CN115002923A - 基于工业专网的资源调度方法、装置、设备以及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于工业专网的资源调度方法。该基于工业专网的资源调度方法包括针对每个小区从所述工业专网的生产排产调度系统获取小区内的各用户终端的包括业务类型、事先设定的任务优先级在内的通信任务需求；获取每个小区的信道传输模型；针对每个小区，根据获取到的所述通信任务需求以及所述信道传输模型生成资源预调度策略；以及将生成的所述资源预调度策略和用户终端的所述事先设定的任务优先级发送至各小区的基站，使所述基站始终按照所述事先设定的任务优先级针对用户终端进行基于所述资源预调度策略的资源调度。根据本发明，能够实现提高可靠性和确定性的同时、更合理更精确地进行时频资源分配。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，更具体地涉及基于工业专网的资源调度方法、资源调度装置、设备以及存储介质。
背景技术
在通信网络中，与有线网络相比，无线网络的空口资源是有限的，与如何能充分的利用有限的空口资源以便于满足人们日益增长的无线业务需求是空口资源调度分配需要完成的任务。
遵循3GPP网络协议的基于商业网络的资源调度方法通过基站上的调度器来实现。在调度器进行空口资源调度分配时，考虑用户反馈的信道质量指示(Channel QualityIndicator，CQI)以及用户的服务质量(Quality of Service，QoS)需求等重要指标，将不同OoS保证等级的QoS流调度映射到空口数据无线承载资源上。
通常，在基站的调度器实时调度时频资源的过程中需要实时针对接入小区网络的用户(即用户终端)计算该用户在每个资源块(Resource Block，RB)上的优先级，再按照计算出的优先级从高到低的顺序依次进行资源分配。由于商业网络小区内的用户终端数量和用户终端的业务类型是无法提前准确预知的，所以由基站的调度器执行的资源调度方法在确保网络吞吐量的同时需要兼顾多用户公平性。因此，在小区网络能力无法满足接入该小区网络的所有用户的业务需求时，会发生高优先级的业务抢占资源而导致小区内资源不足的情况，此时，一些低优先级的业务可能长时间没有被基站分配资源。
为了确保多用户的公平性，现有的基于商业网络(例如，5G商业网络)的资源调度方法会针对这种长时间未被分配资源的低优先级的业务提高其优先级，以确保这些低优先级的业务也能够被分配到资源。
目前，基于工业专网(例如，5G工业专网)的资源调度方法也采用与基于商业网络的资源调度方法的处理方式。虽然在由运营商建立企业的工业专网时，会事先分析各企业的能够接入到工业专网下的预知的用户终端的业务类型，针对不同终端业务类型设定理想的优先级，并期望在终端投入运行时始终基于设定的优先级被分配资源。但在后续由基站的调度器进行资源调度的过程中，与上述基于商业网络的资源调度方法同样地，在小区内的时频资源不足时会将长时间未被分配资源的设定优先级低的业务的优先级提升。在这种情况下，在某一时刻设定优先级低的任务的优先级有可能高于设定优先级高的业务，导致设定优先级高的业务数据在该时刻无法优先抢占到资源，从而可能对在工业专网中被设定了高优先级的安全/关键业务的资源调度造成影响。也就是说，若基于工业专网的资源调度方法也采用上述的实时调整优先级的方法，则无法满足对设定优先级高的安全/关键业务始终进行优先处理的要求，从而无法满足工业专网对可靠性的要求。
另外，如上所述，由于商业网络小区内的用户终端的业务类型无法提前准确预知，所以现有的基于工业专网的资源调度方法针对接入网络的所有用户终端的不同业务类型均采用相同的实时动态调度资源，因此，无法针对不同的终端业务类型分级分类地进行合理的资源分配。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够在提高可靠性和确定性的同时、更合理更精确地进行时频资源分配的基于工业专网的资源调度方法、装置、设备以及存储介质。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于工业专网的资源调度方法，其包括：针对每个小区从所述工业专网的生产排产调度系统获取小区内的各用户终端的包括业务类型、事先设定的任务优先级在内的通信任务需求；获取每个小区的信道传输模型；针对每个小区，根据获取到的所述通信任务需求以及所述信道传输模型生成资源预调度策略；以及将生成的所述资源预调度策略和用户终端的所述事先设定的任务优先级发送至各小区的基站，使所述基站始终按照所述事先设定的任务优先级针对用户终端进行基于所述资源预调度策略的资源调度。
在一些实施例中，所述资源预调度策略至少可以包含表示针对小区内的所有用户终端的每一个分别分配多少资源的信息。
在一些实施例中，生成资源预调度策略可以包括：确定小区内的各用户终端的所述业务类型；以及与所述业务类型对应地生成采用静态分配方式、半静态分配方式、半持续分配方式或者实时动态分配方式的所述资源预调度策略。
