CN105978779B - 基于工业互联网的实时通信方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于工业互联网的实时通信方法、装置及系统，本方案适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接，该方法中从节点根据从主节点获取的时间片分配信息将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份；其中，所述主节点、所述从节点以及所述目的节点采用载波通信传输技术或基带传输技术进行通信。本发明方案中，无需将网络改造为5类双绞线网络，同时从节点根据时间片传输数据及IP地址识别设备身份，也能够保证数据传输的时间确定性。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于工业互联网的实时通信方法、装置及系统。
背景技术
在工业控制领域，随着以太网通信技术的发展，其逐渐取代传统的工业现场总线技术，来传输工业控制数据。
而现有的工业控制领域中，多采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Detection，带冲突检测的载波监听多路访问技术)传输数据。具体的，该技术要求每一个节点发送数据前先侦听信道是否空闲，若空闲，则立即发送数据；否则，等待一段时间至信道空闲时再发送数据。若在上一段信息发送结束后，同时有两个或两个以上的节点都提出发送请求，则判定为冲突。若侦听到冲突，则立即停止发送数据，等待一段随机时间，再重新尝试。
由于采用CSMA/CD技术，使得任一节点发送数据时必须进行冲突检测，若检测到冲突便不能发送数据，需要继续等待一段时间，而这段等待的时间的时长是不确定的，所以导致CSMA/CD技术存在发送数据的发送时间不确定性。尤其在网络负担较重时，这种不确定性，难以适用于工业控制中对数据传输的发送时间确定性的要求。
此外，传统工业控制中多采用总线传输技术(例如PROFIBUS(Process Field Bus，过程现场总线)、Modbus(Modbus protocol，Modbus通讯协议)、can(Controller AreaNetwork，控制器局域网络)等)传输数据。而总线传输技术多采用两线制网络结构，而以太网通常使用5类双绞线传输数据。为了通过CSMA/CD技术传输数据，必然需要将两线制网络结构改造成满足以太网网络结构的5类双绞线，这一改造即耗时、又费力。
还有，现有基于总线传输技术的工业控制中传输的报文格式规定了工控设备的大量参数，每次传输数据时，需要按照报文格式填充这些参数以使其他工控设备能够根据这些参数识别工控设备的身份。而，填充参数耗费时间和处理资源，造成需要传输的数据无法及时传递。另外，不同的工业现场总线报文的识别方式是不同的，在不同工业现场总线中传输报文时，需要代理服务器对报文进行识别转换后传输，代理服务器的加入不仅浪费硬件资源，也导致需要传输的数据无法及时传递。
故此，需要一种新的工业数据传输方法，既能够不将两线制网络改造成5类双绞线改造网络，又能够保证数据传输的实时性。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于工业互联网的实时通信方法、装置及系统，用以解决目前存在为使用以太网通信技术，需要将两线制的网络改造成5类双绞线的以太网，且现有技术中改造后的以太网采用CSMA/CD技术存在数据传输时间的不确定性，网络负担重时，不能满足工业控制中对数据传输的发送时间确定性的要求的问题。
本发明实施例提供了一种基于工业互联网的实时通信方法，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接，包括：
主节点接收从节点发送的时间片获取请求，所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；
根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片，为所述待传输数据分配时间片，获得时间片分配信息；
将所述时间片分配信息发送给所述从节点，以使所述从节点根据所述时间片分配信息将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份；
其中，所述主节点、所述从节点以及所述目的节点采用载波通信传输技术或基带传输技术进行通信。
进一步地，本发明实施例还提供了一种基于工业互联网的实时通信方法方法，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接，所述方法包括：
从节点发送生成的时间片获取请求给主节点；所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；
接收主节点发送的时间片分配信息；所述时间片分配信息为所述主节点接收所述时间片获取请求后，根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片为所述待传输数据分配时间片后获得的；
根据所述时间片分配信息，将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份；
其中，所述主节点、所述从节点以及所述目的节点采用载波通信传输技术或基带传输技术进行通信。
进一步地，本发明还提供一种基于工业互联网的实时通信装置，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接，所述装置包括：
