在数字化浪潮席卷全球的当下,信息传输已成为金融交易、工业互联网、远程医疗、自动驾驶等关键领域的核心支撑。当前主流信息传输技术虽已实现广域覆盖,但在极端场景与高性能需求下仍存在显著短板:金融高频交易对传输时延要求严苛(需低于 1 毫秒),而现有公网传输时延普遍在 10-50 毫秒,易引发交易滑点风险;工业互联网中,设备间海量数据(如实时工况监测数据)传输常面临网络拥堵,导致数据丢包率超 1%,影响生产调度准确性;远程医疗的高清影像(单幅 CT 影像超 500MB)传输依赖大带宽,现有家庭宽带上传速率(平均 10-20Mbps)难以满足实时会诊需求;自动驾驶车路协同场景中,车辆与路侧单元(RSU)的紧急制动信息传输若出现延迟,将直接威胁行车安全。
从政策与产业趋势看,《“十四五” 数字经济发展规划》明确提出要 “提升通信网络基础设施能力,实现高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控”,而现有信息传输体系在低时延、高可靠、大带宽、抗干扰等维度尚未形成协同优化方案。同时,随着 5G-A、6G 技术研发推进,新型应用场景(如空天地一体化通信、全息通信)对信息传输的灵活性与适应性提出更高要求,市场亟需突破传统传输方法的技术瓶颈,研发具备低时延、高可靠、广适配特性的信息传输方法、专用装置及计算机设备,因此本项目研发具有重要的技术突破与产业落地价值。
低时延与高可靠性的协同优化:在金融高频交易、自动驾驶等场景中,降低传输时延常需简化数据校验流程,但此举会导致数据错误率上升(如误码率超 10⁻⁶);若采用多重校验机制保障可靠性,又会增加数据封装开销,使时延增加 2-3 倍。如何设计轻量化校验算法,在将传输时延控制在 1 毫秒内的同时,确保误码率低于 10⁻⁹,是核心技术难题。
海量异构数据的传输适配:工业互联网中,传感器数据(KB 级 / 秒)、高清监控视频(MB 级 / 帧)、设备控制指令(Byte 级)等异构数据需共用传输通道,不同数据对带宽、时延、优先级的需求差异显著(如控制指令需最高优先级,视频数据可容忍一定时延)。现有传输协议(如 TCP)难以动态调整资源分配策略,易导致高优先级数据被阻塞,如何实现异构数据的智能优先级调度与带宽动态分配,是适配多场景的关键障碍。
复杂环境下的抗干扰能力:在工业厂区(电磁干扰强)、偏远地区(信号覆盖弱)等场景,无线传输易受电磁辐射、信号衰减影响,导致数据丢包率超 5%。若采用传统重传机制,会进一步增加时延;若依赖增强信号功率,又会提升设备能耗(如功耗增加 50%)。如何设计抗干扰传输协议,结合信道感知技术动态调整传输参数(如调制方式、发射功率),在复杂环境下将丢包率控制在 0.1% 以内,且不显著增加能耗,是技术落地的难点。
多设备多场景的兼容性适配:不同行业(金融、工业、医疗)的终端设备(如交易终端、工业传感器、医疗影像设备)接口类型(如以太网、RS485、USB)、操作系统(如 Linux、Windows Embedded)差异大,现有传输装置多为定制化设计,兼容性差(仅支持 1-2 类设备)。如何研发通用型传输装置,实现对至少 8 类主流接口、5 类操作系统的兼容,同时保障不同设备接入后的传输性能稳定(如时延波动不超过 100 微秒),是提升项目普适性的重要挑战。
技术积累:团队已完成轻量化传输协议的初步研发,基于 UDP 协议优化数据封装格式,在实验室环境下实现 2 毫秒内的传输时延,误码率控制在 10⁻⁸;同时,开发了基于机器学习的信道质量预测模型,能通过历史传输数据(如信噪比、丢包率)提前 0.5 秒预判信道变化,准确率超 92%,为动态调整传输参数提供算法支撑;此外,在异构数据调度方面,已设计基于优先级的队列管理机制,可实现控制指令的优先传输,在模拟工业场景中,高优先级数据阻塞率降低至 0.5%。
硬件与设备储备:已自主研发小型化传输模块原型(尺寸≤50mm×30mm×10mm),集成无线通信(5G/Wi-Fi 6)、多接口转换(以太网 / RS485/USB)功能,实测传输时延≤3 毫秒,静态功耗≤100mW;同时,搭建了基于边缘计算的传输控制计算机设备原型,搭载自主开发的传输管理系统,可实现对 100 台终端设备的接入管理与数据调度。
