[发明专利]基于3G/4G无线技术的工业以太网传输方法及装置

说明书

本发明涉及一种网络化工业控制系统，具体而言，涉及一种基于3G/4G无线技术的工业以太网传输方法及装置；网络结构采用以监控中心为核心，各监控点为节点的三层星型架构，监控站点到监控中心的连接方式使用基于L2TP拨号的站点对站点的VPN连接技术进行数据传输，每个监控站点以静态IP为站点网络传感器使用，监控中心可以通过局域网静态IP直接访问任意一个监控站点的网络传感器；本发明提供一种基于3G/4G无线技术的工业以太网传输方法及装置，基于运营商的无线网络设计，用工业级网络设备满足野外场所全天候运行需求，降低了企业成本，设计结构更简单合理。

技术领域

本发明涉及一种网络化工业控制系统，具体而言，涉及一种基于3G/4G无线技术的工业以太网传输方法及装置。

背景技术

石油开采、电力监控、煤层气开采等工业生产都存在站点数量多、分布广、管理难等问题。随着互联网技术的快速发展，网络通信技术与工业控制技术相结合，使得远程控制技术得到了迅猛发展，技术员无需亲临生产现场即可实时掌握生产第一手资料。工业领域目前网络通用解决方式有：基于有线通讯和基于无线通讯。但是基于有线的“全连接”势必造成组网结构复杂度增加，物理环境的限制一些生产现场布设和维护有线网络的难度大、成本高，而2G/3G/4G无线网络技术出现打破了组网布线的限制，可以实现在任何有运营商网络服务的任何地方进行通信。面对严峻的网络安全形势，工控安全也不容忽视，众多生产现场如何安全高效可靠地保证数据传输是亟待解决的问题；采用的通信方式、协议和设备能否减少延时，满足实时性的要求。

常用的无线连接方式：1、基于UDP无线通信，传输速度快，可靠性差；2、基于TCP/IP无线通信，需要中心与各个站点都具备静态IP地址（或互联网域名）成本较高，安全性不高；3、基于VPN的无线通信，网络速度及质量要求较高，可靠性高，适合用于工业监控。

主要的技术难点有：监控软件需要对每个监控点的PLC，网络摄像机，触摸屏等设备进行单独控制，这就要求这些设备都拥有独立的静态IP；实际安装部署时，有的生产企业已有企业互联网，且不允许监控中心VPN服务器直接挂接到互联网接入端口，而是放到企业路由器或防火墙内网侧，这样要求所设计的VPN设备支持VPN穿越等功能。

专利201020642904.1公开一种3G无线工业网络装置，采用的3G技术的发展真正突破了传输速率限制，它的传输速率可达到144kbps-2Mbp；具有系统结构简单，无线通信功能，通信速率高等优点；其无线通信功能可以在工作环境比较恶劣、监控地点较为分散、数据传输易受干扰的条件下正常运行；提高了数据传输速率和数据传输的抗干扰性，但是该实用新型使用的是点到点的VPN连接方式，监控中心和站点都只有一个IP地址，且其使用的是动态域名DDNS方式，监控站点必须申请动态域名或静态互联网IP，数据中心访问监控站用的是动态域名技术，成本高，结构设计相对复杂。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于3G/4G无线技术的工业以太网传输方法及装置，采用基于运营商的无线网络设计，系统联网成本低，可扩展性强；选用工业级网络设备满足野外场所全天候运行需求；保障数据的完整性、保密性和可靠性能够满足安全性需求；避免了无线网络流量超出包月流量费而产生额外费用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

基于3G/4G无线技术的的工业以太网传输方法，网络结构采用以监控中心为核心，各监控点为节点的三层星型架构；监控站点到监控中心的连接方式使用基于L2TP拨号的站点对站点的VPN连接技术进行数据传输；每个监控站点以静态IP为站点网络传感器使用，监控中心可以通过局域网静态IP直接访问任意一个监控站点的网络传感器。

每个监控站点分配有至少两个静态IP为站点网络传感器使用。

监控中心与各监控点的数据传输基于IPSec VPN技术，采用端到端的认证和加密技术的应用可以提高了系统的安全性。