CN113938349A - 无线工业总线通信方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种无线工业总线通信方法及系统，涉及通信技术领域。该方法包括：所述主控制器通过第一预设接口向所述主联网组件发送报文数据，其中，所述报文数据中包括：数据帧和目标从控制器的地址信息；所述主联网组件根据所述报文数据和预设联接映射表，确定所述报文数据对应的目标从控制器，并将所述报文数据发送至所述从联网组件；所述预设联接映射表用于存储至少一个从控制器的地址信息和网络连接信息；所述从联网组件通过第二预设接口将所述报文数据中的数据帧发送至所述目标从控制器。相对于现有技术，避免了不同设备之间需要通过电缆互相连接，导致系统部署复杂且难以扩展的问题。

Description

无线工业总线通信方法及系统

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种无线工业总线通信方法及系统。

背景技术

工业总线是一种应用于工业电子控制器间相互通信的系统。通过该系统，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。每个连接在工业总线上的控制器拥有特定的设备地址，并根据该地址识别在总线上传输的消息，再根据消息内容决定产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并在工业总线系统上发出。

工业总线系统采用具备串行接口的线缆发送信号，串行接口定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。控制器通过串行接口实现对于工业总线系统的物理接入，并通过特定的通讯协议进行消息识别。在工业总线系统中，控制器间的通信采用主从模式，即仅主控制器能初始化传输/查询，其它从控制器可以根据主控制器查询提供的数据作出相应反应。

但是现有技术中各工业电子控制器之间通过工业总线进行通信的方式，不同设备之间需要通过电缆互相连接，导致系统存在部署复杂且难以扩展的问题。

发明内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种无线工业总线通信方法及系统，以解决现有技术中不同设备之间需要通过电缆互相连接，导致系统部署复杂且难以扩展的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请一实施例提供了一种无线工业总线通信方法，所述方法应用于所述工业总线系统中，所述系统中包括：主控制器、至少一个从控制器、集成于主控制器的主联网组件、集成于从控制器的从联网组件，所述主控制器与所述主联网组件通信连接，所述从控制器与所述从控制器通信连接，所述主联网组件和所述从联网组件分别部署在5G终端设备和5G边缘云平台上；所述方法包括：

所述主控制器通过第一预设接口向所述主联网组件发送报文数据，其中，所述报文数据中包括：数据帧和目标从控制器的地址信息；

所述主联网组件根据所述报文数据和预设联接映射表，确定所述报文数据对应的目标从控制器，并将所述报文数据发送至所述从联网组件；所述预设联接映射表用于存储至少一个从控制器的地址信息和网络连接信息；

所述从联网组件通过第二预设接口将所述报文数据中的数据帧发送至所述目标从控制器。

可选地，所述主控制器通过预设接口向主控制器侧的联网组件发送报文数据之前，所述方法还包括：

所述主控制器通过所述主联网组件向所述从联网组件发出总线查询指令，所述总线查询指令携带从控制器的地址信息；

所述从联网组件将所述总线查询指令转发至各所述从控制器；

所述从控制器验证所述查询指令中携带的地址信息是否与本地地址信息一致，若一致，则所述从控制器通过所述从联网组件向所述主联网组件发送响应数据；

所述主联网组件根据所述响应数据，将所述主控制器和所述从控制器之间的网络连接信息和所述从控制器的地址信息记录在预设联接映射表中。

可选地，所述主控制器通过所述主联网组件向所述从联网组件发出总线查询指令，包括：

所述主控制器向所述主联网组件发送所述总线查询指令；

所述主联网组件根据所述总线查询指令查询所述预设联接映射表，通过对应的网络连接信息向所述从联网组件发送所述总线查询指令。

可选地，所述主联网组件与所述从联网组件之间建立流控制传输协议SCTP连接，且所述SCTP连接中包含至少一个创建的SCTP数据流；所述主控制器与每个所述从控制器均有对应的SCTP数据流；

所述网络连接信息包括：SCTP标识；

所述主联网组件根据所述总线查询指令查询所述预设联接映射表，通过对应的网络连接信息向所述从联网组件发送所述总线查询指令，包括：

所述主联网组件根据所述总线查询指令查询所述预设联接映射表；

若查询结果为空，则所述主联网组件向所有已建立的所述SCTP连接中待发送的SCTP数据流发送所述总线查询指令；

若查询结果不为空，则所述主联网组件向匹配的目标SCTP连接中待发送的SCTP数据流发送所述总线查询指令。

可选地，所述从控制器通过所述从联网组件向所述主联网组件发送响应数据，包括：

所述从联网组件接收所述从控制器发送的响应数据，并通过已建立的所述SCTP连接中待发送的SCTP数据流发送所述响应数据；

所述主联网组件根据所述响应数据，将所述主控制器和所述从控制器之间的网络连接信息和所述从控制器的地址信息记录在预设联接映射表中，包括：

所述主联网组件根据接收所述响应数据的所述SCTP数据流的标识为索引，查询所述预设联接映射表；

若查询结果为空，则所述主联网组件在所述预设联接映射表中创建目标表项，所述目标表项包括：所述接收所述响应数据的所述SCTP数据流的标识和发出所述响应数据的从控制器的地址信息。

