一种端计算网关协议转换系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种端计算网关协议转换系统及方法，涉及协议转换技术领域，该系统包括：与工业现场级异构终端、工业控制系统和时延敏感网络电性连接的端计算网关；其中，所述端计算网关包括数据采集模块、异构设备接入模块、端计算网关协议转换模块和数据传输模块；所述数据采集模块与所述异构设备接入模块电性连接；所述端计算网关协议转换模块与所述数据采集模块电性连接；所述数据传输模块与端计算网关协议转换模块电性连接，本发明专利技术在边缘计算实时数据采集以及处理时间敏感的用户任务过程中，争取提高实时性，保证可靠的传输和协作执行效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种端计算网关协议转换系统及方法


[0001]本专利技术涉及协议转换
，尤其涉及一种端计算网关协议转换系统及方法。

技术介绍

[0002]工业互联网网络连接包括网络互联和数据互通两个层次，其中网络互联包括工厂内网络和工厂外网络。工厂内网络，用于连接工厂内的各种要素，包括人员、机器(如装备、办公设备)、材料、环境(如仪表、监测设备)等。通过工厂内网络，与企业数据中心及应用服务器互联，支撑工厂内的业务应用。
[0003]传统的工厂内网络，主要用于连接生产设备和办公设备，呈现两层三级的结构，“两层”指操作技术(Operational Technology，OT) 网络(又分为现场级和车间级)和信息技术(InformationalTechonolgy，IT)网络，“三级”是指根据目前工厂管理层级的划分，网络被分为“现场级”、“车间级”、“工厂级/企业级”三个层次。目前工业控制领域常用的通信协议分为三类：现场总线协议、工业以太网协议和工业无线网络协议。现场总线协议主要提供现场传感器件到控制器、控制器到执行器或控制器与各输入输出控制分站间进行数据通信的支持。常见的现场总线技术主要包括PROFIBUS、Modbus、 HART、CANopen、LonWorks、DeviceNet、ControlNet、CC
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Link 等；现场总线技术普遍存在通信能力低、距离短、抗干扰能力较差等问题，影响了相关设备和系统之间的互联互通；随着工业以太网技术的成熟，工业以太网协议已经逐步进入到各类工业控制系统中的控制通信应用，当前主流的工业以太网技术包括Ethernet/IP、PROFINET、 Modbus TCP、Powerlink、EtherCAT等，各种工业以太网技术的开放性和协议间的兼容性相较于现场总线有所提高，但由于其在链路层和应用层所采用的技术不同，互联互通性仍不尽人意，这在一定程度上也影响到工业以太网协议应用向更广泛的领域拓展。工业无线技术在工厂内连接移动的设备，以及线缆连接实现困难或无法实现的场合，具备很大的必要性；主要的工业无线技术包括WLAN、Bluetooth、 WirelessHART、WIA
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PA、WIA
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FA等。在工厂应用中，由于信号传输的可靠性可能受到实际环境因素的影响，这对无线通信的应用产生较大的阻力。
[0004]综上，OT网络内由于存在不同生产设备商多个协议标准，现有主流连接技术在时延、可靠性、带宽、抗干扰能力等方面均无法满足当前智能制造的业务需求等问题。因此，将第五代移动通信技术(5thGeneration Mobile Communication Technology，5G)、时延敏感网络 (Time Sensitive Network，TSN)等新兴网络技术用于工业互联网，研究异构工业网络的融合共存已成为业界关注的重点。此外，物联网的快速发展在带来生产生活方式转变的同时，也不断涌现出各种资源密集型和时间敏感型的新型业务，在增加网络负荷的同时，也为终端计算带来了极大的挑战。
[0005]因此，利用应用于工业互联网的新兴技术，研究异构工业网络的融合共存方案已成为业界关注的重点。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种端计算网关协议转换系统及方法，实现在边缘计算实时数据采集以及处理时间敏感的用户任务过程中，争取提高实时性，保证可靠的传输和协作执行效率。
[0007]本专利技术一种提供端计算网关协议转换系统，包括：
[0008]与工业现场级异构终端、工业控制系统和时延敏感网络电性连接的端计算网关；
[0009]其中，所述端计算网关包括数据采集模块、异构设备接入模块、端计算网关协议转换模块和数据传输模块；