在一些实施例中，用户终端的所述业务类型至少包括安全/关键类数据业务、周期性数据传输业务、非周期性数据传输业务。与所述业务类型对应地生成资源预调度策略包括：针对所述安全/关键类数据业务，生成采用静态分配方式的所述资源预调度策略；以及/或者针对与所述周期性数据传输业务，生成采用半静态分配方式的所述资源预调度策略；以及/或者针对所述非周期性数据传输业务，生成采用半持续分配方式的所述资源预调度策略；以及/或者针对除了所述安全/关键类数据业务、所述周期性数据传输业务以及所述非周期性数据传输业务以外的其他业务类型，生成采用实时动态分配方式的所述资源预调度策略。
在一些实施例中，所述信道传输模型可以是通过保存有历史无线信道特征数据的信道传输模型数据库分析得出的包括小区的电磁信息、丢包率与MCS的对应关系在内的信息。
在一些实施例中，所述通信任务需求至少还可以包括与用户终端的所述业务类型对应的数据包大小、时延、时延抖动、丢包率指标。
在一些实施例中，用户终端的所述事先设定的任务优先级可以为通过所述生产排产调度系统事先对预期能够接入到所述工业专网下的各小区内的用户终端的业务类型进行分析而设定或者调整的任务优先级。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种基于工业专网的资源调度装置，其具备：第一获取模块，其构成为针对每个小区从所述工业专网的生产排产调度系统获取小区内的各用户终端的包括业务类型、事先设定的任务优先级在内的通信任务需求；第二获取模块，其构成为获取每个小区的信道传输模型；预调度决策模块，其构成为针对每个小区，根据由所述第一获取模块获取的所述通信任务需求以及由所述第二获取模块获取的所述信道传输模型生成资源预调度策略；以及资源调度模块，其构成为将由所述预调度决策模块生成的所述资源预调度策略和由所述第一获取模块获取的用户终端的所述事先设定的任务优先级发送至各小区的基站，使所述基站始终按照所述事先设定的任务优先级针对用户终端进行基于所述资源预调度策略的资源调度。
在一些实施例中，所述预调度决策模块还可以构成为与小区内的各用户终端的所述业务类型对应地生成采用静态分配方式、半静态分配方式、半持续分配方式或者实时动态分配方式的所述资源预调度策略。
用户终端的所述业务类型可以至少包括安全/关键类数据业务、周期性数据传输业务、非周期性数据传输业务，与之相对地，所述预调度决策模块可以构成为针对所述安全/关键类数据业务，生成采用静态分配方式的所述资源预调度策略；以及/或者针对与所述周期性数据传输业务，生成采用半静态分配方式的所述资源预调度策略；以及/或者针对所述非周期性数据传输业务，生成采用半持续分配方式的所述资源预调度策略；以及/或者针对除了所述安全/关键类数据业务、所述周期性数据传输业务以及所述非周期性数据传输业务以外的其他业务类型，生成采用实时动态分配方式的所述资源预调度策略。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种设备，其具备处理器、以及存储有计算机程序的存储器，通过所述处理器执行所述计算机程序而使所述设备执行第一方面所述的基于工业专网的资源调度方法。
根据本发明实施例的第四方面，提供一种存储介质，其存储有使计算机执行第一方面所述的基于工业专网的资源调度方法的计算机程序。
通过下文对示例实施例的描述将会理解，根据在此提出的技术方案，能够通过使基站始终按照用户终端的确定的任务优先级为用户终端进行基于资源预调度策略的资源分配，而不像以往那样采用为了实现多用户公平性而对任务优先级进行实时计算的方法，能够始终按照事先设定的任务优先级为用户终端分配资源。由此，能够避免在小区网络能力无法满足接入该小区网络的所有用户的业务需求时在某一时刻设定的任务优先级低的任务的优先级变得高于设定的任务优先级高的安全/关键业务这种情况，从而能够满足工业现场对设定优先级高的安全/关键业务始终进行优先处理的要求，能够提高基于工业专网的资源调度的可靠性和确定性。
另外，由于根据工业现场中各小区内的用户终端的不同的业务类型而与之对应地生成采用静态分配方式、半静态分配方式、半持续分配方式或实时动态分配方式的资源预调度策略，从而能够实现针对不同用户终端的不同业务类型分级分类地进行资源调度，由此，能够进一步提高基于工业专网的资源调度的准确性和合理性。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其他特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
图1是示出本发明实施例可在其中实施的示例通信环境的示意图；
图2是示出本发明实施例的基于工业专网的资源调度方法的示意性流程图。
图3是示出本发明实施例的与用户终端的业务类型对应的资源调度策略决策的示意性流程图。
图4是示出本发明实施例的基于工业专网的资源调度装置的示意性框图；
图5是示出本发明实施例的电子设备的简化框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中示出了本发明的一些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
在此使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
应理解，尽管本文可以使用术语“第一”和“第二”等来描述各种元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。例如，第一元件可以称为第二元件，同样，第二元件可以称为第一元件，而不脱离实施例的范围。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个所列术语的任何和所有组合。
