Karl-Johan Grinnemo

Min forskning fokuserar på analys, design och optimering av transporttjänster och tjänstekvalitet i IP-baserade dator- och cellulära nätverk, med särskilt fokus på kommunikation med låg latens, hög genomströmning och hög tillförlitlighet. Motiverad av de ökande kraven på dagens 4G-, 5G- och nästa generations cellulära nätverk behandlar jag stöd för tjänster med strikta prestandakrav, inklusive verksamhetskritiska och mjuka realtidsapplikationer.

En central del av min forskning behandlar lösningar för multikonnektivitet, överbelastningskontroll och nätverksskivning som avgörande mekanismer för att uppfylla dessa krav. Jag har bidragit till utformningen av policybaserade arkitekturer för nätverksskivning, som möjliggör samordnad styrning över nätverket och slutenheterna för att optimera transportbeteende och resursutnyttjande. Detta arbete omfattar utvecklingen av mekanismer som utökar skivmedvetenhet till användarutrustning, vilket möjliggör dynamisk anpassning av transportprotokoll baserat på skivegenskaper. Som delprojektledare inom forskningsinitiativet DRIVE (Data-driven Latency-sensitive Mobile Services for a Digitalized Society) fokuserar jag på att utveckla transport- och tunnlingsramverk för latenskänsliga tjänster, inklusive multipath-baserade lösningar som stödjer flexibel schemaläggning av flera dataflöden över delade tunnlar och möjliggör differentierade prestandamål.

Min forskning omfattar även edge computing och mobila edge–cloud-arkitekturer, med fokus på utmaningar kring tjänsteplacering, uppgiftsavlastning och schemaläggning. Jag har formulerat dessa problem med hjälp av optimeringsbaserade modeller, såsom heltalslinjär programmering, för att minimera end-to-end-latens och förbättra den övergripande systemeffektiviteten. Utöver offline-optimering undersöker mitt senaste arbete online- och adaptiva metoder som utnyttjar heuristiska tekniker och maskininlärning, inklusive förstärkningsinlärning och sekventiellt beslutsfattande, för att hantera dynamiska och storskaliga miljöer.

Med framväxten av 5G har min forskning i allt högre grad koncentrerats på det cellulära sakernas internet (CIoT), med särskilt fokus på NB-IoT. Ett huvudsakligt mål är att analysera och optimera avvägningarna mellan energiförbrukning, latens och tillförlitlighet över olika nätverkskonfigurationer. Jag har bidragit till utvecklingen av simuleringsverktyg och experimentella studier som utvärderar hur protokollparametrar och nätverkskonfigurationer påverkar energieffektiviteten hos CIoT-enheter. På senare tid har mitt arbete visat att maskininlärningstekniker kan konfigurera NB-IoT-enheter automatiskt i 4G- och 5G-nätverk, vilket avsevärt minskar energiförbrukningen samtidigt som tjänsteprestandan bibehålls.

Sammanfattningsvis syftar min forskning till att leverera principfasta, datadrivna lösningar som förbättrar effektiviteten, robustheten och prestandan hos framtida cellulära och IP-baserade nätverk, inklusive transportprotokoll, edge computing och energieffektiva IoT-system.

Jag har omfattande undervisningserfarenhet som sträcker sig över grundnivå, avancerad nivå och forskarnivå, huvudsakligen vid Karlstads universitet, där jag har varit verksam sedan 2010. Efter min befordran till universitetslektor 2015 har jag kontinuerligt bidragit till undervisning, kursutveckling, examination och handledning inom ett brett spektrum av ämnen i datavetenskap och datateknik. Under perioden 2009–2010 tjänstgjorde jag dessutom som tillförordnad universitetslektor vid Kungliga Tekniska högskolan (KTH).

Vid Karlstads universitet har jag varit kursansvarig och lärare för flera kurser på grund- och avancerad nivå inom centrala områden i datavetenskap, inklusive datorkommunikation, distribuerade system, operativsystem, programmering, databaser och maskininlärning. Under senare år har min undervisning i huvudsak varit inriktad mot avancerade, forskningsnära kurser på avancerad nivå, såsom Avancerade kommunikationsnät, Avancerade trådlösa nät och system och Introduktion till maskininlärning, där jag har haft ansvar för kursdesign, examination och kvalitetssäkring. Jag har även ansvarat för och genomfört undervisning i stora grundkurser, särskilt Datakommunikation I och Operativsystem, under flera års tid.

På forskarnivå har jag undervisat och föreläst i doktorandkurser och seminarier inom datorkommunikation samt fungerat som biträdande lärare i individuella doktorandkurser. Jag handleder och examinerar regelbundet kandidatuppsatser och masteruppsatser, inklusive examensarbeten inom datateknik, och har omfattande erfarenhet som både handledare och examinator på samtliga utbildningsnivåer.

