Hoppa till innehåll
EN In english

Hållbar cyberfysisk mjukvarudefinerad systemklyvning

Diarienummer
FUS21-0026
Projektledare
Björnson, Emil
Start- och slutdatum
220601-270531
Beviljat belopp
33 897 113 kr
Förvaltande organisation
KTH - Royal Institute of Technology
Forskningsområde
Informations-, kommunikations- och systemteknik

Summary

Framtidens trådlösa kommunikationsteknik måste möjliggöra samhällsomfattande digitaliserade applikationer med motståndskraftig och resurseffektiv autonomi. Vi måste överge ändpunkt-till-ändpunkt-principen, som dominerat från 1960-talet fram till 5G, där dataöverföringen optimeras separat från programvaran och tjänsterna i nätverket. Detta projekt förutser ett paradigmskifte mot mjukvarubaserade cyberfysiska system, där många geografiskt spridda enheter, applikationsservrar och AI tillsammans med nätverks- och beräkningsresurser integreras fullt ut av avancerad programvara. Projektets huvudmål är att introducera, utveckla och validera det nya konceptet systemklyvning, där de nödvändiga resurserna för uppkoppling, beräkning och beslutsfattande dynamiskt tilldelas varje applikation. Vi kommer att utveckla en integrerad mjukvaruplattform som bygger på forskningsframsteg inom fyra områden: 1) mjukvarustyrd integrering av fysisk infrastruktur i och bortom 6G, virtualiserade beräkningsresurser och applikationer; 2) metoder för systemklyvning med optimerade avvägningar mellan tillförlitlighet och holistisk energiförbrukning, fokuserat på informationsflöden och beräkningskomplexitet; 3) modellering av pålitlig autonom kontroll och anpassning, för att underlätta dynamisk systemklyvning och riskhantering; 4) mekanismer för motståndskraftig storskalig autonomi som omfattar alla nätverksnivåer. De viktigaste resultaten kommer valideras experimentellt i ett intelligent transportsscenario.

Populärvetenskaplig beskrivning

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.