CN111526604B - 医用机器人通信链路自适应选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种医用机器人通信链路自适应选择方法，包括第一网络设备接收医用机器人通过第一通信链路发送的融合通信请求；第一网络设备向根据融合通信请求确定的第二网络设备发送融合通信建立请求；第二网络设备接收融合通信建立请求并向第一网络设备发送建立请求响应；第一网络设备根据建立请求响应向医用机器人发送融合通信请求响应；医用机器人接收融合通信请求响应并确定适合业务承载方式的通信链路。利用本方法，在保证业务需求和覆盖的前提下，优先使用WiFi网络，降低流量资费，在WiFi覆盖不佳的情况下，使用预先配置的5G承载继续业务，在特殊业务到达时，根据业务模板同时选择WiFi和5G承载融合通信，达到最佳用户体验。

Description

医用机器人通信链路自适应选择方法

技术领域

本发明属于数据通信技术领域，具体地说涉及一种医用机器人通信链路自适应选择方法。

背景技术

近年来以医用物流机器人为代表的智能医疗物流系统在医院中得到迅速应用。医用物流机器人可以基于各种传感设备实现自主导航，并可以执行自动乘坐电梯、自动装卸等智能化工作，可以应用在消毒供应室、手术中心、库房、住院病区、检验科等科室，承担手术无菌包、高值耗材、静脉输液包、药品、标本、母乳、医疗垃圾等物品的配送职责。医用物流机器人可以与轨道式物流传输系统实现无缝对接，解决物流活动中劳动力匮乏、人力成本、效率低下等问题。此外，随着埃博拉病毒、新冠病毒等公共卫生事件的发生，为降低医护人员的感染概率，提升消毒效率和安全性，医用消毒机器人也开始逐步在部分医院投入使用。

目前医用机器人多采用医院内的WiFi内网与控制器之间进行通信，虽然WiFi造价和资费相对较低，但由于WiFi覆盖能力较差，在医院区域内存在大量的覆盖盲区，会导致机器人和控制器失联。此外，WiFi基于竞争的工作模式，抗干扰能力较差，且WiFi工作频段与工科医的免授权频段相同，大量设备之间会产生干扰，对医用机器人的通信质量也产生了较大影响。5G代表着最先进的通信技术，其覆盖能力、速率、时延、可靠性等相对WiFi都有数量级的提升。如果可以在现有WiFi基础上，使用5G作为机器人和控制器之间的补充通信链路的话，将对医用机器人的性能、使用场景、服务体验带来极大的提升。

因此，现有技术还有待于进一步发展和改进。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种医用机器人通信链路自适应选择方法。本发明提供如下技术方案：

一种医用机器人通信链路自适应选择方法，包括：

第一网络设备接收医用机器人通过第一通信链路发送的融合通信请求；

第一网络设备根据融合通信请求确定融合通信的第二网络设备；

第一网络设备向融合通信的第二网络设备发送融合通信建立请求；

第二网络设备接收融合通信建立请求并向第一网络设备发送建立请求响应；

第一网络设备根据建立请求响应向医用机器人发送融合通信请求响应；

医用机器人接收融合通信请求响应并确定适合业务承载方式的通信链路。

进一步的，第一网络设备根据测量报告向第三网络设备发送切换信号，所述测量报告是医用机器人根据第一网络设备定期发送的测量配置信息生成；

第三网络设备接收切换信号并根据切换信号与第二网络设备建立连接；

第三网络设备向第一网络设备发送切换响应请求；

第一网络设备接收切换响应请求后向医用机器人发送切换响应；

医用机器人接收切换响应后向第三网络设备发起接入请求；

第三网络设备接收接入请求并向医用机器人发送接入请求响应；

医用机器人接收接入请求响应并确定适合业务承载方式的通信链路。

进一步的，所述融合通信请求包括所述医用机器人的第一通信标识和第二通信标识、以及所述医用机器人对无线本地网络接入点的测量报告，所述测量报告包含测量的无线本地网络接入点标识、以及对应的导频信号接收功率值；

所述业务承载方式，即用于判断控制面业务和/或业务面的数据承载方式。

进一步的，包括：第一网络设备接收所述融合通信请求，并根据包含的第一通信标识进行鉴权，通过后根据所述无线本地网络接入点测量报告，确定是否有无线本地网络接入点导频信号接收功率值高于预设门限，若有多个无线本地网络接入点导频信号接收功率值高于预设门限时，则选择接收功率值最大的无线本地网络接入点作为融合通信的第二网络设备，第一网络设备向所述融合通信的第二网络设备发送融合通信建立请求，所述融合通信建立请求包含所述医用机器人的第一通信标识，所述第一网络设备的标识，所述融合通信的第一承载标识；

