以移动通信网络实现工业自动化的装置及其运作方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种以移动通信网络实现工业自动化的装置及其运作方法。以移动通信网络实现工业自动化的装置为一种用户设备，其包括数据分发服务系统，可透过移动通信网络与其他装置进行实时相互联网与协作沟通。数据分发服务系统透过一种即时发布订阅协定介面将其包含的QoS参数的数据封包传送至封包过滤器进行过滤，再映射到移动通信网络内的承载或封包流上以应用相同的QoS服务。以应用相同的QoS服务。以应用相同的QoS服务。

【技术实现步骤摘要】
以移动通信网络实现工业自动化的装置及其运作方法


[0001]本专利技术涉及一种工业自动化的装置及其运作方法，尤指一种以移动通信网络实现工业自动化的装置及其运作方法。

技术介绍

[0002]随着物联网(Internet of Things,IoT)科技开启了第四次工业革命，并从传统的工业自动化迈入以物联网为基础的高度自动化智能制造，透过自主移动机器人(Autonomous Mobile Robot,AMR)，人机协同(Collaborative Robot,COBOT)制造，已经是未来工厂的必要建置，当现代工厂导入各式自动化联网生产设备，工厂数字化所需的网通系统需求与机具间的互联共通介面标准也将随之提高，以提供即时控制和可靠通信的系统架构。
[0003]而未来工厂的概念则是以智能制造为核心，并运用网络，云端计算，感测等资讯，通信技术，可实现生产制造厂域，机台与过程的即时管理(虚实整合)，其中最为重要的是物联网使用的通信环境与通信协定标准，例如当前的第4代(4G)无线存取和核心网络(如长期演进(Long
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Term Evolution,LTE))提供了简单网络架构所带来的高峰值数据传输速率，低延迟，改进的系统容量及低运行的成本，但是下一代(5G)新无线(New Radio,NR)网络则可提供更高的数据传输速率和容量，同时亦可支援从人类，机器到感测器的各式通信需求，并能于保证高可靠性的同时，提供10～50毫秒(ms)的端对端(End to End,E2E)延迟及服务品质(Quality of Service,QoS)保障。
[0004]开放式通信协定标准能够更容易让各种控制器，感测器及其他装置具备联网通信的能力，新世代机器人操作系统(Robot Operating System2,ROS2)提供高效率数据互传的中介层(Middleware Layer)，已逐渐成为智能型机器人的应用编程接口(API)标准，并以具备高度服务品质控制能力的数据分发服务(Data Distribution Service,DDS)提供分散式/非同步数据交换机制，使未来工厂内部机具之间具有实时通信，可扩展性，高可靠数据交换与共享，高性能，互操作性及动态发现能力，例如工厂内的静态设备及移动机具，甚至人机介面及感测器等，都可以利用ROS2平台导入DDS发布(Publish)与订阅(Subscribe)机制的传输协定来进行即时相互联网与协作沟通，并将数据传送至云端运用人工智能进行存储及分析，使厂域内各式的移动机器人投产，无人机(UAV)取件，自动导引车(AGV)搬运物流与自动仓储等，皆于无人无线或人机协作环境下完成，借以实现各种未来工厂中智能制造的应用场景。
[0005]因此，DDS规范定义了较为全面的与时间相关的QoS管理控制策略，包括传输的频宽，传送的时延，数据的丢包率及时延抖动等，要如何把ROS2平台导入的DDS QoS于无线通信的环境下实现最佳化，提供服务品质的保证，对网络资源进行合理的规划和分配，使网络资源得到高效的利用，又可维持整体网络效能，即为本领域长久以来欲改善的重要课题所在。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的乃于使搭配有数据分发服务的用户设备透过移动通信网络(如4G，LTE或5G系统网络)进行即时相互联网与协作沟通，所述数据分发服务包括QoS配置档(QoS Profiles)，可用以设定QoS参数，且所述QoS参数由所述数据分发服务透过即时发布订阅协定介面(RTPS Port)传送至传输量流范本(TFT)或封包过滤器(Packet Filter)进行过滤，再透过数据机(Modem)，演进封包核心(EPC)或核心网络(CN)映射到移动通信网络内的各种承载或封包流(如IP封包流或QoS封包流)，以实现应用相同的QoS服务，于移动通信网络中可透过保证传输的频宽，降低传送的时延，降低数据的丢包率及时延抖动等措施来提高服务品质。
