CN116405974B - 5g智慧网关一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种5G智慧网关一体机，该终端包括：用于获取至少一个医疗设备发送的显示图像数据的数据采集模块、至少一个控制系统以及多个5G传输模块；5G传输模块，用于与外部传输所述显示图像数据；控制系统，用于基于获取到的多个传输链路的网络状态信息，确定各传输链路的链路质量，并依据链路质量对传输链路进行分级；将分级后的传输链路分配到其所包含的多个线程中，使各线程协同执行数据传输任务，数据传输任务用以指示将来自数据采集模块的显示图像数据传输到5G传输模块。本发明解决现有的智能网关传输系统的数据传输稳定性较差的技术问题，提高了终端的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，尤其是一种5G智慧网关一体机。
背景技术
智慧网关是一种物联网技术，在多个领域都有广泛的应用。它是一种具有自主学习、智能分析和数据传输等功能的智能终端，可以实现设备与设备之间的互联互通，数据的采集、传输和处理等多种功能。智慧网关在智慧学校、智慧家庭、智慧物流等领域中具有广泛的应用。特别是在医疗中，智慧网关技术为传统医疗带来了新的革新，智慧网关通过引入互联网技术、物联网技术、人工智能技术等，将医疗数据的采集、传输和处理实现自动化和智能化。智慧网关还可以实现远程医疗服务，医生可以通过智能终端对患者进行远程诊疗、监测和管理，从而实现医疗信息的共享和协同，不同医疗机构之间可以实现医疗数据的互通和共享，提高医疗服务的效率和质量。
然而，智慧网关技术在远程医疗场景下也存在一些挑战和问题，例如现有技术专利CN 213130362 U提出了一种基于5G通讯的医疗数据传输系统，车载主机终端与医疗设备连接，采集患者医疗数据并通过外部连接的无线CPE实现医疗数据的远程共享。但该专利采用了单路传输技术，通过4G/5G自动切换在一定程度上保证了数据传输的质量但并未考虑在入网切换过程中所造成的短时传输不稳定，且该专利也未考虑主机终端长期运行可能出现的宕机问题。因此，现有的智能网关传输系统的数据传输稳定性较差。
发明内容
为解决上述现有技术问题，本发明提供一种5G智慧网关一体机，用于解决现有的智能网关传输系统的数据传输稳定性较差的技术问题，提高了系统的可靠性。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种5G智慧网关一体机，包括：用于获取至少一个医疗设备发送的显示图像数据的数据采集模块、至少一个控制系统以及多个5G传输模块；
所述5G传输模块，用于与外部传输所述显示图像数据；
所述控制系统，连接于所述5G传输模块与所述数据采集模块之间，用于基于获取到的多个传输链路的网络状态信息，确定各所述传输链路的链路质量，并依据所述链路质量对所述传输链路进行分级；
将分级后的传输链路分配到其所包含的多个线程中，使各所述线程协同执行数据传输任务，所述数据传输任务用以指示将来自所述数据采集模块的显示图像数据传输到所述5G传输模块。
在一个可能的实现方式中，所述控制系统包括计算模块；
所述计算模块，用于根据所述网络状态信息中的网络设备之间的延迟信息，计算所述传输链路的针对网络端到端指标以及前端指标的富裕度；
根据所述网络状态信息中的网络传输过程中的时间误差、频率误差和相位误差，计算所述传输链路的针对时间误差指标、频率误差指标及相位误差指标的富裕度；
根据针对网络端到端指标、前端指标、时间误差指标、频率误差指标及相位误差指标的富裕度，计算所述传输链路的总体传输延迟系数，以作为所述传输链路的链路质量。
在一个可能的实现方式中，所述计算模块，还用于通过公式（1）计算针对网络端到端指标的富裕度，具体如下：
（1）
其中，为针对网络端到端指标的富裕度；/>表示整个网络的最大允许延迟，其包括端到端信号传输中的所有延迟；/>表示当信号从远程端传递到5G核心网时所有L0/L1设备单元中的延迟的总值，L0表示物理层，L1表示信号处理电平层；表示当信号从远程端传递到5G核心网时L2/L3设备的所有元件中的延迟的总值，L2表示交换层，L3表示路由层；