其中，预设门限为采用第二通信制式技术第二承载业务面数据的信号接收功率最低值或最低值附加网络配置的额外余量。

进一步的，第二网络设备根据所述融合通信建立请求包含所述医用机器人的第二通信标识进行鉴权，通过后向所述第一网络设备发送请求响应，所述请求响应包含所述第二网络设备为所述医用机器人分配的融合通信的第二承载标识，所述第二网络设备进一步为所述医用机器人提供服务的第二业务模板信息；

其中，所述第二业务模板信息即第二网络设备可以承载的业务的特性信息，包括支持的切片标识、支持的QoS等级、最高数据包传输时延、平均速率、峰值速率、最低保障速率的至少一种。

进一步的，第一网络设备向所述医用机器人发送融合通信请求响应，所述响应包含所述第二网络设备标识、所述融合通信的第一承载标识和第二承载标识、所述第一网络设备可以为所述医用机器人提供服务的第一业务模板信息，以及所述第二网络设备可以为所述医用机器人提供服务的第二业务模板信息，以及融合通信的测量配置信息，包括待测量的第一网络设备频率列表、网络设备标识列表、待测量的第二频率列表、无线本地网络接入点标识，以及测量报告上报周期，上报测量报告的承载标识的至少一种；

其中，所述第一业务模板信息即第一网络设备可以承载的业务的特性信息，包括支持的切片标识、支持的QoS等级、最高数据包传输时延、平均速率、峰值速率、最低保障速率的至少一种。

进一步的，医用机器人接收所述融合通信请求响应信息，确定所述医用机器人的业务承载方式，利用第一承载标识发送控制面数据，并利用第一承载标识和/或第二承载标识发送业务面数据；

其中，确定所述医用机器人的业务承载方式的具体方法为：

所述医用机器人确定采用第一承载标识进行控制面数据传输，所述医用机器人确定所述业务模板信息与所述第二业务模板信息是否匹配，若匹配，则确定所述业务采用所述第二承载标识进行业务面数据传输，否则，所述医用机器人进一步确定所述业务模板信息与所述第一业务模板信息是否匹配，若匹配，则确定所述业务采用所述第一承载标识进行业务面数据传输，否则，确定所述业务采用所述第一承载标识和所述第二承载标识联合业务面数据传输。

进一步的，第一网络设备接收所述医用机器人的测量报告，当所述报告中包含的对当前第一网络设备发送的参考信号的接收功率与当前第一网络设备的参考信号的接收功率的差值大于控制面数据链接切换门限时的第一网络设备作为目标网络设备；所述第一网络设备向所述第三网络设备发送切换请求，所述切换请求包含所述医用机器人的第一通信标识、第二通信标识、融合通信的目标第二接入点标识、第二承载标识。

进一步的，第三网络设备接收所述切换请求，并与所述目标第二接入点建立连接后，向所述第一网络设备发送切换响应；所述切换响应包含所述目标网络设备给所述医用机器人分配的第三承载标识。

进一步的，第一网络设备向所述医用机器人发送切换响应，所述切换响应包含所述第三网络设备标识、第三承载标识；所述医用机器人以所述第三承载标识向所述第三网络设备发起接入请求，并向所述医用机器人发送接入请求响应，根据其中包含的第一承载标识，以第三承载标识向所述医用机器人发送控制面数据，并以第三承载标识和/或第二承载标识向所述医用机器人发送业务面数据。

有益效果：

利用本发明提供的方法，可以在保证业务需求和覆盖的前提下，优先使用WiFi网络，降低流量资费，在WiFi覆盖不佳的情况下，使用预先配置的5G承载继续业务，在特殊业务到达时，可以根据业务模板同时选择WiFi和5G承载融合通信，达到最佳用户体验。

附图说明

图1是本发明具体实施例中医用机器人通信链路自适应选择方法流程图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

