CN115884159A

CN115884159A - 基于点对点5g远程通信的专网控制系统及其应用方法

Info

Publication number: CN115884159A
Application number: CN202211518093.8A
Authority: CN
Inventors: 朱熠丰; 朱红文
Original assignee: Altras Beijing Technology Co ltd
Current assignee: Altras Beijing Technology Co ltd
Priority date: 2022-11-30
Filing date: 2022-11-30
Publication date: 2023-03-31

Abstract

本申请涉及一种基于点对点5G远程通信的专网控制系统及其应用方法，通过利用5G路由器实现物理上隔离的AB两地设备互联互访互操作，利用5G概念拓宽局域网设备概念，即可以实现一个控制中心对多地设备的实时监控，也可以多控制中心分布化控制，特别对与工业与医疗领域这种不太适合互联网方案的案例中，实现安全的远程遥控和数据联通。5G路由器支持两个操作系统之间的点对点5G通信以及操作系统内部的及时通信，可以使用5G点对点专网通信方案，实现近似于本地局域网的控制模式。

Description

基于点对点5G远程通信的专网控制系统及其应用方法

技术领域

本公开涉及5G网络通信技术领域，尤其涉及一种基于点对点5G远程通信的专网控制系统、应用方法和控制系统。

背景技术

5G移动通信技术是多种新型无线通信方案与现有演进技术融合后的通用解决方案，5G技术采用毫米波概念，在毫米波波段中，频道带宽和传输速率可以得到成倍提升，同时由于使用了增强版本的MIMO(Multiple-Input Multiple-Output无线通信领域使用的多天线发送和接收信号的技术)，可以有效提高系统容量、覆盖范围和信噪比。5G技术现已在很多专业场景得到应用，比如无人工厂，自动化码头，远程医疗，自动驾驶汽车等。

现有技术中，对于远程点对点控制解决方案，主要采用两种模式，第一种是通过本地互联网接口以VPN(虚拟专用网络)或端口映射的方式链接到远程设备；另一种是通过本地网络远程访问移动端SIM卡，它通过电信移动网络运营商将信号和命令传输到目标设备。但是无论是VPN方法还是公网路由器对应SIM卡的方法都存在如下几个问题：

(1)虚拟专用网络(Virtual Private Network，VPN)，是专用网络的延伸，可以模拟点对点专用链接的方式通过共享或公共网络在两台计算机之间发送数据，类似于在公网中间建立虚拟专用通道(通道两端都需要公网IP)，有一些明显的缺点，比如受到基础设施限制，需要接入公网的宽带，无法移动位置后直接使用；通信安全性不高，容易受到网络干扰，速度不稳定，不适合对精度和实时性要求高的控制环境。

(2)本地网络访问SIM卡，仍然使用宽带为基础的公共网络(同样需要两端都有公网IP)，安全性，稳定性较差，不适合实时通信，同时，这种通信方法更适合主从通信，即公网端操作移动端，不适合反向操作。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出一种基于点对点5G远程通信的专网控制系统和应用方法及控制系统。

