CN115175173A - 一种冗余通信系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冗余通信系统及方法，包括：中心端；当每个基站端将相同的原始传输数据向中心端发送时，中心端对最先接收到的原始传输数据的数据完整性进行校验，得到校验结果；当校验通过时，中心端将最先接收到的原始传输数据进行输出；当校验不通过时，中心端按照接收时间的先后顺序，对剩余的原始传输数据的数据完整性进行校验，将首个为校验通过时所对应的原始传输数据进行输出。本发明通过多条不同通信制式的无线链路的冗余备份，解决了在移动状态下的数据传输问题，实现了关键数据的高可靠传输；通过系统自动筛选与控制，实现了整体网络的低延时设计；通过网络自适应调节与备份，节约人工运维成本、提高作业效率。
Description
技术领域
本发明涉及通信传输技术领域，尤其涉及一种冗余通信系统及方法。
背景技术
随着5G通信技术的演进和广泛应用，越来越多的工业自动化控制领域将5G作为移动终端与控制中心的无线网络连接通道，例如在港口行业中，基于5G通信可开展港机远控、智能理货和港区自动驾驶等应用场景。
同时，5G很多技术的标准还在制定当中，版本也在不断迭代。5G目前是移动通信的大势所趋，但由于目前5G技术尚未完全成熟，在工业应用探索过程中也出现了一些问题，例如高功耗、安全性、覆盖效果需提高、缺乏可靠的工业终端等。宽带无线专网通常使用5GHz免授权频段，建设成本低、覆盖效果好，但往往因无线频率相互干扰而使用受限。因此，需要建设一套专网宽带无线和运营商5G融合通信及冗余系统，实现两套无线网络同时承载关键业务和数据，发挥5G和宽带无线专网的各自优势，互补不足，符合在工业自动化领域高可靠、高带宽、强连接、智能化的发展趋势。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种冗余通信系统及方法。
本发明的一种冗余通信系统的技术方案如下：
包括：中心端；
当每个预设基站端将相同的原始传输数据向所述中心端发送时，所述中心端对最先接收到的原始传输数据的数据完整性进行校验，得到校验结果；
当所述校验结果为校验通过时，所述中心端将所述最先接收到的原始传输数据确定为目标传输数据，并将所述目标传输数据进行输出；
当所述校验结果为校验不通过时，所述中心端按照接收时间的先后顺序，依次对剩余接收到的原始传输数据的数据完整性进行校验，将首个为校验通过的校验结果所对应的原始传输数据确定为所述目标传输数据，并将所述目标传输数据进行输出。
本发明的一种冗余通信系统的有益效果如下：
本发明的系统通过多条不同通信制式的无线链路的冗余备份，解决了在移动状态下的数据传输问题，实现了关键数据的高可靠传输；通过系统自动筛选与控制，实现了整体网络的低延时设计；通过网络自适应调节与备份，节约人工运维成本、提高作业效率。
在上述方案的基础上，本发明的一种冗余通信系统还可以做如下改进。
进一步，所述至少两个基站端包括：至少一个专网无线基站和至少一个5G基站。
进一步，所述中心端还用于：当所述校验结果为校验通过时，停止接收剩余的预设基站端所发送的原始传输数据。
进一步，所述原始传输数据由综合客户端根据任一预设基站端对应的传输方式向该预设基站端进行发送。
进一步，所述原始传输数据包括：视频数据、图像数据、语音数据和控制数据中的至少一种。
本发明的一种冗余通信方法的技术方案如下：
当每个预设基站端将相同的原始传输数据向中心端发送时，所述中心端对最先接收到的原始传输数据的数据完整性进行校验，得到校验结果；
当所述校验结果为校验通过时，所述中心端将所述最先接收到的原始传输数据确定为目标传输数据，并将所述目标传输数据进行输出；
当所述校验结果为校验不通过时，所述中心端按照接收时间的先后顺序，依次对剩余接收到的原始传输数据的数据完整性进行校验，将首个为校验通过的校验结果所对应的原始传输数据确定为所述目标传输数据，并将所述目标传输数据进行输出。
本发明的一种冗余通信方法的有益效果如下：
本发明的方法通过多条不同通信制式的无线链路的冗余备份，解决了在移动状态下的数据传输问题，实现了关键数据的高可靠传输；通过系统自动筛选与控制，实现了整体网络的低延时设计；通过网络自适应调节与备份，节约人工运维成本、提高作业效率。