Tidigare i min karriär vid Karlstads universitet har jag haft roller som lärare, assistent och laborationsassistent i ett stort antal grundkurser, vilket gav mig bred pedagogisk erfarenhet av undervisning i grundläggande ämnen samt genomförande av praktisk laborationsundervisning. Denna progression har gett mig en god helhetsförståelse för utbildningarnas sammanhang och studenternas lärandekurvor, från introducerande programmering till avancerade forskningsnära ämnen.

Under min anställning vid Kungliga Tekniska högskolan var jag kursansvarig och lärare för kurser på grund- och avancerad nivå inom nätverk, kommunikationssystem och internetsäkerhet, vilket ytterligare stärkte min erfarenhet av undervisning i olika akademiska miljöer.

Sammanfattningsvis speglar min undervisningsportfölj ett långsiktigt och kontinuerligt engagemang, ett successivt ökat ansvar samt en bred pedagogisk erfarenhet över samtliga utbildningsnivåer, med särskilt fokus på nätverk, distribuerade system och framväxande kommunikationsteknologier.

Jag arbetar i nära samarbete med ett antal välrenommerade svenska universitet och forskningsinstitut, bland annat MDU, KTH och RISE, i olika projekt som fått nationell finansiering. Dessutom samarbetar jag med flera väletablerade europeiska universitet och institut i olika projekt som får finansiering från EU. Några av universiteten och instituten jag jobbar med är bland annat universitetet i Oslo, Simula, universitetet i Malaga, universitetet i Aten, Fraunhofer FOKUS och FH Munster. Mitt mål är att utnyttja dessa partnerskap för att främja mina forsknings- och utvecklingsinsatser och ligga i framkanten av innovation inom mina forskningsområden.

Jag disputerade i datavetenskap vid Karlstads universitet i juni 2006. Före och parallellt med mina doktorandstudier byggde jag upp en gedigen industriell bakgrund genom långvarig anställning vid Ericsson, där jag arbetade som systemingenjör och mjukvaruutvecklare med storskaliga telekomsystem. Mitt tidiga arbete omfattade utveckling av system för kvalitetsuppföljning och produktionsstöd, samt deltagande i Ericssons tidiga internetrelaterade satsningar såsom WAP, Bluetooth och distribuerade kontorslösningar. Under det tidiga 2000-talet arbetade jag även med SS7-signaleringsstackar och förstudier kopplade till operatörsklassade telefoni­system, erfarenheter som i hög grad kom att prägla min senare akademiska forskning.

Min doktorandforskning fokuserade på transporttjänster för mjuka realtidsapplikationer i IP-nät, med särskilt fokus på tillförlitlighet, redundans och tillgänglighet i transportlagret för signaleringstrafik (SIGTRAN). Efter disputationen hade jag en sex månader lång postdoktoral anställning vid Institutionen för datavetenskap vid Karlstads universitet, under vilken jag fortsatte min forskning i nära samarbete med Ericsson Research i Aachen. Arbetet omfattade telefoni­signalering över IP och SCTP, samt ett gemensamt forskningssamarbete med Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i Barcelona kring användning av SCTP i mobila nät.

År 2007 återvände jag till industrin som konsult vid Tieto (tidigare TietoEnator) i Karlstad, samtidigt som jag fortsatte vara aktiv inom akademisk forskning som adjungerad forskare. Vid Tieto arbetade jag med förstudier, systemdesign och implementation i flera projekt för Ericsson, huvudsakligen inom ramen för Ericssons Connectivity Packet Platform (CPP). Arbetet inkluderade utveckling av SCTP-funktionalitet, larmsystem samt utvärderingar av SCTP-baserade offload-lösningar och feltoleranta signaleringslösningar för telekomsystem i LTE-eran. Dessa industriella aktiviteter låg nära mina forskningsintressen och bidrog till en stark koppling mellan industri och akademi.

Mellan hösten 2009 och hösten 2010 var jag tjänstledig från Tieto för att arbeta som vikarierande universitetslektor vid Skolan för informations- och kommunikationsteknik vid Kungliga Tekniska högskolan (KTH). Under denna period initierade och ledde jag forskningsprojektet Smart Session Management for Multihomed SCTP (SCTP SmartSwitch), i samarbete med Karlstads universitet och Ericsson Research i Kista. Projektet syftade till att vidareutveckla SCTP:s mekanismer för failover och changeover med intelligent sessionshantering, för att möjliggöra stöd för realtids- och interaktiva applikationer med höga krav på snabba återkopplingar, samt för mobila terminaler med intermittent uppkoppling.