本申请一方面，提出一种基于点对点5G远程通信的专网控制系统，包括若干具备5G通信路由器的操作系统和5G公网基站，其中：

所述5G通信路由器，被配置为：

基于5G通信技术，实现操作系统之间的点对点5G远程通信；以及，基于及时通信技术，实现操作系统内部的及时通信；

所述5G公网基站，被配置为：

支持所述5G通信路由器的5G通信信号中转。

作为本申请的一可选实施方案，可选地，所述5G通信路由器上，配置有：

5G SIM卡，具备独立的公网IP地址；

所述5G通信路由器通过所述公网IP地址，实现操作系统之间的点对点5G远程通信。

作为本申请的一可选实施方案，可选地，所述5G通信路由器上，还配置有：

路由器天线，用于收发5G通信信号；

所述操作系统之间通过所述路由器天线收发5G通信信号，并由所述路由器天线转发对应的控制信号至所述操作系统内部。

作为本申请的一可选实施方案，可选地，所述5G SIM卡配置在所述5G通信路由器上。

作为本申请的一可选实施方案，可选地，所述5G通信路由器，被配置为支持如下及时通信技术中的所有路由模式：

局域网；和

广域网；和

传统路由器WAN；和

隧道代理；和

路由器端口转发；和

路由器端口映射。

作为本申请的一可选实施方案，可选地，所述操作系统的内部设备，配置有：

所述及时通信模式下的IP地址。

本申请另一方面，还提出一种所述基于点对点5G远程通信的专网控制系统的应用方法，包括如下步骤：

配置5G通信路由器，建立起操作系统之间的点对点5G远程通信；以及，建立起操作系统内部的及时通信；

配置完毕：

操作系统内部设备采用及时通信模式与所述5G通信路由器通信；

当前操作系统采用5G通信路由器，与其他操作系统远程通信，进行远程控制。

作为本申请的一可选实施方案，可选地，配置5G通信路由器，包括：

在及时通信网络下，对5G通信路由器的5G SIM卡进行注册；

为5G通信路由器配置点对点轮询策略；

配置5G通信路由器在及时通信网络下的访问IP、子网掩码和默认网关；

隧道代理设置，通过配置本地与远程的公网IP，再加上固定的本地隧道IP，实现本地信号通过隧道向远程端传输。

作为本申请的一可选实施方案，可选地，在配置5G通信路由器，建立起操作系统内部的及时通信时，包括：

获取操作系统内部设备的传输协议；

根据所述传输协议，为所述内部设备配置对应的及时通信模式。

本申请另一方面，还提出一种控制系统，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令时实现所述的应用方法。

本发明的技术效果：

本申请通过利用5G路由器实现物理上隔离的AB两地设备互联互访互操作，利用5G概念拓宽局域网设备概念，即可以实现一个控制中心对多地设备的实时监控，也可以多控制中心分布化控制，特别对于工业与医疗领域这种不太适合互联网方案的案例中，实现安全的远程遥控和数据联通。5G路由器支持两个操作系统之间的点对点5G通信以及操作系统内部的及时通信，可以使用5G点对点专网通信方案，实现近似于本地局域网的控制模式。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出为本发明基于点对点5G远程通信的专网控制系统的应用系统示意图；

图2示出为本发明A地局域网布局的示意图；

图3示出为本发明B地局域网布局的示意图；

图4示出为本发明5G通信的时序图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

实施例1

本申请，在两个或者多个应用端(下述的操作系统)上，配置可以支持5G点对点通信的5G通信路由器，对外可以实现远程通信，对内可以实现及时通信(如局域网/广域网/WAN)，以此实现端对端的通信控制。

本实施例中，操作系统，具体包含的内部设备，将根据各个类型项目配置。本实施例，优先应用于机械臂的远程操控上。

在一个机械臂操作系统中，包含配置有5G SIM卡的5G通信路由器、机械臂、工控机、远程摄像设备、运维电脑与交换机等。一端的机械臂操作系统与另一端的机械臂操作系统，采用5G通信路由器实现公网IP通信，其他设备采用如局域网的及时通信网络进行通信。

本实施例，5G通信模式，主要由5G通信路由器、标识公网IP地址的5GSIM卡以及5G公网基站，实现5G远程通信：

及时通信模式，主要依靠5G通信路由器的路由功能，实现局域网或者广域网等网络下的近程通信。

如图1所示，本申请一方面，提出一种基于点对点5G远程通信的专网控制系统，包括若干具备5G通信路由器的操作系统和5G公网基站，其中：

所述5G通信路由器，被配置为：

所述5G公网基站，被配置为：

支持所述5G通信路由器的5G通信信号中转。

如图1所示的硬件系统，其中：

远程互操作两端需要功能完整的两台设备(包含机械臂、控制箱、上位机)，此方法的核心是5G路由器的选型，路由器需要具有以下功能：

带有5G专网SIM卡插槽；

点对点通信功能，SIM注册功能；

需要配备5G移动信号增强天线；

需要具有局域网和广域网两种配置功能；

传统路由器WAN功能，隧道代理功能，端口转发功能等；

需要支持隧道代理和端口映射两个功能同时起作用而不冲突。

点对点5G网卡主要目的是实现物理上的专网通信，可以最大限度免除干扰和网络波动造成的延迟。

5G SIM卡，具备独立的公网IP地址；

本方案使用两台5G路由器和点对点SIM卡一对，分别链接A、B两地运维电脑，A、B两地可以是有5G信号覆盖的任何区域，由于我国通信基础设施的不断完善，此通信方式适合我国绝大部分城市。

