[發明專利]基于5G的網控動態協同優化方法與架構

有效

• 申請號: 202110399309.2
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113219916B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 田宇;金曦;陳文謠;關鎖玲;許馳;夏長清;曾鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發明公開了一種基于5G的網控動態協同優化方法與架構，涉及5G技術領域，控制領域，更具體的說涉及一種網控協同優化系統，包括工業無線網絡控制系統架構，基于實時無線網絡性能的控制系統實時數據控制頻率的動態調整和基于實時控制性能的無線網絡資源實時動態占用與調整。第一種控制頻率的動態調整提高了網絡資源利用率的同時，控制性能也得到了提升。另外一種網絡資源實時的動態占用與調整保證控制性能穩定性的同時，保障了事件觸發數據的實時可靠到達。

技術領域

本發明涉及5G技術領域，控制領域，更具體的說涉及一種網控協同優化系統，是對工業無線網絡網控協同實時優化架構的設計與發明。

背景技術

近年來，隨著無線網絡領域的迅猛發展，無線網絡已經成為現代社會中重要的組成部分。無論是大型的無線控制系統，還是便攜型設備，手機，智能穿戴設備等，幾乎都能接入互聯網。網絡中的數據分為實時數據和非實時數據，實時數據對時延有明確的限制，實時數據的傳輸必須在規定的時延限制內完成。除此之外，還存在一些事件觸發數據，這些數據在某些場景下要求極高的實時性，比如警報系統，強制暫停系統。目前，很多相關領域的研究針對實時數據的時延限制的保障，但依舊存在一些難以解決的重要問題和挑戰。同時，網絡資源利用率的提升仍同樣面臨著嚴峻的挑戰。

在工業生產領域，工業生產中的諸多設備，如協作機器人、自動駕駛汽車、遠程機器人手術、工業AGV等等設備，都需要進行實時的數據傳輸，以保證工業控制器與其控制的生產單元之間的實時通信。非授權頻段5G無線網絡可以應用于現場控制層和過程監控層之間的一種通訊技術，由于承載超低時延和超高可靠的工業控制系統，因此特別注重數據傳輸的實時性和可靠性。

在無線網絡控制系統中實現實時控制是非常具有挑戰性的，無線網絡的參數會直接影響到控制系統的性能。考慮到控制與無線網絡之間的緊密耦合，將無線網絡和控制系統當作一個整體，以找到實現實時控制的解決方案。因此，基于5G的網控動態協同優化架構為實現實時控制、提高控制系統性能提供了一種解決方案，具有一定的應用意義和價值。

發明內容

本發明公開了一種基于5G的網控動態協同優化方法與架構，包括工業無線網絡控制系統架構，基于實時無線網絡性能的控制系統實時數據控制頻率的動態調整和基于實時控制性能的無線網絡資源實時動態占用與調整。第一種控制頻率動態調整提高了網絡資源利用率的同時，控制性能也得到了提升。另外一種網絡資源實時的動態占用與調整保證控制性能穩定性的同時，保障了事件觸發數據的實時可靠到達。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

基于5G的網控動態協同優化方法，包括以下步驟：

1)通過工業實時控制系統，動態調整工業實時控制系統產生的控制任務的實時數據流發送頻率；

2)當實時數據流發送頻率不再波動時，通過5G-URLLC，動態調整每個超周期內資源占用數目，完成對5G網絡控制系統的動態優化。

所述步驟1)包括以下步驟：

1-1)對每個工業實時控制系統中實時數據流的傳輸時延進行標定；

1-2)對無線網絡的實時吞吐量進行標定；

1-3)判斷無線網絡實時吞吐量是否達到最大吞吐量，若達到，則執行步驟1-4)；否則，提高工業實時控制系統中實時數據流的發送頻率，返回步驟1-1)；

1-4)判斷每個工業實時控制系統中實時數據流是否存在超過傳輸時延限制的數據流，若存在，則降低該工業實時控制系統中實時數據流的發送頻率，返回步驟1-1)；否則，完成對工業實時控制系統產生的控制任務的實時數據流的調整，此時實時數據流發送頻率不再波動。

所述步驟2)包括以下步驟：

2-1)對工業實時控制系統中所有產生數據流的控制任務的數目進行標定；