Computación de borde habilitada para comunicación de baja latencia para un sistema de control en red inalámbrica
Autores: Mtowe, Daniel Poul; Kim, Dong Min
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Computación de borde habilitada para comunicación de baja latencia para un sistema de control en red inalámbrica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Estrategia
Computación en el borde
Rendimiento de control
Transmisión de datos
Esquema adaptativo
Latencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio propone una estrategia novedosa para mejorar el rendimiento de control de baja latencia en Sistemas de Control en Red Inalámbrica (WNCSs) a través de la integración de computación en el borde. Los sistemas de control en red tradicionales requieren la recepción de datos sin procesar de sensores remotos para permitir al controlador generar un comando de control apropiado, un proceso que puede resultar en un tráfico de comunicación periódico sustancial y una degradación del rendimiento en algunas aplicaciones. Para contrarrestar esto, sugerimos el uso de computación en el borde para preprocesar los datos sin procesar, extraer las características esenciales y posteriormente transmitirlas. Además, presentamos un esquema adaptativo diseñado para reducir el tráfico de datos frecuente al modificar adaptativamente la transmisión de datos periódica basada en la necesidad. Este esquema se logra absteniéndose de la transmisión de datos cuando un análisis comparativo de los datos previamente transmitidos y los datos recién generados no muestra un cambio significativo. La efectividad de nuestra estrategia propuesta se valida empíricamente a través de experimentos realizados en un banco de pruebas de sistema de control remoto utilizando un robot móvil que navega por la carretera utilizando información de la cámara. Al aprovechar la computación en el borde, solo se transmitió el 3.42% de los datos sin procesar. Nuestro esquema adaptativo redujo la frecuencia de transmisión en un 20%, manteniendo un rendimiento de control aceptable. Además, realizamos un análisis comparativo entre nuestra solución propuesta y el marco de comunicación de última generación, la tecnología WebRTC. Los resultados demuestran que nuestro método reduce efectivamente la latencia en un 58.16% en comparación con el uso solo de WebRTC en un entorno 5G. Los resultados experimentales confirman que nuestra estrategia propuesta mejora significativamente el rendimiento de latencia de un WNCS.
Descripción
Este estudio propone una estrategia novedosa para mejorar el rendimiento de control de baja latencia en Sistemas de Control en Red Inalámbrica (WNCSs) a través de la integración de computación en el borde. Los sistemas de control en red tradicionales requieren la recepción de datos sin procesar de sensores remotos para permitir al controlador generar un comando de control apropiado, un proceso que puede resultar en un tráfico de comunicación periódico sustancial y una degradación del rendimiento en algunas aplicaciones. Para contrarrestar esto, sugerimos el uso de computación en el borde para preprocesar los datos sin procesar, extraer las características esenciales y posteriormente transmitirlas. Además, presentamos un esquema adaptativo diseñado para reducir el tráfico de datos frecuente al modificar adaptativamente la transmisión de datos periódica basada en la necesidad. Este esquema se logra absteniéndose de la transmisión de datos cuando un análisis comparativo de los datos previamente transmitidos y los datos recién generados no muestra un cambio significativo. La efectividad de nuestra estrategia propuesta se valida empíricamente a través de experimentos realizados en un banco de pruebas de sistema de control remoto utilizando un robot móvil que navega por la carretera utilizando información de la cámara. Al aprovechar la computación en el borde, solo se transmitió el 3.42% de los datos sin procesar. Nuestro esquema adaptativo redujo la frecuencia de transmisión en un 20%, manteniendo un rendimiento de control aceptable. Además, realizamos un análisis comparativo entre nuestra solución propuesta y el marco de comunicación de última generación, la tecnología WebRTC. Los resultados demuestran que nuestro método reduce efectivamente la latencia en un 58.16% en comparación con el uso solo de WebRTC en un entorno 5G. Los resultados experimentales confirman que nuestra estrategia propuesta mejora significativamente el rendimiento de latencia de un WNCS.