从图1中可看出本方案的一大特征是利用公网基站实现专网通信，由于两张SIM卡是只可以互相发送信号的专用卡，即达到5G的高速度、高带宽、低延迟，又由于只能互相通信的特征，防止了信息泄露或其他干扰。同时由于两个SIM卡和路由器没有主从关系，可根据需要随意切换A控制B，或B控制A。

路由器天线，用于收发5G通信信号；

本实施例，优先将5G SIM卡配置在所述5G通信路由器上。

本技术的5G通信路由器提供WAN局域网链接运维电脑、交换机其他网络IP设备，SIM卡拥有专门的公网IP链接B地带有SIM卡的路由器天线，信号再通过路由器传输给B地运维电脑和其他的所有设备，完成数据的点对点传输。

局域网；和

广域网；和

传统路由器WAN；和

隧道代理；和

路由器端口转发；和

路由器端口映射。

本实施例，上述及时通信模式的配置方案，将具体根据操作系统的内部设备所支持的传输协议进行配置，比如网络摄像头由于使用RTSP协议，视频流不能使用隧道代理传输，需要使用端口转发的方法将摄像头传输的信息通过一个固定端口传输到目标地址。

所述及时通信模式下的IP地址。

在网络模式配置上，5G通信路由器通过所配置的5G SIM卡的公网IP地址进行公网通信，操作设备内部其他设备，通过在及时通信网络(比如局域网)下所配置的局域网IP地址进行通信。

本实施例，以图1中的A、B两地通信网络为例。两个5G专网卡带有配对的公网IP，其他所有设备只需配置同网段的局域网IP，A地与B地的配置方式如下图2，图3所示(其中所有IP地址均为举例说明，并非实际IP地址)。

如图2和3所示，为A地与B地网络拓扑示意图，其中路由器和SIM卡为最上层，路由器提供WAN局域网链接运维电脑、交换机其他网络IP设备，SIM卡拥有专门的公网IP链接B地带有SIM卡的路由器天线，信号再通过路由器传输给B地运维电脑和其他的所有设备，完成数据的点对点传输。

在本实施例中，5G通信路由器需要进行路由配置。

局域网设备IP配置并不能马上完成点对点高速5G通信，且不同设备的传输协议并不是相同的，比如网络摄像头RTSP协议产生的视频流信号并不能通过隧道的方式传输，具体路由器配置过程如下：

(1)SIM卡注册，根据电信运营商信息将SIM卡在广域网设置界面进行注册；

(2)路由器点对点轮询配置，设置路由器每10分钟自动访问另一侧路由器，防止假链接造成的互访中断；

(3)局域网设置，配置路由器在局域网中的访问IP，子网掩码，默认网关；

(4)隧道代理设置，这是数据互传的核心机制，通过配置本地与远程的公网IP，再加上固定的本地隧道IP实现本地信号通过隧道向远程端传输的目的；

(5)网络摄像头由于使用RTSP协议，视频流不能使用隧道代理传输，需要使用端口转发的方法将摄像头传输的信息通过一个固定端口传输到目标地址。

因此，本申请通过上述配置，建立起操作系统之间的点对点5G远程通信；以及，建立起操作系统内部的及时通信，具体参见附图4所示。

可以利用5G路由器实现物理上隔离的AB两地设备互联互访互操作，利用5G概念拓宽局域网设备概念，即可以实现一个控制中心对多地设备的实时监控，也可以多控制中心分布化控制，特别对与工业与医疗领域这种不太适合互联网方案的案例中，实现安全的远程遥控和数据联通。

