本發(fā)明涉及組網(wǎng)通信，尤其涉及一種控制設(shè)備組網(wǎng)通信方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)自動化和智能控制系統(tǒng)的快速發(fā)展，控制設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化和信息化程度不斷提高，控制設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信需求日益增長。在現(xiàn)有的控制設(shè)備組網(wǎng)通信技術(shù)中，主要采用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和資源分配策略，如以太網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)等通用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這些技術(shù)通常采用統(tǒng)一的通信協(xié)議和資源分配機制，在數(shù)據(jù)傳輸過程中對所有類型的數(shù)據(jù)采用相同的處理方式。

2、然而，控制系統(tǒng)具有其特殊性，不同控制回路之間存在復(fù)雜的協(xié)同關(guān)系，控制數(shù)據(jù)具有多樣化的實時性要求和周期特性。現(xiàn)有技術(shù)在處理控制數(shù)據(jù)傳輸時存在以下問題：首先，統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議未能區(qū)分不同控制數(shù)據(jù)的優(yōu)先級和時延要求，導(dǎo)致關(guān)鍵控制數(shù)據(jù)可能無法及時傳輸；其次，資源分配策略未考慮控制回路間的協(xié)同性，造成控制數(shù)據(jù)的傳輸路徑不合理；再次，帶寬資源分配未與控制周期進行同步，使得周期性控制數(shù)據(jù)的傳輸效率低下。這些問題導(dǎo)致控制數(shù)據(jù)在傳輸過程中可能出現(xiàn)延遲過大或資源分配不合理的情況，影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和控制精度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于解決現(xiàn)有控制設(shè)備組網(wǎng)通信方法中未能根據(jù)控制數(shù)據(jù)特性進行差異化傳輸處理的技術(shù)問題；

2、本發(fā)明第一方面提供了一種控制設(shè)備組網(wǎng)通信方法，所述控制設(shè)備組網(wǎng)通信方法包括：

3、對進行組網(wǎng)的接入設(shè)備進行控制功能特征提取，獲得接入設(shè)備的控制類型和通信需求，并根據(jù)所述控制類型和通信需求執(zhí)行控制協(xié)同感知處理，生成對應(yīng)的控制功能描述符；

4、根據(jù)所述控制功能描述符計算接入設(shè)備的控制關(guān)鍵度指數(shù)，并基于所述控制關(guān)鍵度指數(shù)執(zhí)行控制導(dǎo)向的鏈路建立處理，生成包含控制優(yōu)先級和時延要求的控制敏感路由表；

5、基于所述控制敏感路由表對組網(wǎng)的接入設(shè)備的通信數(shù)據(jù)進行分類標(biāo)記，得到包含優(yōu)先級和時延敏感度的服務(wù)標(biāo)簽，并根據(jù)所述服務(wù)標(biāo)簽執(zhí)行控制相關(guān)性路由聚合處理，生成動態(tài)路由執(zhí)行計劃；

6、根據(jù)所述動態(tài)路由執(zhí)行計劃對組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源進行控制周期感知的時隙分配，建立與控制周期對齊的時隙劃分，并對所述時隙劃分執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸時序控制，實現(xiàn)接入設(shè)備間的組網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。

7、可選的，在本發(fā)明第一方面的第一種實現(xiàn)方式中，所述對進行組網(wǎng)的接入設(shè)備進行控制功能特征提取，獲得接入設(shè)備的控制類型和通信需求，并根據(jù)所述控制類型和通信需求執(zhí)行控制協(xié)同感知處理，生成對應(yīng)的控制功能描述符包括：

8、對接入設(shè)備的功能特性進行分類解析處理，得到包含控制回路參與角色和控制執(zhí)行模式的控制類型；

9、對所述控制類型進行控制參數(shù)提取處理，得到包含控制周期和響應(yīng)時限的通信需求；

10、根據(jù)所述控制類型和所述通信需求執(zhí)行接入設(shè)備間的控制關(guān)系分析處理，得到設(shè)備控制依賴關(guān)系集；

11、基于所述設(shè)備控制依賴關(guān)系集進行控制協(xié)同特征映射處理，生成包含控制角色標(biāo)識和控制回路標(biāo)識的控制功能描述符。

12、可選的，在本發(fā)明第一方面的第二種實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述控制功能描述符計算接入設(shè)備的控制關(guān)鍵度指數(shù)，并基于所述控制關(guān)鍵度指數(shù)執(zhí)行控制導(dǎo)向的鏈路建立處理，生成包含控制優(yōu)先級和時延要求的控制敏感路由表包括：

