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。