时间片获取请求接收模块，用于接收从节点发送的时间片获取请求，所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；
时间片分配模块，用于根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片，为所述待传输数据分配时间片，获得时间片分配信息；
时间片分配信息发送模块，用于将所述时间片分配信息发送给所述从节点，以使所述从节点根据所述时间片分配信息将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份；
其中，所述装置、所述从节点以及所述目的节点采用载波通信传输技术或基带传输技术进行通信。
进一步地，本发明还提供一种基于工业互联网的实时通信装置，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接，所述装置包括：
时间片获取请求发送模块，用于发送生成的时间片获取请求给主节点；所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；
时间片分配信息接收模块，用于接收主节点发送的时间片分配信息；所述时间片分配信息为所述主节点接收所述时间片获取请求后，根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片为所述待传输数据分配时间片后获得的；
数据传输模块，用于根据所述时间片分配信息，将预先生成的以所述装置的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述装置的身份；
其中，所述主节点、所述装置以及所述目的节点采用载波通信传输技术或基带传输技术进行通信。
进一步地，本发明还提供一种基于工业互联网的实时通信系统，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接，所述系统包括：
主节点，用于接收从节点发送的时间片获取请求，所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片，为所述待传输数据分配时间片，获得时间片分配信息；将所述时间片分配信息发送给所述从节点；
从节点，用于发送生成的时间片获取请求给主节点；所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；接收主节点发送的时间片分配信息；根据所述时间片分配信息，将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份；
其中，所述主节点、所述从节点以及所述目的节点采用载波通信传输技术或基带传输技术进行通信。
本发明有益效果如下：在两线制数据传输网络中，主节点根据从节点的时间片获取请求，为从节点分配时间片，以使从节点能够据为自身分配的时间片发送待传输数据。这样，无需将网络改造为5类双绞线网络，同时从节点根据时间片传输数据，也能够保证数据传输的时间确定性。此外，该网络中的从节点根据所述时间片分配信息将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份。故此，本发明实施例中传输数据无需像现有技术那样填充大量数据，由于使用统一的报文，也无需使用代理服务器，所以，本发明实施例中能够保证数据传输的实时性，本发明实施例中使用的网络是两线制的，无需像现有技术将网络改造成五类双绞线
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明实施例一中所述基于工业互联网的实时通信方法的流程示意图；
图2所示为本发明实施例二中所述基于工业互联网的实时通信方法的流程示意图；
图3所示为本发明实施例三中所述基于工业互联网的实时通信装置的结构示意图；
图4所示为本发明实施例四中所述基于工业互联网的实时通信装置的结构示意图；
图5所示为本发明实施例五中所述基于工业互联网的实时通信系统的结构示意图；
图6所示为本发明实施例提供的二线制数据传输网络的结构示意图之一；
图7所示为本发明实施例提供的二线制数据传输网络的结构示意图之二。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种基于工业互联网的实时通信方法、装置及系统，所谓工业控制数据指用于工业过程控制的数据。该方法适用于两线制数据传输网络，该两线制数据传输网络的传输介质为双绞线或屏蔽双绞线，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接。在该网络中，针对任一从节点，其数据的发送是依据主节点分配的时间片进行的，因此从节点的数据发送具有传输时间确定性，此外，该网络中的从节点根据所述时间片分配信息将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份。故此，本发明实施例中传输数据无需像现有技术那样填充大量数据，由于使用统一的报文，也无需使用代理服务器，所以，本发明实施例中能够保证数据传输的实时性，本发明实施例中使用的网络是两线制的，无需像现有技术将网络改造成五类双绞线。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，其为本发明实施例一中所述基于工业互联网的实时通信方法的流程示意图，所述数据传输方法适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接，可包括以下步骤：
