高速工业通信系统的同步方法、装置、网络设备及存储介质制造方法及图纸

本申请实施例公开一种用于高速工业通信系统的同步方法、装置、网络设备及存储介质。控制设备广播帧头同步导频信号，帧头同步导频信号包括连续的两个同步OFDM符号，两个同步OFDM符号的频域子载波加载相同导频序列。同步方法包括：根据发射模式，提取连续的第一和第二目标同步OFDM符号；对第一目标同步OFDM符号做时域自相关运算；根据时域自相关运算的结果确定信号初始时刻。根据本申请的高速工业通信系统及方法可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，支持IPV6地址通信，支持时间触发的工业通信，支持TSN、白名单、深度检测和数据加密等安全机制。

Synchronization Method, Device, Network Equipment and Storage Medium of High Speed Industrial Communication System

【技术实现步骤摘要】
高速工业通信系统的同步方法、装置、网络设备及存储介质
本申请实施例涉及工业通信与控制领域，尤其涉及用于高速工业通信系统的同步方法、装置、网络设备及存储介质。
技术介绍
在工业领域，高速工业控制总线上通常挂接多个工业设备(如测量仪表)，同时每个工业设备可以通过高速工业控制总线进行通信，如传输控制信号，用于控制工业设备进行工业生产活动。高速工业控制总线对数据的实时传输要求较高，而且工业设备需要进行时间同步(例如，时间同步、时钟同步、载波频率同步)，以实现高精度的工业生产活动。目前高速工业控制总线大都采用网络时间协议(NetworkTimeProtocol，NPT)或电子和电气工程师协会(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，IEEE)的IEEE1588，通过打上时间戳的方式实现网络时间同步。随着大数据的发展以及智能设备的普及，在高速工业控制中，需要传输的数据也越来越多，而且传输速率要求较高。同时，数据的复杂性和传输难度也大大增加。针对上述问题，NPT受队列时延、交换时延和介质访问时延等因素影响，时间同步的误差变大，无法满足当前的数据实时传输的需求。同时，IEEE1588受振荡器频率误差、网络对称性和网络延迟等影响，时间同步的误差变大，无也无法满足当前的数据实时传输的需求。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种用于高速工业通信系统的同步方法、装置、网络设备及存储介质，可以提高高速工业控制同步的精度，满足数据实时传输的需求。根据本申请第一方面，提供一种一种用于高速工业通信系统中终端节点设备的同步方法，所述高速工业通信系统包括控制设备和所述终端节点设备，所述高速工业通信系统提供OFDM符号时间宽度不同的多种发射模式，所述高速工业通信系统的物理层信号帧包括所述控制设备广播的帧头同步导频信号，所述帧头同步导频信号包括连续的两个同步OFDM符号，所述两个同步OFDM符号的频域子载波加载相同导频序列，时域位置在前的同步OFDM符号中偶数位置的频域子载波置零或奇数位置的频域子载波置零，所述同步方法包括：根据发射模式，提取连续的第一目标同步OFDM符号和第二目标同步OFDM符号，所述第一目标同步OFDM符号时域位置在前；对所述第一目标同步OFDM符号做时域自相关运算；根据所述时域自相关运算的结果确定信号初始时刻。根据本申请第二方面，提供一种用于高速工业通信系统的同步方法，所述高速工业通信系统包括控制设备和所述终端节点设备，所述高速工业通信系统提供OFDM符号时间宽度不同的多种发射模式，所述同步方法包括：根据发射模式，所述控制设备广播帧头同步导频信号，所述帧头同步导频信号包括连续的两个同步OFDM符号，所述两个同步OFDM符号的频域子载波加载相同导频序列，时域位置在前的同步OFDM符号中偶数位置的频域子载波置零或奇数位置的频域子载波置零。根据本申请第三方面，提供一种帧头结构，应用于高速工业通信系统通信过程中的物理层信号帧，包括：连续的两个同步OFDM符号资源，所述同步OFDM符号资源用于承载导频信号；其中，所述两个同步OFDM符号资源对应的待加载的导频序列相同，且时域位置在前的同步OFDM符号资源中偶数位置的频域子载波置零或奇数位置的频域子载波置零。根据本申请第四方面，提供一种用于高速工业通信系统中终端节点设备的同步装置，所述高速工业通信系统包括控制设备和所述终端节点设备，所述高速工业通信系统提供OFDM符号时间宽度不同的多种发射模式，所述高速工业通信系统的物理层信号帧包括所述控制设备广播的帧头同步导频信号，所述帧头同步导频信号包括连续的两个同步OFDM符号，所述两个同步OFDM符号的频域子载波加载相同导频序列，时域位置在前的同步OFDM符号中偶数位置的频域子载波置零或奇数位置的频域子载波置零，所述同步装置包括：提取模块，用于根据发射模式，提取连续的第一目标同步OFDM符号和第二目标同步OFDM符号，所述第一目标同步OFDM符号时域位置在前；相关运算模块，用于对所述第一目标同步OFDM符号做时域自相关运算；判定模块，用于根据所述时域自相关运算的结果确定信号初始时刻。根据本申请第五方面，提供一种网络设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上执行的指令，其特征在于，述处理器执行所述指令时实现前述任一所述的同步方法。根据本申请第六方面，提供一种机器可读存储介质，其上存储有计算指令，该计算指令被处理器执行时实现前述任一所述的同步方法。本申请实施例在高速工业通信系统中利用同步OFDM导频符号，实现时间同步和时钟同步，可以提高高速工业通信系统的时间同步和时钟同步的精度，从而满足数据实时传输的需求。因此，根据本申请的高速工业通信系统及方法可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，支持IPV6地址通信，支持时间触发的工业通信，支持TSN、白名单、深度检测和数据加密等安全机制。附图说明图1示出可应用根据本申请实施例的同步方法的高速工业通信系统的网络拓扑示意图；图2示出本申请实施例使用的通信协议栈架构；图3示出本申请实施例使用的信号帧的结构及OFDM符号；图4示出本申请实施例使用的通信信号帧的框图；图5示出根据示例实施例的信号发射和接收系统的物理层过程示意图；图6示出根据示例实施例的扰码序列生成示意图；图7a示出根据示例实施例的码率为1/2的卷积编码器；图7b示出根据示例实施例的m序列生成器；图8示出根据本申请实施例的可用于前述高速工业通信系统中终端节点设备的同步方法；图9示出根据实施例的OFDM符号的自相关特性示意图；图10示出根据示例实施例的用于高速工业通信系统中终端节点设备的同步装置；图11示出根据本申请实施例的网络设备的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请进行进一步的详细介绍。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实现方式。提供这些实施例是为使得本申请全面而详细，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而有时省略对它们的重复描述。在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本申请的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包括含有A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本申请内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。图1示出可应用根据本申请实施例的同步方法的高速工业通信系统的网络拓扑示意图。如图1所示，所述通信系统是一种采用两线非桥接媒介，可支持254个有效节点，其中一个为控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高速工业通信系统中终端节点设备的同步方法，其特征在于，所述高速工业通信系统包括控制设备和所述终端节点设备，所述高速工业通信系统提供OFDM符号时间宽度不同的多种发射模式，所述高速工业通信系统的物理层信号帧包括所述控制设备广播的帧头同步导频信号，所述帧头同步导频信号包括连续的两个同步OFDM符号，所述两个同步OFDM符号的频域子载波加载相同导频序列，时域位置在前的同步OFDM符号中偶数位置的频域子载波置零或奇数位置的频域子载波置零，所述同步方法包括：根据发射模式，提取连续的第一目标同步OFDM符号和第二目标同步OFDM符号，所述第一目标同步OFDM符号时域位置在前；对所述第一目标同步OFDM符号做时域自相关运算；根据所述时域自相关运算的结果确定信号初始时刻。

