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超低时延边缘计算控制系统的搭建与算法研究

申报人:赵世振 申报日期:2021-09-22

基本情况

第二十四期“上海交通大学大学生创新实践计划”项目
超低时延边缘计算控制系统的搭建与算法研究
创新训练项目
工学
计算机类
创新类
电子信息与电气工程学院
赵世振
指导教师
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  1. 2020年3月-至今 主持VMware项目:“SDN Enhanced Edge Computing”
  2. 2020年1月-2022年12月 主持国家青年自然基金 项目批准号:61902246
  3. 2019年11月-至今 主持华为项目:光交换数据中心与AI集群设计

项目负责人赵世振致力于计算机网络方面的研究,在理论与系统两方面均有深入的研究,其论文发表在NSDI/MOBICOM/INFOCOM/ICNP/IWQOS/TON/TAC等国际一流会议与期刊。

 

针对该项目,目前已开展的工作包括:1)实时系统的网络与计算调度(论文投稿至Infocom 2022);2)时间敏感网络的算法设计;3)ebpf技术的探索,等等。

工业物联网(IIoT) 预示了一个由日益智能化且超级互连的设备和基础设施构成的世界。这些设备和基础设施可以通过嵌入式传感器采集大量数据。这些数据将通过分析和处理来驱动正确的业务决策,最终提高整个系统的安全性、正常运行时间和运行效率。 其中一部分数据,主要包括重要控制和故障检测数据,对时间要求极高,必须在严格的延迟和可靠性规定内进行传输和共享。然而,现有的以太网络并不具备处理此类时间敏感型数据的能力。这就给工业控制带来了极大的困难。

 

在本项目中,我们将采用边缘计算的框架,搭建一个实时控制系统。我们将从网络和服务器两个方面来研究如何降低整个控制系统的时延。在网络方面,我们会利用FPGA搭建时间敏感网络,并从算法设计、系统复杂度、系统易用性、系统可靠性等方面来衡量不同的时间敏感网络设计方案的优劣。在服务器方面,我们将专注于研究如何降低操作系统给实时控制引入的额外时延,潜在方案包括1)利用ebpf技术绕过操作系统内核,2)将控制计算任务卸载到智能网卡,等等。该课题的研究成果将会在工业控制、安全监控等方面产生广阔的应用。作为该项目的重点我们与船学院合作,将实时控制系统应用于建筑施工及运维的安全监控。

 

基本要求:

1)了解边缘计算,物联网,时间敏感网络,工业4.0

2)了解低时延边缘网络的实际应用场景:如自动驾驶、工业自动控制、工程安全监控等等

3)工程编码以及系统开发具有极大的兴趣

4)电信学院和船建学院的学生

选题成员

0

指导教师

序号 教师姓名 电子邮箱 所属学院
1 赵世振 登录状态下查看 电子信息与电气工程学院 第一指导教师

选题附件

结束