[发明专利]基于5G的网控动态协同优化方法与架构

说明书

本发明公开了一种基于5G的网控动态协同优化方法与架构，涉及5G技术领域，控制领域，更具体的说涉及一种网控协同优化系统，包括工业无线网络控制系统架构，基于实时无线网络性能的控制系统实时数据控制频率的动态调整和基于实时控制性能的无线网络资源实时动态占用与调整。第一种控制频率的动态调整提高了网络资源利用率的同时，控制性能也得到了提升。另外一种网络资源实时的动态占用与调整保证控制性能稳定性的同时，保障了事件触发数据的实时可靠到达。

技术领域

本发明涉及5G技术领域，控制领域，更具体的说涉及一种网控协同优化系统，是对工业无线网络网控协同实时优化架构的设计与发明。

背景技术

近年来，随着无线网络领域的迅猛发展，无线网络已经成为现代社会中重要的组成部分。无论是大型的无线控制系统，还是便携型设备，手机，智能穿戴设备等，几乎都能接入互联网。网络中的数据分为实时数据和非实时数据，实时数据对时延有明确的限制，实时数据的传输必须在规定的时延限制内完成。除此之外，还存在一些事件触发数据，这些数据在某些场景下要求极高的实时性，比如警报系统，强制暂停系统。目前，很多相关领域的研究针对实时数据的时延限制的保障，但依旧存在一些难以解决的重要问题和挑战。同时，网络资源利用率的提升仍同样面临着严峻的挑战。

在工业生产领域，工业生产中的诸多设备，如协作机器人、自动驾驶汽车、远程机器人手术、工业AGV等等设备，都需要进行实时的数据传输，以保证工业控制器与其控制的生产单元之间的实时通信。非授权频段5G无线网络可以应用于现场控制层和过程监控层之间的一种通讯技术，由于承载超低时延和超高可靠的工业控制系统，因此特别注重数据传输的实时性和可靠性。

在无线网络控制系统中实现实时控制是非常具有挑战性的，无线网络的参数会直接影响到控制系统的性能。考虑到控制与无线网络之间的紧密耦合，将无线网络和控制系统当作一个整体，以找到实现实时控制的解决方案。因此，基于5G的网控动态协同优化架构为实现实时控制、提高控制系统性能提供了一种解决方案，具有一定的应用意义和价值。

发明内容

本发明公开了一种基于5G的网控动态协同优化方法与架构，包括工业无线网络控制系统架构，基于实时无线网络性能的控制系统实时数据控制频率的动态调整和基于实时控制性能的无线网络资源实时动态占用与调整。第一种控制频率动态调整提高了网络资源利用率的同时，控制性能也得到了提升。另外一种网络资源实时的动态占用与调整保证控制性能稳定性的同时，保障了事件触发数据的实时可靠到达。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

基于5G的网控动态协同优化方法，包括以下步骤：

1)通过工业实时控制系统，动态调整工业实时控制系统产生的控制任务的实时数据流发送频率；

2)当实时数据流发送频率不再波动时，通过5G-URLLC，动态调整每个超周期内资源占用数目，完成对5G网络控制系统的动态优化。

所述步骤1)包括以下步骤：

1-1)对每个工业实时控制系统中实时数据流的传输时延进行标定；

1-2)对无线网络的实时吞吐量进行标定；

1-3)判断无线网络实时吞吐量是否达到最大吞吐量，若达到，则执行步骤1-4)；否则，提高工业实时控制系统中实时数据流的发送频率，返回步骤1-1)；

1-4)判断每个工业实时控制系统中实时数据流是否存在超过传输时延限制的数据流，若存在，则降低该工业实时控制系统中实时数据流的发送频率，返回步骤1-1)；否则，完成对工业实时控制系统产生的控制任务的实时数据流的调整，此时实时数据流发送频率不再波动。

所述步骤2)包括以下步骤：

2-1)对工业实时控制系统中所有产生数据流的控制任务的数目进行标定；