[发明专利]用于在工业网络中进行同步数据传输的系统和方法

说明书

公开了一种用于在工业网络中进行同步数据传输的方法。工业网络包括：包括第一工业设备和第一基站的第一子网、包括第二工业设备和第一路由装置的第二子网、被配置为在第一工业设备与第一基站之间提供通信的第一无线设备、耦合到第一基站和第一路由装置的网络控制器、以及参考时钟。方法包括：向第一子网提供第一定时信息以及向第二子网提供第二定时信息；配置第一无线设备，以基于第一定时信息将数据从第一工业设备传输至网络控制器；接收来自第一子网的数据；以及使用第二定时信息，通过路由装置将从网络控制器接收的数据传输至第二子网的第二工业设备。

技术领域

本公开总体上涉及电信和联网，更具体地，涉及用于在工业网络中进行同步通信的系统和方法。

背景技术

值得注意的是，工业网络处理的是在工业环境中连接的众多设备(即工业设备)之间的大量数据的传输。在这一点上，工业网络需要使得散布在工业环境的大空间区域的工业设备之间能够连接，并进一步使得工业设备之间能够进行同步通信。此外，工业网络需要满足在工业环境中的众多工业设备之间进行数据传输的实时性(即时间敏感性或同步性)需求。此外，工业环境要求工业设备之间的可靠连接，这些工业设备可能分布在通信网络的蜂窝和固定基础设施中。

然而，目前部署在工业网络中的网络基础设施无法使得能够以同步方式进行针对工业互联网应用的时间敏感性数据传输。此外，在拥堵的情况下，由于用于数据传输的通信链路或信道的可用性有限，因此，可附着到通信网络的工业设备的数量有限。在这种情况下，传统系统无法满足工业网络中每个工业设备的传输请求，从而导致工业网络中的运行延迟。

此外，蜂窝基础设施通常使用单一的通信技术(例如3G、4G、5G、Wi-Fi等)来实现。此外，蜂窝基础设施无法在用于数据传输的不同的通信技术之间以复制的数据创建网络切片。此外，附着到蜂窝基础设施的工业设备基于附着到蜂窝基础设施的时间，被随机地分配可用的通信链路。由于没有针对每个工业设备预先分配的计划或预先分配的通信链路，因此，这种蜂窝基础设施在工业设备之间进行数据传输是不可靠的。随后，基于由基站随机分配的通信链路，工业设备以单播传送方式接收下行数据。因此，对于下行通信，蜂窝基础设施不能够像以太网广播那样，将非结构化数据同时广播到所有设备。此外，由于由通信技术提供的通信链路和信道的数量有限，因此，基站在可被分配网络资源的、附着到蜂窝基础设施的工业设备的数量上达到极限。在这种情况下，如果基站用完了可用的通信链路，则工业设备向基站的连接请求可能会被拒绝。

此外，目前部署的工业网络不能将有线基础设施(具体地，在有线基础设施内运行的工业设备)与无线基础设施(具体地，在蜂窝基础设施内运行的工业设备)进行整合，以便执行双向可靠的数据传输来提升来自远程位置的时间敏感性数据传输。因此，由于越来越多地部署在蜂窝基础设施内运行的工业设备以在工业环境中进行远程操作，由于在蜂窝基础设施内运行的工业设备和在固定基础设施内运行的工业设备之间缺乏在工业网络中进行同步数据传输的方式，因此，当前工业网络面临着关键挑战。

此外，工业网络缺少可以连接到工业网络中的工业设备，以便接收具有不同优先级的数据传输请求的方式。随后，传统的工业网络无法基于与之相关的需求(例如封装、复制、资源分配和切片)对具有不同优先级的数据进行可靠的管理。此外，工业网络不提供用于由在蜂窝基础设施内运行的工业设备进行非结构化数据传输的环境。此外，目前部署的工业网络无法为在蜂窝基础设施内运行的工业设备提供环境，该环境使得预先计划的上行单播数据传输能够与下行广播传输整合，即相当于基于工业以太网的协议(例如EtherCAT、PROFINET、PROFIBUS、通用工业协议、HART、POWERLINK、Modbus-TCP以及以太网/IP)。

因此，根据上述讨论，存在克服与传统工业网络相关联的上述缺点以在多个工业设备之间进行数据传输的需求。

发明内容