Comparative Analysis of QUIC and Other Network Protocols for Real-Time Robotic Control

Abstract

Remote robotica voor chirurgie, nucleair onderhoud en rampenbestrijding vereist snelle en betrouwbare communicatie om veilig te kunnen opereren. Traditionele protocollen brengen lastige compromissen met zich mee: TCP zorgt voor te veel vertraging voor real-time besturing, terwijl UDP kampt met veel pakketverlies. Dit onderzoek evalueert drie opkomende protocollen—QUIC, DCCP en SCTP—om betere oplossingen te vinden voor veeleisende robottoepassingen.

Een testsysteem werd gebouwd met een haptische interface die tactiele feedback biedt, waarbij alle drie protocollen met een gelijke architectuur in ROS2 zijn geïmplementeerd. Prestatie-indicatoren zoals latentie, jitter, doorvoersnelheid, pakketverlies en verbindingsstabiliteit werden gemeten onder gecontroleerde netwerkomstandigheden die aansluiten bij real-time eisen.

De resultaten tonen duidelijke prestatieverschillen. QUIC behaalde de beste algehele resultaten met een gemiddelde latentie van 1,198 ms en 98,5% berichtbetrouwbaarheid. DCCP presteerde matig met 2,45 ms latentie en 86,6% betrouwbaarheid, wat het geschikt maakt wanneer enig verlies aanvaardbaar is. SCTP leverde sterke betrouwbaarheid (97,6%) maar met een hogere latentie van 5,231 ms. De combinatie van snelheid en betrouwbaarheid maakt QUIC bijzonder geschikt voor kritieke robottoepassingen.

Dit onderzoek biedt praktische richtlijnen en een besliskader voor protocolkeuze, ter ondersteuning van robuuste netwerkrobotica in medische, industriële en noodtoepassingen.