[0007]为使能更进一步了解本专利技术的特征及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅用来说明本专利技术，而非对本专利技术的权利范围作任何的限制。
附图说明
[0008]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，于不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0009]图1为根据本专利技术的以移动通信网络实现工业自动化的装置及其运作方法的使用环境示意图；
[0010]图2为根据本专利技术的用户设备的架构实施例示意图；
[0011]图3为根据本专利技术的应用于4G环境的实施例示意图；
[0012]图4为根据本专利技术的QoS映射于4G环境的种类及参数示意图；
[0013]图5为根据本专利技术的应用于5G环境的实施例示意图；以及
[0014]图6为根据本专利技术的用户设备的运作方法流程示意图。
[0015]附图标记
[0016]100 移动通信网络
[0017]200，300 用户设备
[0018]210 处理器
[0019]220 移动通信介面
[0020]230 输出入介面
[0021]240 存储介质
[0022]250 管理程式
[0023]251 操作系统
[0024]252 数据分发服务
[0025]P
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GW 网关
[0026]S
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GW 服务网关
[0027]IP flow 1～5 IP 封包流
[0028]SDF1～4 服务数据流范本
[0029]CN 核心网络
[0030]PDN，DN 数据封包网络
[0031]gNB 存取节点
[0032]S610～S630 步骤
具体实施方式
[0033]为达成上述目的及功效，本专利技术所采用的技术手段及其构造，绘图就本专利技术的较佳实施例详加说明其构造与功能如下，以使完全了解。
[0034]请参阅图1，图1为根据本专利技术实施例的以移动通信网络实现工业自动化的装置及其运作方法的使用环境示意图，其包括透过移动通信网络100通信连接的用户设备(User Equipment,UE)200，300，所述用户设备200，300即实现工业自动化的装置，借此，所述用户设备200以及所述用户设备300可透过所述移动通信网络100快速进行指令或资讯的交换，并根据接收的指令进行对应的作动。此外，透过所述移动通信网络100进行通信，所述用户设备200与300之间无须透过实体缆线连接，使所述用户设备200，300不受环境限制并具有更灵活的配置以及使用方式，达到优化工业自动化的目的。
[0035]于一个实施例中，所述等用户设备200，300的其中一者可以机器人控制器来实现，所述等用户设备200，300的其中另一者可以机械手臂，自动导引车本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以移动通信网络实现工业自动化的装置的运作方法，其中，所述装置的数据分发服务透过即时发布订阅协定介面作为连线协定，其特征在于，所述运作方法的步骤包括：建立与数据封包网络之间的网络地址连接；以服务品质参数进行数据封包承载的管理；以及交换数据封包。2.根据权利要求1所述的运作方法，其特征在于，所述以服务品质参数进行数据封包承载的管理的步骤更包括：所述装置通过透过上行传输量流范本将上行数据封包映射到关联的承载上，以将所述服务品质参数映射到关联的承载上。3.根据权利要求1所述的运作方法，其特征在于，所述以服务品质参数进行数据封包承载的管理的步骤更包括：所述装置基于接收到的所述服务品质参数执行用户平面功能的业务分类和标记。4.一种以移动通信网络实现工业自动化的装置，其特征在于，其包括：移动通信介面，与移动通信网络通信连接；存储介质，包括管理程式；以及处理器，与所述移动通信介面以及所述存储介质电性连接，用以执行所述管理程式，其中，所述管理程式包括数据分发服务系统，其透过即时发布订阅协定以服务品质参数进行数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家榜，王健豪，曾昱盛，潘裕荏，
申请(专利权)人：凌华科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：