[发明专利]节点设备、高速工业通信系统和通讯的方法

说明书

本发明涉及一种可连接到工业控制总线的节点设备，包括：数据发送转换模块，对待发送的数据符号流进行转换，数据发送转换模块包括：资源映射单元，可接收导频信号和待发送的数据符号流，并将待发送的数据符号流映射到相应的有效子载波；OFDM信号生成单元，按照资源映射单元得到的有效子载波，将导频信号和/或所述数据符号流生成OFDM符号。本发明还涉及一种包括该节点设备的高速工业通信系统。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 讯的节点设备、高速工业通信系统和通讯的方法。

背景技术

现有的工业控制总线主要分为两类，一种为CAN总线为代表的现场工业 控制总线，主要特点为采用总线型拓扑结构，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，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。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，且系统中没有专门设计加扰，交织，FEC码技术 提高系统传输的可靠性，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。另一种现场总线为实时 工业以太网，该类总线系统在物理层采用了以太网传输技术，数据传输速率 高，大约为10Mbps～100Mbps，通信机制大部分采用了CSMA/CD的方式，在单 网节点多时会引起数据拥塞，使得在单网用户节点数受限。为了减少数据拥 塞，需要引入交换机进行桥接，这样会造成网络拓扑结构复杂，且增加系统 安装费用。实时工业以太网系统，同步机制主要使用IEEE1588同步技术，使 用物理层打时间戳的方式进行同步，这种同步方式同步精度会受网络拓扑的 影响，而且发送时间戳也增加了系统额外开销，该系统传输距离短，在100Mbps 的速率下支持的传输距离约100米。

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，本发明提出一种可连接到工业 控制总线的节点设备，包括：数据发送转换模块，所述数据发送转换模块配 置成对待发送的数据符号流进行转换，所述数据发送转换模块包括：

资源映射单元，所述资源映射单元配置成可接收导频信号和待发送的数 据符号流，并将导频信号和/或所述待发送的数据符号流映射到相应的有效子 载波；和

OFDM信号生成单元，所述OFDM信号生成单元配置成按照资源映射单元 得到的所述有效子载波，将导频信号和/或所述数据符号流，生成OFDM符号。

根据本发明的一个方面，所述的节点设备还包括成帧模块，所述成帧模 块与所述数据发送转换模块耦合，并配置成可接收所述OFDM符号并组装成 帧。

根据本发明的一个方面，所述数据发送转换模块还包括加扰单元、编码 交织单元和QAM调制单元，

其中所述加扰单元与所述编码交织单元耦合，并配置成接收待发送的数 据比特流，并对所述待发送的数据比特流进行加扰处理；

所述编码交织单元与所述QAM调制单元耦合，并配置成接收所述经加扰 处理的数据比特流并进行编码交织处理；

所述QAM调制单元与所述资源映射单元耦合，配置成接收所述经QAM调 制处理的数据比特流，进行QAM调制以产生所述数据符号流，并发送给所述 资源映射单元。