本技术方案提出了一种应用于工业通信领域的5G-TSN融合网络调度方法,该方法通过构建5G-TSN网络架构,利用SDNC收集网络信息,CNC确定调度约束,并通过SMT求解器计算出发送端TSN交换机和DS-TT门控列表。CNC1基于CQI历史数据预测调度时刻的CQI值,SDNC将CQI与MCS、TBS与MCS的映射关系转换为信道质量对应的空口传输速率,并根据信道质量设定的最大重传次数计算5G系统的传输时延预算。SDNC进一步计算NW-TT及接收端TSN交换机门控列表,并向CNC1和CNC2发送调度列表配置信息,完成门控列表的发送。
背景技术
工业通信技术和系统越来越受到产业界和学术界的关注。传统的工业以太网协议(如PROFINET、EtherCAT、Sercos III等)缺乏开放性和互操作性。时间敏感网络(TSN)是IEEE 802.1工作组提出的一组新标准。它为工业数据传输提供确定性有界低延迟、高可靠性和跨域灵活性。然而,TSN存在有线传输固有的问题,如覆盖范围有限、维护成本高、安装复杂等。它不能满足新兴工业用例所要求的灵活性。
5G为未来的工业应用提供了灵活、超可靠、低时延的通信服务。引入时敏通信(TSC),提供时延和可靠性的性能保证。因此,利用5G网络作为TSN在无线领域的扩展,是满足工业自动化系统对高灵活性、适应性和可扩展性通信需求的一种很有前景的解决方案。
在5G-TSN联合调度方面,目前主要存在三个问题:
(1)不同数据流在5G中所分配的无线资源不同,如何根据数据流无线资源在TSN域对数据流进行处理。
(2)UE上报CQI(Channel QualityIndicator,信道质量指示)存在时延,当CQI上报时延超过信道的相干时间,将导致上报时刻的CQI与调度时的信道质量不匹配。
(3)5G空口时变特性对确定性数据传输造成的不可控影响。空口时变特性可能会造成数据包顺序紊乱以及数据包丢失的情况,导致出现时延抖动以及接收端收到数据不完整等问题。
目前,针对5G与TSN联合调度算法、协同传输机制层面的研究则相对缺乏,5G与TSN已有的方法没有结合5G、TSN自身的特性(数据传输协议、实时性、可靠性、低延迟等要求),直接采用已有的方法不能满足5G-TSN的诸多需求。
实现思路