CN113810256A - 工业通信方法、系统和可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种工业通信方法、系统和可读存储介质，通过在第一无线传输设备根据所述目标端口的总线类型和总线编号对所述第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息；然后在低延时网络将第二通讯信息传播；在第二无线传输设备接收到第二通讯信息后，对第二通讯信息进行解包，获得第一通讯信息对应的总线类型和总线编号；根据该总线类型和总线编号将第一通讯信息分发到第二无线传输设备与该总线类型相匹配的目标端口。通过上述的方法，实现了工业总线数据通过无线传输设备利用低延时网络的传输。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种工业通信方法、系统和可读存储介质。
背景技术
随着5G技术规范的完善和冻结，基于高带宽的eMBB网络逐渐普及，基于超低时延的uLLC的垂直应用也逐渐展开。工业互联网、万物互联等新兴应用方兴未艾。5G逐渐向生产、生活的各个方便渗透。但是工业设备种类繁多，单品种产品量较小，集成5G设计天线设计、模组调试、软件协议转换等工作相对复杂；行业集成需要远距离传输的公网工业设备普遍采用CPE等无线传输设备方式提供接入服务。目前市面CPE等无线传输设备只支持普通通讯接入，无法支持低时延等网络通信特性。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种工业通信方法、系统和可读存储介质，以解决相关技术中传统技术无线传输设备只支持普通通讯接入，无法支持低时延等网络通信特性的技术问题。
根据本发明的实施例，本发明提供了一种工业通信方法，应用于无线传输设备，包括：
第一无线传输设备通过目标端口接收第一通讯信息；
第一无线传输设备根据所述目标端口的总线类型和总线编号对所述第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息；
第一无线传输设备通过低延时网络将所述第二通讯信息发送到第二无线传输设备；
第二无线传输设备对第二通讯信息进行解包，获得第一通讯信息、总线类型和总线编号；
第二无线传输设备根据总线类型和总线编号得到所述目标端口，并将第一通讯信息分发到所述目标端口。
可选地，所述目标端口包括CAN总线接口、MUDBUS总线接口、USB接口或者LAN接口。
可选地，第一无线传输设备根据所述目标端口的总线类型和总线编号对所述第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息，包括：根据总线类型和总线编号以及广播地址的IP对第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息；
第一无线传输设备通过低延时网络将所述第二通讯信息发送到第二无线传输设备，包括：根据广播地址的IP对第二通讯信息进行广播，发送到目标地址的第二无线传输设备。
可选地，第一无线传输设备根据所述目标端口的总线类型和总线编号对所述第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息，包括：对第一通讯信息添加总线类型、总线编号信息、同步信息、数据长度信息，得到第二通讯信息。
可选地，第一无线传输设备根据所述目标端口的总线类型和总线编号对所述第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息，包括：对第一通讯信息添加IP信息、总线类型、总线编号信息、同步信息、数据长度信息、校验信息得到第二通讯信息。
根据本发明的实施例，本发明还提供了一种工业通讯系统，包括：无线传输设备，用于接收来自于目标端口第一通讯信息并根据总线类型和总线编号对第一通讯信息进行封装得到第二通讯信息，并将第二通讯信息发送至核心网络；和/或，
用于接收来自于核心网络的第二通讯信息并解包，根据总线类型和总线编号分发到所述目标端口；
工业传感设备，用于收集工业设备通讯信息并传输到无线传输设备；核心网络，用于实现无线传输设备之间的通讯信息传输。
可选地，所述无线传输设备，包括：
端口，用于连接与之相对应的总线，接收或传输信息；
控制中心，用于根据对应的总线类型和对应的总线编号对第一通讯信息进行封装，以及对无线传输设备接收到的第二通讯信息解包并转发到目标端口；
传输模块，用于在若干无线传输设备之间传输第二通讯信息。
可选地，所述传输模块，包括：5G天线，5G模块。
可选地，所述端口包括：物理端口和/或虚拟端口。
