[发明专利]一种基于动态重构的异构工业网络互联方法及无线模块

权利要求书

1.一种异构工业网络互联方法，其特征在于，其包括以下步骤：

（1）设置一通用工业现场网联融合系统，其包括相互连接并且通信的可重构控制模块、可重构无线模块，其中可重构控制模块包括依次连接的ARM子系统、可配置收发通信接口、DSP子系统、FPGA子系统；并将该通用工业现场网联融合系统联入多个工业现场总线设备的异构网络中；

（2）使该通用工业现场网联融合系统通过其相应通信接口，周期性的对异构网络中链路层数据进行检测以及分析；根据不同协议之间链路层数据的不同结构特征，分析当前的网络通信协议类型，通过解析帧类型自动辨识协议种类，并向异构网络发送拓扑发现数据报文，扫描异构网络的网络拓扑结构；如通用工业现场网联融合系统无法识别当前异构网络，则进行告警，执行步骤（3），如果无告警则执行步骤（4）；

（3）通过手动配置当前异构网络的协议类型，生成与之对应的协议解析策略，并更新到协议解析策略中，完成配置后，执行步骤（2）；

（4）根据网络转换需求配置异构网络管理模型，生成与之对应的网络管理策略文件储存在可重构控制模块的存储器中；

（5）加载对应的网络管理策略文件，ARM子系统按照融合网络管理策略执行配置程序，将编译好的特定配置比特流文件下载至可重构控制模块的FPGA子系统中，完成网络系统重构；此时该通用工业现场网联融合系统按照对应的网络管理策略对异构网络之间的数据报文进行处理和转发，完成异构网络基于软件定义的融合与重构。

2.根据权利要求1所述的异构工业网络互联方法，其特征在于，在步骤（2）中对异构网络中链路层数据进行检测以及分析，具体包括以下步骤：

S21、通用工业现场网联融合系统通过加载协议解析策略文件，在网络链路层构建一个协议辨识器，自动对网路链路层的数据进行周期性的解析；

S22、根据不同协议之间链路层数据的不同结构特征，基于决策树算法确定当前网络的通信协议类型；

S23、通用工业现场网联融合系统加载相应协议的重构配置文件，完成对FPGA的重构；

S24、向异构网络发送拓扑发现数据报文，扫描异构网络的网络拓扑结构；

S25、将异构网络的网络拓扑结构信息通过配置收发通信接口发送至上位机或云平台。

3.根据权利要求1所述的异构工业网络互联方法，其特征在于，步骤（3）中对通用工业现场网联融合系统根据网络转换需求手动配置异构网络管理模型，生成与之对应的网络管理策略文件，具体包括以下步骤：

S31、设置一上位机或云平台，由用户根据自身需求，在该上位机或云平台建立异构网络管理模型；

S32、异构网络管理模型包括与通用工业现场网联融合系统异构网络协议类型、网络拓扑结构、数据采集规则、数据转发规则、数据处理过程；

S33、根据组网过程中的通信要求，套用异构网络模型建模格式，形成网络管理策略文件；

S34、上位机或云平台将网络管理策略文件通过配置收发通信接口下载到可重构控制模块的存储器中。

4.一种实施权利要求1至3任一项所述异构工业网络互联方法的基于动态重构的可重构无线模块，其特征在于，由可重构主控制电路、宽频带发射通道和接收通道组成；其与一可重构控制模块连接并且交互通信，组成基于动态重构的通用工业现场网联融合系统。

5.根据权利要求4所述基于动态重构的可重构无线模块，其特征在于，所述的可重构主控制电路包括FPGA、DDS、ADC、衰减器、射频滤波器、混频器、综频模块、参考时钟、LNA与PA增益控制、矩阵控制开关、CPCI总线。

6.根据权利要求4所述基于动态重构的可重构无线模块，其特征在于，所述的可重构控制模块包括依次连接的ARM子系统、可配置收发通信接口、DSP子系统、FPGA子系统。

7.根据权利要求6所述基于动态重构的可重构无线模块，其特征在于，所述的ARM子系统，其由ARM微处理器、ARM电源电路和ARM复位电路、ARM时钟电路、ARM存储器以及ARM外设组成；该ARM子系统通过配置程序在线重构FPGA子系统，实现对所述的可重构主控制电路的在线动态重构。