步骤101：主节点接收从节点发送的时间片获取请求，所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量。
步骤102：根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片，为所述待传输数据分配时间片，获得时间片分配信息。
其中，在一个实施例中，一个时间片能够传输的数量有限，根据待传输数据的数据量可以确定分配多少时间片。故此，时间片分配信息中可以包括分配的各时间片的时间片标识，用于从节点确定自身占用哪些时间片。
步骤103：将所述时间片分配信息发送给所述从节点，以使所述从节点根据所述时间片分配信息将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份。
其中，所述主节点、所述从节点以及所述目的节点采用载波通信传输技术或基带传输技术进行通信。其中，优选的，所述载波通信传输技术为OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，正交频分复用技术)，以实现高带宽长距离传输。
其中，目的节点可以为从节点之一，也可以为所述主节点。
其中，在一个实施例中，同一时间可能有多个工业控制数据需要传输，而其中有些工业控制数据可能比较重要，故此，本发明实施例中，为了使工业控制数据传输的更能满足工业控制需要，优先将重要的数据先传输，所述时间片获取请求中还包括所述待传输数据的数据标识；步骤102(即根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片，为所述待传输数据分配时间片，获得时间片分配信息)，可具体包括以下步骤：
步骤A1：根据预存的数据标识与传输优先级的对应关系，确定所述待传输数据标识对应的传输优先级。
其中，在一个实施例中，数据标识可以是表示业务类型的标识，例如，数据标识用来区分压力传感器数据、温度传感器数据等。如表1所示为数据标识与对应的优先级的示例，当然，需要说明的是表1仅用来说明本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。
表1
| 数据标识 | 优先级 | 说明 |
| 1 | 高 | 压力传感器 |
| 2 | 低 | 设备日志 |
步骤A2：根据确定的传输优先级、所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片，为所述待传输数据分配时间片，获得时间片分配信息。
综上，本发明实施例中，在两线制数据传输网络中，主节点根据从节点的时间片获取请求，为从节点分配时间片，以使从节点能够据为自身分配的时间片发送待传输数据。这样，无需将网络改造为5类双绞线网络，同时从节点根据时间片传输数据，也能够保证数据传输的时间确定性。此外，该网络中的从节点根据所述时间片分配信息将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份。故此，本发明实施例中传输数据无需像现有技术那样填充大量数据，由于使用统一的报文，也无需使用代理服务器，所以，本发明实施例中能够保证数据传输的实时性，本发明实施例中使用的网络是两线制的，无需像现有技术将网络改造成五类双绞线。
实施例二
如图2所示，其为本发明实施例二中所述工业控制数据传输方法的流程示意图，所述数据传输方法适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接，可包括以下步骤：
步骤201：从节点发送生成的时间片获取请求给主节点；所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量。
步骤202：接收主节点发送的时间片分配信息；所述时间片分配信息为所述主节点接收所述时间片获取请求后，根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片为所述待传输数据分配时间片后获得的。
步骤203：根据所述时间片分配信息，将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份。
其中，所述主节点、所述从节点以及所述目的节点采用载波通信传输技术或基带传输技术进行通信。优选的，所述载波通信传输技术为正交频分复用技术OFDM，以实现高带宽长距离传输。
其中，在一个实施例中，为了有效利用两线制数据传输网络的带宽，提高数据发送效率，步骤203中发送所述待传输数据，可具体包括：采用OFDM技术，发送所述待传输数据；或者，采用基带传输方式，发送所述待传输数据。
其中，在一个实施例中，为了实现重要的待传输数据优先传输，所述时间片获取请求中还包括所述待传输数据的数据标识，以使所述主节点根据该数据标识确定所述待传输数据的传输等级。通过重要的待传输数据对应的传输等级也比较高，传输等级高的数据优先分配时间片，从而实现重要的数据优先发送。
其中，在一个实施例中，工业控制数据中包括实时性数据和非实时性数据，其中，实时性数据是有传输时间确定性需求的数据，而非实时性数据为无传输时间确定性需求的数据。为了能够有效的利用处理资源，将实时性数据优先传输，本发明实施例中，可以根据以下方法生成所述时间片获取请求：获得待传输数据之后，根据所述待传输数据的数据标识，确定所述待传输数据是否是有时间确定性需求的数据；若是，则生成所述时间片获取请求。这样，根据数据标识可以确定哪些数据需要生成时间片获取请求，对于这类数据，通过发送时间片获取请求给主节点以获取时间片，可以保证该类数据的传输时间是确定的。而对于非实时性数据，无需生成并发送时间片获取请求，故而可以节约从节点即主节点的处理资源。
