CN114375586A - 经由两个或多个网络传输数据报的方法和网关设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于由具有多个网络接口的网关设备传输多个数据报的方法。该方法包括基于过滤器和来自该多个数据报的第一数据报的数据报标识符，从多个优先级队列中确定用于传输该第一数据报的第一优先级队列，以及将该第一数据报放置在所确定的第一优先级队列中，用于通过与所确定的第一优先级队列相关联的第一网络接口来传输该第一数据报。第一数据报的数据报标识符由控制设备基于与和第一数据报相关联的过程应用相关联的网络服务质量(QoS)要求来生成。

Description

经由两个或多个网络传输数据报的方法和网关设备

技术领域

本公开涉及工业设施中的数据通信。工业设施包含多个设备，比如现场设备、控制设备、企业服务器等，它们通常彼此通信以及与其他远程系统通信。这种通信通常由放置在工业设施中的网关设备来实现。

背景技术

工业自动化系统被设计成监测和控制技术过程，特别是用于工厂、过程或楼宇自动化，并且提供自主地并且基本上独立于人类干预来操作控制设备、传感器、机器和工业工厂。通常，工业自动化系统包括经由工业通信网络彼此互连的多个自动化设备。由于信息技术对工业自动化系统的影响不断增长，用于在工业自动化系统内可靠地提供监视和控制功能的方法变得越来越重要。工业自动化系统中遇到的特殊挑战经常由具有大量相对短的消息流量引起。

通常，通信连接的中断可能导致不利的消息传输重复。此外，这通常导致通信连接上的附加载荷，这可能进一步导致障碍或系统故障。如果消息根本没有被传输或没有被完全传输，则可以防止工业自动化系统改变到安全操作状态或保持在这种安全操作状态。最后，这可能导致整个生产系统代价巨大的停运。

附图说明

以下详细描述参考附图，其中：

图1示出具有多个工业设备(例如，现场和控制设备)的示例性工业系统；

图2示出用于经由两个或多个网络传输多个数据报的示例性方法；

图3示出用于经由两个或多个网络传输多个数据报的示例性网关设备；

图4示出用于将标识符解析为优先级队列的示例性过滤器；

图5示出包括安装在自动引导交通工具上的三个机器人设备的工业设施的示例性部段；以及

图6示出用于为工业系统的网关设备生成过滤器的示例性网络控制器。

发明内容

本公开涉及工业设施中的数据通信。传统的无线工业网关依靠工业无线局域网(也称为IWLAN)进行数据通信。随着第五代蜂窝网络(也称为5G网络)的出现，可以经由5G网络实现工业设备之间的机器到机器通信，尤其是关于实时通信的机器到机器通信。然而，由于工业通信所需的大量带宽，所以使用5G网络来传输所有工业通信可能不是最佳的。特别地，通过5G网络传输时间关键工业数据和非时间关键工业数据可能不是最佳的。

为了解决这个问题，已经探索了多种方法。一种这样的方法集中在集成WLAN和LTE网络设备的使用。可以进一步改进在工业网络的情况下实现集成的WLAN和LTE网络设备。特别地，需要能够在工业环境中对数据报区分优先级别的设备。因此，本公开描述了用于解决上述问题的方法和设备。

因此，在第一方面，本公开描述了一种用于由网关设备通过两个或多个网络传输多个数据报的方法。网关设备从控制设备(即，控制器和其他工业设备)接收数据报，然后将数据报转发到与工业设施相关联的其他系统或设备，反之亦然。网关设备包括多个网络接口。每个网络接口连接到两个或多个网络中的一个网络。在一个示例中，两个或多个网络包括蜂窝网络和局域网。因此，多个接口包括连接到蜂窝网络的网络接口和连接到局域网(例如，工业无线局域网)的另一网络接口。来自多个数据报的每个数据报由工业或控制设备生成并且包含数据报标识符和数据报有效载荷。数据报有效载荷包含与工业工厂中的过程相关的数据。

