CN115987814B - 一种5gurllc场景延时的确定性网络计算*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算***，包括5G确定性网络核心框架终端、预检测终端、间断监测终端、管理终端、网络边缘节点终端、工业园内的控制端和受控端；5G确定性网络核心框架终端用于构建并运行5G确定性网络核心框架；网络边缘节点终端用于将工业园内的控制端和受控端接入5G确定性网络核心框架；预检测终端用于对控制端和受控端之间的全部传输链路进行预检测；间断监测终端用于读取全部传输链路每次传输过程的传输参数和传输类型，将传输过程与相同传输类型的参考过程进行对比，生成间断监测信息；管理终端用于根据预检测信息和间断监测信息生成提示信息和控制指令。本发明具有提高确定性网络计算***稳定性的效果。

Description

一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算***

技术领域

本发明涉及低延迟网络***的技术领域，具体涉及一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算***。

背景技术

第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology，简称5G)是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，5G通讯设施是实现人机物互联的网络基础设施。URLLC，低时延高可靠通信(超高可靠和超低时延通信)，5G三大应用场景之一，就是低时延业务的应用场景，旨在支持对时延和稳定性高度敏感的业务，可通过网络切片技术来保障。确定性网络计算***是一项帮助实现IP网络从“尽力而为”到“准时、准确、快速”，控制并降低端到端时延的技术。

现在已经开发出了很多确定性网络计算***，经过我们大量的检索与参考，发现现有技术的确定性网络计算***有如公开号为CN114363182A、CN114650566A、EP1084470A1、US07760238B2、JP2010525484A所公开的确定性网络计算***，这些确定性网络计算***一般包括：确定性管理面、确定性控制面和确定性转发面；其中，所述确定性管理面用于配置确定性业务相应的管理策略；所述确定性控制面用于根据所述确定性管理面配置的确定性业务相应的管理策略，计算确定性业务的传输路径和分配网络资源；所述确定性转发面用于根据所述确定性管理面配置的确定性业务相应的管理策略以及所述确定性控制面计算的确定性业务的传输路径和分配的网络资源，进行确定性业务数据包的转发和操作。由于上述确定性网络计算***缺乏检测和监测机制，在长时间使用确定性网络计算***的场景下，造成了确定性网络计算***的稳定性下降的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述确定性网络计算***存在的不足，提出一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算***。

本发明采用如下技术方案：

一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算***，包括5G确定性网络核心框架终端、预检测终端、间断监测终端、管理终端、网络边缘节点终端、工业园内的控制端和受控端；

所述5G确定性网络核心框架终端用于接入5G通信网络，构建并运行5G确定性网络核心框架；所述网络边缘节点终端包括至少一个边缘节点，用于将工业园内的控制端和受控端接入5G确定性网络核心框架；所述工业园内的控制端和受控端通过网络边缘节点终端、5G确定性网络核心框架终端进行相互通信；所述预检测终端用于对工业园内的控制端和受控端之间的全部传输链路在正常工作前进行预检测，生成预检测信息；

所述间断监测终端用于读取全部传输链路每次传输过程的传输参数和传输类型，按照对应的时间间隔将对应的传输过程与数据库中预设的相同传输类型的参考过程进行对比，生成间断监测信息；所述管理终端用于根据预检测信息和间断监测信息生成提示信息和控制指令。

可选的，所述预检测终端包括预检测控制模块、预检测数据获取模块、预检测结果计算模块和预检测信息生成模块；所述预检测控制模块用于驱使控制端将预设的参考数据包通过预设的传输链路传输至受控端；所述预检测数据获取模块用于获取参考数据包在传输过程中的传输参数；所述预检测结果计算模块用于根据传输参数计算预检测结果；所述预检测信息生成模块用于根据预检测结果生成预检测信息；