通过公式（2）计算针对前端指标的富裕度，具体如下：
（2）
其中，为针对前端指标的富裕度；/>表示前端段上所有L0/L1设备单元的延迟总值；/>表示前端传输段上允许的最大延迟；
通过公式（3）计算针对时间误差指标的富裕度，具体如下：
（3）
其中，为针对时间误差指标的富裕度，/>表示允许的最大时间误差；/>为时间误差；
通过公式（4）计算针对频率误差指标的富裕度，具体如下：
（4）
其中，为针对频率误差指标的富裕度，/>表示允许的最大频率误差；/>为频率误差；
通过公式（5）计算针对相位误差指标的富裕度，具体如下：
（5）
其中，为针对相位误差指标的富裕度，/>表示允许的最大相位误差；/>为相位误差；
通过公式（6）计算总体传输延迟系数，具体如下：
（6）
其中，为所述传输链路的总体传输延迟系数。
在一个可能的实现方式中，所述控制系统还包括线程控制模块；
所述线程控制模块，用于将其链路质量达到预设的第一级条件时所对应的传输链路分配到第一线程中，使利用所分配的传输链路传输所述显示图像数据；
在第二线程中，同步读取数据传输过程中的数据队列指针；以及，
在第三线程中，重复计算所述第一线程所使用的传输链路的链路质量。
在一个可能的实现方式中，所述线程控制模块，还用于当在第三线程中计算到所述第一线程所使用的传输链路的链路质量未达到所述第一级条件，但达到预设的第二级条件时，则利用所述第一线程所使用的传输链路与所述第二线程所分配到的其链路质量未达到所述第一级条件的传输链路，进行数据的交替传输。
在一个可能的实现方式中，所述线程控制模块，还用于当在第三线程中计算到所述第一线程所使用的传输链路的链路质量未达到所述第二级条件时，则断开所述第一线程所使用的传输链路，由所述第二线程所分配到的传输链路进行数据传输，并在第三线程中，重复计算所述第二线程所使用的传输链路的链路质量；以及，
在第一线程中，重新计算当前各传输链路的链路质量，并进行质量分级，以重新部署数据传输任务。
在一个可能的实现方式中，所述线程控制模块，还用于当在所述第一线程中检测到存在达到所述第一级条件的传输链路时，将该传输链路分配到所述第一线程，并断开所述第二线程所使用的传输链路，使利用所述第一线程当前所分配到的传输链路进行数据传输；
在第二线程中，读取当前数据传输过程中的数据队列指针；以及，
在第三线程中，重复计算所述第一线程所使用的传输链路的链路质量。
在一个可能的实现方式中，所述线程控制模块，还用于当在所述第一线程中检测到存在未达到所述第一级条件，但达到所述第二级条件的传输链路时，将该传输链路分配到所述第一线程，使利用所述第一线程所分配的传输链路与所述第二线程所使用的传输链路进行数据的交替传输；以及，
在第三线程中，重复计算所述第一线程所使用的传输链路的链路质量。
在一个可能的实现方式中，所述控制系统还包括系统切换模块；
所述系统切换模块，用于获取各所述控制系统的状态信息，所述控制系统包括当前用以数据传输的主控制系统以及至少一个备用控制系统；
在所述主控制系统的状态信息满足预设的切换条件时，确定目标备用控制系统，并生成用于指示所述目标备用控制系统所在支路连通的控制信息，以及用于指示所述主控制系统所在支路断开的控制信息，以便利用所述目标备用控制系统进行数据传输。
在一个可能的实现方式中，备用控制系统，用于同步读取主控制系统在数据传输过程中的数据队列指针，并计算当前多个传输链路的链路质量，进行质量分级，使由所述主控制系统切换为目标备用控制系统时，利用所述目标备用控制系统中的多个线程继续执行数据传输任务。