另外，本发明所应用的通信网络是指遵循任何适当通信标准的网络，例如LTE、LTE高级(LTE-A)、宽带码分多址(WCDMA)、高速分组访问(HSPA)、窄带物联网(NB-IoT)等等。此外，各设备或者系统之间的通信可以根据任何合适的一代通信协议执行，包括但不限于第一代(1G)、第二代(2G)、2.5G、2.75G、第三代(3G)、第四代(4G)、4.5G、第五代(5G)通信协议和/或目前已知或将来开发的任何其他协议。本发明的实施例可应用于各种通信系统。考虑到通信技术的快速发展，当然也会有未来类型的通信技术和系统，本发明可能会与之结合。不应将其视为将本公开的范围仅限于上述系统。
就企业的工业专网而言，在由运营商进行建立时会事先分析各企业的工业专网下接入的可预知的终端业务类型，针对不同终端业务类型设定理想的初始优先级，此后，在业务需求发生变化时再对针对该初始优先级进行调整。在基站进行调度的过程中，期望始终按照设定的初始优先级或者基于业务变化而调整后的优先级(将这两者统称为设定优先级)对调度资源进行决策，并期望在终端投入运行时始终基于设定优先级进行资源分配。
然而，现有的基于工业专网的资源调度方法仍采用基于商业网络的资源调度方法，虽然向上述那样针对不同业务类型设定了相对的优先级并期望基于该设定优先级来进行资源分配，但在实际调度过程中，为了确保多用户的公平性，通常通过如下的通用的数学式(1)实时动态地针对接入小区网络的终端计算其优先级priority：
其中，eff表示终端的CQI；r表示表示终端的历史传输速率；γ(QCI)表示不同QCI级别对应的调度优先级的加权，加权因子配置值越大，则调度优先级越高；D表示数据包在缓存中等待的时延，PacketDelayBudget表示QoS流预期时延。
在小区网络能力无法满足接入该小区网络的所有用户的业务需求时，会发生高优先级的业务抢占资源而导致小区内资源不足的情况，一些低优先级的业务可能长时间没有被基站的调度器分配资源，从而导致这一部分低优先级的业务的历史传输速率r变得很小。在这种情况下，根据上述数学式(1)计算出的优先级priority变得很高，在某一时刻会变得高于其他原本被设定为高优先级的业务，从而导致原本被设定为高优先级的业务数据在该时刻无法优先抢占到资源。因此，可能对在工业专网中被设定了高优先级的安全/关键业务的资源调度造成影响，从而无法满足工业专网对确保设定优先级高的业务始终被优先响应而对其分配充足的资源以确保此类业务数据的传输可靠性指标的要求。
另外，接入到工业专网下的各终端的业务类型不尽相同，包括安全/关键业务数据、周期性数据、非周期性数据以及其他业务数据等。现有的基于工业专网的资源调度方法针对用户终端的所有业务类型均采用相同的实时动态调度资源，因此，无法针对不同的终端业务类型分级分类地进行合理且准确的资源分配。
图1示出了本发明实施例可在其中实施的示例通信环境100的示意图。该通信环境100为工业专网下的通信环境。如图1所示，在工业装网下的通信环境100中包括用于提供通信服务的基站110以及由基站110服务的用户终端120。
基站110可以针对通信环境100下的每个小区分别设置一个，也可以针对多个小区设置一个，还可以针对一个小区设置多个。在此的小区例如可以为工业现场中的车间或者厂房，但并不限于此。用户终端120可以为小区中的生产线、以及/或者生产线上的包含工控设备在内的各种设备，但并不限于此。
在该通信环境100中还包括与基站110和未图示的核心网连接的、用于对工业现场的网络运维进行管理的网络运维平台130，在本实施方式中，网络运维平台130构成为本发明实施例的基于工业专网的资源调度方法的执行主体，用于生成后述的资源预调度策略并将其发送至基站110，通过基站110的调度器来执行资源调度，为用户终端120分配资源。但这只不过为一例，并不限于此，也可以采用其他设备作为基于工业专网的资源调度方法的执行主体。
该网络运维平台130还与生产排产调度系统140、以及信道传输模型数据库150连接。
生产排产调度系统140用来管理工业或企业的生产排产信息。根据工业现场的要求，该生产排产调度系统140能够事先获知在下一生产阶段预期活跃的小区(即，车间或者厂房)数量以及在各小区内预期活跃的用户终端120(即，生产线或者生产线上的各种设备)的数量，并且能够事先获知各用户终端120上要处理何种业务，并且从用户终端120获取处理相应的业务所需的网络需求。例如，生产排产调度系统140能够事先获知在下一生产阶段在某一车间中会触发AGV小车搬运任务，并且能够事先获知在下一时刻需要在哪两台AGV小车之间进行通信、以及为了实现两台AGV小车之间的通信所需的网络需求。
由此，生产排产调度系统140能够事先针对小区内的不同的用户终端120设定了与各用户终端120要处理的业务对应的业务模型和网络拓扑关系，从而将工业现场对工业专网的网络需求转换成网络配置参数进行配置。
另外，生产排产调度系统140还根据工业专网建立初期的各用户终端120的包含业务类型在内的业务模型来设定用户终端120的初始任务优先级，并且，在用户终端120投入运行之后其业务模型发生变化时能够对设定的任务优先级实时进行调整。例如，若在下一生产阶段中在某条生产线上要实施搬运任务或者安全控制任务，则就对该生产线设定或者调整到比较高的任务优先级。