在上述方案的基础上，本发明的一种冗余通信还可以做如下改进。
进一步，所述基站端包括：至少一个专网无线基站和至少一个5G基站。
进一步，还包括：当所述校验结果为校验通过时，所述中心端停止接收剩余的预设基站端所发送的原始传输数据。
进一步，还包括：所述原始传输数据由综合客户端根据任一预设基站端对应的传输方式向该预设基站端进行发送。
进一步，所述原始传输数据包括：视频数据、图像数据、语音数据和控制数据中的至少一种。
附图说明
图1为本发明实施例的一种冗余通信系统的第一结构示意图；
图2为本发明实施例的一种冗余通信系统的第二结构示意图；
图3为本发明实施例的一种冗余通信方法的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例的一种冗余通信系统100，包括：中心端110。
其中，中心端110相当于一个芯片，能够接收、传输和校验数据，其具体作用为：汇总从多条无线网络链路分别发送至中心端110的数据，对比多条链路的数据完整性的和延时，接收先到达、延时低且校验无误的原始传输数据，并将其作为主用链路进行传输，丢掉后到达、延时高或有丢失错误的原始传输数据，以此保障无线通信链路的可靠性。
需要说明的是，用户也可以在中心端110中手动选择某一条网络作为主用链路使用。
当每个预设基站端120将相同的原始传输数据向所述中心端110发送时，所述中心端110对最先接收到的原始传输数据的数据完整性进行校验，得到校验结果。
其中，对于预设基站端120而言，本实施例以两个预设基站端为例，一个预设基站端为：5G基站121，另一个预设基站端为：专网无线基站122。
其中，原始传输数据包括：视频数据、图像数据、语音数据和控制数据中的至少一种。每个预设基站端120所传输至中心端110的原始传输数据是相同的。在本实施例中，原始传输数据采用数据帧的形式进行通信传输。
其中，专网无线基站122是指自主搭建的无线网络，为特定设备、特定频率专用，通信方式区别于4G/5G运营商网络。
需要说明的是，由于不同基站端接收原始传输数据的延时不同，以及传输方式不同。例如，5G基站121接收的是采用5G通信传输方式传输的原始传输数据；专网无线基站122接收的是采用宽带无线专网传输方式传输的原始传输数据；在本实施例中，尽管5G基站121和专网无线基站122所接收到的原始传输数据是相同的，但由于两者所采用的传输方式不同，因此在传输过程中所产生的通信延时以及传输的原始传输数据的完整性可能会存在差异。
其中，在本实施例中，由于每个预设基站120端接收的是同时发送的原始传输数据，因此，中心端110最先接收到的原始传输数据为传输延时最低的原始传输数据。
其中，中心端110对原始传输数据的数据完整性的校验过程为：采用对应的算法进行数据完整性的校验，此校验过程为现有技术，在此不设限制。
当所述校验结果为校验通过时，所述中心端110将所述最先接收到的原始传输数据确定为目标传输数据，并将所述目标传输数据进行输出。
其中，目标传输数据为：中心端110最先接收且数据完整的原始传输数据。
其中，将目标传输数据输出至核心网络端130中。
其中，核心网络端130是指网络架构中的核心交换机、数据服务器等。
需要说明的是，本实施例采用将目标传输数据输出至核心网络端130，但不限于仅传输至核心网络端130，也可以是其它目标端，在此不设限制。
当所述校验结果为校验不通过时，所述中心端110按照接收时间的先后顺序，依次对剩余接收到的原始传输数据的数据完整性进行校验，将首个为校验通过的校验结果所对应的原始传输数据确定为所述目标传输数据，并将所述目标传输数据进行输出。
具体地，当最先接收的原始传输数据的数据完整性校验不通过时，中心端110按照接收时间的先后顺序，对剩余的原始传输数据中最先接收到(此时为第二个接收到的原始传输数据)的原始传输数据的数据完整性进行校验，得到对应的校验结果，并对检验结果进行判断，直至对首个原始传输数据的校验结果为校验通过时，将校验通过时对应的原始传输数据确定为目标传输数据，并将目标传输数据输出至核心网络端130。