本发明的有益效果体现在，本申请实施例提供的5G智慧网关一体机，该终端通过设置用于获取至少一个医疗设备发送的显示图像数据的数据采集模块、至少一个控制系统以及多个5G传输模块；所述5G传输模块，用于与外部传输所述显示图像数据；所述控制系统，连接于所述5G传输模块与所述数据采集模块之间，用于基于获取到的多个传输链路的网络状态信息，确定各所述传输链路的链路质量，并依据所述链路质量对所述传输链路进行分级；将分级后的传输链路分配到其所包含的多个线程中，使各所述线程协同执行数据传输任务，所述数据传输任务用以指示将来自所述数据采集模块的显示图像数据传输到所述5G传输模块，这样通过对所有传输链路的链路质量进行计算，充分考虑了5G通信的特性，利于提高链路传输的效率。同时，通过多线程与多链路的协同作用，实现数据传输的灵活切换，以保证数据传输的稳定性和效率，解决了现有的智能网关传输系统的数据传输稳定性较差的技术问题，提高了系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明所提供的一种5G智慧网关一体机的结构示意图；
图2为本发明所提供的5G智慧网关一体机的结构示意图。
附图标记：1-5G智慧网关一体机，110-数据采集模块，120-控制系统，121-第一控制系统，122-第二控制系统，130-5G传输模块，131-第一5G传输模块，132-第二5G传输模块，140-显示模块，2-医疗设备。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
参照图1，图1为本申请实施例提供的一种5G智慧网关一体机的结构示意图，所述5G智慧网关一体机1包括：用于获取至少一个医疗设备2发送的显示图像数据的数据采集模块110、至少一个控制系统120以及多个5G传输模块130；
所述5G传输模块130，用于传输所述显示图像数据；
所述控制系统120，连接于所述5G传输模块130与所述数据采集模块110之间，用于基于获取到的多个传输链路的网络状态信息，确定各所述传输链路的链路质量，并依据所述链路质量对所述传输链路进行分级；
将分级后的传输链路分配到其所包含的多个线程中，使各所述线程协同执行数据传输任务，所述数据传输任务用以指示将来自所述数据采集模块的显示图像数据传输到所述5G传输模块。
具体的，数据采集模块110可以是具有图像数据采集功能的设备或处理器，如视频数据采集设备，且数据采集模块与医疗设备连接，用以采集医疗设备的显示图像数据，该图像数据中包含有医疗设备所采集的全部信息。控制系统120为用于控制数据传输的处理器设备，5G传输模块130用于利用5G网络进行数据传输，以将从医疗设备采集到的图像数据传输到目的设备，实现终端与外部设备的通信。本申请配置多个5G传输模块，即每个控制系统共同连接于多个5G传输模块，使利用一个或多个5G传输模块进行数据传输，提高了数据传输效率，同时使在任一5G传输模块发生故障或传输效率下降时，进行5G传输模块的灵活切换，提高了系统的可靠性，保证了传输效率。
本申请实施例提供的5G智慧网关一体机，该终端通过设置用于获取至少一个医疗设备发送的显示图像数据的数据采集模块、至少一个控制系统以及多个5G传输模块；所述5G传输模块，用于与外部传输所述显示图像数据；所述控制系统，连接于所述5G传输模块与所述数据采集模块之间，用于基于获取到的多个传输链路的网络状态信息，确定各所述传输链路的链路质量，并依据所述链路质量对所述传输链路进行分级；将分级后的传输链路分配到其所包含的多个线程中，使各所述线程协同执行数据传输任务，所述数据传输任务用以指示将来自所述数据采集模块的显示图像数据传输到所述5G传输模块，这样通过对所有传输链路的链路质量进行计算，充分考虑了5G通信的特性，利于提高链路传输的效率。同时，通过多线程与多链路的协同作用，实现数据传输的灵活切换，以保证数据传输的稳定性和效率，解决了现有的智能网关传输系统的数据传输稳定性较差的技术问题，提高了系统的可靠性。
实施例2：
在一些实施例中，所述控制系统包括计算模块；
所述计算模块，用于根据所述网络状态信息中的网络设备之间的延迟信息，计算所述传输链路的针对网络端到端指标以及前端指标的富裕度；
根据所述网络状态信息中的网络传输过程中的时间误差、频率误差和相位误差，计算所述传输链路的针对时间误差指标、频率误差指标及相位误差指标的富裕度；
