工业网络系统的感知-传输-控制一体化挑战与进展像一位精明的工匠用can现场总线巧妙编织每一次数据交换
工业网络系统：融合控制与信息通信的动态体。这种系统通过高度融合自动控制技术、计算机技术和通信网络技术，实现了信息系统与工业物理过程的协同，以达到生产最优化、流程简化和效率最大化，对促进工业制造数字化、网络化和智能化发展至关重要。它集成了感知、传输和协同控制功能，具有结构网络化、现场控制和功能分散等优势，是实现工业信息物理系统智能互联的关键。不过，这种感知-传输-控制一体设计面临诸多挑战，如资源受限终端难以融合，以及在复杂环境中保持时间确定性和高可靠性传输。面对这些挑战，必须满足实时可靠泛在通信以及敏捷精确协同控制需求，并综合利用理论来结合优化理论与网络设计方法，为自适应于系统动态及网络能力的新一代工业网络提供支持。
为了实现这一目标，我们需要清晰表达感知、传输和控制三者间相辅相成且相互制约的耦合关系，为揭示三者交互作用并提升整体性能奠定基础。本文围绕感知-传输-控制框架分析了“一体化”带来的挑战及其关键问题，从非理想通信下的异构分布式融合估计到面向感知与控制的适变传输，再到复杂环境下的协同控制，本文回顾了国内外研究现状及进展。
如何实现联合设计？我们通常考虑如何利用反馈信息达到特定目标，但假设完美或符合特定模型；而通信理论则主要关注快速可靠地从源端到终端。但这导致独立分离设计限制了整体性能提升。在恶劣环境下，状态不可测，部分信息丢失或超时影响着性能。为解决此问题，一体设计是有效途径之一。
本文探索了一体设计提出了图2所示工业网路系统分层架构，其中边缘估计终端负责原始数据预处理及转发，以减少能量消耗并提高交互可靠性。此外，每簇部署一个边缘估计终端，并使用边缘计算技术去除冗余数据以提高精度。
这样的架构可以最小化总代价并开展资源受限自适应调度等联合设计。这使得感知为控提供支撑，传输保证实时交互，而控保证稳定运行，从而提升协同能力。目前研究尚处于探索阶段，但随着跨学科发展，这将迅速推动前进！