其中，在一个实施例中，为了便于根据分配的时间片发送数据，保证数据传输的时间确定性，步骤203(即根据所述时间片分配信息，发送所述待传输数据)，可具体包括以下步骤：
步骤B1：针对所述时间片分配信息中的每个时间片，检测是否到达该时间片的触发时间。
步骤B2：若是，则在该时间片发送所述待传输数据。
其中，在一个实施例中，若步骤B1的判断结果为否，则可以继续执行步骤B1，直到判断结果为是时执行步骤B2。
其中，在一个实施例中，针对每个从节点，该从节点不可能占用所有的时间片(例如在1个小时内，可能仅有部分时间的时间片是分配给该节点的)。故此，为了提高从节点的工作效率，在分配的时间片之间的时间间隔中也能发送非实时性数据，本发明实施例中还可以包括以下步骤：
步骤C1：将所述时间片分配信息添加到时间片分配信息集合中。
步骤C2：监测当前时间是否包含在所述时间片分配信息集合中的时间片中。
其中步骤C1和步骤C2的直线顺序不受限。
步骤C3：若否，则判断自身是否处于传输空闲时间。
其中，所谓传输空闲时间，是指该时间没有预先确定要传输哪个数据。也即，该时间没有时间确定性要求的数据需要传输。
其中，在一个实施例中个，判断自身是否处于传输空闲时间可以根据现有技术确定，本发明实施例对此不做赘述。
步骤C4：若处于传输空闲时间，则采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Detection，冲突检测的载波监听多路访问技术)传输非实时性数据。
这样，本发明实施例中，在传输空闲时间采用CSMA/CD传输非实时性数据(即无传输时间确定性需求的数据)，在有时间片时传输实时性数据，实现合理安排各种数据的传输策略，提高数据传输的效率。
其中，在一个实施例中，工业过程控制中还可能由于突发事件产生的数据，有些突发事件的数据需要及时传输，为此，本发明实施例中，还可以包括以下步骤：
步骤D1：获得待传输数据之后，根据所述待传输数据的数据标识，确定所述待传输数据是否是预置突发事件的数据。
步骤D2：若是预置突发事件的数据，则开始传输所述预置突发事件的数据。
这样，本发明实施例中在遇到预置突发事件的数据时，无论当前时间对应的时间片是否有待传输的数据，都优先发送预置突发事件的数据，能够保证重要的突发事件的数据优先传输，保证工业过程控制的顺利进行。
其中，在一个实施例中，若不是预置突发事件的数据，则可以返回执行以下步骤：根据所述待传输数据的数据标识，确定所述待传输数据是否是有时间确定性需求的数据；若是，则生成所述时间片获取请求。
综上，本发明实施例中，从节点根据主节点分配的时间片传输数据，能够满足有传输时间确定性的数据的要求。而且，本发明实施例能够在二线制数据传输网络中实现，无需将传输网络改造成5类双绞线，能够降低成本，降低传输工业控制数据网络的复杂度。此外，该网络中的从节点根据所述时间片分配信息将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份。故此，本发明实施例中传输数据无需像现有技术那样填充大量数据，由于使用统一的报文，也无需使用代理服务器，所以，本发明实施例中能够保证数据传输的实时性，本发明实施例中使用的网络是两线制的，无需像现有技术将网络改造成五类双绞线。
实施例三
基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种基于工业互联网的实时通信装置，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接如图3所示，为该装置的结构示意图，包括：
时间片获取请求接收模块301，用于接收从节点发送的时间片获取请求，所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；
时间片分配模块302，用于根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片，为所述待传输数据分配时间片，获得时间片分配信息；
时间片分配信息发送模块303，用于将所述时间片分配信息发送给所述从节点，以使所述从节点所述时间片分配信息将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份；
其中，所述装置、所述从节点以及所述目的节点采用载波通信传输技术或基带传输技术进行通信。
其中，在一个实施例中，所述时间片获取请求中还包括所述待传输数据的数据标识；所述时间片分配模块，具体包括：
传输优先级确定单元，用于根据预存的数据标识与传输优先级的对应关系，确定所述待传输数据标识对应的传输优先级；
分配单元，用于根据确定的传输优先级、所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片，为所述待传输数据分配时间片，获得时间片分配信息。
本发明实施例中，在两线制数据传输网络中，该装置根据从节点的时间片获取请求，为从节点分配时间片，以使从节点能够据为自身分配的时间片发送待传输数据。这样，无需将网络改造为5类双绞线网络，同时从节点根据时间片传输数据，也能够保证数据传输的时间确定性。此外，该网络中的从节点根据所述时间片分配信息将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份。故此，本发明实施例中传输数据无需像现有技术那样填充大量数据，由于使用统一的报文，也无需使用代理服务器，所以，本发明实施例中能够保证数据传输的实时性，本发明实施例中使用的网络是两线制的，无需像现有技术将网络改造成五类双绞线。