该方法包括：基于过滤器和第一数据报的数据报标识符，从多个优先级队列中确定用于传输多个数据报中的第一数据报的第一优先级队列。多个优先级队列中的每个优先级队列与网关设备的多个网络接口中的对应网络接口相关联。在确定步骤之后，该方法还包括：将第一数据报放置在所确定的第一优先级队列中，用于由与所确定的第一优先级队列相关联的第一网络接口发送第一数据报。第一数据报的数据报标识符由控制设备基于与和第一数据报相关联的过程应用相关联的网络服务质量(QoS)要求来生成。

在一个示例中，第一数据报的数据报标识符由控制设备根据第一通信协议生成，并且其中，控制设备被配置为通过两个或多个通信协议进行通信，该两个或多个通信协议包括第一工业协议。这允许容易地实现优先化方案，而无需对通信方案进行重大修改。

在一个示例中，过滤器包括多个位掩码。每个位掩码与来自多个优先级队列的相应优先级队列相关联。因此，确定第一优先级队列的步骤包括在对数据报标识符与第一位掩码的二进制运算的结果等于预配置值的情况下从过滤器中的多个位掩码中识别第一位掩码，并且其中，第一位掩码与第一优先级队列相关联。在一个示例中，二进制运算是逐位运算，比如逐位AND运算、逐位XOR运算等。在一个示例中，过滤器由网络控制器基于工业设施的网络拓扑和包括与多个过程应用相关联的网络QoS要求的工程数据来生成。

在一个示例中，控制设备是连接到一个或多个现场设备的过程控制器，现场设备包括致动器和传感器中的至少一者，并且其中，网络服务质量(QoS)要求包括与过程控制器相关联的控制回路的回路周期时间。在另一示例中，控制设备是操作者设备，并且过程应用是增强现实应用。

在第二方面，本公开描述了由控制设备发送数据报的方法。该方法包括生成待传输的第一数据报，其中，该第一数据报与工业工厂中的过程应用相关联；基于与该过程应用相关联的网络服务质量要求(QoS)来生成该第一数据报的数据报标识符，其中，所生成的数据报标识符指示该第一数据报的优先级；以及将第一数据报传送到连接到控制系统的网关设备，其中，网关设备包括连接到两个或过个网络的多个网络接口。网关设备使用第一数据报的数据报标识符来识别用于发送第一数据报的网络接口。在一个示例中，生成第一数据报的步骤包括基于与过程应用相关联的网络服务质量要求(QoS)，从两个或多个工业通信协议(也被称为通信协议)中识别第一工业通信协议。

在第三方面，本公开描述了一种用于发送和接收多个数据报的网关设备。该网关设备包括两个或多个网络接口，包括连接到第一网络的第一网络接口和连接到第二网络的第二网络接口、多个优先级队列，每个优先级队列用于存储一个或多个数据报并且与第一和第二网络接口中的一者相关联，以及连接到内容地址存储器模块的数据报分类模块。该数据报分类模块被配置为基于该第一数据报的数据报标识符和过滤器，从该多个优先级队列中确定用于传输第一数据报的第一优先级队列，并且将该第一数据报放置在所确定的第一优先级队列中，用于通过与所确定的第一优先级队列相关联的网络接口传输第一数据报。

在一个示例中，内容地址存储器模块是由数据报分类模块用于确定第一优先级队列的三元内容地址存储器模块。这允许快速解析(单个周期)标识符以进行队列确定。

在第四方面，本公开描述了一种用于传输多个数据报的非暂时性存储介质。该非暂时性存储介质包含存储在其中的多个机器可读指令，当由处理单元执行该机器可读指令时，使得该处理单元基于来自该多个数据报的第一数据报的数据报标识符，从多个该优先级队列中确定该第一优先级队列以用于该第一数据报的传输，并且将该第一数据报放置在所确定的第一优先级队列中以用于通过与所确定的第一优先级队列相关联的网络接口传输该第一数据报。参考所提供的附图进一步描述和解释这些方面。