如图1所示，一种医用机器人通信链路自适应选择方法，包括：

S100、第一网络设备接收医用机器人通过第一通信链路发送的融合通信请求；

S200、第一网络设备根据融合通信请求确定融合通信的第二网络设备；

S300、第一网络设备向融合通信的第二网络设备发送融合通信建立请求；

S400、第二网络设备接收融合通信建立请求并向第一网络设备发送建立请求响应；

S500、第一网络设备根据建立请求响应向医用机器人发送融合通信请求响应；

S600、医用机器人接收融合通信请求响应并确定适合业务承载方式的通信链路。

进一步的，医用机器人根据第一网络设备定期发送的测量配置信息生成测量报告；

第一网络设备根据测量报告向第三网络设备发送切换信号；

第三网络设备接收切换信号并根据切换信号与第二网络设备建立连接；

第三网络设备向第一网络设备发送切换响应请求；

第一网络设备接收切换响应请求后向医用机器人发送切换响应；

医用机器人接收切换响应后向第三网络设备发起接入请求；

第三网络设备接收接入请求并向医用机器人发送接入请求响应；

医用机器人接收接入请求响应并确定适合业务承载方式的通信链路。

其中，第一网络设备为5G网络设备，第二网络设备为WiFi目标接入点，第三网络设备为目标5G网络设备。

医用机器人通过5G通信链路向5G网络设备发送融合通信请求，融合通信请求包含医用机器人的5G通信标识和WiFi通信标识，以及医用机器人对无线本地网络接入点的测量报告，测量报告包含测量的无线本地网络接入点标识，以及对应的导频信号接收功率值。

5G网络设备接收融合通信请求，并根据包含的5G通信标识进行鉴权，通过后根据无线本地网络接入点测量报告，确定是否有无线本地网络接入点导频信号接收功率值高于第一预设门限，若有多个无线本地网络接入点导频信号接收功率值高于预设门限时，则选择接收功率值最大的无线本地网络接入点作为融合通信的WiFi目标接入点，其中，第一预设门限为采用第二通信制式技术WiFi承载业务面数据的信号接收功率最低值或最低值附加网络配置的额外余量。机器人具有WiFi和5G通信模块，单纯依靠5G质量好，覆盖好，稳定，但流量资费高；单纯依靠WiFi资费低，但性能差，覆盖弱。专利的目标是在满足条件时，采用5G和WiFi融合通信方式，将对可靠性要求高、数据量小的控制面数据采用5G承载，将可靠性要求低、数据量大的业务面数据采用WiFi承载。

5G网络设备向融合通信的WiFi目标接入点发送融合通信建立请求，融合通信建立请求包含医用机器人的WiFi通信标识，5G网络设备的标识，融合通信的第一承载标识。

WiFi目标接入点根据融合通信建立请求包含医用机器人的WiFi通信标识进行鉴权，通过后向5G网络设备发送请求响应，请求响应包含WiFi目标接入点为医用机器人分配的融合通信的第二承载标识，WiFi目标接入点进一步为医用机器人提供服务的第二业务模板信息，第二业务模板信息即WiFi目标接入点可以承载的业务的特性信息，包括支持的切片标识、支持的QoS等级、最高数据包传输时延、平均速率、峰值速率、最低保障速率等。响应的结果是5G网络设备确定其代理为所述机器人与WiFi目标接入点之间建立了逻辑通信链路，并为机器人与WiFi目标接入点之间下一步通信所需的承载标识，以及WiFi目标接入点所支持的业务模板信息。有了这些信息，5G网络设备就可以告知机器人与WiFi目标接入点间链路已经搭建完毕。

5G网络设备向医用机器人发送融合通信请求响应，响应包含WiFi目标接入点标识、融合通信的第一承载标识和第二承载标识、5G网络设备可以为医用机器人提供服务的第一业务模板信息，以及WiFi目标接入点可以为医用机器人提供服务的第二业务模板信息，以及融合通信的测量配置信息，包括待测量的5G网络设备频率列表、网络设备标识列表、待测量的WiFi频率列表、无线本地网络接入点标识、以及测量报告上报周期、上报测量报告的承载标识(5G或WiFi)的至少一种。第一业务模板信息即5G网络设备可以承载的业务的特性信息，包括支持的切片标识、支持的QoS等级、最高数据包传输时延、平均速率、峰值速率、最低保障速率等。5G网络设备获得了请求后，根据机器人对WiFi接入点的测量结果，为机器人选择WiFi目标接入点，并获取机器人进一步与WiFi目标接入点之间通信所需的隧道承载标识，以便于后面进行判断控制面和业务面的链路如何选择。

医用机器人接收融合通信请求响应信息，确定医用机器人的业务承载方式，医用机器人利用第一承载标识发送控制面数据，并利用第一承载标识和/或第二承载标识发送业务面数据。业务承载方式即数据承载方式也可以，就是判断控制面业务的承载方式，例如5G承载方式或WiFi承载方式，以及业务面承载方式，例如5G业务面承载方式或WiFi业务面承载方式。