13、根據(jù)所述控制功能描述符中的控制角色標(biāo)識進行控制層級映射處理，得到基礎(chǔ)控制關(guān)鍵度；

14、對所述控制功能描述符中的控制回路標(biāo)識進行回路復(fù)雜度分析處理，得到回路復(fù)雜度系數(shù)；

15、根據(jù)所述基礎(chǔ)控制關(guān)鍵度和所述回路復(fù)雜度系數(shù)進行加權(quán)計算處理，得到接入設(shè)備的控制關(guān)鍵度指數(shù)；

16、基于所述控制關(guān)鍵度指數(shù)對同一控制回路內(nèi)的接入設(shè)備進行通信鏈路優(yōu)先級分配處理，得到控制回路內(nèi)的鏈路優(yōu)先級集，并對所述鏈路優(yōu)先級集進行控制回路閉環(huán)時延計算處理，得到鏈路時延約束集；

17、根據(jù)所述鏈路優(yōu)先級集和所述鏈路時延約束集進行路由路徑計算處理，生成包含控制優(yōu)先級和時延要求的控制敏感路由表。

18、可選的，在本發(fā)明第一方面的第三種實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述鏈路優(yōu)先級集和所述鏈路時延約束集進行路由路徑計算處理，生成包含控制優(yōu)先級和時延要求的控制敏感路由表包括：

19、對所述鏈路優(yōu)先級集中的鏈路進行優(yōu)先級排序處理，得到鏈路優(yōu)先級排序表；

20、根據(jù)所述鏈路優(yōu)先級排序表和所述鏈路時延約束集對路由路徑進行多路徑計算處理，得到候選路由路徑集；

21、對所述候選路由路徑集中的路徑進行時延累積計算處理，得到路徑時延特征集；

22、根據(jù)所述路徑時延特征集對候選路由路徑進行可用性評估處理，得到滿足時延約束的有效路由路徑集；

23、基于所述有效路由路徑集進行路由表生成處理，得到包含控制優(yōu)先級和時延要求的控制敏感路由表。

24、可選的，在本發(fā)明第一方面的第四種實現(xiàn)方式中，所述基于所述控制敏感路由表對組網(wǎng)的接入設(shè)備的通信數(shù)據(jù)進行分類標(biāo)記，得到包含優(yōu)先級和時延敏感度的服務(wù)標(biāo)簽，并根據(jù)所述服務(wù)標(biāo)簽執(zhí)行控制相關(guān)性路由聚合處理，生成動態(tài)路由執(zhí)行計劃包括：

25、根據(jù)所述控制敏感路由表中的控制優(yōu)先級對通信數(shù)據(jù)進行等級劃分處理，得到數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先級標(biāo)識；

26、基于所述控制敏感路由表中的時延要求對通信數(shù)據(jù)進行時延敏感度計算處理，得到數(shù)據(jù)時延等級標(biāo)識；

27、對所述數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)先級標(biāo)識和所述數(shù)據(jù)時延等級標(biāo)識進行標(biāo)簽封裝處理，得到包含優(yōu)先級和時延敏感度的服務(wù)標(biāo)簽；

28、根據(jù)所述服務(wù)標(biāo)簽對共屬同一控制回路的數(shù)據(jù)流進行聚合標(biāo)識處理，得到控制回路聚合數(shù)據(jù)流集；

29、對所述控制回路聚合數(shù)據(jù)流集進行路由路徑分配處理，得到聚合路由路徑集，并基于所述聚合路由路徑集進行控制回路資源分配處理，生成動態(tài)路由執(zhí)行計劃。

30、可選的，在本發(fā)明第一方面的第五種實現(xiàn)方式中，所述對所述控制回路聚合數(shù)據(jù)流集進行路由路徑分配處理，得到聚合路由路徑集，并基于所述聚合路由路徑集進行控制回路資源分配處理，生成動態(tài)路由執(zhí)行計劃包括：

31、對所述控制回路聚合數(shù)據(jù)流集中的數(shù)據(jù)包大小、傳輸周期和突發(fā)特性進行統(tǒng)計分析處理，得到時變流量特征向量；

32、根據(jù)所述時變流量特征向量對數(shù)據(jù)流進行周期波動預(yù)測處理，得到數(shù)據(jù)流量周期變化模型，并對所述數(shù)據(jù)流量周期變化模型進行帶寬資源映射處理，得到路徑帶寬占用矩陣；

33、根據(jù)所述路徑帶寬占用矩陣對路由路徑進行鏈路容量匹配處理，得到帶寬受限的聚合路由路徑集，并對所述帶寬受限的聚合路由路徑集進行緩存隊列分配處理，得到路徑緩存配置表；

34、基于所述路徑緩存配置表對網(wǎng)絡(luò)資源進行分時復(fù)用處理，得到資源調(diào)度時間軸，并根據(jù)所述資源調(diào)度時間軸進行路由切換時序生成處理，得到動態(tài)路由執(zhí)行計劃。

