Sustainable Cyber-Physical Software-Defined System Slicing
- Reference number
- FUS21-0026
- Project leader
- Björnson, Emil
- Start and end dates
- 220601-270531
- Amount granted
- 33 897 113 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Information, Communication and Systems Technology
Summary
Future wireless communications should enable society-wide digitalized applications with resilient and resource-efficient autonomy. We must abandon the end-to-end principle, dominating from the 1960s until 5G, where the data transfer is optimized separately from the software and services on the network edge. This project envisions a paradigm shift towards software-enabled networked cyber-physical systems, where numerous geographically spread devices, application servers, and AIs together with network and compute resources are fully integrated by advanced software. The main goal of the project is to introduce, develop, and validate the novel concept of system slicing, where the required resources for connectivity, compute, and decision-making are dynamically assigned to each application. We will develop an integrated software platform that builds on major research advances in four thrusts: 1) software-controlled integration of 6G-and-beyond physical infrastructure, virtualized compute resources, and applications; 2) system slicing methodology for optimized tradeoffs between system reliability and holistic energy consumption, using information flows and computational complexity; 3) modeling of trustworthy autonomous self-management and adaptation, to facilitating dynamic system slicing and risk-aware hedging; 4) mechanisms for resilient and safe autonomy at scale encompassing all network levels. The key results will be experimentally validated in intelligent transport scenarios.
Popular science description
Efter fem generationer av trådlös mobilteknik har vi nått en punkt där datahastigheterna per mobil inte längre är den begränsade faktorn, utan pålitligheten och tillgängligheten. Samhället digitaliseras i snabb takt och det är den trådlösa överföringen av information mellan mobiler och uppkopplade maskiner som sätter begränsningarna för vilka applikationer som vårt framtida samhälle kan förlita sig på. Som en enskild användare kan det vara frustrerande när det blir en fördröjning i en strömmande video. Detta är ett symtom på ett större underliggande pålitlighetsproblem hos den trådlösa tekniken (både vågutbredning och dataflöden i det underliggande nätverket) som måste lösas ifall samhället ska kunna digitaliseras som tänkt. Till exempel, om självkörande bilar ska interagera med varandra och med sensorer längs vägarna för att skapa ett säkert transportsystem, då kan inte de trådlösa länkarna vara opålitliga. 5G-tekniken tar ett första steg mot att hantera detta genom att kategorisera datatrafik baserat på om den behöver snabb hastighet eller hög pålitlighet, och olika mjukvarumetoder för dataöverföring används för dessa kategorier. Men 5G fungerar fortfarande som en separat leveransservice som försöker överföra data enligt sändarens önskemål, utan att vara en del av applikationen. Med andra ord så måste ett intelligent transportsystem köpa in en separat 5G-tjänst för att överföra data mellan fordonen, istället för att den trådlösa överföringen blir en integrerad del av systemet, såsom kablarna in de uppkopplade fordonen. I det här projektet utvecklar vi en ny mjukvaruteknik för 6G som vi kallar systemklyvning, där den trådlösa infrastrukturen blir en virtuell komponent i systemen som utnyttjar den trådlösa tekniken. På detta sätt kan den trådlösa infrastrukturen och enheterna som utnyttjar den interagera och dela övergripande information och omständigheter som ökar pålitligheten. Till exempel, så kan de trådlösa basstationerna varna fordon för platser med tillfälligt dålig trådlös täckning, för att adressera risker innan de uppstår. Många olika applikationer kan samexistera genom dynamisk klyvning av systemresurser. Projektet utvecklar hållbara algoritmer för detta, särskilt kopplat till interaktionen mellan fysiska enheter och beräkningar, resurshantering som balanserar energieffektivitet mot risktagande, resursövervakning och adaption, samt säker interaktion mellan autonoma maskiner. Tekniken ska demonstreras i form av ett intelligent transportsystem.