根据针对网络端到端指标、前端指标、时间误差指标、频率误差指标及相位误差指标的富裕度，计算所述传输链路的总体传输延迟系数，以作为所述传输链路的链路质量。
基于上述实施例，在一实施例中，所述计算模块，还用于通过公式（1）计算针对网络端到端指标的富裕度，具体如下：
（1）
其中，为针对网络端到端指标的富裕度；/>表示整个网络的最大允许延迟，其包括端到端信号传输中的所有延迟；/>表示当信号从远程端传递到5G核心网时所有L0/L1设备单元中的延迟的总值，L0表示物理层，L1表示信号处理电平层；表示当信号从远程端传递到5G核心网时L2/L3设备的所有元件中的延迟的总值，L2表示交换层，L3表示路由层；
通过公式（2）计算针对前端指标的富裕度，具体如下：
（2）
其中，为针对前端指标的富裕度；/>表示前端段上所有L0/L1设备单元的延迟总值；/>表示前端传输段上允许的最大延迟；
通过公式（3）计算针对时间误差指标的富裕度，具体如下：
（3）
其中，为针对时间误差指标的富裕度，/>表示允许的最大时间误差；/>为时间误差；
通过公式（4）计算针对频率误差指标的富裕度，具体如下：
（4）
其中，为针对频率误差指标的富裕度，/>表示允许的最大频率误差；/>为频率误差；
通过公式（5）计算针对相位误差指标的富裕度，具体如下：
（5）
其中，为针对相位误差指标的富裕度，/>表示允许的最大相位误差；/>为相位误差；
通过公式（6）计算总体传输延迟系数，具体如下：
（6）
其中，为所述传输链路的总体传输延迟系数。
需要说明的是，物理层设备单元包括光纤放大器、波分复用器、路由可重构光透射设备、光电转换器等；信号处理电平层设备单元包括信号调制解调器、时钟恢复电路等；交换层设备单元主要包括交换机；路由层设备单元主要包括路由器和网关。
在本实施例中，通过对不同的传输链路进行延迟计算，以获得传输链路的链路质量，充分考虑了5G通信的特性以及网络的传输状态等通信特征，利于提高链路传输的效率。
实施例3：
在一些实施例中，所述控制系统还包括线程控制模块；
所述线程控制模块，用于将其链路质量达到预设的第一级条件时所对应的传输链路分配到第一线程中，使利用所分配的传输链路传输所述显示图像数据；
在第二线程中，同步读取数据传输过程中的数据队列指针；以及，
在第三线程中，重复计算所述第一线程所使用的传输链路的链路质量。
在本申请中，控制系统包括主控制系统和备用控制系统，均同时启动至少三个线程，用以执行数据传输任务。其中，第一线程可视为主要的数据传输线程，第二线程为辅助线程或备用线程，第三线程用以检测主要传输链路的链路质量，以控制数据传输的效率。此外，本申请将传输链路的链路质量分为三个等级，其中达到第一级条件为一级链路，达到第二级条件但未达到第一级条件为二级链路，以及未达到第二级条件为三级链路。可选的，控制系统将一级链路分配到第一线程，将其链路质量低于一级链路的二级链路分配给第二线程，以使在第一线程中利用一级链路对数据进行顺序传输，此时第二线程不进行数据传输，而在第二线程中不停地读取数据队列指针，在第三线程中对第一线程中的一级链路进行检测。优选的，本申请在计算链路质量后，将各链路进行排序，并进行分级，那么可将一级链路中排序在首位的传输链路分配到第一线程，将二级链路中排序在前的传输链路分配到第二线程，利于优先选择质量较优的传输链路，提高了传输链路的效率。因此，本实施例实现多线程针对数据传输任务的协同作用，提高了数据处理的效率，并通过第二线程的数据同步操作，能够可靠地实现第一线程与第二线程的操作切换，防止因线程切换造成数据丢失、传输延迟等情况。以及，本实施例利用第三线程对主要传输链路的检测，保证了主要传输链路的传输效率。同时，结合多线程的协同及传输链路的质量特性，进一步提高了数据传输效率。