实施例四
基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种基于工业互联网的实时通信装置，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接，如图4所示，该装置包括：
时间片获取请求发送模块401，用于发送生成的时间片获取请求给主节点；所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；
时间片分配信息接收模块402，用于接收主节点发送的时间片分配信息；所述时间片分配信息为所述主节点接收所述时间片获取请求后，根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片为所述待传输数据分配时间片后获得的；
数据传输模块403，用于根据所述时间片分配信息，将预先生成的以所述装置的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述装置的身份；
其中，所述主节点、所述装置以及所述目的节点采用载波通信传输技术或基带传输技术进行通信。
其中，在一个实施例中，所述载波通信传输技术为OFDM。
其中，在一个实施例中，所述时间片获取请求中还包括所述待传输数据的数据标识，以使所述主节点根据该数据标识确定所述待传输数据的传输等级。
其中，在一个实施例中，所述数据传输模块，具体用于：
针对所述时间片分配信息中的每个时间片，检测是否到达该时间片的触发时间；
若是，则在该时间片发送所述待传输数据。
其中，在一个实施例中，所述装置还包括：
添加模块，用于将所述时间片分配信息添加到时间片分配信息集合中；
监测模块，用于监测当前时间是否包含在所述时间片分配信息集合中的时间片中；
传输空闲判断模块，用于若当前时间不包含在所述时间片分配信息集合中的时间片中，则判断自身是否处于传输空闲时间；
非实时性数据传输模块，用于若处于传输空闲时间，则采用冲突检测的载波监听多路访问技术CSMA/CD传输非实时性数据。
其中，在一个实施例中，所述装置还包括，
时间片获取请求生成模块，用于根据以下方法生成所述时间片获取请求：
获得待传输数据之后，根据所述待传输数据的数据标识，确定所述待传输数据是否是有时间确定性需求的数据；
若是，则生成所述时间片获取请求。
其中，在一个实施例中，所述装置还包括：
预置突发事件判断模块，用于获得待传输数据之后，根据所述待传输数据的数据标识，确定所述待传输数据是否是预置突发事件的数据；
突发数据传输模块，用于若是预置突发事件的数据，则开始传输所述预置突发事件的数据。
本发明实施例中，该装置根据主节点分配的时间片传输数据，能够满足有传输时间确定性的数据的要求。而且，本发明实施例能够在二线制数据传输网络中实现，无需将传输网络改造成5类双绞线，能够降低成本，降低传输工业控制数据网络的复杂度。此外，该网络中的从节点根据所述时间片分配信息将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份。故此，本发明实施例中传输数据无需像现有技术那样填充大量数据，由于使用统一的报文，也无需使用代理服务器，所以，本发明实施例中能够保证数据传输的实时性，本发明实施例中使用的网络是两线制的，无需像现有技术将网络改造成五类双绞线。
实施例五
基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种基于工业互联网的实时通信系统，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接，如图5所示为该系统的结构示意图，该系统包括：
主节点501，用于接收从节点发送的时间片获取请求，所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片，为所述待传输数据分配时间片，获得时间片分配信息；将所述时间片分配信息发送给所述从节点；
从节点502，用于发送生成的时间片获取请求给主节点；所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；接收主节点发送的时间片分配信息；根据所述时间片分配信息，将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份；
其中，所述主节点、所述从节点以及所述目的节点采用载波通信传输技术或基带传输技术进行通信。
关于上述各实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
其中，在一个实施例中，上述两线制数据传输网络的结构示意图如图6所示，包括：
第一以太网转换器601：用于将5类双绞线传来的标准以太网信号转换为以太网帧信号；
数模转换模块602，用于将以太网帧信号经过数模转换为电力传输的数字格式信号；
处理模块603，用于将数字格式信号进行整流滤波放大，得到符合宽带电力线规范的信号；
其中，在一个实施例中，宽带电力线例如是Homeplug AV电力线。
二线线缆604，用于传输符合宽带电力线规范的信号进行传输。
其中，在一个实施例中，二线线缆例如是Profibus、CAN、Modbus、485总线、HART(模拟)、FSK、FF等常用的二线线缆。