可选地，所述方法还包括：

若所述主联网组件根据接收所述响应数据的所述SCTP数据流的标识为索引查询所述预设联接映射表的结果不为空，但所述SCTP数据流的标识对应的目标表项中从控制器地址信息为空，则所述主联网组件在所述目标表项中增加发出所述响应数据的从控制器的地址信息，获取更新后的所述预设联接映射表。

可选地，所述主控制器为终端设备、所述从控制器为数据网络；或者，所述主控制器为数据网络、所述从控制器为终端设备；其中，所述边缘云平台部署在所述数据网络上。

可选地，所述方法还包括：

所述终端设备启动后通过终端设备侧联网组件向所述数据网络侧联网组件发送发现报文，所述发现报文包括预设组播地址和源地址，所述源地址为所述终端设备的地址；

所述数据网络侧联网组件根据所述发现报文，与所述终端设备侧联网组件建立SCTP连接，并在建立的所述SCTP连接中创建至少一个SCTP数据流，所述主控制器与每个所述从控制器均有对应的SCTP数据流。

第二方面，本申请另一实施例提供了一种工业总线系统，包括：主控制器、至少一个从控制器、集成于主控制器的主联网组件、集成于从控制器的从联网组件，所述主控制器与所述主联网组件通信连接，所述从控制器与所述从控制器通信连接；所述主联网组件和所述从联网组件分别部署在5G终端设备和5G边缘云平台上；

所述主控制器，用于通过第一预设接口向所述主联网组件发送报文数据，其中，所述报文数据中包括：数据帧和目标从控制器的地址信息；

所述主联网组件，用于根据所述报文数据和预设联接映射表，确定所述报文数据对应的目标从控制器，并将所述报文数据发送至所述从联网组件；所述预设联接映射表用于存储至少一个从控制器的地址信息和网络连接信息；

所述从联网组件，用于通过第二预设接口将所述报文数据中的数据帧发送至所述目标从控制器。

可选地，所述主联网组件与所述从联网组件之间建立流控制传输协议SCTP连接，且所述SCTP连接中包含至少一个创建的SCTP数据流；所述主控制器与每个所述从控制器均有对应的SCTP数据流。

本申请的有益效果是：采用本申请提供的无线工业总线通信方法，无需部署线缆或进行额外设置，通过将主联网组件和从联网组件分别部署在终端设备和边缘云平台上，就可以实现主控制器和从控制器之间直接通过主联网组件和从联网组件，就可以实现信息的交互，从而实现主控制器和从控制器之间的远距离联网，解决现有技术中不同设备之间需要通过电缆互相连接，导致系统部署复杂且难以扩展的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本申请一实施例提供的工业总线系统的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的无线工业总线通信方法的流程示意图；

图3为本申请另一实施例提供的无线工业总线通信方法的流程示意图；

图4为本申请另一实施例提供的无线工业总线通信方法的流程示意图；

图5本申请一实施例提供的无线工业总线通信设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

另外，本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

为方便对本申请实施例的理解，下述对本申请涉及的部分名词进行解释说明：

1、终端设备（user equipment，UE）：也可以称用户设备、终端、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、无线通信设备、用户代理或用户装置。UE还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议（session initiationprotocol，SIP）电话、无线本地环路（wireless local loop，WLL）站、个人数字助理（personal digital assistant，PDA）、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备、可穿戴设备，5G网络中的终端设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络（public land mobile network，PLMN）中的终端设备等，还可以是端设备，逻辑实体，智能设备，如手机，智能终端等终端设备，或者服务器，网关，基站，控制器等通信设备，或者物联网设备，如传感器，电表，水表等物联网（Internet ofthings，IoT）设备。本申请实施例对此并不限定。

2、接入网（access network，AN）：为特定区域的授权用户提供入网功能，并能够根据用户的级别，业务的需求等使用不同质量的传输隧道。接入网络可以为采用不同接入技术的接入网络。目前的无线接入技术有两种类型：第三代合作伙伴计划（3rd GenerationPartnership Project，3GPP）接入技术（例如3G、4G或5G系统中采用的无线接入技术）和非第三代合作伙伴计划（non-3GPP）接入技术。3GPP接入技术是指符合3GPP标准规范的接入技术，采用3GPP接入技术的接入网络称为无线接入网络（Radio Access Network，RAN），其中，5G系统中的接入网设备称为下一代基站节点（next generation Node Base station，gNB）。非3GPP接入技术是指不符合3GPP标准规范的接入技术，例如，以wifi中的接入点（access point，AP）为代表的空口技术。

基于无线通信技术实现接入网络功能的接入网可以称为无线接入网（radioaccess network，RAN）。无线接入网能够管理无线资源，为终端提供接入服务，进而完成控制信号和用户数据在终端和核心网之间的转发。

