[發明專利]一種可用于實時傳輸的以太網通信方法

有效

• 申請號: 201710009337.2
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106603364B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 張鳳登;車蕊;劉魯平;楊濤遠;邵文學;郭超
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發明提供一種可用于實時傳輸的以太網通信方法，該以太網包含多個平等并且具有相互通信連接的節點，每個節點具有用于進行數據傳輸的數據鏈路層，其傳輸的數據包括時間觸發型數據和事件觸發型數據，其特征在于：在數據鏈路層之上設置一個會話層，用于進行數據傳輸過程中節點之間的數據傳輸協調，會話層將通信時間分為持續時間相等并且循環重復的通信循環，每個通信循環均包括依次設置的一個靜態段和一個動態段，靜態段由多個時長相等并且具有不同編號的時隙構成，用于進行時間觸發型數據的傳輸，動態段用于根據優先級進行事件觸發型數據的傳輸，其中，每個時隙對應一個節點或一個時間觸發型的數據傳輸任務。

技術領域

本發明涉及一種以太網通信方法，具體涉及一種可用于實時傳輸的以太網通信方法。

背景技術

以太網是目前應用最為廣泛的一種局域網通信技術，經過40多年的發展，其傳輸介質不斷改進，傳輸速率和效率均具有很大的提升。隨著城域以太網論壇(MEF)不斷將以太網技術作為交換技術和傳輸技術廣泛應用于城域網建設，以太網已經不僅僅局限于局域網應用，而是能夠更廣泛地應用到城域網(MAN)和廣域網(WAN)的領域。

現有技術的以太網數據傳輸多采用CSMA/CD介質訪問控制機制，各個節點之間的傳輸沖突采用BEB算法進行處理，具有排隊延遲的缺陷，使之無法在工業控制中得到有效的使用。因此，在工業控制中應用得較多的仍然是能夠更好地實現實時、確定性通信的現場總線技術，或者是以太網與現場總線相結合的綜合控制網絡。

然而，與現場總線相比，以太網具有以下優點：(1)軟硬件資源豐富，應用廣泛，成本低廉；(2)通信速率高，比目前任何一種現場總線都快；(3)以太網支持多種傳輸介質、支持總線型和星型拓撲結構、易于與Internet連接，因此可擴展性強，能將工業控制網絡的信息無縫集成，實現生產過程的遠程監控、設備管理、軟件維護和故障診斷。所以，改進以太網的通信方式，使以太網能夠實現實時確定的通信，提升其實時性、確定性和通信可靠性已經成了目前以太網開發的迫切需求之一。

發明內容

為解決上述問題，提供一種能夠實現實時通信的以太網，本發明采用了如下技術方案：

本發明提供了一種可用于實時傳輸的以太網通信方法，該以太網包含多個平等并且具有相互通信連接的節點，每個節點具有用于進行數據傳輸的數據鏈路層，其傳輸的數據包括時間觸發型數據和事件觸發型數據，其特征在于：在數據鏈路層之上設置一個會話層，用于進行數據傳輸過程中節點之間的數據傳輸協調，會話層將通信時間分為持續時間相等并且循環重復的通信循環，每個通信循環均包括依次設置的一個靜態段和一個動態段，靜態段由多個時長相等并且具有不同編號的時隙構成，用于進行時間觸發型數據的傳輸，動態段用于根據優先級進行事件觸發型數據的傳輸，其中，每個時隙對應一個節點或一個時間觸發型的數據傳輸任務，會話層至少用于記錄時隙編號、起止時間及每個時隙所對應的節點或數據傳輸任務。

本發明提供的可用于實時傳輸的以太網通信方法，還可以具有如下技術特征：其中，動態段由多個時長相等并且具有不同編號的微時隙構成，每個節點具有互不相同的優先級，當節點需要進行事件觸發型數據的傳輸時，優先級最高的節點占用一定數量的微時隙進行事件觸發型數據的傳輸，會話層還用于記錄和收發微時隙的編號和起止時間、節點的優先級以及需要進行事件觸發型數據傳輸的節點隊列。

本發明提供的可用于實時傳輸的以太網通信方法，還可以具有如下技術特征：其中，當一個節點完成一次事件觸發型數據傳輸時，該節點通過會話層發送一個結束報文，讓下一個優先級的節點進行事件觸發型數據的傳輸。

本發明提供的可用于實時傳輸的以太網通信方法，還可以具有如下技術特征：其中，靜態段內的數據傳輸采用預定的固定帶寬，動態段內的數據傳輸采用可變帶寬。

本發明提供的可用于實時傳輸的以太網通信方法，還可以具有如下技術特征：其中，通信循環還包括一個設置在動態段之后的空閑段，該空閑段內所有的節點均不進行數據傳輸。