Performance assessment of mobile networks in Industry 4.0

Abstract

Esta tesis aborda la integración de la red celular 5G en el escenario industrial, mediante la evaluación y mejora del rendimiento de la red para diferentes casos de uso de Industria 4.0 implicados en una fábrica inteligente. En concreto, esta tesis se ha dividido en tres partes.

La primera parte se centra en la evaluación del rendimiento de la red para servicios críticos. Estos servicios, como la comunicación de los AGV, requieren requisitos de baja latencia y alta fiabilidad en la red. Por un lado, se realiza un estudio de las numerologías introducidas en 5G en términos de latencia. Por otro lado, se realiza una evaluación empírica y una comparación de la escalabilidad de la red con diferentes tecnologías.

La segunda parte se centra en el desarrollo de algoritmos de optimización de la red. En primer lugar, se propone un algoritmo dinámico para la activación de la duplicación de paquetes cuando se utiliza la conectividad dual. Este algoritmo se centra en el aumento de la fiabilidad para los servicios críticos, minimizando al mismo tiempo el desperdicio de recursos radio. En segundo lugar, se estudia la calidad de servicio con diferentes configuraciones de Network Slicing (NS) para los diferentes perfiles de tráfico involucrados dentro de un centro de distribución.

La tercera parte de esta tesis se centra en la evaluación de los dispositivos IoT celulares (Cellular IoT, CIoT) en la red 5G. En particular, se ha evaluado el rendimiento de las diferentes optimizaciones propuestas en el estándar para reducir la sobrecarga de señalización en la transmisión de datos de los dispositivos CIoT. Además, se ofrece un análisis en profundidad de la seguridad de la optimización de la transmisión temprana de datos (Early Data Transmission), analizando sus principales vulnerabilidades y proporcionando un conjunto de recomendaciones para fabricantes e investigadores.Palabras clave:Industry 4.0, 5G, Cellular IoT, assessment, performance