其中，接入网设备可以包括接入网中在空中接口上通过一个或多个扇区与无线终端通信的设备。接入网系统可用于将收到的空中帧与网际协议（Internet Protocol，IP）分组进行相互转换，作为无线终端与接入网的其余部分之间的路由器，其中接入网的其余部分可包括IP网络。无线接入网系统还可协调对空中接口的属性管理。应理解，接入网设备包括但不限于：演进型节点B（evolved NodeB，eNB）、无线网络控制器（Radio NetworkController，RNC）、节点B（Node B，NB）、基站控制器（Base Station Controller，BSC）、基站收发台（Base Transceiver Station，BTS）、家庭基站（例如，Home evolved NodeB，或HomeNodeB，HNB）、基带单元（Base Band Unit，BBU），无线保真（Wireless Fidelity，WIFI）系统中的接入点（Access Point，AP）、无线中继节点、无线回传节点、传输点（transmission andreception point，TRP或者transmission point，TP）等，还可以为5G，如，NR，系统中的gNB，或，传输点（TRP或TP），5G系统中的基站的一个或一组（包括多个天线面板）天线面板，或者，还可以为构成gNB或传输点的网络节点，如基带单元（BBU），或，分布式单元（distributedunit，DU）等。

3、接入与移动管理功能（access and mobility management function，AMF）实体：主要用于移动性管理和接入管理等，可以用于实现移动性管理实体（mobilitymanagement entity，MME）功能中除会话管理之外的其它功能，例如，合法监听、或接入授权（或鉴权）等功能。在本申请实施例中，可用于实现接入和移动管理网元的功能。

4、会话管理功能（session management function，SMF）实体：主要用于会话管理、UE的网际协议（Internet Protocol，IP）地址分配和管理、选择可管理用户面功能、策略控制、或收费功能接口的终结点以及下行数据通知等。在本申请实施例中，可用于实现会话管理网元的功能。

5、用户面功能（User Plane Function，UPF）实体：即，数据面网关。可用于分组路由和转发、或用户面数据的服务质量（quality of service，QoS）处理等。用户数据可通过该网元接入到数据网络（data network，DN）。在本申请实施例中，可用于实现用户面网关的功能。

6、网络开放功能（network exposure function，NEF）实体：用于安全地向外部开放由3GPP网络功能提供的业务和能力等。

7、网络存储功能（network function（NF）repository function，NRF）实体：用于保存网络功能实体以及其提供服务的描述信息，以及支持服务发现，网元实体发现等。

8、策略控制功能（policy control function，PCF）实体：用于指导网络行为的统一策略框架，为控制平面功能网元（例如AMF，SMF网元等）提供策略规则信息等。

9、统一数据管理（unified data management，UDM）实体：用于处理用户标识、接入鉴权、注册、或移动性管理等。

10、应用功能（application function，AF）实体：用于进行应用影响的数据路由，接入网络开放功能网元，或，与策略框架交互进行策略控制等。

应理解，上述应用于本申请实施例的网络架构仅是举例说明的从传统点到点的架构和服务化架构的角度描述的网络架构，适用本申请实施例的网络架构并不局限于此，任何能够实现上述各个网元的功能的网络架构都适用于本申请实施例。应理解，上述网元之间可以通过预设接口进行通信，在此不再赘述。

还应理解，上述命名仅为用于区分不同的功能，并不代表这些网元分别为独立的物理设备，本申请对于上述网元的具体形态不作限定，例如，可以集成在同一个物理设备中，也可以分别是不同的物理设备。此外，上述命名仅为便于区分不同的功能，而不应对本申请构成任何限定，本申请并不排除在5G网络以及未来其它的网络中采用其他命名的可能。例如，在6G网络中，上述各个网元中的部分或全部可以沿用5G中的术语，也可能采用其他名称等。在此进行统一说明，以下不再赘述。

图1为本申请一实施例提供的工业总线系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：主控制器110、至少一个从控制器120、集成于主控制器的主联网组件111、集成于从控制器的从联网组件121，主控制器110与主联网组件121通信连接，从控制器120与从控制器121通信连接；主联网组件111和从联网组件121分别部署在终端设备和边缘云平台上。

如图1所示，主联网组件可以部署在5G终端设备上，也可以部署在5G边缘云平台上，但是应当理解，在另一些可能的实施例中，从联网组件也可以部署在5G终端设备上，或部署在5G边缘云平台上；具体部署方式可以根据用户需要灵活调整，并不以上述实施例给出的为限。

在本申请的一个实施例中，5G终端设备可以为UE，5G边缘云平台部署在数据网络（DN）上，并且DN通过用户端口实体（User Port Function，UPF）接入5G网络，从而通过部署在5G边缘云平台及5G终端设备上的联网组件就可以在不对控制器内部的通信协议进行修改的前提下，实现主控制器110和从控制器120之间的联网协作。