当所述预检测结果计算模块计算时，满足以下式子：

D_i＝max_i-min_i

其中，Y表示预检测结果评定分值；T_i表示参考数据包中第i组数据被传输的检测总时长；t_i表示参考数据包中第i组数据被传输的参考总时长；I表示参考数据包中数据组总组数；表示参考数据包各组数据的参考平均传输速率；V_i表示参考数据包中第i组数据在传输过程中的平均速率；D_i表示参考数据包中第i组数据在传输过程中的最大抖动值；d_i表示参考数据包中第i组数据在传输过程中的参考抖动值；max_i表示参考数据包中第i组数据在传输过程中的最大延迟值；min_i表示参考数据包中第i组数据在传输过程中的最小延迟值；k_t、k_v和k_d分别表示时长换算系数、速率换算系数和抖动换算系数，均由管理员根据实际情况设定；

当所述预检测结果计算模块输出预检测结果时，满足以下式子：

其中，R(Y)表示预检测结果输出函数；R(Y)＝1表示对应的控制端与受控端之间的传输链路存在问题；R(Y)＝0表示对应的控制端与受控端之间的传输链路未存在问题；R(Y)＝retest表示重新预检测对应的传输链路；λ₁和λ₂均为结果判定阈值，由管理员根据经验设定。

可选的，所述间断监测终端包括传输链路监测时间间隔计算模块、参考过程判定模块、对比结果计算模块和间断监测信息生成模块；所述传输链路监测时间间隔计算模块用于计算对应控制端和受控端之间对应传输链路的监测时间间隔；所述参考过程选用模块用于根据传输链路传输过程的传输参数和传输类型在数据库中选用对应的参考过程；所述对比结果计算模块用于将对应传输链路的传输过程与参考过程进行对比，生成对比结果信息；所述间断监测信息生成模块用于根据对比结果信息生成间断监测信息；

当所述传输链路监测时间间隔计算模块计算时，满足以下式子：

其中，J表示对应传输链路监测时间间隔；f₁(v_max)表示基于最大传输速率的指数值选择函数；v_max表示对应传输链路正常工作时的最大传输速率；A₁和A₂均表示分级速率阈值，均由管理员根据经验设定；f₂(N)表示基于传输次数的符号选择函数；N表示对应传输链路在前一次监测之后的已传输次数；10表示基准小时数；k_N表示小时数转换系数，由管理员根据实际情况设定；

当对应的传输链路历经对应的监测时间间隔后，所述参考过程选用模块根据对应传输链路中最近一组传输完成的数据的传输参数和传输类型在数据库中选择参考过程，所述对比结果计算模块计算时，满足以下式子：

其中，L表示速率评定值；F₁表示对应传输链路中最近一组传输完成的数据的平均传输速率；F₂表示参考过程的平均传输速率；G₁表示对应传输链路中最近一组传输完成的数据的数据容量；G₂表示参考过程中被传输数据的数据容量；Q表示抖动评定值；H₁表示对应传输链路中最近一组传输完成的数据在传输时的传输抖动值；H₂表示参考过程中被传输数据在传输时的参考抖动值；l表示速率评定基数，q表示抖动评定基数，均由管理员根据经验设定；C(L&Q)表示对比结果函数；B₁和B₂均为对比判定阈值，均由管理员根据经验设定；C(L&Q)＝1表示对比结果为正常；C(L&Q)＝0表示对比结果为异常。

可选的，所述确定性网络计算***还包括电源管理终端；所述电源管理终端用于检测市电的电力情况，当市电出现不稳定或停电时，为所述确定性网络计算***提供不间断电源供电。

可选的，所述电源管理终端包括市电监测模块、电源切换模块和不间断电源模块；所述市电监测模块用于对市电进行监测，生成市电监测信息；所述电源切换模块用于根据市电监测信息生成切换指令；所述不间断电源模块用于根据切换指令开始为所述确定性网络计算***供电或停止为所述确定性网络计算***供电。

一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算方法，应用于如上述的一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算***，所述确定性网络计算方法包括：