此种5G互联方法采用点对点传输，主要兼具安全性和低延迟，但是实现方式并不是只有一种。AB两地的链接也可以使用虚拟VPN隧道，通过公网链接，也可以通过租用中间云服务器进行端口转发实现设备间的连接。具备如下优势：

本发明使用专网卡点对点通信，可以解决信息安全问题，SIM卡只能访问对侧设备，减少设备接入互联网后产生的网络安全和垃圾信息带来的系统卡滞风险。

本发明使用5G技术，延迟很低，可以实现实时性要求高的复杂操作。

本发明定期点对点互访，可以解决假连接问题。

本发明使用无线通信网络，两端设备都可以在移动环境下使用，操作地点灵活，不需要网线或宽带WiFi覆盖。

需要说明的是，尽管以机械臂操作系统作为示例介绍了如上远程5G通信，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据实际应用场景灵活设定操作系统的应用领域，只要可以按照上述技术方法实现本申请的技术功能即可。

实施例2

基于实施例1的实施原理，本申请另一方面，还提出一种所述基于点对点5G远程通信的专网控制系统的应用方法，包括如下步骤：

配置完毕：

在及时通信网络下，对5G通信路由器的5G SIM卡进行注册；

为5G通信路由器配置点对点轮询策略；

获取操作系统内部设备的传输协议；

配置模式的选择，具体参见实施例1的描述。

显然，本领域的技术人员应该明白，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各控制方法的实施例的流程。上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各控制方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)、快闪存储器(FlashMemory)、硬盘(HardDiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-StateDrive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

实施例3

更进一步地，本申请另一方面，还提出一种控制系统，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

本公开实施例来控制系统包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器。其中，处理器被配置为执行可执行指令时实现前面任一所述的一种。

此处，应当指出的是，处理器的个数可以为一个或多个。同时，在本公开实施例的控制系统中，还可以包括输入装置和输出装置。其中，处理器、存储器、输入装置和输出装置之间可以通过总线连接，也可以通过其他方式连接，此处不进行具体限定。

存储器作为一计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序和各种模块，如：本公开实施例的一种所对应的程序或模块。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序或模块，从而执行控制系统的各种功能应用及数据处理。

输入装置可用于接收输入的数字或信号。其中，信号可以为产生与设备/终端/服务器的用户设置以及功能控制有关的键信号。输出装置可以包括显示屏等显示设备。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.基于点对点5G远程通信的专网控制系统，其特征在于，包括若干具备5G通信路由器的操作系统和5G公网基站，其中：

所述5G通信路由器，被配置为：

所述5G公网基站，被配置为：

支持所述5G通信路由器的5G通信信号中转。

2.根据权利要求1所述的基于点对点5G远程通信的专网控制系统，其特征在于，所述5G通信路由器上，配置有：

5G SIM卡，具备独立的公网IP地址；

3.根据权利要求2所述的基于点对点5G远程通信的专网控制系统，其特征在于，所述5G通信路由器上，还配置有：

路由器天线，用于收发5G通信信号；

4.根据权利要求3所述的基于点对点5G远程通信的专网控制系统，其特征在于，所述5GSIM卡配置在所述5G通信路由器上。

5.根据权利要求1所述的基于点对点5G远程通信的专网控制系统，其特征在于，所述5G通信路由器，被配置为支持如下及时通信技术中的所有路由模式：

局域网；

广域网；

传统路由器WAN；

隧道代理；

路由器端口转发；

路由器端口映射。

6.根据权利要求5所述的基于点对点5G远程通信的专网控制系统，其特征在于，所述操作系统的内部设备，配置有：

所述及时通信模式下的IP地址。

7.权利要求1-6中任一项所述基于点对点5G远程通信的专网控制系统的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

配置完毕：

8.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于，配置5G通信路由器，包括：

在及时通信网络下，对5G通信路由器的5G SIM卡进行注册；

为5G通信路由器配置点对点轮询策略；

配置5G通信路由器在及时通信网络下的访问局域网IP、子网掩码和默认网关；

9.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于，在配置5G通信路由器，建立起操作系统内部的及时通信时，包括：

获取操作系统内部设备的传输协议；

10.一种控制系统，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令时实现权利要求7至9中任一项所述的应用方法。