xGFabric：将传感器网络与 HPC 设施通过私有 5G 无线网络耦合用于实时数字农业
分布式、并行与集群计算
2025-09-25 v1
摘要
高级科学应用需要将分布式传感器网络与集中式高性能计算设施耦合。柑橄防护屏 (CUPS) 体现了这一需求于数字农业领域，柑橄研究设施配备大量传感器用于监控环境条件并检测防护屏损坏。CUPS 需要访问用于建模环境条件并指导实时干预（如灌溉或机器人维修）的计算流体力学代码。这些计算领域具有不同的特性：传感器网络提供低性能、有限容量、不可靠的数据访问，而高性能设施通过高延迟批处理提供巨大的计算能力。私有 5G 网络提供了解决这一挑战的新型能力，通过提供低延迟、高吞吐量和可靠性，实现了边缘传感器网络与 HPC 模拟的近实时耦合。本文提出 xGFabric，一个将传感器网络与 HPC 设施通过私有 5G 网络耦合的端到端系统。该原型通过 5G 网络切片将远程传感器连接到 HPC 系统，实现实时数字农业仿真。
引用
@article{arxiv.2509.20340,
title = {xGFabric: Coupling Sensor Networks and HPC Facilities with Private 5G Wireless Networks for Real-Time Digital Agriculture},
author = {Liubov Kurafeeva and Alan Subedi and Ryan Hartung and Michael Fay and Avhishek Biswas and Shantenu Jha and Ozgur O. Kilic and Chandra Krintz and Andre Merzky and Douglas Thain and Mehmet C. Vuran and Rich Wolski},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.20340},
year = {2025}
}
备注
8 pages with 7 figures followed by 3 pages of reproducibility appendix. This paper will be published following the SC 2025 conference on November 16-21, 2025 at St Louis, MO, USA. ISBN: 978-8-4007-1871-7/2025/11