信道传输模型数据库150是通过在工业专网建立初期以及后期运行过程中对各小区内的无线信道特征数据进行采集而形成的，无线信道特征数据包括不同的用户终端120在各小区内的通信信道质量、接收信号电平的起伏，干扰情况等信息。
信道传输模型数据库150通过对历史的无线信道特征数据进行分析和汇总而得出工业现场中各小区的信道传输模型，信道传输模型包括小区的电磁信息、丢包率与MCS的对应关系等信息。
接下来，具体说明在本实施方式中由网络运维平台130执行的基于工业专网的资源调度方法。
图2是示出本发明实施例的基于工业专网的资源调度方法200的示意性流程图。应理解为，该基于工业专网的资源调度方法200可以包括其他未示出的附加步骤，或者可以省略示出的一些步骤。本发明的范围并不受限于此。
如图2所示，网络运维平台130查询生产排产调度系统140，针对每个小区从生产排产调度系统140获取各小区内的各用户终端120的通信任务需求(步骤S210)，还可以获取在下一生产阶段预期活跃的小区数量以及预期活跃的用户终端120的数量。
在此，用户终端120的通信任务需求包括用户终端120的业务类型、基于业务类型而事先设定或者调整后的任务优先级。除此以外，用户终端120的通信任务需求至少还包括从生产排产调度系统140获取的、与用户终端120的业务类型对应的数据包大小、时延、时延抖动、丢包率指标等网络需求信息。
此外，网络运维平台130还从信道传输模型数据库150获取每个小区的信道传输模型(步骤S220)，由此来获取各小区的电磁信息、丢包率与MCS的对应关系等信息。
网络运维平台130针对每个小区，根据从生产排产调度系统140获取的各用户终端120的通信任务需求以及从信道传输模型数据库150获取的信道传输模型，来生成资源预调度策略(步骤S230)。该资源预调度策略至少包含表示针对小区内的各用户终端120分别分配多少空口资源的信息。
关于针对一个小区内的各用户终端120分别分配多少空口资源(即，时频资源)，在本实施方式中，作为一例，利用以下的数学式(2)～(5)来对上行链路分配物理资源块(Physical Resource Block，PRB)进行计算，在对下行链路分配PRB进行计算时同样按照数学式(2)～(5)来进行，只要将对应的下行参数替换为上行参数计算即可。
其中，n表示能够接入到一个小区内的用户终端120的最大终端接入数量，i表示该小区内的用户终端120的序号，PRBtotal-u表示该小区单位时间1s内可分配的上行PRB资源总数(例如，5G NR100MHz带宽、30kHz子载波间隔、时隙配比7D3U、单位时间1s内PRB总数为273*600个)，PRBi-u表示为单位时间内为第i个用户终端120分配的上行PRB，即，用PRBi-u来表示针对一个小区内的各用户终端120分别分配的上行链路时频资源的数量。
Ri-u表示第i个用户终端120的单位时间内上行业务流分配的传输数据的码速率，Qmi-u为调制阶数，Log2(Qmi-u)其表示所采用的调制方式每个正交符号里能传输的比特数，Ri-u T表示业务要达到的预期码速率。Di-u表示第i个用户终端120的业务流传输数据的时延，Packeti-u表示第i个用户终端120的上行业务流的数据包大小，Di-u T表示第i个用户终端120上行传输数据所需的预期时延。Ei-u表示第i个用户终端120的上行业务流传输数据的丢包率(即，误码率)，Ei-u T表示第i个用户终端120的业务流的预期丢包率。在此，Ri-u T、Di-u T、Packeti-u以及Ei-u T均从生产排产调度系统140获取。
如上述数学式(2)所示，PRBi需要满足在一个小区内为所有用户终端120分配的时频资源的总和不超过该小区能够分配的PRB资源总数即上限值。
另外，由于为第i个用户终端120分配的资源数量PRBi-u受到用来决定带宽的业务流传输数据的码速率Ri-u的约束，所以PRBi需要满足上述数学式(3)的约束条件。在后对该数学式(3)进行说明。
此外，由于有些用户终端的业务要求在足够短的时间内传输数据，所以业务流传输数据的时延Di-u也是约束PRBi-u的条件之一，即，PRBi-u还需要满足上述数学式(3)的约束条件。因此，利用上述数学式(3)和数学式(4)来约束和推算PRBi-u。数学式(4)表示业务流传输数据的时延Di-u通过业务流的数据包大小Packeti-u除以业务流传输数据的码速率Ri-u来求得，此外，Di还需要满足不大于业务流的预期时延Di-u T，以避免个别业务流传输数据的时延过长而导致拥堵。
数学式(3)是表示业务流传输数据的码速率Ri-u的计算式。在该数学式(3)中，PRBi-u表示是第i个用户终端120分配到的单位PRB数量，SymbPRBi-u表示每一个单位上行PRB中可用的上行正交符号数量，Qmi-u表示每个符号可以调制传输的数据率，Rvi-u表示是信道纠错编码码率，Ranki-u表示第i个用户终端120的上行数据流数，这些数值取决于不同基站和终端的能力而不同，需要从基站和用户终端技术参数中选取以计算出业务流传输数据的码速率Ri-u。此外，Ri--u还需要满足不得小于业务要达到的预期码速率Ri-u T。
关于数学式(3)中的Qmi-u和Rvi-u的选取，还需要满足数学式(5)对于业务流丢包率的要求。