具体实施方式

图1示出工业设施中的工业系统100。工业设施在此是指其中可以进行一个或多个工业过程比如制造、精炼、熔炼、设备组装的任何环境，并且包括加工厂、炼油厂、汽车工厂等。工业系统100包括多个控制设备，比如过程控制器(在图中示为控制器110和控制器120)、可编程逻辑控制器、监督控制器、机器人(在图中示为移动机器人141)、操作设备(在图中示为操作站151)等。过程控制器(110和120)连接到多个现场设备(图中未示出)，比如用于监视和控制工业设施中的工业过程的致动器和传感器设备。这些现场设备可以包括流量计、阀致动器、温度传感器、压力传感器等。过程控制器110和120可以经由控制网络彼此连接。另外，工业系统100包括移动机器人141，用于在工业工厂中执行多个操作，比如焊接、部件的组装、材料的运输和处理等。另外，工业系统100可以包括操作员站151，用于向操作员显示工业工厂的状态，并且用于允许操作员定义用于控制设施中的工业过程的KPI。

工业设施中的通信可以通过工业网关设备(也称为网关设备)发生。设施中的多个控制设备连接到一个或多个工业网关设备(在图中被示为示例性网关设备110)，用于与工业设施中的其他设备和系统传送信息。网关设备110经由第一和第二网络接口连接到两个或更多网络，并且能够经由两个或多个网络传输数据。例如，网关设备110经由第一网络接口连接到蜂窝网络(经由到小区塔160的连接示出)，并且经由第二网络接口连接到工业无线局域网(经由到无线局域网设备170的连接示出)。

如图1所示，网关设备110连接到过程控制器(121和131)、移动机器人141和操作员站151(统称为连接设备)。网关设备110接收数据(数据报、数据帧、数据分组)并将其发送到过程控制器(121和131)、移动机器人141和操作员站151。由于网关设备包括两个网络接口，所以基于从连接的设备接收的数据报标识符，通过两个网络接口之一完成来自连接的设备的数据的传输。基于与网关设备110所连接的两个网络相关联的网络特性，一个网络接口用于传输具有高优先级的数据报，而另一个网络接口用于传输具有正常优先级的数据报。例如，连接到蜂窝网络(5G网络)的第一网络接口用于传输具有高优先级的数据报，而连接到工业无线局域网的第二网络接口用于传输具有正常优先级的数据报。基于数据报标识符对待发送的数据报进行网络接口的解析。这在图2的描述中解释。

图2示出由网关设备110传输多个数据报的方法200。多个数据报由一个或多个连接的设备生成。来自多个数据报的每个数据报包括数据报标识符和数据报有效载荷。数据报的数据报标识符由所连接的控制设备基于与过程应用相关联的网络服务质量(QoS)要求而生成，该过程应用与数据报相关联。数据报有效载荷与工业工厂中的过程相关联，与对应控制设备有关。例如，来自控制器121的数据报，可以具有包含由控制器121调节的过程的过程值的示例性有效载荷。网关从连接的设备接收多个数据报，并负责传输数据报。

如前所提及，网关设备包括两个或多个网络接口，并且经由两个或多个接口连接到两个或多个网络。在一个示例中，网关设备经由第一网络接口(在图3中被示为网络接口360)连接到蜂窝网络(5G网络)，并且经由第二网络接口(在图3中被示为网络接口370)连接到无线局域网。

除了接口之外，网关设备还包括多个优先级队列(在图3中被示为队列340、345、350和355，在图4中被示为队列420、425、430和435)。优先级队列(也称为队列)用于在经由第一或第二网络接口(图3中的360和370，以及图4中的440和445)中的任一者进行传输之前存储数据报。每个优先级队列与对应网络接口相关联，并且存储在特定队列中的数据报由对应网络接口发送。例如，如图3所示，队列340和345与网络接口360相关联。类似地，队列350和355与网络接口370相关联。类似地，如图4所示，队列420与网络接口440相关联，而队列425、430和430与网络接口445相关联。

在步骤210，网关设备110基于过滤器和第一数据报的数据报标识符，从多个优先级队列中确定用于传输多个数据报中的第一数据报的第一优先级队列。如图3所示，网关设备包括数据报分类模块330，该数据报分类模块接收数据报并确定数据报中的每个数据报将被放置在其中进行传输的队列。数据报分类模块连接到存储过滤器的内容地址存储模块。该过滤器包括多个位掩码。过滤器还包括位掩码与优先级队列之间的映射。在接收到数据报(例如，第一数据报)时，数据报分类模块330在数据报标识符与过滤器的每个位掩码之间执行逻辑操作。当数据报标识符与特定位掩码之间的逻辑运算产生等于预配置值的值时，数据报分类模块330识别与特定位掩码相关联的队列，并且选择对应队列(作为第一优先级队列)用于传输对应数据报。这将参考图4使用下面的示例进一步解释。

