Ultra-hög tillförlitlighet och motståndskraft i CPS
- Diarienummer
- ID17-0079
- Start- och slutdatum
- 180101-221231
- Beviljat belopp
- 2 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- KTH - Royal Institute of Technology
- Forskningsområde
- Informations-, kommunikations- och systemteknik
Summary
Cyber-fysiska system (CPS) är system tätt integrerade i vår fysiska miljö via sensorer och manöverdon och förväntas ta digitaliseringen till nästa nivå. I en CPS skickas data från olika sensorer effektivt och tillförlitligt till centrala servrar som analyserar stora datamängder i syfte att möjliggöra välgrundade beslut samt att vidta relevanta åtgärder. Tillämpningar är allt från automatisering av kontrollfunktioner i byggnader, till kontroll av en självkörande bilpark samt automatisering i fabriker. Ultra-tillförlitlig låg-latens kommunikation (URLLC) och hög motståndskraft mot fel spelar en nyckelroll för kommunikationen i CPS. Huvudmålet i detta projekt är att förstå den fundamentala tillförlitligheten och motståndskraften genom hela kommunikationskedjan samt att föreslå nya metoder och protokoll för praktisk tillämpning i CPS. Målen, som kommer att utföras sekventiellt, är: (i) utveckla metoder för att säkerställa tillförlitlighet och motståndskraft mot fel, samt för prediktiv feldetektering, (ii) utveckla funktioner och algoritmer för trådlös kommunikation som förbättrar tillförlitlighet och motståndskraft mot fel, (iii) föreslå och utvärdera förbättringar av transportprotokoll som förenklar URLLC, samt (iv) utföra demonstrationer av valda lösningar. Projektet kommer att stärka samarbetet mellan KTH och Ericsson Research inom ett område som är av avgörande betydelse för svensk industri och det möjliggör kunskapsgenerering och spridning genom publikationer och patent.
Populärvetenskaplig beskrivning
Cyber-physical systems (CPS) are engineered systems that are built from computational algorithms and physical components that seamlessly interact. Advances in CPS will enable capability, adaptability, scalability, resiliency, safety, security, and usability that will far exceed the simple embedded systems of today. CPS technology will transform the way people interact with engineered systems -- just as the Internet has transformed the way people interact with information. It is expected that CPS will drive innovation in many sectors such as agriculture, energy, transportation, building design and automation, healthcare, and manufacturing. Despite significant research efforts into CPS technology in recent years, there exist no mature science to support systems engineering of high-confidence CPS. Today, there is a still lack of tools and methods that could manage the full complexity of CPS or adequately predict system behavior. For example, as the Internet of Things (IoT) scales to billions of connected devices -- with the capacity to sense, control, and otherwise interact with the human and physical world -- the requirements for security, safety, and privacy grow immensely. More importantly, traditional real-time performance guarantees are insufficient for CPS when systems are large and spatially and temporally distributed in configurations that may rapidly change. As the CPS get more autonomous, greater assurances of safety, security, scalability, and reliability are demanded. This project will contribute to the development of CPS to take the next step to establish true low-latency and highly reliable interactions among millions of connected devices. First, the project will investigate and propose practical methods for validating that a system is as reliable and resilient as required, thereby providing the society a solid foundation for trust in the systems. In the next step the project will propose solutions on how to improve the reliability and low-latency aspects relates to long term 5G evolution and will bring benefits in the form of more reliable and efficient CPS. The initial step will investigate and propose practical methods for validating that a system is as reliable and resilient as required, thereby providing the society a solid foundation for trust in the systems. Finally, the project will showcase the developed solutions in a demonstrator.