在该数学式(5)中，引用了数学式(6)来计算Q(x)，Q(x)为用来计算误差的误差函数，因此，在此的数学式(6)为本领域中公知的计算公式。在数学式(5)中，变量x即
其中的SINRi-u表示信干噪比(Signal to Interference plusNoise Ratio，SINR)，根据用户终端的发送功率和接收增益、以及小区的电磁环境干扰有关，该信干噪比SINRi由基站实时测量计算得出，Gain(Rvi-u)表示数学式(3)中选取的Rvi-u所对应的纠错编码产生的信道编码增益，其由基站技术参数确定。
根据数学式(5)，计算出的业务流的丢包率Ei-u还要求不得小于业务流的预期丢包率Ei-u T。
在通过数学式(5)确定数学式(3)中选取的Qmi-u和Rvi-u，将其带入数学式(3)，并且通过数学式(3)推算出业务流传输数据的码速率Ri-u，由此，能够通过数学式(3)反推出为第i个用户终端120分配的物理资源模块的数量PRBi-u。
通过针对小区内的所有(n个)用户终端120进行上述计算，能够针对小区内的各用户终端120分别分配多少空口资源。
然后，在步骤S240中，网络运维平台130将生成的资源预调度策略、以及从生产排产调度系统140获取的用户终端120的任务优先级发送至各小区的基站110，使基站110按照该事先设定的任务优先级在下一生产阶段或者周期中针对各小区内的用户终端120进行资源调度。
在本实施方式中，由于与工业专网下的生产排产调度系统连接，所以能够预计例如在下一生产阶段或者周期中在工业现场中的哪些小区中存在多少活跃的用户终端，从而能够获知这些用户终端的事先设定的确定的任务优先级以及针对这些用户终端生成可靠性高的资源预调度策略。
通过使基站始终按照用户终端的确定的任务优先级为用户终端进行基于资源预调度策略的资源分配，而不像以往那样采用为了实现多用户公平性而对任务优先级进行实时计算的方法，能够始终按照事先设定的任务优先级为用户终端分配资源。由此，能够避免在小区网络能力无法满足接入该小区网络的所有用户的业务需求时在某一时刻设定的任务优先级低的任务的优先级变得高于设定的任务优先级高的安全/关键业务这种情况，从而能够满足工业现场对设定优先级高的安全/关键业务始终进行优先处理的要求，能够提高基于工业专网的资源调度的可靠性和确定性。
并且，通过综合在下一生产阶段或者周期中用户终端的网络需求以及事先测定的小区电磁环境等信息来生成资源预调度策略，能够提高基于工业专网的资源调度的准确性。
另外，工业现场中的不同车间或者厂房中的不同生产线或者生产线上的不同设备要处理的业务类型不同，这些业务类型大体包括安全/关键类数据业务、周期性数据传输业务、非周期性数据传输业务、以及其他业务类型。
其中，处理安全/关键类数据业务的用户终端例如可以为监控设备，其用来监控其他设备的健康状态或监控车间内机械人是否存在误伤其他设备或人员的风险等，通常，处理安全/关键类数据业务的用户终端的通信周期很长。
周期性数据传输业务例如可以为PLC机床控制业务，上位PLC控制器周期性查询PLD线圈状态、继电器的状态并对下位的各工控装置发送指令，通常，例如以20ms轮询查询，并以20ms为周期进行数据交互。
非周期数据业务例如可以为视频监控业务，例如在发生触发监控的事件时，一边监控工业现场场景一边生成视频流并进行回传。
除了以外的其他业务例如可以为在工业现场传送一个大型数模，该大型数模只需要在任务开始时向用户终端传送一次，并在任务结束时由用户终端回传作为测试结果的数据，此类业务并非周期性或者持续发生的，而仅在某个时刻产生。
在本实施方式中，采用针对用户终端的不同业务类型分级分类地进行资源调度的方法。
如图3所示，首先，网络运维平台130确定小区内的各用户终端120的业务类型(步骤S310)，即，确定用户终端120的业务类型是安全/关键类数据业务、周期性数据传输业务、非周期性数据传输业务或者除此以外的某一种业务。
然后，在步骤S320中，与用户终端120的不同的业务类型对应地采用静态分配方式、半静态分配方式、半持续分配方式或者实时动态分配方式的预调度策略。
具体来说，当用户终端120的业务类型为安全/关键类数据业务时，采用静态分配方式的预调度策略。静态分配方式的预调度策略是指，在用户终端120建立PDU会话连接申请一次资源后，根据实时信道环境测量结果静态分配空口资源。
当用户终端120的业务类型为所述周期性数据传输业务时，采用半静态分配方式的预调度策略。半静态分配方式的预调度策略是指，在用户终端120申请一次资源后，在持续一段时间内周期性地向给该用户终端120分配资源，并且在给该用户终端120被分配时频资源之后始终占用该时频资源。
针对上述这些具有周期性特征的业务类型，通过根据预调度策略使基站110提前分配相应的时频资源，从而降低用户终端120与基站110之间发送请求到授权为止的时延，从而能够提高基于工业专网的资源调度的准确性。
当用户终端120的业务类型为所述非周期性数据传输业务时，采用半持续分配方式的预调度策略。半持续分配方式的预调度策略是指，在用户终端120申请一次资源后，根据数据报文传输大小而连续向该用户终端120分配时频资源，但在资源调度的过程中每次都要发送预调度的授权，如果在授权之后没有收到数据反馈则会将原本分配给该用户终端120的时频资源分配给其他用户终端。