在一实施例中，数据采集模块由处理器、存储器、视频采集卡、主板组成，数据采集模块通过HDMI接口以有线的方式与医疗设备进行连接，用以通过数据采集模块采集与其连接医疗设备的显示图像数据，且所采集的数据存储于存储器中。具体的，在数据采集模块对所采集的数据进行存储的过程中，按照预设数据量大小及采集顺序对显示图像数据进行分块存储，并对每一个存储块打上标识符，继而将标识符额外存储于一个线性列表中。因此，在数据传输的过程中，控制系统在第一线程中利用一级链路进行顺序传输，每传输一个存储块，标识队列中的标识就出一个队列，即标识队列指针移动一位，那么此时第二线程不停的读标识队列指针，以同步记录数据传输情况。
在一些实施例中，所述线程控制模块，还用于当在第三线程中计算到所述第一线程所使用的传输链路的链路质量未达到所述第一级条件，但达到预设的第二级条件时，则利用所述第一线程所使用的传输链路与所述第二线程所分配到的其链路质量未达到所述第一级条件的传输链路，进行数据的交替传输。
在本实施例中，当第三线程检测到第一线程所使用的一级链路将为二级链路时，第二线程根据标识指针获取对应标识对标识所属存储块进行读取，然后采用第一线程和第二线程交替发送的方式进行数据传输，此时第二线程可使用分配到的Ⅱ级链路。由于每个存储块都有标识，在传输到远端后根据标识进行存储块拼接即可。因此，本实施例利用第一线程和第二线程进行交替传输，同时利用了两个传输链路进行交替传输，能够降低每个传输链路的传输数据量，以及降低每个线程的数据处理量，以优化各链路和各线程的效率，提高了整体系统的稳定性和效率。
在一些实施例中，所述线程控制模块，还用于当在第三线程中计算到所述第一线程所使用的传输链路的链路质量未达到所述第二级条件时，则断开所述第一线程所使用的传输链路，由所述第二线程所分配到的传输链路进行数据传输，并在第三线程中，重复计算所述第二线程所使用的传输链路的链路质量；以及，
在第一线程中，重新计算当前各传输链路的链路质量，并进行质量分级，以重新部署数据传输任务。
在本实施例中，当第三线程检测到第一线程所使用的一级链路将为三级链路时，则由第二线程利用此前分配的二级链路进行独立传输，以及第三线程对当前作为主要传输链路的第二线程所使用的传输链路进行检测。此时第一线程断连，并对所有传输链路进行重新计算和排序。因此，本实施例通过断开在第一线程中传输质量较低的三级链路，切换为利用在第二线程中质量高于该三级链路的传输链路进行单独传输，实现多线程与多链路之间的灵活切换，利于提高数据传输的稳定性和效率。同时，本实施例通过在非数据传输线程中重新部署基于多线程与多链路的数据传输任务，提高了线程的利用率，进一步提高了数据传输效率，保证了数据传输的稳定性。
基于上述实施例，在一实施例中，所述线程控制模块，还用于当在所述第一线程中检测到存在达到所述第一级条件的传输链路时，将该传输链路分配到所述第一线程，并断开所述第二线程所使用的传输链路，使利用所述第一线程当前所分配到的传输链路进行数据传输；
在第二线程中，读取当前数据传输过程中的数据队列指针；以及，
在第三线程中，重复计算所述第一线程所使用的传输链路的链路质量。
在另一实施例中，所述线程控制模块，还用于当在所述第一线程中检测到存在未达到所述第一级条件，但达到所述第二级条件的传输链路时，将该传输链路分配到所述第一线程，使利用所述第一线程所分配的传输链路与所述第二线程所使用的传输链路进行数据的交替传输；以及，
在第三线程中，重复计算所述第一线程所使用的传输链路的链路质量。
在本申请中，通过重新计算当前所有传输链路的链路质量，重新部署多线程和多链路的运行，在重新检测到存在一级链路时，在第一线程中利用该一级链路进行数据传输，且第二线程恢复同步当前数据传输情况，以备实现线程的切换。其次，在重新检测到不存在一级链路，但存在二级链路时，将该二级链路分配到第一线程，使利用第一线程与第二线程以及两个传输链路进行数据的交替传输。以此类推，依据第三线程针对主要传输链路的检测情况，执行相应的线程及链路的切换操作。因此，本实施例通过在传输质量较差的情况下重新部署数据传输任务，实现及时切换高质量传输链路，保证了数据传输效率。
实施例4：
在一些实施例中，所述控制系统还包括系统切换模块；
所述系统切换模块，用于获取各所述控制系统的状态信息，所述控制系统包括当前用以数据传输的主控制系统以及至少一个备用控制系统；