在该示例中，具有数据报标识符‘8810’的第一数据报由控制器121生成，并被发送到网关模块110以用于进一步传输。第一数据报被接收、预处理(由数据报预处理模块320)，并被置于优先队列(420、425、430和435)之一中，以用于由网络接口发送。数据报分类模块330从存储器335加载过滤器(在图中示为过滤器410)。过滤器410包括五个位掩码411、413、416、419和421。每个位掩码由‘l’、‘0’和一个或多个无关位(在图4中示为‘X’)组成。

在加载过滤器之后，数据报分类模块330对第一数据报的数据报标识符‘8810’和过滤器410中的每个位掩码(411、413、416、419和421)执行逐位二进制‘AND’运算。在位掩码411、416、419和421中的每一个与数据报标识符‘8810’之间的逐位二进制‘AND’生成结果0。位掩码413与数据报标识符‘8810’之间的逐位二进制‘AND’生成结果1。如图4所示，位掩码413被映射到优先级队列425。因此，数据报分类模块330将标识符优先级队列425标识为用于在传输之前存储第一数据报的第一优先级队列。

在步骤220，网关设备110的数据报分类模块330将第一数据报放入所确定的第一优先级队列，以用于由与所确定的第一优先级队列相关联的第一网络接口传输第一数据报。在识别第一优先级队列之后，数据分类模块330然后将数据报放置在所识别的优先级队列中。然后，通过与第一队列相关联的第一网络接口发送数据报。

继续上述示例，在将优先级队列425确定为第一优先级队列之后，数据分类模块300将具有数据报标识符‘8810’的数据报放置在优先级队列425中。然后，具有数据报标识符‘8810’的数据报由网络接口445通过第二网络490从网关设备110所连接的两个或多个网络(480和490)传输。

如前所提及，数据报的数据报标识符由所连接的控制设备基于与过程应用(也称为控制应用)相关联的网络服务质量(QoS)要求而生成，该过程应用与数据报相关联。网络服务质量在本文指的是一个或多个网络属性，比如传输延迟、可用性、比特率等。基于与过程应用相关联的要求，控制设备可以使用编码或选择方案来确定数据报标识符，以指示数据报的优先级。通过这样做，控制设备能够指示数据报的优先级。在一个示例中，基于与过程应用相关联的网络服务质量要求(例如，传输延迟)，控制设备从多个通信协议中选择用于数据报传输的通信协议。然后，根据所选择的协议，生成数据报标识符。参考图5所示的示例进一步解释该方面。

图5示出包含三个移动机器人设备510、530和540的工业设施的示例性部段。移动机器人设备510和530无线地连接到网关设备110和网关设备560。所有三个机器人设备可以使用S7工业通信协议和PROFINET通信协议进行通信。

移动机器人设备540沿着路径560承载物体550。当遵循路径560时，移动机器人设备540上的控制应用程序发送包含关于移动机器人设备540的位置和状态的信息的数据报。由于该操作不是时间敏感的，所以控制应用不具有严格的网络QoS要求，并且因此，移动机器人设备540使用S7协议发送数据报，并且因此，数据报标识符具有格式‘0x8032__’。因此，在从移动机器人设备540接收数据报时，网关设备560基于如上所描述的过滤器将分组分配给连接到WLAN网络的队列。

移动机器人设备510和530彼此协调以处理对象520。因此，为了有效地协调，移动机器人设备510和530上的控制应用彼此交换数据报以协调臂彼此的移动。由于这是时间敏感的操作，控制应用具有严格的网络QoS要求，并且因此，移动机器人设备使用PROFINET协议发送数据报，因此，数据报标识符具有格式‘0x8892__’。因此，在从移动机器人设备540接收到数据报后，网关设备560基于如上所描述的过滤器将分组分配到连接到5G网络的队列。