S1，接入5G通信网络，构建并运行5G确定性网络核心框架；

S2，将工业园内的控制端和受控端接入5G确定性网络核心框架；

S3，对工业园内的控制端和受控端之间的全部传输链路在正常工作前进行预检测，生成预检测信息；

S4，读取全部传输链路每次传输过程的传输参数和传输类型，按照对应的时间间隔将对应的传输过程与数据库中预设的相同传输类型的参考过程进行对比，生成间断监测信息；

S5，根据预检测信息和间断监测信息生成提示信息和控制指令。

本发明所取得的有益效果是：

1、5G确定性网络核心框架终端、预检测终端、间断监测终端、管理终端、网络边缘节点终端、工业园内的控制端和受控端的设置有利于构建并运行5G确定性网络，使得工业园内的控制端和受控端之间的控制延迟降低，预检测和间断监测的方式使得整体通讯更加稳定和迅速，从而提高了确定性网络计算***的稳定性和效率；

2、预检测控制模块、预检测数据获取模块、预检测结果计算模块和预检测信息生成模块的设置配合预检测结果评定分值算法、对比结果函数，有利于提高预检测结果评定分值的准确性和计算效率，进而提高预检测结果的准确性；

3、传输链路监测时间间隔计算模块、参考过程判定模块、对比结果计算模块和间断监测信息生成模块的设置配合传输链路监测时间间隔算法，有利于提高传输链路监测时间间隔的适应性和准确性，进而提高了***的稳定性且节约能源；

4、市电监测模块、电源切换模块和不间断电源模块的设置配合市电状态指数算法，有利于提高***对市电的监测情况，使得市电监测信息更加准确，进一步提高了确定性网络计算***的稳定性和效率。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中确定性网络计算***应用于工业园的应用效果示意图；

图3为本发明中一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算方法的方法流程示意图；

图4为本发明的另一整体结构示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸描绘，事先声明。以下实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

实施例一。

本实施例提供了一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算***。结合图1和图2所示，一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算***，包括5G确定性网络核心框架终端、预检测终端、间断监测终端、管理终端、网络边缘节点终端、工业园内的控制端和受控端；所述5G确定性网络核心框架终端用于接入5G通信网络，构建并运行5G确定性网络核心框架；所述网络边缘节点终端包括至少一个边缘节点，用于将工业园内的控制端和受控端接入5G确定性网络核心框架；所述工业园内的控制端和受控端通过网络边缘节点终端、5G确定性网络核心框架终端进行相互通信；所述预检测终端用于对工业园内的控制端和受控端之间的全部传输链路在正常工作前进行预检测，生成预检测信息；所述间断监测终端用于读取全部传输链路每次传输过程的传输参数和传输类型，按照对应的时间间隔将对应的传输过程与数据库中预设的相同传输类型的参考过程进行对比，生成间断监测信息；所述管理终端用于根据预检测信息和间断监测信息生成提示信息和控制指令；所述提示信息用于供管理员查看；所述控制指令用于调整对应传输链路的工作状态。

可选的，所述预检测终端包括预检测控制模块、预检测数据获取模块、预检测结果计算模块和预检测信息生成模块；所述预检测控制模块用于驱使控制端将预设的参考数据包通过预设的传输链路传输至受控端；所述预检测数据获取模块用于获取参考数据包在传输过程中的传输参数；所述预检测结果计算模块用于根据传输参数计算预检测结果；所述预检测信息生成模块用于根据预检测结果生成预检测信息；

当所述预检测结果计算模块计算时，满足以下式子：

D_i＝max_i-min_i

其中，Y表示预检测结果评定分值；T_i表示参考数据包中第i组数据被传输的检测总时长；t_i表示参考数据包中第i组数据被传输的参考总时长；I表示参考数据包中数据组总组数；表示参考数据包各组数据的参考平均传输速率；V_i表示参考数据包中第组数据在传输过程中的平均速率；D_i表示参考数据包中第i组数据在传输过程中的最大抖动值；d_i表示参考数据包中第i组数据在传输过程中的参考抖动值；max_i表示参考数据包中第i组数据在传输过程中的最大延迟值；min_i表示参考数据包中第i组数据在传输过程中的最小延迟值；k_t、k_v和k_d分别表示时长换算系数、速率换算系数和抖动换算系数，均由管理员根据实际情况设定，当出现T_i＞1s的情况，k_t为1.5，k_v为0.8，k_d为1.2；当未出现T_i＞1s的情况，则k_t为0.75，k_v为0.4，k_d为0.6；