在所述主控制系统的状态信息满足预设的切换条件时，确定目标备用控制系统，并生成用于指示所述目标备用控制系统所在支路连通的控制信息，以及用于指示所述主控制系统所在支路断开的控制信息，以便利用所述目标备用控制系统进行数据传输。
示例性的，图2为本发明所提供的5G智慧网关一体机的结构示意图，该5G智慧网关一体机1由数据采集模块110、控制系统120、5G传输模块130以及显示模块140组成。显示模块140连接于各控制系统，用于展示数据采集模块110所采集到的显示图像数据。此外，控制系统包括第一控制系统121和第二控制系统122，5G传输模块包括第一5G传输模块131和第二5G传输模块132，第一控制系统121、第二控制系统122均与数据采集模块110相连接，且第一控制系统121、第二控制系统122均连接于第一5G传输模块131、第二5G传输模块132。多个控制系统为并行运行的系统，便于控制系统之间的切换，提高了处理效率，避免了因任一控制系统故障所造成的传输不同步、数据丢失等情况，示例性的，如图2所示，第一控制系统121与第二控制系统122为两个并行运行的系统，该系统可为两个不同的操作系统，例如第一控制系统为ubuntu，第二控制系统为windows，两个控制系统运行两块独立的主板上，拥有独立的处理器，其次第一控制系统与第二控制系统除了负责对视频数据做传输所需编码以外，还额外提供远程通话视频会议等服务。
在本申请中，控制系统分为主控制系统和备用控制系统。示例性的，如图2所示，第一控制系统121与第二控制系统122通过桥接的方式与数据采集模块110相连，其中，将第一控制系统121与第二控制系统122中的任意一个作为主控制系统，另一个将作为备用控制系统。主控制系统和备用控制系统同时和显示模块140相连，仅针对主控制系统进行信号输出。由于数据采集模块110同时与多个医疗设备2连接，所采集的数据也为多路数据，那么显示模块140在对数据进行展示时，因显示模块140的总分辨率有限，所以主控制系统对数据进行下采样以保证同时显示多个医疗设备2的数据。此外，本申请通过任意一个控制系统能够连接5G传输模块与数据采集模块110，使得在主控制系统或任一支路故障时，能够切换到备用控制系统，使该备用控制系统所在的支路连通，保障了终端设备的正常运行，以及保证了数据传输的稳定性。
在本实施例中，状态信息包括但不限于控制系统的可用状态及链路质量情况，本申请不对此做出限定。具体的，在检测到主控制系统发生故障时，主控制系统生成用于控制其断开的控制信息，且目标备用控制系统生成用于控制其连通的控制信息，使进行主备系统的切换，那么由主控制系统及时切换到目标备用控制系统，以便通过该目标备用控制系统实现5G传输模块与数据采集模块的连接，有效防止数据传输中断，保持数据的稳定传输，提高了终端设备的高可用性。
示例性的，参见图2，将第一控制系统121作为主控制系统，将第二控制系统122作为备用控制系统，此时通过第一控制系统121实现第一5G传输模块131、第二5G传输模块132与数据采集模块110的连接，在检测到主控制系统满足切换条件时，第一控制系统121生成相应的断开控制信号，且第二控制系统122生成相应的连通控制信号，使得切换到利用第二控制系统122与第一5G传输模块131、第二5G传输模块132实现针对数据采集模块110的数据传输。其中，利用第一5G传输模块131、第二5G传输模块132中的一个或多个模块向外部进行数据传输，本申请不对此做出限定。更具体的，无论针对第一控制系统121或第二控制系统122的连接，若仅利用第一5G传输模块131进行外部传输，在其发生故障或传输效率下降时，可灵活切换到第二5G传输模块132或两者协同进行传输，提高了系统的可靠性。