主控制器110，用于通过第一预设接口向主联网组件111发送报文数据，其中，报文数据中包括：数据帧和目标从控制器的地址信息。

主联网组件111，用于根据报文数据和预设联接映射表，确定报文数据对应的目标从控制器，并将报文数据发送至从联网组件121；预设联接映射表用于存储至少一个从控制器120的地址信息和网络连接信息。

从联网组件121，用于通过第二预设接口将报文数据中的数据帧发送至目标从控制器。

在本申请的实施例中，主联网组件与从联网组件之间建立流控制传输协议（Stream Control Transmission Protocol，SCTP）连接，且SCTP连接中包含至少一个创建的SCTP数据流；主控制器与每个从控制器均有对应的SCTP数据流。

在本申请的实施例中，SCTP数据流的身份标识号（Identity document，ID）是根据从联网组件的网络互连协议（Internet Protocol，IP）地址及SCTP连接的端口号，通过哈希运算生成，因此各SCTP数据流的ID在主联网组件侧具备唯一性。

采用本申请提供的工业总线系统，由于该系统分别在5G边缘云平台和5G终端设备上部署了主联网组件和从联网组件，使得主控制器可以通过第一预设接口向主联网组件发送报文数据，随后主联网组件通过预设SCTP连接，将报文数据由主联网组件发送至从联网组件，随后从联网组件再通过第二预设接口将报文数据中的数据帧发送至目标从控制器，从而实现了主控制器和从控制器之间可以实现无线远距离通信传输，解决了现有技术中由于主控制器和从控制器之间是通过线缆部署的，造成总线传输距离有限的问题。

如下结合多个具体的应用示例，对本申请实施例所提供的一种无线工业总线通信方法进行解释说明。图2为本申请一实施例提供的一种无线工业总线通信方法的流程示意图，该方法应用于图1提供的工业总线系统中，该系统中包括：主控制器、至少一个从控制器、集成于主控制器的主联网组件、集成于从控制器的从联网组件，主控制器与主联网组件通信连接，从控制器与从控制器通信连接，如图2所示，该方法包括：

S201：主控制器通过第一预设接口向主联网组件发送报文数据。

其中，报文数据中包括：数据帧和目标从控制器的地址信息；第一预设接口为配置在主控制器和主联网组件之间的预设接口，通过第一预设接口的设置可以实现主控制器与主联网组件之间信息的交互。

可选地，在本申请的实施例中，主联网组件和从联网组件分别部署在终端设备和边缘云平台上。

在一些可能的实施例中，主联网组件可以部署在5G终端设备上，也可以部署在5G边缘云平台上，可选地，从联网组件也可以部署在5G终端设备上，或部署在5G边缘云平台上；具体部署方式可以根据用户需要灵活调整，并不以上述实施例给出的为限。

通过这种部署方式，实现了各主控制器和从控制器之间可以联网协作，从而实现远距离通信传输，并且无需对主控制器和从控制器内部的通讯协议做任何修改，各控制器之间可以直接基于主联网组件和从联网组件，通过工业总线协议进行信息的交互。

S202：主联网组件根据报文数据和预设联接映射表，确定报文数据对应的目标从控制器，并将报文数据发送至从联网组件。

其中，预设联接映射表为预先配置并创建在主联网组件侧的，预设联接映射表用于存储至少一个从控制器的地址信息和网络连接信息；即主联网组件可以根据报文数据和预设联接映射表，在至少一个从控制器中确定目标从控制器。

S203：从联网组件通过第二预设接口将报文数据中的数据帧发送至目标从控制器。

其中，第二预设接口为配置在从控制器和从联网组件之间的预设接口，通过第二预设接口的设置，可以实现从控制器与从联网组件之间信息的交互。

采用本申请提供的无线工业总线通信方法，无需部署线缆或进行额外设置，通过将主联网组件和从联网组件分别部署在5G终端设备和5G边缘云平台上，就可以实现主控制器和从控制器之间直接通过主联网组件和从联网组件，就可以实现信息的交互，从而实现主控制器和从控制器之间的远距离联网，解决现有技术中不同设备之间需要通过电缆互相连接，导致系统部署复杂且难以扩展的问题。

可选地，在上述实施例的基础上，本申请实施例还可提供一种无线工业总线通信方法，如下结合附图对上述方法的实现过程进行示例说明。图3为本申请另一实施例提供的一种无线工业总线通信方法的流程示意图，如图3所示，S201之前，该方法还可包括：

S204：主控制器通过主联网组件向从联网组件发出总线查询指令。

其中，总线查询指令携带从控制器的地址信息。

在一些可能的实施例中，主控制器发出总线查询指令的方式例如可以为：主控制器向主联网组件发送总线查询指令；主联网组件根据总线查询指令查询预设联接映射表，通过对应的网络连接信息向从联网组件发送总线查询指令。

在本申请的实施例中，主联网组件与从联网组件之间可以预先建立有流控制传输协议SCTP连接，且SCTP连接中包含至少一个创建的SCTP数据流；主控制器与每个从控制器均有对应的SCTP数据流；网络连接信息包括：SCTP标识。