当用户终端120的业务类型为除上述业务类型以外的其他业务类型时，采用实时动态分配方式的预调度策略。
此外，为了确保根据不同的业务类型准确合理地生成对应的预调度策略，网络运维平台130还可以从生产排产调度系统140获取与业务类型相关的周期相关数据，例如，可以针对安全/关键类数据业务、周期性数据传输业务获取业务通信所需的周期，针对非周期性数据可以获取业务传输数据的平均流量和峰值流量。网络运维平台130在获取这些周期相关数据进行预调度策略决策之后，将这些周期相关数据与所生成的预调度策略一并发送至基站110，使基站110综合考虑针对用户终端120事先设定的任务优先级、周期相关数据以及预调度策略地进行资源调度。
如上所述，通过根据工业现场中各小区内的不同用户终端的业务类型分级分类地进行资源分配，能够进一步提高基于工业专网的资源调度的准确性和合理性。
与上述方法相对应地，本发明实施例提供了基于工业专网的资源调度装置和电子设备。
图4是示出本发明实施例的基于工业专网的资源调度装置400的示意性框图。应理解为，基于工业专网的资源调度装置400可以包括比所示组件更多的附加组件或者省略其中所示的一部分组件，本发明对此并不进行限制。
如图4所示，基于工业专网的资源调度装置可以具备第一获取模块410、第二获取模块420、调度决策模块430以及资源调度模块440。
第一获取模块410可以构成为针对每个小区从生产排产调度系统140获取小区内的的各用户终端120的通信任务需求。在此，用户终端120的通信任务需求包括用户终端120的业务类型、基于业务类型而事先设定或者调整后的任务优先级。除此以外，用户终端120的通信任务需求还至少包括从生产排产调度系统140获取的、与用户终端120的业务类型对应的数据包大小、时延、时延抖动、丢包率指标等网络需求信息。
第二获取模块420可以构成为从信道传输模型数据库150获取每个小区的信道传输模型，由此来获取各小区的电磁信息、丢包率与MCS的对应关系等信息。
预调度决策模块430可以构成为针对每个小区，根据由第一获取模块410获取的通信任务需求以及从第二获取模块420获取的信道传输模型生成资源预调度策略。在此的资源预调度策略至少包含表示针对小区内的所有用户终端120的每一个分别分配多少资源的信息，针对小区内的所有用户终端120的每一个分别分配多少资源的计算与基于工业专网的资源调度方法的示例中说明的相同，可以采用上述数学式(2)～数学式(5)来推算出来。
资源调度模块440可以构成为将由预调度决策模块430生成的资源预调度策略和由第一获取模块410获取的用户终端120的任务优先级发送至各小区的基站110，使基站110按照任务优先级针对用户终端120进行基于资源预调度策略的资源调度。
如上所述，通过使基站始终按照用户终端的确定的任务优先级为用户终端进行基于资源预调度策略的资源分配，而不像以往那样采用为了实现多用户公平性而对任务优先级进行实时计算的方法，能够始终按照事先设定的任务优先级为用户终端分配资源。由此，能够避免在小区网络能力无法满足接入该小区网络的所有用户的业务需求时在某一时刻设定的任务优先级低的任务的优先级变得高于设定的任务优先级高的安全/关键业务这种情况，从而能够满足工业现场对设定优先级高的安全/关键业务始终进行优先处理的要求，能够提高基于工业专网的资源调度的可靠性和确定性。
在一些实施例中，预调度决策模块430还可以构成为与小区内的各用户终端120的业务类型对应地生成采用静态分配方式、半静态分配方式、半持续分配方式或者实时动态分配方式的资源预调度策略。
具体来说，如上所述，在工业现场中的用户终端的业务类型至少包括安全/关键类数据业务、周期性数据传输业务、非周期性数据传输业务。因此，预调度决策模块430可以针对安全/关键类数据业务，生成采用静态分配方式的资源预调度策略，针对与周期性数据传输业务，生成采用半静态分配方式的资源预调度策略，针对非周期性数据传输业务，生成采用半持续分配方式的资源预调度策略，针对除了上述这些业务以外的其他业务类型，生成采用实时动态分配方式的资源预调度策略。
由此，通过根据工业现场中各小区内的不同用户终端的业务类型分级分类地进行资源分配，能够进一步提高基于工业专网的资源调度的准确性和合理性。
图5示出了适合于实现本发明实施例的电子设备500的简化框图。如图所示，电子设备500包括一个或多个处理器510、耦合到处理器510的一个或多个存储器520以及耦合到处理器510的一个或多个通信模块540。
通信模块540用于双向通信。通信模块540具有通信接口以便于通信。通信接口可以表示与其他网络元件通信所必需的任何接口。
处理器510可以是适合于本地技术网络的任何类型，并且作为限制性示例，可以包括以下中的一个或多个：通用计算机、专用计算机、微处理器、数字基于工业专网的资源调度器和基于多核处理器架构的处理器。设备500可以具有多个处理器，例如专用集成电路芯片，其在时间上从属于与主处理器同步的时钟。
存储器520可以包括一个或多个非易失性存储器和一个或多个易失性存储器。非易失性存储器的示例包括但不限于只读存储器(ROM)524、电可编程只读存储器(EPROM)、闪存、硬盘、光盘(CD)、数字视频盘(DVD)和其他磁存储和/或光存储装置。易失性存储器的示例包括但不限于随机存取存储器(RAM)522和不会在断电持续时间中持续的其他易失性存储器。