本申请实施例提供的5G智慧网关一体机，该终端通过设置用于获取至少一个医疗设备发送的显示图像数据的数据采集模块、至少一个控制系统以及多个5G传输模块；所述5G传输模块，用于传输所述显示图像数据；所述控制系统，连接于所述5G传输模块与所述数据采集模块之间，其能够操作以使得生成各自的控制信号，以控制所在支路的通断，以便在任一时刻将至多一个所述5G传输模块与所述数据采集模块连接，这样通过使用多个控制系统并行运行的方式，实现了该终端设备具有数据输入切换到选择任意输出的能力，使得在一控制系统故障时能够切换到其他控制系统进行运行，保证了数据采集模块与5G传输模块之间的连通，以保证数据传输的稳定性，解决了现有的智能网关传输系统的数据传输稳定性较差的技术问题，能有效避免终端宕机的风险以及入网切换过程中短期传输不稳定的情况，提高了系统的可靠性，保证了终端长期稳定运行。同时，该终端集上述多设备于一体，具有较强的可移动性和功能性。
在一些实施例中，备用控制系统，用于同步读取主控制系统在数据传输过程中的数据队列指针，并计算当前多个传输链路的链路质量，进行质量分级，使由所述主控制系统切换为目标备用控制系统时，利用所述目标备用控制系统中的多个线程继续执行数据传输任务。
在本申请中，主控制系统与备用控制系统同时启动多个线程，在主控制系统进行数据传输时，在备用控制系统的一个线程中同步读取数据传输情况，能够可靠地实现主控制系统与备用控制系统的操作切换，防止因系统切换造成数据丢失、传输延迟等情况。以及，在备用控制系统的另一个线程中对主要传输链路的检测，保证了主要传输链路的传输效率。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。
在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用以描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“~”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如：“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A~B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。
在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种5G智慧网关一体机，其特征在于，包括：用于获取至少一个医疗设备发送的显示图像数据的数据采集模块、至少一个控制系统以及多个5G传输模块；
所述5G传输模块，用于向外部传输所述显示图像数据；
所述控制系统，连接于所述5G传输模块与所述数据采集模块之间，用于基于获取到的多个传输链路的网络状态信息，确定各所述传输链路的链路质量，并依据所述链路质量对所述传输链路进行分级；
将分级后的传输链路分配到其所包含的多个线程中，使各所述线程协同执行数据传输任务，所述数据传输任务用以指示将来自所述数据采集模块的显示图像数据传输到所述5G传输模块；
其中，所述控制系统包括计算模块；
所述计算模块，用于根据所述网络状态信息中的网络设备之间的延迟信息，计算所述传输链路的针对网络端到端指标以及前端指标的富裕度；
根据所述网络状态信息中的网络传输过程中的时间误差、频率误差和相位误差，计算所述传输链路的针对时间误差指标、频率误差指标及相位误差指标的富裕度；
根据针对网络端到端指标、前端指标、时间误差指标、频率误差指标及相位误差指标的富裕度，计算所述传输链路的总体传输延迟系数，以作为所述传输链路的链路质量；
所述计算模块，还用于通过公式（1）计算针对网络端到端指标的富裕度，具体如下：
（1）
其中，为针对网络端到端指标的富裕度；/>表示整个网络的最大允许延迟；/>表示当信号从远程端传递到5G核心网时所有L0/L1设备单元中的延迟的总值，L0表示物理层，L1表示信号处理电平层；/>表示当信号从远程端传递到5G核心网时L2/L3设备的所有元件中的延迟的总值，L2表示交换层，L3表示路由层；其中，L0/L1设备单元表征L0设备单元和L1设备单元，L0设备单元包括光纤放大器、波分复用器、路由可重构光透射设备和光电转换器，L1设备单元包括信号调制解调器和时钟恢复电路；L2/L3设备表征L2设备和L3设备，L2设备包括交换机，L3设备包括路由器和网关；