根据本发明的实施例，本发明还提供了一种非瞬时的可读存储介质，当处理器执行时实现如上所述的方法步骤。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明技术中，第一无线传输设备根据所述目标端口的总线类型和总线编号对所述第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息；然后在低延时网络将第二通讯信息传播；在第二无线传输设备接收到第二通讯信息后，对第二通讯信息进行解包，获得第一通讯信息对应的总线类型和总线编号；根据该总线类型和总线编号将第一通讯信息分发到第二无线传输设备与该总线类型相匹配的目标端口。通过上述的方法，实现了工业总线数据通过无线传输设备利用低延时网络的传输。
附图说明
图1为本发明一实施例中工业通信方法的流程图；
图2为本发明一实施例中数据打包格式示意图；
图3为本发明一实施例中工业通讯系统的结构示意图；
图4为本发明一实施例中工业通讯系统的结构示意图；
图5为本发明一实施例中无线传输设备结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”、“具有”、“含”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。本文中所出现的模块的划分，仅仅是一种逻辑上的划分，实际应用中实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合成或集成在另一个系统中，或一些特征可以忽略，或不执行，另外，所显示的或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块之间的间接耦合或通信连接可以是电性或其他类似的形式，本文中均不作限定。并且，作为分离部件说明的模块或子模块可以是也可以不是物理上的分离，可以是也可以不是物理模块，或者可以分布到多个电路模块中，可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本发明实施例方案的目的。应当理解的是，若提及一元件/模块“连接”或者“联接”到另一元件/模块时，其可以直接地连接或直接地联接到另一元件/模块或者也可以存在元件/模块。相反地，当提及一元件/模块“直接地连接”或“直接地联接”到另一元件/模块时，则不存在中间元件/模块。
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、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、设备(系统)，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设备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设备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设备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设备上，使得在计算机或其他可编程设备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设备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。本方法实际上包括，可以在不同公司完成本方法的一步或几步，分别达到该步骤的小目标，再整合起来达到本发明的目的。本方法的步骤，只是逻辑上的一种划分，并不是严格的时间顺序。
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1至图5，本发明提供了一种工业通信方法，应用于无线传输设备，包括：
第一无线传输设备通过目标端口接收第一通讯信息；
第一无线传输设备根据所述目标端口的总线类型和总线编号对所述第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息；
第一无线传输设备通过低延时网络将所述第二通讯信息发送到第二无线传输设备；
第二无线传输设备对第二通讯信息进行解包，获得第一通讯信息、总线类型和总线编号；
第二无线传输设备根据总线类型和总线编号得到所述目标端口，并将第一通讯信息分发到所述目标端口。
本实施例中，第一无线传输设备根据所述目标端口的总线类型和总线编号对所述第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息；然后在低延时网络将第二通讯信息传播；在第二无线传输设备接收到第二通讯信息后，对第二通讯信息进行解包，获得第一通讯信息对应的总线类型和总线编号；根据该总线类型和总线编号将第一通讯信息分发到第二无线传输设备与该总线类型相匹配的目标端口。通过上述的方法，实现了工业总线数据通过无线传输设备利用低延时网络的传输。