[0010]所述异构设备接入模块用于工业现场级异构终端的接入；所述数据采集模块与所述异构设备接入模块电性连接，所述数据采集模块用于采集所述工业现场级异构设备的第一数据；所述端计算网关协议转换模块与所述数据采集模块电性连接，所述端计算网关协议转换模块用于将所述第一数据封装成第二数据；所述数据传输模块与端计算网关协议转换模块电性连接，所述数据传输模块用于将所述第一数据和所述第二数据给所述工业控制系统；
[0011]所述第一数据为工业现场级异构终端自身且不满足时延敏感网络协议的数据，所述第二数据为满足时延敏感网络协议的数据。
[0012]根据本专利技术提供的一种端计算网关协议转换系统，所述异构设备接入模块具有以太网接口、无线接口、串口和通用串行总线接口。
[0013]根据本专利技术提供的一种端计算网关协议转换系统，所述端计算网关协议转换模块包括：
[0014]协议解析单元，用于对时延敏感网络协议进行解析；
[0015]添加单元，与所述协议解析单元和所述数据采集模块电性连接，所述添加单元用于接收来自所述数据采集模块的所述第一数据，在所述第一数据中添加符合时延敏感网络协议的报头文；
[0016]封装单元，与所述添加单元电性连接，所述封装单元用于将添加了符合时延敏感网络协议的报头文的所述第一数据封装成所述第二数据。
[0017]根据本专利技术提供的一种端计算网关协议转换系统，所述数据传输模块包括：
[0018]第一传输单元，与所述数据采集模块电性连接，用于将所述第一数据转发给所述工业控制系统；
[0019]第二传输单元，与所述第一传输单元和所述封装单元电性连接，所述第二传输单元用于接收来自所述封装单元的所述第二数据，并将所述第二数据转发送工业控制系统。
[0020]根据本专利技术提供的一种端计算网关协议转换系统，所述第一传输单元基于蜂窝移动网络通信技术与所述工业控制系统建立通信。
[0021]根据本专利技术提供的一种端计算网关协议转换系统，所述第二传输单元基于时延敏感网关与所述时延敏感网络电性连接。
[0022]本专利技术还提供一种端计算网关协议转换方法，包括以下步骤：
[0023]所述端计算网关采集已接入的工业现场级异构终端的所述第一数据；
[0024]所述端计算网关将所述第一数据封装成所述第二数据，并将所述第一数据和所述第二数据转发给所述工业控制系统；其中，所述第二数据基于时延敏感网络转发给所述工业控制系统。
[0025]根据本专利技术提供的一种端计算网关协议转换方法，所述端计算网关将所述第一数据封装成所述第二数据，并将所述第一数据和所述第二数据转发给所述工业控制系统，具体包括以下步骤：
[0026]所述端计算网关在所述第一数据中添加符合时延敏感网络协议的报头文；
[0027]所述端计算网关将添加了符合时延敏感网络协议的报头文的所述第一数据封装成所述第二数据；
[0028]所述端计算网关将所述第一数据和所述第二数据转发给所述工业控制系统。
[0029]根据本专利技术提供的一种端计算网关协议转换方法，所述端计算网关将所述第一数据和所述第二数据转发给所述工业控制系统，具体包括：
[0030]获取所述第一数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种端计算网关协议转换系统，其特征在于，包括：与工业现场级异构终端、工业控制系统和时延敏感网络电性连接的端计算网关；其中，所述端计算网关包括数据采集模块、异构设备接入模块、端计算网关协议转换模块和数据传输模块；所述异构设备接入模块用于工业现场级异构终端的接入；所述数据采集模块与所述异构设备接入模块电性连接，所述数据采集模块用于采集所述工业现场级异构设备的第一数据；所述端计算网关协议转换模块与所述数据采集模块电性连接，所述端计算网关协议转换模块用于将所述第一数据封装成第二数据；所述数据传输模块与端计算网关协议转换模块电性连接，所述数据传输模块用于将所述第一数据和所述第二数据给所述工业控制系统；所述第一数据为工业现场级异构终端自身且不满足时延敏感网络协议的数据，所述第二数据为满足时延敏感网络协议的数据。2.根据权利要求1所述的端计算网关协议转换系统，其特征在于，所述异构设备接入模块具有以太网接口、无线接口、串口和通用串行总线接口。3.根据权利要求1所述的端计算网关协议转换系统，其特征在于，所述端计算网关协议转换模块包括：协议解析单元，用于对时延敏感网络协议进行解析；添加单元，与所述协议解析单元和所述数据采集模块电性连接，所述添加单元用于接收来自所述数据采集模块的所述第一数据，在所述第一数据中添加符合时延敏感网络协议的报头文；封装单元，与所述添加单元电性连接，所述封装单元用于将添加了符合时延敏感网络协议的报头文的所述第一数据封装成所述第二数据。4.根据权利要求3所述的端计算网关协议转换系统，其特征在于，所述数据传输模块包括：第一传输单元，与所述数据采集模块电性连接，用于将所述第一数据转发给所述工业控制系统；第二传输单元，与所述第一传输单元和所述封装单元电性连接，所述第二传输单元用于接收来自所述封装单元的所述第二数据，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：高娴，
申请(专利权)人：浪潮软件科技有限公司，
类型：发明
国别省市：