计算机程序530包括由关联的处理器510执行的计算机可执行指令。计算机程序530可以存储在ROM 520中。处理器510可以通过将计算机程序530加载到RAM 520中来执行任何合适的动作和处理。
可以借助于计算机程序530来实现本发明的实施例，使得电子设备500可以执行如参考图2至图3所讨论的本发明的任何处理。本发明的实施例还可以通过硬件或通过软件和硬件的组合来实现。
在一些实施例中，计算机程序530可以有形地包含在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以包括在设备500中(诸如在存储器520中)或者可以由设备500访问的其他存储设备。可以将计算机程序530从计算机可读介质加载到RAM 522以供执行。计算机可读介质可以包括任何类型的有形非易失性存储器，例如ROM、EPROM、闪存、硬盘、CD、DVD等。
一般而言，本发明的各种示例实施例可以在硬件或专用电路、软件、逻辑，或其任何组合中实施。某些方面可以在硬件中实施，而其他方面可以在可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件中实施。当本发明的实施例的各方面被图示或描述为框图、流程图或使用某些其他图形表示时，将理解此处描述的方框、装置、系统、技术或方法可以作为非限制性的示例在硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备，或其某些组合中实施。可用来实现本发明实施例的硬件器件的示例包括但不限于：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)，等等。
作为示例，本发明的实施例可以在机器可执行指令的上下文中被描述，机器可执行指令诸如包括在目标的真实或者虚拟处理器上的器件中执行的程序模块中。一般而言，程序模块包括例程、程序、库、对象、类、组件、数据结构等，其执行特定的任务或者实现特定的抽象数据结构。在各实施例中，程序模块的功能可以在所描述的程序模块之间合并或者分割。用于程序模块的机器可执行指令可以在本地或者分布式设备内执行。在分布式设备中，程序模块可以位于本地和远程存储介质二者中。
用于实现本发明的方法的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言编写。这些计算机程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程的数据处理装置的处理器，使得程序代码在被计算机或其他可编程的数据处理装置执行的时候，引起在流程图和/或框图中规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在计算机上、部分在计算机上、作为独立的软件包、部分在计算机上且部分在远程计算机上或完全在远程计算机或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机程序代码或者相关数据可以由任意适当载体承载，以使得设备、装置或者处理器能够执行上文描述的各种处理和操作。载体的示例包括信号、计算机可读介质等等。
信号的示例可以包括电、光、无线电、声音或其他形式的传播信号，诸如载波、红外信号等。
机器可读介质可以是包含或存储用于或有关于指令执行系统、装置或设备的程序的任何有形介质。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读存储介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统、装置或设备，或其任意合适的组合。机器可读存储介质的更详细示例包括带有一根或多根导线的电气连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存储存取器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光存储设备、磁存储设备，或其任意合适的组合。
另外，尽管操作以特定顺序被描绘，但这并不应该理解为要求此类操作以示出的特定顺序或以相继顺序完成，或者执行所有图示的操作以获取期望结果。在某些情况下，多任务或并行处理会是有益的。同样地，尽管上述讨论包含了某些特定的实施细节，但这并不应解释为限制任何发明或权利要求的范围，而应解释为对可以针对特定发明的特定实施例的描述。本说明书中在分开的实施例的上下文中描述的某些特征也可以整合实施在单个实施例中。反之，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以分离地在多个实施例或在任意合适的子组合中实施。
尽管已经以特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解，所附权利要求中限定的主题并不限于上文描述的特定特征或动作。相反，上文描述的特定特征和动作是作为实现权利要求的示例形式而被公开的。
Claims (16)
1.一种基于工业专网的资源调度方法，其特征在于，包括：
针对每个小区从所述工业专网的生产排产调度系统获取小区内的各用户终端的包括业务类型、事先设定的任务优先级在内的通信任务需求；
获取每个小区的信道传输模型；