通过公式（2）计算针对前端指标的富裕度，具体如下：
（2）
其中，为针对前端指标的富裕度；/>表示前端传输段上所有L0/L1设备单元的延迟总值；/>表示前端传输段上允许的最大延迟；
通过公式（3）计算针对时间误差指标的富裕度，具体如下：
（3）
其中，为针对时间误差指标的富裕度，/>表示允许的最大时间误差；为时间误差；
通过公式（4）计算针对频率误差指标的富裕度，具体如下：
（4）
其中，为针对频率误差指标的富裕度，/>表示允许的最大频率误差；为频率误差；
通过公式（5）计算针对相位误差指标的富裕度，具体如下：
（5）
其中，为针对相位误差指标的富裕度，/>表示允许的最大相位误差；/>为相位误差；
通过公式（6）计算总体传输延迟系数，具体如下：
（6）
其中，为所述传输链路的总体传输延迟系数；
所述控制系统还包括线程控制模块；
所述线程控制模块，用于将链路质量达到预设的第一级条件时所对应的传输链路分配到第一线程中，使用所分配的传输链路传输所述显示图像数据；
在第二线程中，同步读取数据传输过程中的数据队列指针，并向第二线程分配链路质量未达到所述第一级条件的传输链路；以及，
在第三线程中，重复计算所述第一线程中当前所分配到的传输链路的链路质量；
所述线程控制模块，还用于当在第三线程中计算到所述第一线程中当前所分配到的传输链路的链路质量未达到所述第一级条件，但达到预设的第二级条件时，则利用所述第一线程所分配到的传输链路与所述第二线程所分配到的链路质量未达到所述第一级条件的传输链路，进行数据的交替传输；
所述线程控制模块，还用于当在第三线程中计算到所述第一线程中当前所分配到的传输链路的链路质量均未达到所述第一级条件与所述第二级条件时，则断开所述第一线程所分配到的传输链路，由所述第二线程所分配到的传输链路进行数据传输，并在第三线程中，重复计算所述第二线程所分配到的传输链路的链路质量；以及，
在第一线程中，重新计算当前各传输链路的链路质量，并进行质量分级，以重新部署数据传输任务。
2.根据权利要求1所述的5G智慧网关一体机，其特征在于，所述线程控制模块，还用于当在所述第一线程中检测到存在达到所述第一级条件的传输链路时，将该传输链路分配到所述第一线程，并断开所述第二线程中此前所分配到的传输链路，使利用所述第一线程当前所分配到的传输链路进行数据传输；
在第二线程中，读取当前数据传输过程中的数据队列指针；以及，
在第三线程中，重复计算所述第一线程中当前所分配到的传输链路的链路质量。
3.根据权利要求1所述的5G智慧网关一体机，其特征在于，所述线程控制模块，还用于当在所述第一线程中检测到存在未达到所述第一级条件，但达到所述第二级条件的传输链路时，将该传输链路分配到所述第一线程，使利用所述第一线程所分配的传输链路与所述第二线程中此前所分配到的传输链路进行数据的交替传输；以及，
在第三线程中，重复计算所述第一线程中当前所分配到的传输链路的链路质量。
4.根据权利要求3所述的5G智慧网关一体机，其特征在于，所述控制系统还包括系统切换模块；
所述系统切换模块，用于获取各所述控制系统的状态信息，所述控制系统包括当前用以数据传输的主控制系统以及至少一个备用控制系统；
在所述主控制系统的状态信息满足预设的切换条件时，从多个所述备用控制系统中确定目标备用控制系统，并生成用于指示所述目标备用控制系统所在支路连通的控制信息，以及用于指示所述主控制系统所在支路断开的控制信息，以便利用所述目标备用控制系统进行数据传输。
5.根据权利要求4所述的5G智慧网关一体机，其特征在于，所述备用控制系统，用于同步读取所述主控制系统在数据传输过程中的数据队列指针，并计算当前多个传输链路的链路质量，进行质量分级，使由所述主控制系统切换为目标备用控制系统时，利用所述目标备用控制系统中的多个线程继续执行所述数据传输任务。
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