OPC UA PubSub over wireless network: performance modeling and improvement
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
OPC UA PubSub över trådlöst nätverk : restandamodellering och förbättring (Swedish)
Abstract [en]
Cloud-Fog Automation (CFA) is an evolving paradigm in industrial automa- tion, providing a decentralized architecture that distributes computational tasks between cloud and fog layers. This is especially critical for Industry 4.0, where Industrial Internet of Things (IIoT) systems require enhanced scalability, low latency, and real-time processing capabilities. However, implementing CFA in wireless environments, particularly using Wi-Fi, introduces significant challenges, including the need to maintain deterministic communication and ensure reliable data transmission. This thesis presents an innovative attempt to implement the OPC UA PubSub protocol over Wi-Fi. By developing a performance model adapted to the dynamic characteristics of Wi-Fi networks, this research explores the potential and limitations of using Wi-Fi for industrial automation. Through extensive experimentation and validation on the IMEC-openwifi platform, the study provides valuable insights into the feasibility of this approach. The results highlight both the challenges and the promise of deploying OPC UA PubSub in wireless industrial environments, contributing to the ongoing development of CFA and advancing the vision of Industry 4.0.
Abstract [sv]
Cloud-Fog Automation (CFA) är ett framväxande paradigm inom industriell automation, som erbjuder en decentraliserad arkitektur där beräkningsuppgif- ter fördelas mellan moln- och dimlager. Detta är särskilt viktigt för Industri 4.0, där system för Industriell Internet of Things (IIoT) kräver förbättrad skalbarhet, låg latens och realtidsbearbetningskapacitet. Implementering av CFA i trådlösa miljöer, särskilt med Wi-Fi, medför dock betydande utmaningar, inklusive behovet av att upprätthålla deterministisk kommunikation och säkerställa tillförlitlig dataöverföring. Denna avhandling presenterar ett innovativt försök att implementera OPC UA PubSub-protokollet över Wi-Fi inom en CFA-ram. Genom att utveckla en prestandamodell anpassad till Wi-Fi-nätverks dynamiska egenskaper, utforskar denna forskning potentialen och begränsningarna för att använda Wi-Fi för industriell automation under CFA-paradigmet. Genom omfattande experiment och validering på IMEC-openwifi-plattformen ger studien värde- fulla insikter i genomförbarheten av detta tillvägagångssätt. Resultaten belyser både utmaningarna och löftena med att distribuera OPC UA PubSub i trådlösa industriella miljöer och bidrar till den pågående utvecklingen av CFA samt avancerar visionen för Industri 4.0.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 58
Series
TRITA-EECS-EX ; 2024:753
Keywords [en]
Open Platform Communication Unified Architecture(OPC UA), Publish and Subscribe(PubSub), Cloud/Fog Automation(CFA), wireless network, Wi-Fi
Keywords [sv]
Öppen plattformskommunikation enhetlig arkitektur (OPC UA), publicera och prenumerera (PubSub), moln/dimma-automation (CFA), trådlöst nätverk, Wi- Fi
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-360136OAI: oai:DiVA.org:kth-360136DiVA, id: diva2:1938511
Supervisors
Examiners
2025-02-202025-02-182025-02-20Bibliographically approved