针对每个小区，根据获取到的所述通信任务需求以及所述信道传输模型生成资源预调度策略；以及
将生成的所述资源预调度策略和用户终端的所述事先设定的任务优先级发送至各小区的基站，使所述基站始终按照所述事先设定的任务优先级针对用户终端进行基于所述资源预调度策略的资源调度。
2.根据权利要求1所述的基于工业专网的资源调度方法，其特征在于，
所述资源预调度策略至少包含表示针对小区内的所有用户终端的每一个分别分配多少资源的信息。
3.根据权利要求1或者2所述的基于工业专网的资源调度方法，其特征在于，
生成资源预调度策略包括：
确定小区内的各用户终端的所述业务类型；以及
与所述业务类型对应地生成采用静态分配方式、半静态分配方式、半持续分配方式或者实时动态分配方式的所述资源预调度策略。
4.根据权利要求3所述的基于工业专网的资源调度方法，其特征在于，
用户终端的所述业务类型至少包括安全/关键类数据业务、周期性数据传输业务、非周期性数据传输业务，
与所述业务类型对应地生成资源预调度策略包括：
针对所述安全/关键类数据业务，生成采用静态分配方式的所述资源预调度策略；以及/或者
针对与所述周期性数据传输业务，生成采用半静态分配方式的所述资源预调度策略；以及/或者
针对所述非周期性数据传输业务，生成采用半持续分配方式的所述资源预调度策略；以及/或者
针对除了所述安全/关键类数据业务、所述周期性数据传输业务以及所述非周期性数据传输业务以外的其他业务类型，生成采用实时动态分配方式的所述资源预调度策略。
5.根据权利要求1或者2所述的基于工业专网的资源调度方法，其特征在于，
所述信道传输模型是通过保存有历史无线信道特征数据的信道传输模型数据库分析得出的包括小区的电磁信息、丢包率与MCS的对应关系在内的信息。
6.根据权利要求1或者2所述的基于工业专网的资源调度方法，其特征在于，
所述通信任务需求至少还包括与用户终端的所述业务类型对应的数据包大小、时延、时延抖动、丢包率指标。
7.根据权利要求1或者2所述的基于工业专网的资源调度方法，其特征在于，
用户终端的所述事先设定的任务优先级为通过所述生产排产调度系统事先对预期能够接入到所述工业专网下的各小区内的用户终端的业务类型进行分析而设定或者调整的任务优先级。
8.一种基于工业专网的资源调度装置，其特征在于，具备：
第一获取模块，其构成为针对每个小区从所述工业专网的生产排产调度系统获取小区内的各用户终端的包括业务类型、事先设定的任务优先级在内的通信任务需求；
第二获取模块，其构成为获取每个小区的信道传输模型；
预调度决策模块，其构成为针对每个小区，根据由所述第一获取模块获取的所述通信任务需求以及由所述第二获取模块获取的所述信道传输模型生成资源预调度策略；以及
资源调度模块，其构成为将由所述预调度决策模块生成的所述资源预调度策略和由所述第一获取模块获取的用户终端的所述事先设定的任务优先级发送至各小区的基站，使所述基站始终按照所述事先设定的任务优先级针对用户终端进行基于所述资源预调度策略的资源调度。
9.根据权利要求8所述的基于工业专网的资源调度方法，其特征在于，
所述资源预调度策略至少包含表示针对小区内的所有用户终端的每一个分别分配多少资源的信息。
10.根据权利要求8或者9所述的基于工业专网的资源调度装置，其特征在于，
所述预调度决策模块还构成为与小区内的各用户终端的所述业务类型对应地生成采用静态分配方式、半静态分配方式、半持续分配方式或者实时动态分配方式的所述资源预调度策略。
11.根据权利要求10所述的基于工业专网的资源调度装置，其特征在于，
用户终端的所述业务类型至少包括安全/关键类数据业务、周期性数据传输业务、非周期性数据传输业务，
所述预调度决策模块构成为，
针对所述安全/关键类数据业务，生成采用静态分配方式的所述资源预调度策略；以及/或者
针对与所述周期性数据传输业务，生成采用半静态分配方式的所述资源预调度策略；以及/或者
针对所述非周期性数据传输业务，生成采用半持续分配方式的所述资源预调度策略；以及/或者
针对除了所述安全/关键类数据业务、所述周期性数据传输业务以及所述非周期性数据传输业务以外的其他业务类型，生成采用实时动态分配方式的所述资源预调度策略。
12.根据权利要求8或者9所述的基于工业专网的资源调度装置，其特征在于，
所述信道传输模型是通过保存有历史无线信道特征数据的信道传输模型数据库分析得出的包括小区的电磁信息、丢包率与MCS的对应关系在内的信息。
13.根据权利要求8或者9所述的基于工业专网的资源调度装置，其特征在于，
所述通信任务需求至少还包括与用户终端的所述业务类型对应的数据包大小、时延、时延抖动、丢包率指标。
14.根据权利要求8或者9所述的基于工业专网的资源调度装置，其特征在于，
用户终端的所述事先设定的任务优先级为通过所述生产排产调度系统事先对预期能够接入到所述工业专网下的各小区内的用户终端的业务类型进行分析而设定或者调整的任务优先级。
15.一种设备，其特征在于，具备：
处理器；以及
存储器，其存储有计算机程序，
通过所述处理器执行所述计算机程序而使所述设备执行权利要求1～7中任一项所述的基于工业专网的资源调度方法。
16.一种可由计算机读取的存储介质，其特征在于，
存储有使计算机执行权利要求1～7中任一项所述的基于工业专网的资源调度方法的计算机程序。
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