较优地，所述至少两个基站端包括：至少一个专网无线基站和至少一个5G基站。
其中，如图2所示，本实施例默认采用一个5G基站121和一个专网无线基站122。5G基站121通过与5G通信模块进行组网并通过VPN等方式接收作业现场的控制数据、视频信息等回传至运营商5G基站或现场边缘计算网关(MEC)处，再通过有线网络回传至中心端110。专网无线基站122通过接收宽带无线传输模块通过专网宽带无线的高速上行带宽发送的自动化作业现场高清视频、图像和生产控制数据。其中，宽带无线传输模块是结合现场地理环境、无线电环境和控制数据及视频传输应用需求，选用支持点对多点无线覆盖与点对点骨干接入的4.9-6.0GHz宽频段无线网络，网络具有一定的非视距能力，具备良好的无线信号强度显示，频谱自动扫描和远距离传输能力，模块满足在户外高低温、雾气、雷暴盐雾侵蚀环境中长时间工作。
较优地，所述中心端110还用于：当所述校验结果为校验通过时，停止接收剩余的预设基站端所发送的原始传输数据。
其中，中心端110通过算法对比和延时分析，当校验结果为校验通过时，中心端110保存最先到达且校验无误的数据帧，并将该数据帧进行输出，丢掉后面到达的数据帧，从而在保障链路可靠、稳定和低延时的同时，不会造成链路环路和数据风暴。
其中，当校验结果为校验通过时，剩余的预设基站端所发送的原始传输数据可以是中心端110已经接收到的数据(例如，当首个原始传输数据校验通过时，中心端110已经接收到了第二个原始传输数据，此时将第二个已经接收到的原始传输数据和所有未接收到的原始传输数据均作为剩余的预设基站端所发送的原始传输数据进行舍弃)，也可以是还未接收到的数据(例如，当首个原始传输数据校验通过时，中心端110还未接收到其他任何预设基站端发送的原始传输数据时，此时将所有未接收到的原始传输数据均作为剩余的预设基站端所发送的原始传输数据进行舍弃)。
较优地，所述原始传输数据由综合客户端140根据任一预设基站端对应的传输方式向该预设基站端进行发送。
其中，如图2所示，本实施例的系统还包括：综合客户端140。综合客户端140具体包括：5G通信模块141、专网宽带无线模块142和终端冗余切换模块143。
具体地，终端冗余切换模块143用于：接收原始传输数据，并将原始传输数据复制成相同的两份原始传输数据，分别同时发送至5G通信模块141和专网宽带无线模块142。
所述5G通信模块141用于：采用5G通信传输方式将原始传输数据发送至5G基站121；
所述专网宽带无线模块142用于：采用宽带无线专网传输方式将原始传输数据发送至专网无线基站122。
较优地，所述原始传输数据包括：视频数据、图像数据、语音数据和控制数据中的至少一种。
其中，视频数据包括但不限于：自动化作业现场的高清视频。图像数据包括但不限于：自动化作业现场的高清图像。语音数据包括但不限于：自动化作业现场的语音数据以及通话记录等。控制数据包括但不限于：自动化作业现场的控制数据信息。
采用本实施例的技术方案能够实现如下技术效果：
1)高性能的宽带无线专网链路与5G网络均支持大量高清视频画面的实时回传，解决了在移动状态下的数据传输问题，进一步提升了无线网络的可使用性，推动了例如港口等行业的自动化作业进程。
2)通过两条不同通信制式的无线链路的冗余备份，实现了关键数据的高可靠传输，通过系统自动筛选与控制，实现了整体网络的低延时设计。
3)宽带无线专网与5G网络的不同频段可灵活调整，避免现场其他无线网络的干扰。
4)终端设备一体化设计，免配置、高防护，满足现场户外恶劣环境的使用。
5)通过网络自适应调节与备份，节约人工运维成本、提高作业效率。
如图3所示，本发明实施例的一种冗余通信方法，包括如下步骤：
当每个预设基站端将相同的原始传输数据向中心端发送时，所述中心端对最先接收到的原始传输数据的数据完整性进行校验，得到校验结果；
当所述校验结果为校验通过时，所述中心端将所述最先接收到的原始传输数据确定为目标传输数据，并将所述目标传输数据进行输出；
当所述校验结果为校验不通过时，所述中心端按照接收时间的先后顺序，依次对剩余接收到的原始传输数据的数据完整性进行校验，将首个为校验通过的校验结果所对应的原始传输数据确定为所述目标传输数据，并将所述目标传输数据进行输出。