步骤S101，第一无线传输设备通过目标端口接收第一通讯信息。
如图3和图4所示，工业联网设备可通过CAN总线、MODUBS总线、USB接口、LAN、WIFI等方式接入无线传输设备，比如路由交换控制器，5G CPE等等。因为一般需要低时延的工业设备，都是通过总线接入的；而通过LAN或者WIFI设备接入的都是通用设备，所以可以将该目标端口限定为CAN总线、MUDBUS总线、USB接口或者LAN接口，即：所述目标端口包括CAN总线接口、MUDBUS总线接口、USB接口或者LAN接口。这样就可以将通用设备和工业设备的线路区分开来，采取不同的通信方式，提高了通讯效率。
步骤S102，第一无线传输设备根据所述目标端口的总线类型和总线编号对所述第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息。
可选地，第一无线传输设备根据所述目标端口的总线类型和总线编号对所述第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息，包括：根据总线类型和总线编号以及广播地址的IP对第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息；
第一无线传输设备通过低延时网络将所述第二通讯信息发送到第二无线传输设备，包括：根据广播地址的IP对第二通讯信息进行广播，发送到目标地址的第二无线传输设备。
可选地，第一无线传输设备根据所述目标端口的总线类型和总线编号对所述第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息，包括：对第一通讯信息添加总线类型、总线编号信息、同步信息、数据长度信息，得到第二通讯信息。
本实施例中，如图2所示，第二通讯信息的数据结构包括：IP包头与IP包负载，IP包头可以根据互联网协议由无线传输设备加入，IP包负载包括：低时延包头、数据(即第一通讯信息)以及用于校验的信息。其中低时延包头的数据结构包括：同步头、总线类型、总线编号、数据长度。其中，同步头就是一些特殊的字符(比如"aabbsyncheader",等，跟其他的数据分开)，表明这一段是作为二次打包的信息的。当然在本领域技术人员可以替换的范围内，位置也可以在尾部。
步骤S103，第一无线传输设备通过低延时网络将所述第二通讯信息发送到第二无线传输设备。
本实施例中，如图3和图4所示，利用低延时网络，或5G中具有低延时特性的专用网络切片通道传输。数据发送跟接收端之间的时间比较短，远程组网就像在一个房间一样，普通的网络，发送到接收可能有2、3秒的时延，但是在工业组网环境，要求在毫秒级别；才能保证反应足够快，足够迅速，满足工业信息传递的的要求。
步骤S104，第二无线传输设备对第二通讯信息进行解包，获得第一通讯信息、总线类型和总线编号。
本实施例中，如图2所示，按照封装的固有结构解包，即可获得第一通讯信息、总线类型和总线编号。
步骤S105，第二无线传输设备根据总线类型和总线编号得到所述目标端口，并将第一通讯信息分发到所述目标端口。
本实施例中，如图3和图4所示，第一通讯信息分发到所述目标端口，比如当第一无线传输设备通过CAN总线端口接收，那么第二无线传输设备就通过CAN总线端口又将通讯信息发送至该地的工业设备上，这样统一了信息的传输方式和格式，保证了信息传输的完整性。
值得说明的是，上述提到的具体实施方式，比如S101，S102，S103，S104，S105，提到各种可选的方式，都有本领域人员不需要创造性劳动即可替换的可能实施的方式，并且这些实施方式在各个步骤都可以在能够实现本发明目的的前提下，任意选择或者不选择，相互组合或结合组成的步骤，也应在本发明权利的保护范围之内。
参见图3至图5，本发明还提供了一种工业通讯系统，包括：无线传输设备，用于接收来自于目标端口第一通讯信息并根据总线类型和总线编号对第一通讯信息进行封装得到第二通讯信息，并将第二通讯信息发送至核心网络；和/或，用于接收来自于核心网络的第二通讯信息并解包，根据总线类型和总线编号分发到所述目标端口；
工业传感设备，用于收集工业设备通讯信息并传输到无线传输设备；核心网络，用于实现无线传输设备之间的通讯信息传输。
本实施例中，如图3所示，设备1～设备5接在CPE1的CAN1总线上，设备7～设备11挂接在CPE2的CAN1总线上；CPE1和CPE2可分别部署在不同的厂区，甚至不同的城市；CPE1和CPE2通过5G的低时延网络通讯；通过这个方案，设备1～设备11可以像在同一个物理总线上交换数据；不用考虑地理位置。
可选地，所述无线传输设备，包括：端口，用于连接与之相对应的总线，接收或传输信息；控制中心，用于根据对应的总线类型和对应的总线编号对第一通讯信息进行封装，以及对无线传输设备接收到的第二通讯信息解包并转发到目标端口；传输模块，用于在若干无线传输设备之间传输第二通讯信息。