其中，二线线缆604上连接有各个设备(包括控制设备和数据传输设备)，故此，二线线缆604可以将信号传输给其连接的至少一个设备。
图6所示的两线制数据传输网络的结构用于将信号发送给下连的设备，如图7所示，为该两线制数据传输网络的另一结构示意图，该结构用于接收下连设备发送的信号，具体的包括：
电力线耦合电路701，用于将二线线缆上的低压高频的可编程逻辑控制器波形传给可编程逻辑控制器模拟前端；
可编程逻辑控制器模拟前端702，用于将接收到的信号通过带通滤波器滤掉PLC以外的信号后传给放大滤波器；
放大滤波器703，用于对信号进行放大、滤波后传给ADC(模数转换器)；
ADC704，用于将接收的信号转换为数字信号并传给以太网转换器；
第二以太网转换器705，用于将接收的信号转换为以太网帧信号，并将以太网帧信号转换为适合5类双绞线传输的标准以太网信号。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(装置)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理装置上，使得在计算机或其他可编程装置上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (15)
1.一种基于工业互联网的实时通信方法，其特征在于，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接，所述方法包括：
主节点接收从节点确定待传输数据是有时间确定性需求的数据时发送的时间片获取请求，所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；
根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片，为所述待传输数据分配时间片，获得时间片分配信息；
将所述时间片分配信息发送给所述从节点，以使所述从节点根据所述时间片分配信息将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份；
若处于传输空闲时间，采用冲突检测的载波监听多路访问技术CSMA/CD接收从节点发送的非实时性数据；
其中，所述主节点、所述从节点以及所述目的节点采用载波通信传输技术或基带传输技术进行通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时间片获取请求中还包括所述待传输数据的数据标识；所述根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片，为所述待传输数据分配时间片，获得时间片分配信息，具体包括：
根据预存的数据标识与传输优先级的对应关系，确定所述待传输数据标识对应的传输优先级；
根据确定的传输优先级、所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片，为所述待传输数据分配时间片，获得时间片分配信息。
3.一种基于工业互联网的实时通信方法，其特征在于，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接，所述方法包括：
获得待传输数据之后，根据所述待传输数据的数据标识，确定所述待传输数据是否是有时间确定性需求的数据；若是，则生成所述时间片获取请求；
从节点发送生成的时间片获取请求给主节点；所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；
接收主节点发送的时间片分配信息；所述时间片分配信息为所述主节点接收所述时间片获取请求后，根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片为所述待传输数据分配时间片后获得的；
根据所述时间片分配信息，将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份；
将所述时间片分配信息添加到时间片分配信息集合中；并，
监测当前时间是否包含在所述时间片分配信息集合中的时间片中；
若否，则判断自身是否处于传输空闲时间；
若处于传输空闲时间，则采用冲突检测的载波监听多路访问技术CSMA/CD传输非实时性数据；
其中，所述主节点、所述从节点以及所述目的节点采用载波通信传输技术或基带传输技术进行通信。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述载波通信传输技术为正交频分复用技术OFDM。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述时间片获取请求中还包括所述待传输数据的数据标识，以使所述主节点根据该数据标识确定所述待传输数据的传输等级。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述时间片分配信息，发送所述待传输数据，具体包括：
针对所述时间片分配信息中的每个时间片，检测是否到达该时间片的触发时间；
若是，则在该时间片发送所述待传输数据。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获得待传输数据之后，根据所述待传输数据的数据标识，确定所述待传输数据是否是预置突发事件的数据；
若是预置突发事件的数据，则开始传输所述预置突发事件的数据。
