沈陽自動化所在工業無線網絡傳輸調度研究中取得進展

　　【儀表網 儀表研發】近日，中國科學院沈陽自動化研究所在工業無線網絡傳輸調度研究中取得重要進展，提出了一種基于WIA-FA的AGV通信架構，并為之設計了一種全新的傳輸調度方法，為保證智能工廠中AGV數據的實時、可靠、有序傳輸奠定了基礎。相關研究成果以Transmission Scheduling with Order Constraints in WIA-FA based AGV Systems為題，發表在IEEE Internet of Things Journal上。
 

圖1 基于WIA-FA的AGV通信架構示例
 

圖2 數據傳輸順序約束
 

圖3 所提方法(DELTA)與四種傳統方法在不同信道條件下的性能對比
 

　　隨著嵌入式計算、工業傳感和無線通信技術的快速發展，工業自動化正在朝著智能制造方向轉變。為了提高物流運輸效率，智能工廠中迫切需要使用大量AGV作為運載工具。無線網絡作為AGV系統的關鍵部件之一，可有效實現AGV與控制中心之間的信息傳輸。傳統的AGV系統主要采用WiFi(IEEE 802.11)和ZigBee(IEEE 802.15.4)兩種通用無線技術，但WiFi和ZigBee均采用CSMA/CA機制，在負載較重的網絡及惡劣的工業環境中，其不易保證數據傳輸的實時性和可靠性。此外，為了避免碰撞，一些AGV系統對AGV的運動順序存在嚴格限制。因此，同時考慮實時性、可靠性和順序約束的AGV傳輸調度研究具有較高的理論和應用價值。
 

　　沈陽自動化所工業無線網絡課題組在研究員梁煒和鄭萌的帶領下，提出了基于WIA-FA的AGV通信架構，并為之設計了一種考慮順序約束的實時可靠傳輸調度方法。該方法主要包括網絡超幀結構優化和基于動態期望丟包率的時隙分配兩個方面。在網絡超幀結構優化中，研究人員證明了當可用時隙總數一定時，順序分配可比交織分配提供更高的可靠性。基于優化后的超幀，為各AGV分配數據傳輸時隙。該過程主要包括兩個步驟：根據預設的工業無線網絡期望丟包率為各AGV靜態預留時隙；根據預留后剩余時隙個數動態調節各AGV期望丟包率，從而調節它們所分得的時隙數。和傳統方法相比，該傳輸調度方法在保證實時性和順序性的前提下，提高了傳輸可靠性。
 

　　近年來，圍繞工業無線網絡的研究，沈陽自動化所在網絡架構設計、拓撲控制、綠色認知組網方法、高可靠傳輸技術、異構無線共存和標準化等方面取得了重要進展，相關工作分別以論文形式發表在Proceedings of The IEEE，IEEE Transactions on Industrial Informatics，IEEE Internet of Things Journal，IEEE Transactions on Wireless Communications，IEEE Transactions on Vehicular Technology，IEEE Sensors Journal，IEEE Systems Journal等期刊上，研究布局逐步系統化、體系化。沈陽自動化所在工業無線網絡領域的研究逐漸深入，國內外影響力也在穩步提升。