本实施例中，无线传输设备可为工业5G CPE装置，包括以下4个组件，分别是5G天线，支持低时延的5G模组，路由转发控制器，低时延专用端口。
1)5G天线：由于5G通讯的编码效率和多通道同时通讯的特点，5G需要4～8根高质量天线，来满足5G的高速通讯和空口切片的需要，使设备完全支持低时延的空口切片。
2)5G模组：可采用支持低时延特性的高速网络特性的5G模组，实现同时满足高速网络需求和低时延网络需求。
3)路由转发控制器：该控制器提供PCIE和USB接口，连接5G模组，并通过PCIE建立高带宽通讯通道，通过USB建立低时延通讯通道。提供CAN总线、MODBUS总线、LAN、WIFI等接口，连接各种工业设备；
4)低时延端口：各种工业设备的接入端口，一般是支持通用功能工业设备的总线接口，包括CAN总线、MOUDBUS总线、USB总线等；以及在路由转发控制器总内置的转换服务，接收通过LAN、WIFI网络，并以特殊封包格式交换的信息。
可选地，端口包括：物理端口和/或虚拟端口。本实施例中，如图5所示，高带宽用PCIE，低时延用USB接口，可以这样用物理接口将两个通道分开。但也可以如图4所示，用PCIE接口，在软件上做成逻辑切片上的区分。
参见图1至图5，本发明还提供了一种非瞬时的可读存储介质，当处理器执行时实现上述S101～S105所述方法步骤。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种工业通信方法，其特征在于，所述通信方法包括：
第一无线传输设备通过目标端口接收第一通讯信息；
第一无线传输设备根据所述目标端口的总线类型和总线编号对所述第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息；
第一无线传输设备通过低延时网络将所述第二通讯信息发送到第二无线传输设备；
第二无线传输设备对第二通讯信息进行解包，获得第一通讯信息、总线类型和总线编号；
第二无线传输设备根据总线类型和总线编号得到所述目标端口，并将第一通讯信息分发到所述目标端口。
2.如权利要求1所述的工业通信方法，其特征在于，所述目标端口包括CAN总线接口、MUDBUS总线接口、USB接口或者LAN接口。
3.如权利要求1所述的工业通信方法，其特征在于，第一无线传输设备根据所述目标端口的总线类型和总线编号对所述第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息，包括：
根据总线类型和总线编号以及广播地址的IP对第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息；
第一无线传输设备通过低延时网络将所述第二通讯信息发送到第二无线传输设备，包括：
根据广播地址的IP对第二通讯信息进行广播，发送到目标地址的第二无线传输设备。
4.如权利要求1所述的工业通信方法，其特征在于，第一无线传输设备根据所述目标端口的总线类型和总线编号对所述第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息，包括：
对第一通讯信息添加总线类型、总线编号信息、同步信息、数据长度信息，得到第二通讯信息。
5.如权利要求3所述的工业通信方法，其特征在于，第一无线传输设备根据所述目标端口的总线类型和总线编号对所述第一通讯信息进行封装，得到第二通讯信息，包括：
对第一通讯信息添加IP信息、总线类型、总线编号信息、同步信息、数据长度信息、校验信息得到第二通讯信息。
6.一种工业通讯系统，其特征在于，包括：
无线传输设备，用于接收来自于目标端口第一通讯信息并根据总线类型和总线编号对第一通讯信息进行封装得到第二通讯信息，并将第二通讯信息发送至核心网络；和/或，
用于接收来自于核心网络的第二通讯信息并解包，根据总线类型和总线编号分发到所述目标端口。
工业传感设备，用于收集工业设备通讯信息并传输到无线传输设备；
核心网络，用于实现无线传输设备之间的通讯信息传输。
7.如权利要求6所述的工业通讯系统，其特征在于，所述无线传输设备包括：
端口，用于连接与之相对应的总线，接收或传输信息；
控制中心，用于根据对应的总线类型和对应的总线编号对第一通讯信息进行封装，以及对无线传输设备接收到的第二通讯信息解包并转发到目标端口；
传输模块，用于在若干无线传输设备之间传输第二通讯信息。
8.如权利要求7所述的工业通讯系统，其特征在于，所述传输模块包括：5G天线，5G模块。
9.如权利要求7所述的工业通讯系统，其特征在于，所述端口包括：物理端口和/或虚拟端口。
10.一种非瞬时的可读存储介质，其特征在于，当处理器执行时实现如权利要求1～5任一所述方法步骤。
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