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近日，網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊IEEE Communications Magazine(中國(guó)科學(xué)院一區(qū)TOP期刊，IF：11.2)刊載了中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所工業(yè)5G團(tuán)隊(duì)的最新成果Towards Critical Industrial Wireless Control: Prototype Implementation and Experimental Evaluation on URLLC。

5G超可靠低時(shí)延通信(URLLC)是5G的三大技術(shù)場(chǎng)景之一，其提供的毫秒級(jí)無(wú)線通信時(shí)延、99.999%可靠性的通信指標(biāo)，被認(rèn)為是支撐自動(dòng)駕駛、工業(yè)自動(dòng)化等關(guān)鍵業(yè)務(wù)的可行技術(shù)。但是，5G URLLC技術(shù)的大規(guī)模商用還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。為此，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所工業(yè)5G團(tuán)隊(duì)在前期提出的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)工業(yè)5G控制網(wǎng)絡(luò)WIA-NR技術(shù)思想的基礎(chǔ)上，搭建了軟件定義的工業(yè)5G實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，支持開(kāi)展各種類(lèi)型的工業(yè)控制實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作。

該研究中，團(tuán)隊(duì)比較了Profinet等工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)與URLLC等工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在速率、實(shí)時(shí)性、可靠性以及應(yīng)用場(chǎng)景等方面的差別，分析了機(jī)器人遙操作的監(jiān)督控制、單向開(kāi)環(huán)控制和雙向閉環(huán)控制等典型模式的通信需求，總結(jié)了基于5G URLLC的工業(yè)控制所面臨的三方面挑戰(zhàn)，包括異構(gòu)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的QoS保障、URLLC與工業(yè)協(xié)議的適配、基于URLLC的高精度控制等。

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了基于工業(yè)5G的無(wú)線空口協(xié)議棧和軟件可定義的硬件架構(gòu)，并開(kāi)展了“人在回路”的機(jī)器人遙操作閉環(huán)反饋控制實(shí)驗(yàn)，評(píng)估了通信時(shí)延對(duì)控制透明性(Transparency)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，研發(fā)的工業(yè)5G實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以提供毫秒級(jí)通信時(shí)延和99.999%以上可靠性的通信指標(biāo)，同時(shí)支持觸感級(jí)無(wú)線遙操作，其透明性與有線遙操作近似。

基于二端口網(wǎng)絡(luò)的“人在回路”機(jī)器人遙操作分析

端到端通信時(shí)延與控制透明性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

沈陽(yáng)自動(dòng)化所工業(yè)5G團(tuán)隊(duì)聚焦5G與工業(yè)制造技術(shù)的融合創(chuàng)新研究，近年來(lái)在工業(yè)5G的協(xié)議設(shè)計(jì)、異構(gòu)協(xié)議適配、標(biāo)準(zhǔn)制定和系統(tǒng)驗(yàn)證方面取得了進(jìn)展，成果先后發(fā)表于IEEE Network,Engineering(中國(guó)工程院院刊)等學(xué)術(shù)期刊。

該研究成果得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、遼寧省科技計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目的支持。