[发明专利]高速工业通信系统和控制方法

说明书

本发明涉及一种高速工业通信系统，包括：多个节点设备；和总线，多个节点设备连接在所述总线上，其中多个节点设备配置成可通过OFDM调制方式进行相互通讯。本发明采用OFDM为物理层调制技术和时分的多址方法，实现工业现场总线高速，可靠，实时长距离的传输。本技术属于高速工业总线通信领域，用于工业互联网OFDM体制的高速总线之间的通信。本发明所述高速工业通信系统主要用来解决工业现场传统总线低带宽、无法同时承载实时和非实时以及网络结构复杂的问题，高速工业通信系统可以支持IPV6地址通信，可以支持时间触发的工业控制通信，可以支持TSN，可以支持白名单、深度检测和数据加密等安全机制。

技术领域

本发明大致涉及工业控制领域，尤其涉及一种采用OFDM调制方式进行通讯的高速工业通信系统和控制方法。

背景技术

现有的工业控制总线，通常采用总线型或环形总线型拓扑结构，主要特点为，即一对双绞线可以连接多个传感器、执行器，这种网络结构安装方便简单。但这种拓扑结构由于节点之间采用总线方式连接，节点的阻抗不容易做到完全匹配，会在通信中引入回波多径，对高速数据通信会有严重影响。现有以CAN总线为代表的现场工业控制总线，采用总线型拓扑结构，直接使用基带信号进行数据传输，消除回波多径影响需要复杂的均衡技术，实现较为困难。因此现有这类型总线通常数据传输速率低，当传输介质为双绞线时，CAN总线通信距离40米时，最高通信速率大约为1Mbps。

多径反射会使得通信信道呈现为频率选择性衰落信道，对高速数据通信会有严重影响。本发明采用基于OFDM调制技术，在高速率传输场景，能够有效地对抗频率选择性衰落，并且实现方式简单成熟；同时使用时分多址技术按时间片分配用户，提高系统的实时性；实现工业总线长距离，高速，可靠，实时的数据传输。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

有鉴于现有技术的缺陷中的一个或多个，本发明提出一种高速工业通信系统，包括：

多个节点设备；和

总线，所述多个节点设备连接在所述总线上，

其中所述多个节点设备配置成可通过OFDM调制方式进行相互通讯。

根据本发明的一个方面，所述多个节点设备包括控制节点和终端节点；所述多个节点设备通过时分复用的方式占用所述总线进行通讯。

根据本发明的一个方面，所述多个节点设备按照分配的时隙发送同步信号和控制信号，或者按照分配的时隙发送数据信号，或者按照分配的时隙接收其他节点设备发送的数据信号。

根据本发明的一个方面，所述控制节点配置成将资源调度信息发送给所述至少一个终端节点，所述资源调度信息用于指定各所述终端节点和控制节点所使用的固定时隙。

根据本发明的一个方面，在所述资源调度信息中，一个固定时隙对应一个OFDM符号资源；一个所述OFDM符号资源为资源调度的最小粒度。

根据本发明的一个方面，其中所述节点设备包括顺序连接的映射器、串并变换单元、IFFT单元以及并串变换单元；

其中，所述映射器配置成可对所述节点设备的待传输比特流进行映射，得到调制信号；

所述串并变换单元配置成可将所述调制信号拆分为预设数量的并行的调制子信号；

所述IFFT单元配置成可分别对各所述调制子信号进行IFFT变换，得到对应的时域子信号；

所述并串变换单元配置成可将所述预设数量的时域子信号合并成一个OFDM符号。

根据本发明的一个方面，所述节点设备还包括：导频插入单元，配置成可在所述调制子信号中插入导频信号，以使接收方根据所述导频信号实现信道估计和时间同步。