在上述实施例的基础上，主控制器发出总线查询指令的方式例如可以为：主联网组件根据总线查询指令查询预设联接映射表；由于在系统运行的初期，主联网组件侧尚未接受过从控制器发出的数据，因此联接映射表中的从控制器地址信息均为空，即主控制器还没有建立各SCTP数据流与从控制器之间的对应关系。在此主控制器需要发出主线查询指令，以查询各SCTP数据流与从控制器之间的对应关系，如果联接映射表中为空，那么查询结果也会为空。

若查询结果为空，则主联网组件向所有已建立的SCTP连接中待发送的SCTP数据流发送总线查询指令；即查询结果为空时，说明预设联接映射表中并不存在当前从控制器的地址信息对应的网络连接信息，此时则可以向所有已建立的SCTP连接中待发送的SCTP数据流发送总线查询指令，以确保向从控制器发送总线查询指令，也可以进一步确定各SCTP数据流和各从控制器的地址信息之间的对应关系。

在本申请的实施例中，待发送SCTP数据流定义如下：假设SCTP连接中建立了n个SCTP数据流（各SCTP数据流均有自己对应的标识，标识可以以编号形式为例，例如当前SCTP数据流的编号分别为1~n），如果前次发送使用了编号为k（1≤k<n）的SCTP数据流，则待发送SCTP数据流的编号为k+1，即仅确定未使用过的SCTP数据流为待发送SCTP数据流；如果前次发送使用了编号为n的SCTP数据流，则待发送SCTP数据流的编号为1，即若前次发送使用的是编号排序最后的SCTP数据流，此时则重新确定待发送SCTP数据流的编号为1。

若查询结果不为空，则主联网组件向匹配的目标SCTP连接中待发送的SCTP数据流发送总线查询指令；即查询结果不为空时，说明当前从控制器的地址信息对应的网络连接信息已经配置在了联接映射表中，此时只需根据查询结果，向查询结果指示的目标SCTP数据流发送总线查询指令。

S205：从联网组件将总线查询指令转发至各从控制器。

即从联网组件跟从控制器的地址信息，将总线查询指令转发至从控制器的地址信息所指示的从控制器。

S206：从控制器验证查询指令中携带的地址信息是否与本地地址信息一致，若一致，则从控制器通过从联网组件向主联网组件发送响应数据。

若查询指令中携带的地址信息与本地地址信息一致，则说明当前查询指令为发送至该从控制器的查询指令，即该从控制器对当前查询指令的身份验证匹配，此时该从控制器通过从联网组件向主联网组件发送响应数据，以提示主联网组件该从控制器已经接收到查询指令，并且查询结果指示该查询指令通过身份验证。

S207：主联网组件根据响应数据，将主控制器和从控制器之间的网络连接信息和从控制器的地址信息记录在预设联接映射表中。

在本申请的实施例中，网络连接信息可以为SCTP数据流ID信息，即预设联接映射表中包括至少一个表项；其中，每个从控制器对应一个表项，每个表项包括：SCTP数据流ID信息和从控制器地址信息。

即在本申请的实施例中，从联网组件接收从控制器发送的响应数据，并通过已建立的SCTP连接中待发送的SCTP数据流发送响应数据；即主联网组件根据响应数据，将信息记录在预设联接映射表中的方式例如可以为：主联网组件根据接收响应数据的SCTP数据流的标识为索引，查询预设联接映射表；若查询结果为空，说明当前联接映射表中不存在该则SCTP连接的标识对应的信息，此时主联网组件在预设联接映射表中创建目标表项，目标表项包括：接收响应数据的SCTP数据流的标识和发出响应数据的从控制器的地址信息。

若主联网组件根据接收响应数据的SCTP数据流的标识为索引查询预设联接映射表的结果不为空，但SCTP数据流的标识对应的目标表项中从控制器地址信息为空，则说明当前联接映射表中存在SCTP数据流的标识，但是并不存在SCTP数据流的标识对应的从控制器地址信息，此时主联网组件在目标表项中增加发出响应数据的从控制器的地址信息，获取更新后的预设联接映射表。

在一些可能的实施例中，主控制器可以为终端设备（UE）、从控制器可以为数据网络（DN），即主控制器可以在侧DN，从控制器可以在UE侧，DN侧部署有主联网组件和5G边缘云平台，此时UE侧部署有从联网组件；或者，主控制器可以为数据网络（DN）、从控制器可以为终端设备（UE），即主控制器可以在UE侧，从控制器可以在DN侧，此时UE侧部署有主联网组件，DN侧部署有从联网组件和5G边缘云平台；应当理解具体主控制器和从控制器的部署方式可以根据用户需要灵活调整，并不以上述实施例给出的为限。

可选地，在上述实施例的基础上，本申请实施例还可提供一种无线工业总线通信方法，如下结合附图对上述方法的实现过程进行示例说明。图4为本申请另一实施例提供的一种无线工业总线通信方法的流程示意图，无论主从控制器如何设置，在本申请的实施例中，如图4所示，该方法还可包括：