当所述预检测结果计算模块输出预检测结果时，满足以下式子：

其中，R(Y)表示预检测结果输出函数；R(Y)＝1表示对应的控制端与受控端之间的传输链路存在问题；R(Y)＝0表示对应的控制端与受控端之间的传输链路未存在问题；R(Y)＝retest表示重新预检测对应的传输链路；λ₁和λ₂均为结果判定阈值，由管理员根据经验设定。

可选的，所述间断监测终端包括传输链路监测时间间隔计算模块、参考过程判定模块、对比结果计算模块和间断监测信息生成模块；所述传输链路监测时间间隔计算模块用于计算对应控制端和受控端之间对应传输链路的监测时间间隔；所述参考过程选用模块用于根据传输链路传输过程的传输参数和传输类型在数据库中选用对应的参考过程；所述对比结果计算模块用于将对应传输链路的传输过程与参考过程进行对比，生成对比结果信息；所述间断监测信息生成模块用于根据对比结果信息生成间断监测信息；

当所述传输链路监测时间间隔计算模块计算时，满足以下式子：

其中，J表示对应传输链路监测时间间隔；f₁(v_max)表示基于最大传输速率的指数值选择函数；v_max表示对应传输链路正常工作时的最大传输速率；A₁和A₂均表示分级速率阈值，均由管理员根据经验设定；f₂(N)表示基于传输次数的符号选择函数；N表示对应传输链路在前一次监测之后的已传输次数；10表示基准小时数；k_N表示小时数转换系数，由管理员根据实际情况设定，当N≥500，则k_N取值为0.5，当N＜500，则k_N取值为0.8；

当对应的传输链路历经对应的监测时间间隔后，所述参考过程选用模块根据对应传输链路中最近一组传输完成的数据的传输参数和传输类型在数据库中选择参考过程，所述对比结果计算模块计算时，满足以下式子：

其中，L表示速率评定值；F₁表示对应传输链路中最近一组传输完成的数据的平均传输速率；F₂表示参考过程的平均传输速率；G₁表示对应传输链路中最近一组传输完成的数据的数据容量；G₂表示参考过程中被传输数据的数据容量；Q表示抖动评定值；H₁表示对应传输链路中最近一组传输完成的数据在传输时的传输抖动值；H₂表示参考过程中被传输数据在传输时的参考抖动值；l表示速率评定基数，q表示抖动评定基数，均由管理员根据经验设定；C(L&Q)表示对比结果函数；B₁和B₂均为对比判定阈值，均由管理员根据经验设定；C(L&Q)＝1表示对比结果为正常；C(L&Q)＝0表示对比结果为异常。

可选的，结合图4所示，所述确定性网络计算***还包括电源管理终端；所述电源管理终端用于检测市电的电力情况，当市电出现不稳定或停电时，为所述确定性网络计算***提供不间断电源供电。

可选的，所述电源管理终端包括市电监测模块、电源切换模块和不间断电源模块；所述市电监测模块用于对市电进行监测，生成市电监测信息；所述电源切换模块用于根据市电监测信息生成切换指令；所述不间断电源模块用于根据切换指令开始为所述确定性网络计算***供电或停止为所述确定性网络计算***供电。

一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算方法，应用于如上述的一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算***，结合图3所示，所述确定性网络计算方法包括：