较优地，所述基站端包括：至少一个专网无线基站和至少一个5G基站。
较优地，还包括：当所述校验结果为校验通过时，所述中心端停止接收剩余的预设基站端所发送的原始传输数据。
较优地，还包括：所述原始传输数据由综合客户端根据任一预设基站端对应的传输方式向该预设基站端进行发送。
较优地，所述原始传输数据包括：视频数据、图像数据、语音数据和控制数据中的至少一种。
本发明实施例的技术方案通过多条不同通信制式的无线链路的冗余备份，解决了在移动状态下的数据传输问题，实现了关键数据的高可靠传输；通过系统自动筛选与控制，实现了整体网络的低延时设计；通过网络自适应调节与备份，节约人工运维成本、提高作业效率。
上述关于本实施例的一种冗余通信方法中的各参数和步骤实现相应功能的过程，可参考上文中关于一种冗余通信系统的实施例中的各参数和模块，在此不做赘述。
在此提供的算法或显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。此外，本发明实施例也不针对任何特定编程语言。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。类似地，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。其中，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。
Claims (10)
1.一种冗余通信系统，其特征在于，包括：中心端；
当每个预设基站端将相同的原始传输数据向所述中心端发送时，所述中心端对最先接收到的原始传输数据的数据完整性进行校验，得到校验结果；
当所述校验结果为校验通过时，所述中心端将所述最先接收到的原始传输数据确定为目标传输数据，并将所述目标传输数据进行输出；
当所述校验结果为校验不通过时，所述中心端按照接收时间的先后顺序，依次对剩余接收到的原始传输数据的数据完整性进行校验，将首个为校验通过的校验结果所对应的原始传输数据确定为所述目标传输数据，并将所述目标传输数据进行输出。
2.根据权利要求1所述的一种冗余通信系统，其特征在于，所述至少两个基站端包括：至少一个专网无线基站和至少一个5G基站。
3.根据权利要求1所述的一种冗余通信系统，其特征在于，所述中心端还用于：当所述校验结果为校验通过时，停止接收剩余的预设基站端所发送的原始传输数据。
4.根据权利要求1所述的一种冗余通信系统，其特征在于，所述原始传输数据由综合客户端根据任一预设基站端对应的传输方式向该预设基站端进行发送。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种冗余通信系统，其特征在于，所述原始传输数据包括：视频数据、图像数据、语音数据和控制数据中的至少一种。
6.一种冗余通信方法，其特征在于，包括：
当每个预设基站端将相同的原始传输数据向中心端发送时，所述中心端对最先接收到的原始传输数据的数据完整性进行校验，得到校验结果；
当所述校验结果为校验通过时，所述中心端将所述最先接收到的原始传输数据确定为目标传输数据，并将所述目标传输数据进行输出；
当所述校验结果为校验不通过时，所述中心端按照接收时间的先后顺序，依次对剩余接收到的原始传输数据的数据完整性进行校验，将首个为校验通过的校验结果所对应的原始传输数据确定为所述目标传输数据，并将所述目标传输数据进行输出。
7.根据权利要求6所述的一种冗余通信方法，其特征在于，所述基站端包括：至少一个专网无线基站和至少一个5G基站。
8.根据权利要求6所述的一种冗余通信方法，其特征在于，还包括：当所述校验结果为校验通过时，所述中心端停止接收剩余的预设基站端所发送的原始传输数据。
9.根据权利要求6所述的一种冗余通信方法，其特征在于，还包括：所述原始传输数据由综合客户端根据任一预设基站端对应的传输方式向该预设基站端进行发送。
10.根据权利要求6-9任一项所述的一种冗余通信方法，其特征在于，所述原始传输数据包括：视频数据、图像数据、语音数据和控制数据中的至少一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20221011 |