35、可選的，在本發(fā)明第一方面的第六種實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述動態(tài)路由執(zhí)行計劃對組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源進行控制周期感知的時隙分配，建立與控制周期對齊的時隙劃分，并對所述時隙劃分執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸時序控制，實現(xiàn)接入設(shè)備間的組網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸包括：

36、對所述動態(tài)路由執(zhí)行計劃中的數(shù)據(jù)流進行帶寬需求計算處理，得到數(shù)據(jù)流帶寬需求集；

37、根據(jù)所述數(shù)據(jù)流帶寬需求集對網(wǎng)絡(luò)帶寬資源進行可用帶寬評估處理，得到網(wǎng)絡(luò)帶寬資源分布圖；

38、基于所述網(wǎng)絡(luò)帶寬資源分布圖進行控制周期提取處理，得到帶寬時隙占用序列；

39、根據(jù)所述帶寬時隙占用序列對網(wǎng)絡(luò)帶寬資源進行周期劃分處理，得到與控制周期對齊的時隙分配方案；

40、對所述時隙分配方案執(zhí)行數(shù)據(jù)包傳輸時序調(diào)度處理，建立控制數(shù)據(jù)的帶寬受限傳輸機制，實現(xiàn)接入設(shè)備間的組網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。

41、本發(fā)明第二方面提供了一種控制設(shè)備組網(wǎng)通信裝置，所述控制設(shè)備組網(wǎng)通信裝置包括：

42、特征提取模塊，用于對進行組網(wǎng)的接入設(shè)備進行控制功能特征提取，獲得接入設(shè)備的控制類型和通信需求，并根據(jù)所述控制類型和通信需求執(zhí)行控制協(xié)同感知處理，生成對應(yīng)的控制功能描述符；

43、鏈路建立模塊，用于根據(jù)所述控制功能描述符計算接入設(shè)備的控制關(guān)鍵度指數(shù)，并基于所述控制關(guān)鍵度指數(shù)執(zhí)行控制導(dǎo)向的鏈路建立處理，生成包含控制優(yōu)先級和時延要求的控制敏感路由表；

44、路由聚合模塊，用于基于所述控制敏感路由表對組網(wǎng)的接入設(shè)備的通信數(shù)據(jù)進行分類標(biāo)記，得到包含優(yōu)先級和時延敏感度的服務(wù)標(biāo)簽，并根據(jù)所述服務(wù)標(biāo)簽執(zhí)行控制相關(guān)性路由聚合處理，生成動態(tài)路由執(zhí)行計劃；

45、傳輸控制模塊，用于根據(jù)所述動態(tài)路由執(zhí)行計劃對組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源進行控制周期感知的時隙分配，建立與控制周期對齊的時隙劃分，并對所述時隙劃分執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸時序控制，實現(xiàn)接入設(shè)備間的組網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。

46、本發(fā)明第三方面提供了一種控制設(shè)備組網(wǎng)通信裝置，包括：存儲器和至少一個處理器，所述存儲器中存儲有指令，所述存儲器和所述至少一個處理器通過線路互連；所述至少一個處理器調(diào)用所述存儲器中的所述指令，以使得所述控制設(shè)備組網(wǎng)通信設(shè)備執(zhí)行上述的控制設(shè)備組網(wǎng)通信方法的步驟。

47、本發(fā)明的第四方面提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)中存儲有指令，當(dāng)其在計算機上運行時，使得計算機執(zhí)行上述的控制設(shè)備組網(wǎng)通信方法的步驟。

48、上述控制設(shè)備組網(wǎng)通信方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)，通過對接入設(shè)備進行控制功能特征提取，獲得控制類型和通信需求，執(zhí)行控制協(xié)同感知處理生成控制功能描述符；基于描述符計算控制關(guān)鍵度指數(shù)，執(zhí)行控制導(dǎo)向的鏈路建立處理，生成控制敏感路由表；對通信數(shù)據(jù)進行分類標(biāo)記得到服務(wù)標(biāo)簽，執(zhí)行控制相關(guān)性路由聚合處理，生成動態(tài)路由執(zhí)行計劃；對網(wǎng)絡(luò)帶寬資源進行控制周期感知的時隙分配，建立時隙劃分并執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸時序控制，實現(xiàn)設(shè)備間的組網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明引入控制功能感知和控制關(guān)鍵度計算，使網(wǎng)絡(luò)識別不同控制數(shù)據(jù)的重要程度，通過控制相關(guān)性路由聚合和控制周期同步的時隙分配，實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)的差異化傳輸。

49、本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

50、為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。