虽然使用工业通信协议的选择来解释以上示例，但是控制器可以使用流量类别和其他这样的优先化方案来实现以上示例。例如，控制器可以基于与数据报相关联的TSN(时间敏感联网)流量类别来生成数据报标识符。在另一个示例中，控制器可以基于与过程应用相关联的ISA 100应用类生成数据报标识符。在另一个示例中，控制器可以基于与OPC US协议相关联的类来生成数据报标识符。

图3示出示例性网关设备300。如前所描述，网关设备300经由I/O接口310连接到多个控制设备。I/O接口310可以基于工业总线协议或工业以太网或工业无线协议。网关设备300从控制设备接收数据报并将它们转发到网关设备300所连接的两个或多个网络中的一个上。

在接收到数据报时，数据报由数据报预处理模块320进行预处理。数据报预处理模块检查数据报的有效性和完整性。在预处理之后，数据报由数据报分类模块330存储在多个优先级队列(在图中示为队列340、345、350和355)上。每个队列与连接到相应网络的两个或多个网络接口中的一个网络接口相关联。例如，如图3所示，队列340和345被连接到网络接口360，并且队列350和355被连接到网络接口370。数据报分类模块330基于数据报标识符和过滤器将来自多个数据报的每个数据报放置在特定队列中。过滤器被存储在存储器模块335上。在一个示例中，存储器模块335是TCAM模块。然后，被存储在对应队列中的每个数据报通过相应网络上的相应网络接口传输。

在网络或网络接口发生故障并且不再可用于数据报传输的情况下，与发生故障的网络接口相关联的队列与发生故障的网络接口解除绑定，并且与剩余的网络接口相关联。队列中的数据报基于它们被存储在其中的队列而被优先用于传输。例如，如果网络接口360开始出现故障，则队列340和345被分配给网络接口370。因此，在来自队列340的数据报与数据报350之间，来自队列340的数据报被优先用于传输。

图4示出用于将标识符解析成优先级队列(420、425、430、435)的示例性过滤器410。过滤器410包括五个位掩码(411、413、416、419和421)。每个位掩码由1、0和无关位(表示为X)组成，并且被映射到多个队列中的特定队列。如图所示，位掩码411被映射到队列420，位掩码被映射到队列425，位掩码416和419被映射到队列430，位掩码421被映射到队列435。队列连接到网络接口(440和445)，并且在数据报由对应网络接口通过相应的网络(490或480)传输之前存储数据报。通过执行位掩码与数据报标识符之间的逻辑运算，使用过滤器的位掩码和数据报标识符来解析将存储特定数据报的队列。将逻辑运算的结果与预定值进行比较，如果它们相等，则将数据报存储在与对应位掩码相关联的队列中。虽然示出了位掩码，但是也可以使用十六进制值的其他这种方案来实现本发明。另外，可以动态地改变位掩码与队列之间的映射。另外，可以将新的位掩码添加到过滤器而不重新启动网关设备。下面进一步解释这些方面。

在一个实施例中，过滤器由网络控制器产生并被发送到网关设备(例如，网关110)。网络控制器连接到多个网关设备。在工业网络中检测到新控制设备时，网络控制器与新连接的控制设备协调，以确定来自新连接的控制设备的数据报的优先级以及新连接的控制设备所使用的对应编码方案。基于该协调，网络控制器可以确定是否需要更新网关设备中的过滤器。在一个示例中，新的过滤器可以由网络控制器生成，并且通过比如OpenFlow等网关协议被发送到网关设备，而无需重启网关设备。这将参照图6和7进一步解释。

图6示出用于为工业系统100的网关设备(620、630、640、650)生成过滤器的示例性网络控制器610。网关设备(620、630、640、650)连接到两个或多个网络(在图6中示出为经由接入点690的蜂窝网络和经由WLAN设备680的WLAN网络)。获取网关设备(620、630、640、650)连接到工业系统中的一个或多个控制设备，并且可以向和从控制设备(比如移动机器人670和过程控制器660)发送数据。由网关设备基于数据报标识符和过滤器使用上述将数据报解析为优先级队列的方法来完成对要用于数据传输的网络的优先级排序和确定。

