Evaluation of 5G Non-Standalone Commercial Networks for Remote Control Operations

Denne masteroppgaven undersøker mulighetene for fjernstyring av en robot mellom to universiteter, DTU i Danmark og NTNU i Norge, ved hjelp av det kommersielle 5G nettverket som er tilgjengelig på universitetene. Telekommunikasjonen er konfigurert til å kontrollere en AGV med en tilkoblet Raspberry Pi ved Manulab på NTNU. Oppgaven håndterer også en teoretisk oversikt over telekommunikasjonssystemet og og over et systematisert testverktøy. Det ble besluttet å bruke tre Raspberry Pis (RPis) og en iPhone 12 som Endpoints for telekommunikasjonen. En Raspberry Pi koblet til AGVen (RPR), en på NTNU som fungerte som en hub (RPT), der robotsystemer skal kunne kobles til, og en p ̊a DTU (RPD). En iPhone 12 ble brukt som et alternativ for RPD. De tre Raspberry Piene implementerte 5G New Radio-teknologien ved å installere en 5G HAT. De to RPiene på NTNU var koblet til et 3500 MHz 5G Non-Standalone kommersielt nettverk. På samme måte koblet RPDen og iPhonen seg til et 700 MHz 5G Non-Standalone kommersielt nettverk. Denne oppgaven evaluerte systemets ytelse med kjerneevalueringer og seks nettverks testscenarier. RPT var den sentrale enheten i telekommunikasjonsoppsettet, noe som betydde at alle andre endepunkter ønsket å sende data til eller motta fra RPT. For å gjøre målinger ble et verktøy for nettverksanalyse brukt, kalt Hawkeye. Dette verktøyet ble brukt til å måle KPIer mellom endepunktene i telekommunikasjonsnettverket. Hawkeye-testene simulerte scenarioer som var relevant for robotkontroll, og målte latency, pålitelighet og throughput under testen. Resultatene viste at kjernens ytelse til RPiene ikke forårsaket betydelig latency i hele systemet. Telekommunikasjonssystemet ble vurdert til å ikke være egnet for tidssensitive robotapplikasjoner, på grunn av høyere latency-verdier enn det som kreves av Industri 4.0-standardene. Den optimale løsningen av testscenariene ble vurdert til å være scenariet der kommunikasjonsforbindelsen mellom NTNU og DTU ble kablet. Dermed presenteres forslag til hvordan du kan forbedre systemet, og videre testing. 5G er under massiv utvikling, noe som betyr at dette telekommunikasjonssystemet vil bli videreutviklet når 5G-teknologien blir oppgradert der Raspberry Piene er. Systemoppsettet presenterer også et setup som kan konfigureres til et privat 5G Standalone nettverk, som gir operatørene bedre oversikt over bruken av båndbredde til robotsystemene. Denne masteroppgaven utviklet et testoppsett for telekommunikasjon som er relevant for videre testing og evaluering. Et 5G privat Standalone nettverk kan sammenlignes med funnene i denne masteroppgaven. Testoppsettet, prosedyrene og metodikken kan brukes på nytt i dette private nettverket, for å isolere kvalitetene til Standalone 5G-nettverket