Hösten 2010 tillträdde jag en fyraårig meriteringstjänst (tenure track) vid Karlstads universitet som biträdande universitetslektor. Under denna period var SCTP SmartSwitch-projektet en central del av min forskning och resulterade i cirka tio vetenskapliga publikationer, utvecklingen av ett SCTP-baserat ramverk för mobilitet i smartphones och surfplattor med sub-sekunds vertikala handovers mellan 3G- och Wi-Fi-nät, samt ett generiskt SCTP-baserat sessionslager för mobilitet i mobila delay-toleranta nät.

Jag blev universitetslektor vid Karlstads universitet 2014 och docent i datavetenskap 2016. Min forskning omfattar transportprotokoll, kongestionskontroll, multikonnektivitet, kommunikation med låg latens och hög tillgänglighet, cellulära IoT-system samt 5G- och 6G-nät. Jag har författat eller medförfattat över 100 refereegranskade konferens- och tidskriftsartiklar och är Senior Member of IEEE.

Följande tio publikationer har valts ut för att ge en representativ bild av min forskning under de senaste fem åren. Urvalet baseras på: (i) publicering i internationellt etablerade tidskrifter och konferenser med sakkunniggranskning, (ii) relevans för mina huvudsakliga forskningsinriktningar under perioden, samt (iii) bidragens koppling till aktuella och framväxande kommunikationssystem, särskilt låg-latens- och högprestandatransport, L4S-arkitektur, 5G- och 6G-nät, samt Cellular Internet of Things (CIoT).

Publikationerna speglar både metodologiska bidrag (analys, mätning och protokollutveckling) och tillämpningsnära studier av konfiguration, energieffektivitet och AI-baserad optimering i moderna mobilnät.

Utvalda publikationer (2020–2025)

1. Boru Oljira, D., Grinnemo, K.-J., Brunstrom, A. and Taheri, J.
   Validating the Sharing Behavior and Latency Characteristics of the L4S Architecture. ACM SIGCOMM Computer Communication Review, vol. 50, no. 2, pp. 15–21, 2020.
2. Haile, H., Grinnemo, K.-J., Hurtig, P., Ferlin, S. and Brunstrom, A. End-to-End Congestion Control Approaches for High Throughput and Low Delay in 4G/5G Cellular Networks. Computer Networks, Elsevier, vol. 186, 2021.
3. Rabitsch, A., Grinnemo, K.-J., Brunstrom, A., Abrahamsson, H., Abdesslem, F. B. and Ahlgren, B. Utilizing Multi-Connectivity to Reduce Latency and Enhance Availability for Vehicle-to-Infrastructure Communication. IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 21, no. 5, pp. 1874–1891, 2022.
4. Haile, H., Grinnemo, K.-J., Hurtig, P. and Brunstrom, A.
   RBBR: A Receiver-Driven BBR in QUIC for Low-Latency in Cellular Networks. IEEE Access, vol. 10, pp. 18707–18719, 2022.
5. Abbas, M. T., Grinnemo, K.-J., Eklund, J., Brunstrom, A., Alfredsson, S., Rajiullah, M., Caso, G., Kousias, K. and Alay, Ö.
   Energy-Saving Solutions for Cellular Internet of Things – A Survey. IEEE Access, vol. 10, pp. 62073–62096, 2022.
6. Rico, D., Grinnemo, K.-J., Brunstrom, A. and Merino, P.
   Performance Analysis of the Multi-connection Tactile Internet Protocol over 5G. Journal of Network and Systems Management, Springer, vol. 31, no. 3, 2023.
7. Abbas, M. T., Grinnemo, K.-J., Brunstrom, A., Jörke, P., Eklund, J., Alfredsson, S., Rajiullah, M. and Wietfeld, C. Evaluating the Impact of Pre-configured Uplink Resources in NB-IoT. Sensors, MDPI, vol. 24, no. 17:5706, 2024.
8. Abbas, M. T., Grinnemo, K.-J., Ferré, G., Laurent, P., Alfredsson, S., Rajiullah, M. and Eklund, J. Towards Zero-Energy: Navigating the Future with 6G in Cellular Internet of Things. Journal of Networking and Computer Applications, Elsevier, vol. 230, 2024.
9. Memarian, M., Kassler, A., Grinnemo, K.-J., Laki, S., Pongracz, G. and Forsman, J. Utilizing Hybrid P4 Solutions to Enhance 5G gNB with Data Plane Programmability. IFIP Wireless and Mobile Networking Conference, 2024.
10. Abbas, M. T., Li, Y., Grinnemo, K.-J., Brunstrom, A., Eklund, J. and Rajiullah, M. Dynamic NB-IoT Configuration: A Machine Learning-Driven Optimization Framework. IEEE Internet of Things Journal, vol. 12, no. 19, pp. 40098–40114, 2025.