确定医用机器人的业务承载方式具体方法为：

1)医用机器人确定采用第一承载标识进行控制面数据传输；

2)医用机器人确定业务模板信息与第二业务模板信息是否匹配:

a)若匹配，则确定业务采用第二承载标识进行业务面数据传输；

b)否则，医用机器人进一步确定业务模板信息与第一业务模板信息是否匹配:

i.若匹配，则确定业务采用第一承载标识进行业务面数据传输；

ii.否则，确定业务采用第一承载标识和第二承载标识联合业务面数据传输。

5G网络设备向医用机器人定期发送测量配置信息，医用机器人根据测量配置信息进行测量生成测量报告，医用机器人将测量报告发送给5G网络设备，5G网络设备接收医用机器人的测量报告，将报告中包含参考信号的接收功率与当前5G网络设备的参考信号的接收功率的差值大于控制面数据链接切换门限的5G网络设备作为目标网络设备；5G网络设备向目标5G网络设备发送切换请求，切换请求包含医用机器人的5G通信标识、WiFi通信标识、融合通信的目标WiFi接入点标识、第二承载标识。即医用机器人不断比较附近的5G网络是否比当前的5G网络信号好，如果优于当前网络信号一定值后，医用机器人就会向当前5G网络设备提出切换到信号更好的目标5G网络设备上。

目标5G网络设备接收切换请求，并与目标WiFi接入点建立连接后，向5G网络设备发送切换响应；切换响应包含目标网络设备给医用机器人分配的第三承载标识。作为医用机器人业务的控制面数据的锚点，随着医用机器人的移动，当5G网络设备的覆盖较差时，需要寻找新的5G网络设备作为锚点，并切换过去。结果就是当前给医用机器人服务的5G网络设备获知了目标5G网络设备已与WiFi目标接入点建立连接了，只需要将锚点从所述5G网络设备向目标5G网络设备切过去即可。

5G网络设备向医用机器人发送切换响应，切换响应包含目标5G网络设备标识、第三承载标识；医用机器人以第三承载标识向目标5G网络设备发起接入请求，目标5G网络设备接收接入请求，并向医用机器人发送接入请求响应，并根据第一承载标识从核心网获取医用机器人在第一承载未传输完毕的上下文数据。医用机器人可以在目标5G网络设备下，保持和WiFi目标接入点之间的融合通信。目标5G网络设备以第三承载标识向医用机器人发送控制面数据，并以第三承载标识和/或第二承载标识向医用机器人发送业务面数据。医用机器人在原服务5G网络设备下覆盖较差时，切换到覆盖更佳的目标5G网络设备，同时目标5G网络设备仍然继承原服务5G网络设备下配置的融合通信的WiFi目标接入点的连接，机器人不会因为移动而中断融合通信，保证移动时的融合通信效果。

机器人在WiFi覆盖较弱和/或干扰较强时启动5G通信模块，并利用5G通信链路与机器人控制器建立数据连接，并恢复尚未传输的数据的方法，以及当5G覆盖质量较差，且WiFi信号较强时，恢复采用WiFi通信链路与机器人控制器进行通信。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims (5)