S1，接入5G通信网络，构建并运行5G确定性网络核心框架；

S2，将工业园内的控制端和受控端接入5G确定性网络核心框架；

S3，对工业园内的控制端和受控端之间的全部传输链路在正常工作前进行预检测，生成预检测信息；

S4，读取全部传输链路每次传输过程的传输参数和传输类型，按照对应的时间间隔将对应的传输过程与数据库中预设的相同传输类型的参考过程进行对比，生成间断监测信息；

S5，根据预检测信息和间断监测信息生成提示信息和控制指令。

实施例二。

本实施例包含了实施例一的全部内容，提供了一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算***，所述市电监测模块包括市电信息获取子模块、市电状态指数计算子模块和市电监测信息生成子模块；所述市电信息获取子模块用于获取接入所述确定性网络计算***的市电的市电信息；所述市电状态指数计算子模块用于根据市电信息计算当前市电的市电状态指数；所述市电监测信息生成子模块用于根据市电状态指数生成对应的市电监测信息；

当所述市电状态指数子模块进行计算时，满足以下式子：

其中，Z表示市电状态指数；f₃(S₁)表示第一参考窗函数；S₁表示当前市电的电压数值；S_min表示市电允差电压范围的下限边界值；S_max表示市电允差电压范围的上限边界值；S_min＝220-220*5％＝209；S_max＝220+220*10％＝242；f₄(S₂)表示第二参考窗函数；S₂表示当前时刻对应的历史时刻前后三小时内出现的市电不稳定次数；历史时刻可以是但不限于前一个月的同一时刻、前两个月的同一时刻和前三个月的同一时刻；表示状态基准变量值，由管理员根据经验设定，一般为0.1。

市电监测信息生成子模块根据市电状态指数生成市电监测信息时，满足以下式子：

其中，judge表示市电监测信息；judge＝1为表示异常状态的市电监测信息；judge＝0为表示正常状态的市电监测信息；当judge＝1时电源切换模块生成用于驱使不间断电源模块持续工作的切换指令；当judge＝0时电源切换模块生成用于驱使不间断电源模块保持待机的切换指令。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素是可以更新的。

Claims (4)

1.一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算***，其特征在于，包括5G确定性网络核心框架终端、预检测终端、间断监测终端、管理终端、网络边缘节点终端、工业园内的控制端和受控端；

所述5G确定性网络核心框架终端用于接入5G通信网络，构建并运行5G确定性网络核心框架；所述网络边缘节点终端包括至少一个边缘节点，用于将工业园内的控制端和受控端接入5G确定性网络核心框架；所述工业园内的控制端和受控端通过网络边缘节点终端、5G确定性网络核心框架终端进行相互通信；所述预检测终端用于对工业园内的控制端和受控端之间的全部传输链路在正常工作前进行预检测，生成预检测信息；

所述间断监测终端用于读取全部传输链路每次传输过程的传输参数和传输类型，按照对应的时间间隔将对应的传输过程与数据库中预设的相同传输类型的参考过程进行对比，生成间断监测信息；所述管理终端用于根据预检测信息和间断监测信息生成提示信息和控制指令；

所述预检测终端包括预检测控制模块、预检测数据获取模块、预检测结果计算模块和预检测信息生成模块；所述预检测控制模块用于驱使控制端将预设的参考数据包通过预设的传输链路传输至受控端；所述预检测数据获取模块用于获取参考数据包在传输过程中的传输参数；所述预检测结果计算模块用于根据传输参数计算预检测结果；所述预检测信息生成模块用于根据预检测结果生成预检测信息；

当所述预检测结果计算模块计算时，满足以下式子：

；

；

其中，表示预检测结果评定分值；/>表示参考数据包中第/>组数据被传输的检测总时长；/>表示参考数据包中第/>组数据被传输的参考总时长；/>表示参考数据包中数据组总组数；/>表示参考数据包各组数据的参考平均传输速率；/>表示参考数据包中第/>组数据在传输过程中的平均速率；/>表示参考数据包中第/>组数据在传输过程中的最大抖动值；/>表示参考数据包中第/>组数据在传输过程中的参考抖动值；/>表示参考数据包中第/>组数据在传输过程中的最大延迟值；/>表示参考数据包中第/>组数据在传输过程中的最小延迟值；/>、和/>分别表示时长换算系数、速率换算系数和抖动换算系数，均由管理员根据实际情况设定；