每个网关设备上的过滤器由网络控制器610生成。在一个示例中，这是基于用于通信的工业通信协议在工业系统的工程和调试期间完成的。在工程阶段，多个工业通信协议标识符格式连同与每个工业通信协议相关联的优先级一起被提供给网络控制器610。基于标识符格式和网络控制器610，生成过滤器的位掩码以及位掩码和优先级队列之间的映射。然后将其发送到网关设备。当新的控制设备被添加到工业网络时，网络控制器610与新添加的控制设备协调以检查是否使用任何新的工业通信协议以及是否需要生成任何新的位掩码并将其添加到过滤器。在一个实施例中，网络控制器610可以与新添加的控制设备协商，以确定新工业通信协议的优先级以及与新工业通信协议相关的数据报要在其上传输的网络。

本公开可以采取计算机程序产品的形式，该计算机程序产品包括可从计算机可运行或计算机可读介质访问的程序模块，该计算机可读介质存储由一个或多个计算机、处理单元或指令执行系统使用或与其结合使用的程序代码。因此，本公开描述了一种用于传输多个数据报的非暂时性存储介质。该非暂时性存储介质包含存储在其中的机器可读指令，该机器可读指令在由网关设备的处理单元执行时，使得该网关设备的该处理单元基于来自该多个数据报的第一数据报的数据报标识符，从多个该优先级队列中确定该第一优先级队列以用于该第一数据报的传输，并且将该第一数据报放置在所确定的第一优先级队列中以用于通过与所确定的第一优先级队列相关联的网络接口传输该第一数据报。为了本说明书的目的，计算机可用或计算机可读非暂时性存储介质可以是能够包含、存储、传送、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序的任何装置。介质可以是电、磁、光、电磁、红外或半导体系统(或装置或设备)或传播介质，或者它们本身，因为信号载体不包括在物理计算机可读介质的定义中，物理计算机可读介质包括半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬磁盘和光盘，例如，光盘只读存储器(CD-ROM)、光盘读/写和DVD。用于实现本技术的每个方面的处理单元和程序代码都可以是本领域技术人员已知的集中式或分布式(或其组合)。

虽然参考少数工业设备描述了本公开，但是在本发明的上下文中可以利用多个工业设备。此外，虽然使用两个参考网络5G和WLan来解释本公开，但是可以使用多个网络(相同类型或不同类型)。例如，本公开可以使用三个网络来实现：第一蜂窝网络、第二WLan网络和第三有线网络。另外，虽然本公开中的网关设备被示为单个设备，但是也可以使用多个设备来实现。例如，连接到多个网络集线器或网络接口模块的第2层交换机也可用于实现本文描述的方法。另外，虽然使用数据报来解释本发明，但是在实现本发明时也可以使用比如分组、数据帧之类的其他数据块。另外，虽然使用第2层基础结构来解释本发明，但是本发明可以在OSI模型的任何层(包括第3层)上实现。

虽然已经参考某些实施例详细描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于那些实施例。鉴于本公开，对于本领域技术人员而言，在不脱离如本文所描述的本公开的各种实施例的范围的情况下，将存在许多修改和变化。因此，本公开的范围由所附权利要求而不是由前述描述来指示。在权利要求书等同物的含义和范围内的所有改变、修改和变化被认为在它们的保护范围内。在方法权利要求中要求保护的所有有利实施例也可以应用于系统/装置权利要求。

Claims (14)

1.一种用于由具有多个网络接口的网关设备经由两个或多个网络来传输多个数据报的方法，来自所述多个数据报的每个数据报包括数据报标识符和数据报有效载荷，其中，所述数据报有效载荷与工业工厂中的过程相关联，所述方法包括：

a.基于过滤器和来自所述多个数据报的第一数据报的数据报标识符，从多个优先级队列中确定用于传输所述第一数据报的第一优先级队列，其中，来自所述多个优先级队列的每个优先级队列与来自所述网关设备的所述多个网络接口的连接到来自所述两个或多个网络的网络的对应网络接口相关联；以及

