Zenepe Satka försvarar sin licentiatuppsats i datavetenskap

Summering

De senaste tekniska framstegen inom många områden som telekommunikation, fordon, automation, robotteknik, för att nämna några, har förändrat vårt sätt att leva, arbeta och kommunicera. Inom dessa domäner är kommunikation med låg latens mellan enheterna, fordonen eller robotarna av yttersta vikt. Låga latenser i den senaste tekniken hänvisar till enheternas, nätverkens och systemens förmåga att snabbt svara på indataförfrågningar. Till exempel är låg latens väsentligt i onlinespel för att ge en smidig upplevelse i realtid, medan låg latens inom finansområdet är avgörande för högfrekvent handel. I andra branscher som fordon och automation är låg latens väsentligt i tidskritiska applikationer där även en liten ökning av latens kan få betydande konsekvenser. Till exempel måste krockkudden i våra bilar utlösas vid en exakt millisekundstid, annars kan katastrofala konsekvenser uppstå.

Flera kommunikationsteknologier har nyligen introducerats för att uppnå låga latenser. Time Sensitive Networking (TSN) är en uppsättning standarder som förbättrar prestandan hos trådbundna Ethernet-nätverk med låg latens och tillförlitlig dataöverföring. TSN kan användas i ett stort antal industriella tillämpningar. TSN är dock designat för fasta nätverk och begränsar därför anslutningen endast till de områden där en trådbunden anslutning är möjlig samtidigt som flexibiliteten hos en mobil anslutning saknas. Flexibiliteten i anslutningen avser möjligheten att enkelt och snabbt ansluta och koppla bort enheter från olika nätverk och att byta anslutning från ett nätverk till ett annat efter behov. Sådan flexibilitet blir en nyckelfaktor i framtida industrier, eftersom fler enheter och maskiner blir anslutna till Internet of Things (IoT) och eftersom efterfrågan på realtidsdata ökar. Det möjliggör sömlös integration, skalbarhet och mobilitet i ett snabbt utvecklande tekniskt landskap. För att övervinna begränsningen hos TSN och för att öka dess kompatibilitet och tillämpbarhet för olika miljöer och scenarier, behövs en integration av TSN med andra trådlösa teknologier. Den femte generationen av cellulära nätverk (5G) är designad för att möta de stränga kraven för tidskritiska applikationer som ger tillförlitlig kommunikation med latenser så låga som 1 ms. Därför är 5G en bra
kandidat som kommer att ge den flexibilitet som saknas i TSN-nätverket. En integrering av TSN med 5G kan fullt ut utnyttja potentialen hos båda teknologierna.

För att uppnå end-to-end Quality of Service-kraven (QoS) för ett TSN-5G-nätverk krävs en betydande insats på grund av den stora skillnaden mellan de aktuella nätverken. Denna licentiatuppsats tar upp end-to-end-mappning av QoS-krav och mekanismer för vidarebefodran av trafik för ett konvergerat TSN-5G-nätverk. Avhandlingen syftar till att utveckla nya tekniker för att tillhandahålla en sömlös integration för låg latens och tillförlitlig kommunikation och föreslår en centraliserad TSN-5G nätverksarkitektur där en centraliserad enhet övervakar konfigurationen och schemaläggningen av både TSN- och 5G-system.