8.一种基于工业互联网的实时通信装置，其特征在于，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接，所述装置包括：
时间片获取请求接收模块，用于接收从节点确定待传输数据是有时间确定性需求的数据时发送的时间片获取请求，所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；
时间片分配模块，用于根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片，为所述待传输数据分配时间片，获得时间片分配信息；
时间片分配信息发送模块，用于将所述时间片分配信息发送给所述从节点，以使所述从节点根据所述时间片分配信息将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份；
若处于传输空闲时间，采用冲突检测的载波监听多路访问技术CSMA/CD接收从节点发送的非实时性数据；
其中，所述装置、所述从节点以及所述目的节点采用载波通信传输技术或基带传输技术进行通信。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述时间片获取请求中还包括所述待传输数据的数据标识；所述时间片分配模块，具体包括：
传输优先级确定单元，用于根据预存的数据标识与传输优先级的对应关系，确定所述待传输数据标识对应的传输优先级；
分配单元，用于根据确定的传输优先级、所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片，为所述待传输数据分配时间片，获得时间片分配信息。
10.一种基于工业互联网的实时通信装置，其特征在于，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接，所述装置包括：
时间片获取请求生成模块，用于根据以下方法生成所述时间片获取请求：
获得待传输数据之后，根据所述待传输数据的数据标识，确定所述待传输数据是否是有时间确定性需求的数据；若是，则生成所述时间片获取请求；
时间片获取请求发送模块，用于发送生成的时间片获取请求给主节点；所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；
时间片分配信息接收模块，用于接收主节点发送的时间片分配信息；所述时间片分配信息为所述主节点接收所述时间片获取请求后，根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片为所述待传输数据分配时间片后获得的；
数据传输模块，用于根据所述时间片分配信息，将预先生成的以所述装置的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述装置的身份；
添加模块，用于将所述时间片分配信息添加到时间片分配信息集合中；
监测模块，用于监测当前时间是否包含在所述时间片分配信息集合中的时间片中；
传输空闲判断模块，用于若当前时间不包含在所述时间片分配信息集合中的时间片中，则判断自身是否处于传输空闲时间；
非实时性数据传输模块，用于若处于传输空闲时间，则采用冲突检测的载波监听多路访问技术CSMA/CD传输非实时性数据；
其中，所述主节点、所述装置以及所述目的节点采用载波通信传输技术或基带传输技术进行通信。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述载波通信传输技术为正交频分复用技术OFDM。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述时间片获取请求中还包括所述待传输数据的数据标识，以使所述主节点根据该数据标识确定所述待传输数据的传输等级。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述数据传输模块，具体用于：
针对所述时间片分配信息中的每个时间片，检测是否到达该时间片的触发时间；
若是，则在该时间片发送所述待传输数据。
14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
预置突发事件判断模块，用于获得待传输数据之后，根据所述待传输数据的数据标识，确定所述待传输数据是否是预置突发事件的数据；
突发数据传输模块，用于若是预置突发事件的数据，则开始传输所述预置突发事件的数据。
15.一种基于工业互联网的实时通信系统，其特征在于，适用于两线制数据传输网络，所述两线制数据传输网络中的各节点根据IP地址建立网络连接，所述系统包括：
主节点，用于接收从节点确定待传输数据是有时间确定性需求的数据时发送的时间片获取请求，所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；根据所述待传输数据的数据量以及未分配的时间片，为所述待传输数据分配时间片，获得时间片分配信息；将所述时间片分配信息发送给所述从节点；
从节点，用于发送生成的时间片获取请求给主节点；所述时间片获取请求中包括待传输数据的数据量；接收主节点发送的时间片分配信息；根据所述时间片分配信息，将预先生成的以所述从节点的IP为源IP、以目的节点的IP为目的IP、且携带所述待传输数据的报文发送给所述目的节点，以使所述目的节点根据所述源IP识别所述从节点的身份；
若处于传输空闲时间，采用冲突检测的载波监听多路访问技术CSMA/CD 接收从节点发送的非实时性数据；
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