S208：终端设备启动后通过终端设备侧联网组件向数据网络侧联网组件发送发现报文。

发现报文包括预设组播地址和源地址，源地址为终端设备的地址；其中，预设组播地址为预先配置的，用于指示至少一个从控制器中各从控制器的分组情况，例如至少一个从控制器被分为A、B两组，则组播地址可以为A组的地址，或B组的地址，应当理解，上述实施例仅为示例性说明，具体从控制器的分组情况可以根据用户需要灵活调整，并不以上述实施例给出的为限。

S209：数据网络侧联网组件根据发现报文，与终端设备侧联网组件建立SCTP连接，并在建立的SCTP连接中创建至少一个SCTP数据流。

其中，主控制器与每个从控制器均有对应的SCTP数据流，以使得主联网组件和从联网组件可以通过对应的SCTP数据流，实现主控制器与各从控制器之间数据的传输。

在本申请的实施例中，主控制器可以在UE侧，从控制器可以在DN侧工作；或者，主控制器可以在DN侧，从控制器可以在UE侧，下面分别以2个完整的实施例对本申请方法完整的流程进行解释说明：

实施例1：主控制器在UE侧，从控制器在DN侧工作时：

1.UE启动后，配置在其内部的联网组件向DN侧联网组件发送设备发现报文；该设备发现报文的目的地址为预先设定的组播地址，源地址为UE的IP地址。

2.DN侧联网组件接收到设备发现报文后，提取设备发现报文中的源地址，与UE侧联网组件建立SCTP连接，并在建立的连接中创建多个SCTP数据流。

3.UE侧联网组件完成SCTP连接的建立后，创建联接映射表，联接映射表中包括至少一个表项，各表项中包括：SCTP数据流的ID和从控制器地址，即通过联接映射表可以确定SCTP连接与各从控制器之间的对应关系。由于系统运行初期，UE侧联网组件尚未接收到从控制器发出的数据，因此表项中的从控制器地址信息均为空。此外，由于SCTP数据流ID根据DN侧联网组件的IP地址及SCTP连接端口号，通过哈希运算生成，因此在UE侧具备唯一性。

4.主控制器发出总线查询指令，并由UE侧联网组件接收；其中，总线查询指令中包括从控制器地址信息。

5.UE侧联网组件从收到的总线查询指令中读取从控制器地址，并以其为索引查询联接映射表。如果查询结果为空，则表示当前联接映射表中不存在从控制器地址信息对应的表项，此时UE侧联网组件向所有已建立的SCTP连接中的待发送SCTP数据流发出总线查询指令；如果查询结果不为空，说明当前联接映射表中存在从控制器地址信息对应的表项，则UE侧联网组件可以直接向根据该从控制器地址信息，在联接映射表中确定该地址信息匹配的目标SCTP联接，并向匹配的SCTP连接中的待发送SCTP数据流发出总线查询指令；其中，待发送SCTP数据流的定义与上述实施例给出的相同，本申请在此不再赘述。

6.DN侧联网组件通过SCTP连接接收到来自UE侧联网组件的查询指令后，将其转发至所连接的从控制器。

7.DN侧从控制器接收到DN侧联网组件转发的查询指令后，读取查询指令中的从控制器地址。如果该地址与本控制器地址一致，则说明当前查询指令为发送至该从控制器的查询指令，此时DN侧控制器生成响应数据，并发送至DN侧联网组件。反之，说明当前查询指令并不是发送至该从控制器的查询指令，DN侧从控制器将直接丢弃该查询指令。

8.DN侧联网组件接收到来自DN侧控制器的响应数据后，通过已建立的SCTP连接中的待发送SCTP数据流，将其转发至UE侧联网组件。

9.UE侧联网组件从SCTP连接中接收到来自DN侧联网组件的响应数据后，以该SCTP数据流ID为索引查询联接映射表。如果查询结果为空，则说明当前联接映射表中并不存在该SCTP数据流ID对应的表项，此时UE侧联网组件将根据<SCTP数据流ID，从控制器地址>创建表项。如果查询结果不为空，但表项记录中的从控制器地址为空，则说明当前联接映射表中存在该SCTP数据流ID对应的表项，但是该表项中从控制器的地址为空，则将响应数据中的从控制器地址写入表项。

10.UE侧联网组件将响应数据转发至UE侧的主控制器。

实施例2：主控制器在UE侧，从控制器在DN侧工作时：

1.UE启动后，配置在其内部的联网组件向DN侧联网组件发送设备发现报文；该设备发现报文的目的地址为预先设定的组播地址，源地址为UE的IP地址。

2.DN侧联网组件接收到设备发现报文后，提取设备发现报文中的源地址，与UE侧联网组件建立SCTP连接，并在建立的连接中创建多个SCTP数据流。

3.DN侧联网组件完成SCTP连接建立后，创建联接映射表联接映射表中包括至少一个表项，各表项中包括：SCTP数据流ID和从控制器地址，即通过联接映射表可以确定SCTP连接与各从控制器之间的对应关系。由于系统运行初期，DN侧联网组件尚未接收到从控制器发出的数据，因此表项中的从控制器地址信息为空。此外，由于SCTP数据流ID根据UE侧联网组件的IP地址及SCTP连接端口号，通过哈希运算生成，因此在DN侧具备唯一性。

