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沈阳自动化所在工业5G超可靠低时延通信方面研究取得新进展

作者:作者时间:2023-12-12 09:43:18 次浏览

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近日,网络通信领域学术期刊IEEE Communications Magazine(中国科学院一区TOP期刊,IF:11.2)刊载了中国科学院沈阳自动化研究…

近日,网络通信领域学术期刊IEEE Communications Magazine(中国科学院一区TOP期刊,IF:11.2)刊载了中国科学院沈阳自动化研究所工业5G团队的最新成果Towards Critical Industrial Wireless Control: Prototype Implementation and Experimental Evaluation on URLLC。

5G超可靠低时延通信(URLLC)是5G的三大技术场景之一,其提供的毫秒级无线通信时延、99.999%可靠性的通信指标,被认为是支撑自动驾驶、工业自动化等关键业务的可行技术。但是,5G URLLC技术的大规模商用还有待进一步验证。为此,中国科学院沈阳自动化研究所工业5G团队在前期提出的现场级工业5G控制网络WIA-NR技术思想的基础上,搭建了软件定义的工业5G实验平台,支持开展各种类型的工业控制实验测试工作。

该研究中,团队比较了Profinet等工业有线网络与URLLC等工业无线网络在速率、实时性、可靠性以及应用场景等方面的差别,分析了机器人遥操作的监督控制、单向开环控制和双向闭环控制等典型模式的通信需求,总结了基于5G URLLC的工业控制所面临的三方面挑战,包括异构工业网络互联的QoS保障、URLLC与工业协议的适配、基于URLLC的高精度控制等。

针对上述挑战,团队设计了基于工业5G的无线空口协议栈和软件可定义的硬件架构,并开展了“人在回路”的机器人遥操作闭环反馈控制实验,评估了通信时延对控制透明性(Transparency)的影响。实验结果表明,研发的工业5G实验平台可以提供毫秒级通信时延和99.999%以上可靠性的通信指标,同时支持触感级无线遥操作,其透明性与有线遥操作近似。

基于二端口网络的“人在回路”机器人遥操作分析

端到端通信时延与控制透明性实验结果

沈阳自动化所工业5G团队聚焦5G与工业制造技术的融合创新研究,近年来在工业5G的协议设计、异构协议适配、标准制定和系统验证方面取得了进展,成果先后发表于IEEE Network,Engineering(中国工程院院刊)等学术期刊。

该研究成果得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、辽宁省科技计划、中国科学院青年创新促进会项目的支持。