[发明专利]基于工业互联网现场层宽带总线架构的实现系统

说明书

本发明涉及一种基于工业互联网现场层宽带总线架构的实现系统，该实现系统基于传统工业控制系统中广泛使用的两线制数据传输网络；引入多载波正交频分复用技术，达到百兆以上高带宽；设计特殊帧结构，结合物理层资源块的静态及动态合理配置，及介质访问控制层数据业务的调度策略设计，实现传输业务与时间片的合理映射；针对工业互联网现场层宽带总线架构需要满足高性能、高可靠、高实时和高安全的要求提供了一种快速同步、实时、高速、可靠的实现方案。

技术领域

本发明涉及工业互联网技术领域，尤其一种基于工业互联网现场层宽带总线架构的实现系统。

背景技术

随着互联网技术的发展，各类总线被广泛的应用于工业现场自动化中，实现控制端对工业现场的实时监控。

目前，应用于工业现场中的总线均为采用单载波技术的总线，较为常用的有控制器局域网(Controller Area Network，CAN)、以太网总线等。其中，CAN总线传输带宽一般在五十兆以下，当应用在大型工业现场中时，CAN总线需要挂接众多工业现场设备，这些工业现场设备均需要占用传输带宽来进行与控制端之间的数据通信，但由于CAN总线的传输带宽较低，导致数据在总线中的传输速率较低，传输性能较差。而以太网总线在工业现场中应用时，需要借助以太网交换机来实现工业现场设备的接入以及数据传输，这导致网络系统的构成较为复杂，现场布线困难，并且以太网的信道分配方式采用带有冲突监测的载波侦听多路访问协议CSMA/CD，适合于突发性数据的传输，不具有实时性，故以太网总线很难适用在大型工业现场以及对传输实时性的要求较高的工业现场中。

基于此，上述采用单载波技术的总线很难满足大型工业现场中众多工业现场设备的传输性能需求。

发明内容

本申请提供一种基于工业互联网现场层宽带总线架构的实现系统，用以解决现有技术中采用单载波技术的总线很难满足大型工业现场中众多工业现场设备的传输性能需求的问题。

本申请实施例提供的一种基于工业互联网现场层宽带总线架构的实现系统，包括：

总线控制器、至少一个总线终端和两线制总线，总线控制器与总线终端通过两线制总线连接构成一个网络，其中，所述总线控制器与任一总线终端之间、以及各总线终端之间基于正交频分复用OFDM技术进行通信，各总线终端占用的子载波之间互不干扰；通信时所使用的信号帧的帧结构包括下行系统子帧、下行子帧、以及上行子帧；

所述总线控制器，用于在下行系统子帧上发送下行导频信号；在下行子帧上发送用于指示总线终端进行初始化配置的广播消息；在接收到总线终端在上行子帧上发送的接入请求后，基于所述接入请求中的业务信息，为所述总线终端分配信道资源块，并在下行子帧上向所述总线终端发送信道资源块的分配结果；

所述总线终端，用于基于接收的下行导频信号进行系统同步以及信道估计，并在接收到所述广播消息后，在上行子帧上发送接入请求；基于接收的所述信道资源块的分配结果，进行业务数据的发送和接收。

进一步地，所述下行系统子帧为每个信号帧中的第一个子帧；

所述总线控制器，具体用于：在通过下行子帧向总线终端发送下行信号之前，在下行系统子帧上向所述总线终端发送下行导频信号；

所述总线终端，具体用于：基于接收的所述下行导频信号，确定所述总线终端与所述总线控制器之间的时钟偏差和符号偏差；基于所述时钟偏差分别对接收信号以及发送信号进行时钟纠正，并基于所述符号偏差分别对接收信号以及发送信号的开窗位置进行调整；并在确定所述总线终端与所述总线控制器之间的传输时延后，对发送给所述总线控制器的信号的发送时间进行传输时延调整，以便达到系统同步。

进一步地，所述业务信息中包含有业务类型以及业务类型对应的业务量；其中，所述总线控制器为总线终端分配的信道资源块包括上行子帧信道资源块以及下行子帧信道资源块；