4.主控制器发出总线查询指令，并由DN侧联网组件接收；其中，总线查询指令中包括从控制器地址信息。

5.DN侧联网组件从收到的总线查询指令中读取从控制器地址，并以其为索引查询联接映射表。如果查询结果为空，则表示当前联接映射表中不存在从控制器地址信息对应的表项，此时DN侧联网组件向所有已建立的SCTP连接中的待发送SCTP数据流发出总线查询指令。如果查询结果不为空，说明当前联接映射表中存在从控制器地址信息对应的表项，则DN侧联网组件向匹配的SCTP连接中的待发送SCTP数据流发出总线查询指令。其中待发送SCTP数据流定义与上述实施例给出的相同，本申请在此不再赘述。

6.UE侧联网组件从SCTP连接中接收到来自DN侧联网组件的查询指令后，将其转发至所连接的从控制器。

7.UE侧控制器接收到UE侧联网组件转发的查询指令后，读取其中的从控制器地址。如果该地址与本控制器地址一致，则说明当前查询指令为发送至该从控制器的查询指令，此时UE侧控制器生成响应数据，并发送至UE侧联网组件。反之，说明当前查询指令并不是发送至该从控制器的查询指令，UE侧控制器丢弃该查询指令。

8.UE侧联网组件接收到来自UE侧控制器的响应数据后，通过已建立的SCTP连接中的待发送SCTP数据流，将其转发至DN侧联网组件。

9.DN侧联网组件从SCTP连接中接收到来自UE侧联网组件的响应数据后，以该SCTP数据流ID为索引查询联接映射表。如果查询结果为空，则说明当前联接映射表中并不存在该SCTP数据流ID对应的表项，此时UE侧联网组件将根据<SCTP数据流ID，从控制器地址>创建表项。如果查询结果不为空，但表项记录中的从控制器地址为空，则说明当前联接映射表中存在该SCTP数据流ID对应的表项，但是该表项中从控制器的地址为空，则将响应数据中的从控制器地址写入表项。

10.DN侧联网组件将响应数据转发至DN侧控制器。

采用本申请提供的方法，可实现远距离工业总线联网系统，解决现有技术中的工业总线传输距离有限，且不同设备之间需要通过电缆相互连接，导致系统部署复杂且难以扩展。采用本申请提供的方法后，工业用户通过在控制器侧连接5G终端即可实现远距离联网，并且无需部署线缆及进行额外设置。此外，本申请提供的方法主控制器可一次性发出面向多个从控制器的查询指令，将传统串行查询的方式改为并行查询，从而显著降低对于全体从控制器的设备采集时间，从而可显著提升现有工业总线系统的数据采集速度。

此外，传统数据采集设备通常采用TCP协议在工业网络中传输工业总线数据。当数据采集速度提高时，数据采集设备会因为数据处理不及时，导致工业总线数据在数据缓存区堆积。由于TCP协议没有提供额外的机制来切分不同的总线数据帧，从而使得控制器从数据采集设备读取数据时，无法区分不同的总线数据帧，进而引发数据读取错误，导致数据帧粘连问题。采用本申请提供的方法，不同的总线数据帧通过不同的SCTP数据流进行数据的传输，因此可以将不同的总线数据帧存储在不同的数据缓冲区，从而有效避免了总线数据粘连现象的发生。

下述结合附图对本申请所提供的无线工业总线通信装置进行解释说明，该无线工业总线通信装置可执行上述图2-图4任一无线工业总线通信方法，其具体实现以及有益效果参照上述，如下不再赘述。

图5为本申请一实施例提供的无线工业总线通信设备的结构示意图，该无线工业总线通信设备可以集成于终端设备或者终端设备的芯片；也可以集成于上述边缘云平台，还可以是上述主控制器或从控制器。

该无线工业总线通信设备包括：处理器501、存储介质502和总线503。

处理器501用于存储程序，处理器501调用存储介质502存储的程序，以执行上述图2-图4对应的方法实施例中任一无线工业总线通信设备所执行的方法。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示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，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）或处理器（英文：processor）执行本申请各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（英文：Read-Only Memory，简称：ROM）、随机存取存储器（英文：Random Access Memory，简称：RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (10)

1.一种无线工业总线通信方法，其特征在于，所述方法应用于工业总线系统中，所述系统中包括：主控制器、至少一个从控制器、集成于主控制器的主联网组件、集成于从控制器的从联网组件，所述主控制器与所述主联网组件通信连接，所述从控制器与所述从控制器通信连接，所述主联网组件和所述从联网组件分别部署在终端设备和边缘云平台上；所述方法包括：