知识产权与合作基础:已申请 “一种低时延高可靠的金融数据传输方法” 发明专利 1 项、“工业异构数据优先级调度装置” 实用新型专利 1 项,发表相关学术论文 2 篇;与国内某工业自动化企业、某股份制银行达成合作,获取了工业设备运行数据(100 万条 +)、金融交易模拟数据(10 万笔 +),为算法训练与场景验证提供数据支撑;同时与芯片厂商合作,定制了低功耗传输专用芯片(功耗较通用芯片降低 40%),具备高速数据处理与多接口集成能力。
实验环境搭建:已建成多场景模拟测试平台,包括:①低时延测试环境(模拟金融交易网络,支持 1000 路并发数据传输,可量化时延至微秒级);②工业干扰模拟环境(可模拟电磁辐射、信号衰减等干扰,测试抗干扰性能);③多设备兼容性测试环境(配备 20 类主流终端设备,验证装置兼容性),可实现传输时延、误码率、丢包率、兼容性等关键指标的精准测试。
性能目标:在金融高频交易场景,传输时延≤1 毫秒,误码率≤10⁻⁹;在工业互联网场景,异构数据调度响应时间≤10 毫秒,高优先级数据阻塞率≤0.1%;在复杂干扰环境(电磁干扰强度≥80dBμV/m),数据丢包率≤0.1%,传输稳定性(连续无故障运行时间)≥1000 小时。
适配目标:传输装置支持以太网、RS485、USB、CAN 等 10 类主流接口,兼容 Linux、Windows Embedded、Android 等 6 类操作系统,可接入金融终端、工业传感器、医疗影像设备等 10 类以上终端设备;计算机设备支持 1000 台以上终端设备同时接入,单设备最大数据吞吐量≥10Gbps。
能耗与成本目标:传输装置静态功耗≤80mW,动态功耗≤300mW(较现有同类产品降低 30%);计算机设备整机功耗≤50W(在满负载运行时);量产阶段,传输装置硬件成本较现有高精度传输设备降低 35%,计算机设备成本降低 25%,具备规模化推广条件。
产业化目标:项目完成后,形成可量产的信息传输方法技术方案、传输装置及计算机设备,在金融、工业、医疗领域各完成 1-2 家企业的试点应用(如金融机构高频交易系统适配、工业企业设备数据传输改造、医院影像传输系统升级),为 2027 年实现规模化落地(年产能 10 万台套)奠定基础。
技术成果:①低时延高可靠信息传输算法(含轻量化校验逻辑、异构数据调度模型、抗干扰信道适配策略)及配套软件(传输控制软件,支持 API 接口调用,兼容 Java/Python/C++ 语言);②多场景适配传输协议(含数据封装格式、优先级调度规则、抗干扰参数调整机制),可作为行业技术规范参考。
硬件与设备成果:①通用型信息传输装置(集成多接口转换、无线通信、智能调度模块,尺寸≤60mm×40mm×12mm,静态功耗≤80mW,支持 10 类接口与 6 类操作系统);②信息传输控制计算机设备(搭载自主开发的传输管理系统,支持 1000 台终端接入,吞吐量≥10Gbps,整机功耗≤50W);③传输性能测试工装(支持时延、误码率、丢包率的自动化测试,测试精度达微秒级)。
知识产权成果:申请发明专利≥4 项(含传输方法、校验算法、调度机制、抗干扰协议方向),实用新型专利≥3 项(传输装置结构、接口转换模块、测试工装结构),软件著作权≥2 项(传输控制软件、传输管理系统)。
文档成果:①技术白皮书(含传输原理、性能指标、适用场景、部署方案说明);②硬件设计文档(传输装置原理图、PCB 版图、结构图纸,计算机设备硬件配置与接口定义);③测试报告(含不同场景下的时延、误码率、丢包率、兼容性测试数据,试点应用效果评估数据);④用户操作手册(传输装置与计算机设备的安装、配置、维护指南)。
应用验证成果:完成与 1 家金融机构(高频交易场景)、1 家工业企业(设备数据传输场景)、1 家医疗机构(影像传输场景)的试点应用,形成试点应用报告(含部署方案、运行数据、用户反馈),验证项目成果的实际应用价值与稳定性。