当所述预检测结果计算模块输出预检测结果时，满足以下式子：

；

其中，表示预检测结果输出函数；/>表示对应的控制端与受控端之间的传输链路存在问题；/>表示对应的控制端与受控端之间的传输链路未存在问题；表示重新预检测对应的传输链路；/>和/>均为结果判定阈值，由管理员根据经验设定；

所述间断监测终端包括传输链路监测时间间隔计算模块、参考过程判定模块、对比结果计算模块和间断监测信息生成模块；所述传输链路监测时间间隔计算模块用于计算对应控制端和受控端之间对应传输链路的监测时间间隔；所述参考过程选用模块用于根据传输链路传输过程的传输参数和传输类型在数据库中选用对应的参考过程；所述对比结果计算模块用于将对应传输链路的传输过程与参考过程进行对比，生成对比结果信息；所述间断监测信息生成模块用于根据对比结果信息生成间断监测信息；

当所述传输链路监测时间间隔计算模块计算时，满足以下式子：

；

；

；

其中，表示对应传输链路监测时间间隔；/>表示基于最大传输速率的指数值选择函数；/>表示对应传输链路正常工作时的最大传输速率；/>和/>均表示分级速率阈值，均由管理员根据实际情况设定；/>表示基于传输次数的符号选择函数；/>表示对应传输链路在前一次监测之后的已传输次数；10表示基准小时数；/>表示小时数转换系数，由管理员根据实际情况设定；

当对应的传输链路历经对应的监测时间间隔后，所述参考过程选用模块根据对应传输链路中最近一组传输完成的数据的传输参数和传输类型在数据库中选择参考过程，所述对比结果计算模块计算时，满足以下式子：

；

；

；

其中，表示速率评定值；/>表示对应传输链路中最近一组传输完成的数据的平均传输速率；/>表示参考过程的平均传输速率；/>表示对应传输链路中最近一组传输完成的数据的数据容量；/>表示参考过程中被传输数据的数据容量；/>表示抖动评定值；/>表示对应传输链路中最近一组传输完成的数据在传输时的传输抖动值；/>表示参考过程中被传输数据在传输时的参考抖动值；/>表示速率评定基数，/>表示抖动评定基数，均由管理员根据经验设定；/>表示对比结果函数；/>和/>均为对比判定阈值，均由管理员根据经验设定；表示对比结果为正常；/>表示对比结果为异常。

2.如权利要求1所述一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算***，其特征在于，所述确定性网络计算***还包括电源管理终端；所述电源管理终端用于检测市电的电力情况，当市电出现不稳定或停电时，为所述确定性网络计算***提供不间断电源供电。

3.如权利要求2所述一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算***，其特征在于，所述电源管理终端包括市电监测模块、电源切换模块和不间断电源模块；所述市电监测模块用于对市电进行监测，生成市电监测信息；所述电源切换模块用于根据市电监测信息生成切换指令；所述不间断电源模块用于根据切换指令开始为所述确定性网络计算***供电或停止为所述确定性网络计算***供电。

4.一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算方法，应用于如权利要求3所述的一种5GURLLC场景延时的确定性网络计算***，其特征在于，所述确定性网络计算方法包括：

S1，接入5G通信网络，构建并运行5G确定性网络核心框架；

S2，将工业园内的控制端和受控端接入5G确定性网络核心框架；

S3，对工业园内的控制端和受控端之间的全部传输链路在正常工作前进行预检测，生成预检测信息；

S4，读取全部传输链路每次传输过程的传输参数和传输类型，按照对应的时间间隔将对应的传输过程与数据库中预设的相同传输类型的参考过程进行对比，生成间断监测信息；

S5，根据预检测信息和间断监测信息生成提示信息和控制指令。