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

5G超可靠低時延通信(URLLC)是5G的三大技術(shù)場景之一，其提供的毫秒級無線通信時延、99.999%可靠性的通信指標(biāo)，被認(rèn)為是支撐自動駕駛、工業(yè)自動化等關(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)一步驗證。為此，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所工業(yè)5G團隊在前期提出的現(xiàn)場級工業(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實驗平臺，支持開展各種類型的工業(yè)控制實驗測試工作。

該研究中，團隊比較了Profinet等工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)與URLLC等工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)在速率、實時性、可靠性以及應(yīng)用場景等方面的差別，分析了機器人遙操作的監(jiān)督控制、單向開環(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。

針對上述挑戰(zhàn)，團隊設(shè)計了基于工業(yè)5G的無線空口協(xié)議棧和軟件可定義的硬件架構(gòu)，并開展了“人在回路”的機器人遙操作閉環(huán)反饋控制實驗，評估了通信時延對控制透明性(Transparency)的影響。實驗結(jié)果表明，研發(fā)的工業(yè)5G實驗平臺可以提供毫秒級通信時延和99.999%以上可靠性的通信指標(biāo)，同時支持觸感級無線遙操作，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”機器人遙操作分析

端到端通信時延與控制透明性實驗結(jié)果

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

該研究成果得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、遼寧省科技計劃、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會項目的支持。