallinnan parantamista. Eritysvälitysverkoissa viiveet, katkonaiset verkkoyhteydet sekä päällysverkon alla käytetyt erilaiset %alemmalla tasolla käytetyt verkkoteknologiat vaikeuttavat järjestelmän verkonhallintaa ja käyttöä. Lisäksi järjestelmien tyypillinen käyttöympäristö sekä erilaisten päätelaitteiden ja eri tasoisten käyttäjien suuri määrä asettavat haasteita käytettävyydelle. Väitöskirja esittelee erilaisia teknisiä ratkaisuja sekä käyttöliittymäsuunnitteluperiaatteita, joiden avulla erityisvälitysverkoissa toimivien järjestelmien käytettävyyttä voidaan parantaa sekä testata. Työssä käydään läpi kahden käytettävyystestin tekninen järjestely, analysoidaan testeistä saadut tulokset sekä esitetään tulosten pohjalta parannusehdotuksia testatuista käyttöliittymistä löydettyjen virheiden korjaamiseksi. Lisäksi väitöskirjassa esitellään ratkaisu eritysvälitysverkkoon liitettyjen verkkoliitäntöjen hallintaan sekä sen pohjalta kehitetty yleinen järjestelmäkomponenttien hallintaan soveluva tekninen ratkaisu. Työssä kuvataan myös organisaatiohierarkiaan pohjautuva järjestelmätason verkonhallintamalli ja puhutaan siitä, miten hierarkia vaikuttaa hallinnan keskittämiseen, verkon laatuun, hallintaan liittyviin rooleihin ja vastuualueisiin, solmujen konfiguroimiseen sekä solmujen väliseen verkonhallintaliikenteeseen. Verrattuna vastaavaan hierarkkiattomaan ratkaisuun, esitetyn mallin todettiin kasvattavan hallintajärjestelmän esiasetusten määrää, mutta lisäävän samalla huomattavasti hallintaratkaisun tehokkuutta liikennöintimäärässä mitattuna.Description
Supervising professor
Manner, Jukka, Prof., Aalto University, Department of Communications and Networking, FinlandThesis advisor
Manner, Jukka, Prof., Aalto University, Department of Communications and Networking, FinlandKeywords
usability, network management, DTN, käytettävyys, verkonhallinta
Other note
Parts
-
[Publication 1]: Riku Luostarinen, Jukka Manner, Juho Määttä, Risto Järvinen. User-Centered Design of Graphical User Interfaces. In The Military Communications Conference (MILCOM), San Jose, CA, USA, pp. 50-55, October 2010.
DOI: 10.1109/MILCOM.2010.5680400 View at publisher
- [Publication 2]: Risto Järvinen, Juho Määttä, Riku Luostarinen, Lauri Liuhto, Jukka Manner, Taneli Taira, Marko Luoma. A Multi-Interface DTN-like Communication System. In 17th European Wireless 2011 – Sustainable Wireless Technologies, Vienna, Austria, pp. 432-439, April 2011.
-
[Publication 3]: Riku Luostarinen, Risto Järvinen, Juho Määttä, Lauri Liuhto, Jukka Manner. XCD: an XML-based configuration description for embedded systems. In The 2nd IEEE World Symposium on Web Applications and Networking (WSWAN’2015), Sousse, Tunisia, pp. 1-8, March 2015.
DOI: 10.1109/WSWAN.2015.7210336 View at publisher
-
[Publication 4]: Riku Luostarinen, Risto Järvinen, Juho Määttä, Jukka Manner. A model for usability testing in challenging environments. In International Conference on Military Communications and Information Systems (ICMCIS 2016), Brussels, Belgium, pp. 1-6, May 2016.
DOI: 10.1109/ICMCIS.2016.7496557 View at publisher
-
[Publication 5]: Riku Luostarinen, Jukka Manner. Managing hierarchically structured DTN-like networks. Journal of Computer Networks and Communications, vol. 2018, Article ID 3659546, 26 pages, Hindawi, September 2018.
DOI: 10.1155/2018/3659546 View at publisher