1.一种医用机器人通信链路自适应选择方法，其特征在于，包括：

第一网络设备接收医用机器人通过第一通信链路发送的融合通信请求；

第一网络设备根据融合通信请求确定融合通信的第二网络设备；

第一网络设备向融合通信的第二网络设备发送融合通信建立请求；

第二网络设备接收融合通信建立请求并向第一网络设备发送建立请求响应；

第一网络设备根据建立请求响应向医用机器人发送融合通信请求响应；

医用机器人接收融合通信请求响应并确定适合业务承载方式的通信链路；

第一网络设备根据测量报告向第三网络设备发送切换信号，所述测量报告是医用机器人根据第一网络设备定期发送的测量配置信息生成；

第三网络设备接收切换信号并根据切换信号与第二网络设备建立连接；

第三网络设备向第一网络设备发送切换响应请求；

第一网络设备接收切换响应请求后向医用机器人发送切换响应；

医用机器人接收切换响应后向第三网络设备发起接入请求；

第三网络设备接收接入请求并向医用机器人发送接入请求响应；

医用机器人接收接入请求响应并确定适合业务承载方式的通信链路；

所述融合通信请求包括所述医用机器人的第一通信标识和第二通信标识、以及

所述医用机器人对无线本地网络接入点的测量报告，所述测量报告包含测量的无线本地网络接入点标识、以及对应的导频信号接收功率值；

所述业务承载方式，即用于判断控制面业务和/或业务面的数据承载方式；

第一网络设备接收所述融合通信请求，并根据包含的第一通信标识进行鉴权，通过后根据所述无线本地网络接入点测量报告，确定是否有无线本地网络接入点导频信号接收功率值高于预设门限，若有多个无线本地网络接入点导频信号接收功率值高于预设门限时，则选择接收功率值最大的无线本地网络接入点作为融合通信的第二网络设备，第一网络设备向所述融合通信的第二网络设备发送融合通信建立请求，所述融合通信建立请求包含所述医用机器人的第一通信标识，所述第一网络设备的标识，所述融合通信的第一承载标识；

其中，预设门限为采用第二通信制式技术第二承载业务面数据的信号接收功率最低值或最低值附加网络配置的额外余量；

第二网络设备根据所述融合通信建立请求包含所述医用机器人的第二通信标识进行鉴权，通过后向所述第一网络设备发送请求响应，所述请求响应包含所述第二网络设备为所述医用机器人分配的融合通信的第二承载标识，所述第二网络设备进一步为所述医用机器人提供服务的第二业务模板信息；

其中，所述第二业务模板信息即第二网络设备可以承载的业务的特性信息，包括支持的切片标识、支持的QoS等级、最高数据包传输时延、平均速率、峰值速率、最低保障速率的至少一种；

第一网络设备向所述医用机器人发送融合通信请求响应，所述响应包含所述第二网络设备标识、所述融合通信的第一承载标识和第二承载标识、所述第一网络设备可以为所述医用机器人提供服务的第一业务模板信息，以及所述第二网络设备可以为所述医用机器人提供服务的第二业务模板信息，以及融合通信的测量配置信息，包括待测量的第一网络设备频率列表、网络设备标识列表、待测量的第二频率列表、无线本地网络接入点标识，以及测量报告上报周期，上报测量报告的承载标识的至少一种；

其中，所述第一业务模板信息即第一网络设备可以承载的业务的特性信息，包括支持的切片标识、支持的QoS等级、最高数据包传输时延、平均速率、峰值速率、最低保障速率的至少一种。

2.根据权利要求1所述的医用机器人通信链路自适应选择方法，其特征在于，医用机器人接收所述融合通信请求响应信息，确定所述医用机器人的业务承载方式，利用第一承载标识发送控制面数据，并利用第一承载标识和/或第二承载标识发送业务面数据；

其中，确定所述医用机器人的业务承载方式的具体方法为：

所述医用机器人确定采用第一承载标识进行控制面数据传输，所述医用机器人确定所述业务模板信息与所述第二业务模板信息是否匹配，若匹配，则确定所述业务采用所述第二承载标识进行业务面数据传输，否则，所述医用机器人进一步确定所述业务模板信息与所述第一业务模板信息是否匹配，若匹配，则确定所述业务采用所述第一承载标识进行业务面数据传输，否则，确定所述业务采用所述第一承载标识和所述第二承载标识联合业务面数据传输。

3.根据权利要求2所述的医用机器人通信链路自适应选择方法，其特征在于，第一网络设备接收所述医用机器人的测量报告，当所述报告中包含的对当前第一网络设备发送的参考信号的接收功率与当前第一网络设备的参考信号的接收功率的差值大于控制面数据链接切换门限时的第一网络设备作为目标网络设备；所述第一网络设备向第三网络设备发送切换请求，所述切换请求包含所述医用机器人的第一通信标识、第二通信标识、融合通信的目标第二接入点标识、第二承载标识。

4.根据权利要求3所述的医用机器人通信链路自适应选择方法，其特征在于，第三网络设备接收所述切换请求，并与所述目标第二接入点建立连接后，向所述第一网络设备发送切换响应；所述切换响应包含所述目标网络设备给所述医用机器人分配的第三承载标识。

5.根据权利要求4所述的医用机器人通信链路自适应选择方法，其特征在于，第一网络设备向所述医用机器人发送切换响应，所述切换响应包含所述第三网络设备标识、第三承载标识；所述医用机器人以所述第三承载标识向所述第三网络设备发起接入请求，并向所述医用机器人发送接入请求响应，根据其中包含的第一承载标识，以第三承载标识向所述医用机器人发送控制面数据，并以第三承载标识和/或第二承载标识向所述医用机器人发送业务面数据。

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