【技术特征摘要】
1.一种用于高速工业通信系统中终端节点设备的同步方法，其特征在于，所述高速工业通信系统包括控制设备和所述终端节点设备，所述高速工业通信系统提供OFDM符号时间宽度不同的多种发射模式，所述高速工业通信系统的物理层信号帧包括所述控制设备广播的帧头同步导频信号，所述帧头同步导频信号包括连续的两个同步OFDM符号，所述两个同步OFDM符号的频域子载波加载相同导频序列，时域位置在前的同步OFDM符号中偶数位置的频域子载波置零或奇数位置的频域子载波置零，所述同步方法包括：根据发射模式，提取连续的第一目标同步OFDM符号和第二目标同步OFDM符号，所述第一目标同步OFDM符号时域位置在前；对所述第一目标同步OFDM符号做时域自相关运算；根据所述时域自相关运算的结果确定信号初始时刻。2.根据权利要求1所述的同步方法，其特征在于，在根据所述时域自相关运算的结果确定信号初始时刻之后，还包括：利用所述第一目标同步OFDM符号和第二目标同步OFDM符号的相关进行初步时钟同步。3.根据权利要求2所述的同步方法，其特征在于，所述利用所述第一目标同步OFDM符号和第二目标同步OFDM符号的相关进行初步时钟同步，包括：对所述第一目标同步OFDM符号和第二目标同步OFDM符号进行时域相关计算或频域相关运算。4.根据权利要求1所述的同步方法，其特征在于，在根据所述时域自相关运算的结果确定信号初始时刻之后，还包括：获取下一同步OFDM符号，利用所述第二目标同步OFDM符号与所述下一同步OFDM符号的相关进行精细时钟同步。5.根据权利要求1所述的同步方法，其特征在于，在根据所述时域自相关运算的结果确定信号初始时刻之后，还包括：获取间隔至少一帧的两个同步OFDM符号，利用所述两个同步OFDM符号的相关进行精细时钟同步。6.根据权利要求1所述的同步方法，其特征在于，所述根据所述时域自相关运算的结果确定信号初始时刻，包括：根据时域自相关运算的相关尖峰结果确定信号初始时刻。7.根据权利要求1-6中任一项所述的同步方法，其特征在于，所述帧头同步导频信号为伪随机序列。8.一种用于高速工业通信系统的同...

【专利技术属性】
技术研发人员：康良川，邵枝晖，史兢，
申请(专利权)人：北京神经元网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11