所述主控制器通过第一预设接口向所述主联网组件发送报文数据，其中，所述报文数据中包括：数据帧和目标从控制器的地址信息；

所述主联网组件根据所述报文数据和预设联接映射表，确定所述报文数据对应的目标从控制器，并将所述报文数据发送至所述从联网组件；所述预设联接映射表用于存储至少一个从控制器的地址信息和网络连接信息；

所述从联网组件通过第二预设接口将所述报文数据中的数据帧发送至所述目标从控制器。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主控制器通过预设接口向主控制器侧的联网组件发送报文数据之前，所述方法还包括：

所述主控制器通过所述主联网组件向所述从联网组件发出总线查询指令，所述总线查询指令携带从控制器的地址信息；

所述从联网组件将所述总线查询指令转发至各所述从控制器；

所述从控制器验证所述查询指令中携带的地址信息是否与本地地址信息一致，若一致，则所述从控制器通过所述从联网组件向所述主联网组件发送响应数据；

所述主联网组件根据所述响应数据，将所述主控制器和所述从控制器之间的网络连接信息和所述从控制器的地址信息记录在预设联接映射表中。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述主控制器通过所述主联网组件向所述从联网组件发出总线查询指令，包括：

所述主控制器向所述主联网组件发送所述总线查询指令；

所述主联网组件根据所述总线查询指令查询所述预设联接映射表，通过对应的网络连接信息向所述从联网组件发送所述总线查询指令。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述主联网组件与所述从联网组件之间建立流控制传输协议SCTP连接，且所述SCTP连接中包含至少一个创建的SCTP数据流；所述主控制器与每个所述从控制器均有对应的SCTP数据流；

所述网络连接信息包括：SCTP标识；

所述主联网组件根据所述总线查询指令查询所述预设联接映射表，通过对应的网络连接信息向所述从联网组件发送所述总线查询指令，包括：

所述主联网组件根据所述总线查询指令查询所述预设联接映射表；

若查询结果为空，则所述主联网组件向所有已建立的所述SCTP连接中待发送的SCTP数据流发送所述总线查询指令；

若查询结果不为空，则所述主联网组件向匹配的目标SCTP连接中待发送的SCTP数据流发送所述总线查询指令。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述从控制器通过所述从联网组件向所述主联网组件发送响应数据，包括：

所述从联网组件接收所述从控制器发送的响应数据，并通过已建立的所述SCTP连接中待发送的SCTP数据流发送所述响应数据；

所述主联网组件根据所述响应数据，将所述主控制器和所述从控制器之间的网络连接信息和所述从控制器的地址信息记录在预设联接映射表中，包括：

所述主联网组件根据接收所述响应数据的所述SCTP数据流的标识为索引，查询所述预设联接映射表；

若查询结果为空，则所述主联网组件在所述预设联接映射表中创建目标表项，所述目标表项包括：所述接收所述响应数据的所述SCTP数据流的标识和发出所述响应数据的从控制器的地址信息。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述主联网组件根据接收所述响应数据的所述SCTP数据流的标识为索引查询所述预设联接映射表的结果不为空，但所述SCTP数据流的标识对应的目标表项中从控制器地址信息为空，则所述主联网组件在所述目标表项中增加发出所述响应数据的从控制器的地址信息，获取更新后的所述预设联接映射表。

7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述主控制器为终端设备、所述从控制器为数据网络；或者，所述主控制器为数据网络、所述从控制器为终端设备；其中，所述边缘云平台部署在所述数据网络上。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述终端设备启动后通过终端设备侧联网组件向数据网络侧联网组件发送发现报文，所述发现报文包括预设组播地址和源地址，所述源地址为所述终端设备的地址；

所述数据网络侧联网组件根据所述发现报文，与所述终端设备侧联网组件建立SCTP连接，并在建立的所述SCTP连接中创建至少一个SCTP数据流，所述主控制器与每个所述从控制器均有对应的SCTP数据流。

9.一种工业总线系统，其特征在于，包括：主控制器、至少一个从控制器、集成于主控制器的主联网组件、集成于从控制器的从联网组件，所述主控制器与所述主联网组件通信连接，所述从控制器与所述从控制器通信连接；所述主联网组件和所述从联网组件分别部署在5G终端设备和5G边缘云平台上；

所述主控制器，用于通过第一预设接口向所述主联网组件发送报文数据，其中，所述报文数据中包括：数据帧和目标从控制器的地址信息；

所述主联网组件，用于根据所述报文数据和预设联接映射表，确定所述报文数据对应的目标从控制器，并将所述报文数据发送至所述从联网组件；所述预设联接映射表用于存储至少一个从控制器的地址信息和网络连接信息；

所述从联网组件，用于通过第二预设接口将所述报文数据中的数据帧发送至所述目标从控制器。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述主联网组件与所述从联网组件之间建立流控制传输协议SCTP连接，且所述SCTP连接中包含至少一个创建的SCTP数据流；所述主控制器与每个所述从控制器均有对应的SCTP数据流。

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