b.将所述第一数据报放置在所确定的第一优先级队列中，用于由与所述所确定的第一优先级队列相关联的第一网络接口来传输所述第一数据报；

其中，所述第一数据报的所述数据报标识符由控制设备基于第一通信协议生成，且其中，所述控制设备被配置为通过两个或多个通信协议进行通信，所述两个或多个通信协议包括所述第一通信协议。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过滤器包括多个位掩码，每个位掩码与来自所述多个优先级队列的对应优先级队列相关联，并且其中，确定所述第一优先级队列包括：

a.从所述过滤器中的所述多个位掩码中识别第一位掩码，其中，来自所述数据报标识符与所述第一位掩码之间的逻辑运算的结果等于预配置值，并且其中，所述第一位掩码与所述第一优先级队列相关联。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述多个接口包括连接到蜂窝网络的网络接口和连接到局域网的另一网络接口。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述过滤器由网络控制器基于工业设施的网络拓扑并且基于包括与多个过程应用相关联的网络QoS要求的工程数据来生成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述网关设备包括三元内容地址存储器模块，用于存储用于确定所述第一优先级队列的过滤器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述控制设备是连接到包括致动器和传感器中至少一者的一个或多个现场设备的过程控制器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述控制设备是操作员设备。

8.根据权利要求2所述的方法，其中，二进制操作是逐位操作。

9.一种通过控制设备传输数据报的方法，所述方法包括：

a.生成待发送的第一数据报，所述第一数据报与工业工厂中的过程应用相关联；

b.基于与所述过程应用相关联的网络服务质量要求(QoS)来生成所述第一数据报的数据报标识符，其中，所生成的数据报标识符指示所述第一数据报的优先级；以及

c.将所述第一数据报传输到连接到控制系统的网关设备，其中，所述网关设备包括多个网络接口；

其中，所述数据报标识符被所述网关设备用来识别用于将所述第一数据报传输到远程系统的网络接口。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，生成所述第一数据报包括基于与所述过程应用相关联的网络服务质量要求(QoS)从两个或多个通信协议中识别第一通信协议。

11.一种用于发送和接收多个数据报的网关设备，来自所述多个数据报的每个数据报包括数据报标识符和数据报有效载荷，其中，所述数据报有效载荷与工业工厂中的过程相关联，所述网关设备包括：

a.两个或多个网络接口，所述两个或多个网络接口包括连接到第一网络的第一网络接口和连接到第二网络的第二网络接口；

b.多个优先级队列，每个优先级队列用于存储一个或多个数据报并且与所述第一网络接口和所述第二网络接口中的一个相关联；以及

c.数据报分类模块，被连接到内容地址存储器模块，所述数据报分类模块被配置为：

i.基于来自所述多个数据报的第一数据报的数据报标识符和过滤器，从所述多个优先级队列中确定用于传输所述第一数据报的第一优先级队列，

ii.将所述第一数据报放置在所确定的第一优先级队列中，用于由与所述所确定的第一优先级队列相关联的网络接口传输所述第一数据报；

其中，所述第一数据报的数据报标识符由控制设备基于与关联于所述第一数据报的过程应用相关联的网络服务质量要求而生成。

12.根据权利要求11所述的网关设备，其中，所述多个接口包括连接到蜂窝网络的网络接口和连接到局域网的另一网络接口。

13.根据权利要求11或12所述的网关设备，其中，所述内容地址存储模块是由所述数据报分类模块用于确定所述第一优先级队列的三元内容地址存储模块。

14.一种用于传输多个数据报的非暂时性存储介质，所述非暂时性存储介质具有存储在其中的机器可读指令，当由处理单元执行所述机器可读指令时，使得所述处理单元：

i.基于来自所述多个数据报的第一数据报的数据报标识符，从多个优先级队列中确定用于传输所述第一数据报的第一优先级队列，以及

ii.将所述第一数据报放置在所确定的第一优先级队列中，用于由与所述所确定的第一优先级队列相关联的网络接口传输所述第一数据报；

其中，所述第一数据报的数据报标识符由控制设备基于与关联于所述第一数据报的过程应用相关联的网络服务质量要求而生成。

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