用于工业的机器对机器通信的无线TDMA通信方法和系统技术方案

本公开涉及工业机器对机器通信的无线TDMA通信方法和系统。提供了在第一节点与至少一个第二节点之间使用超帧结构进行无线TDMA通信的通信方法。在实施例中，第二节点在上行链路帧中发送有效载荷数据，上行链路帧(ULk)包括用于时间指示数据的捎带字段，并且优选地包括确认接收的下行链路传输的字段。第一节点被配置为基于接收的时间指示数据来计算时钟偏移和传播延迟。在实施例中，第一节点被配置为向第二节点发送下行链路有效载荷数据帧的捎带字段中的计算的时钟偏移和传播延迟数据以及优选地确认。这些实施例旨在为工业机器对机器通信提供高可靠性和低延时，时间指示数据、同步数据和确认有效地传送，有效同步可以提供时间关键控制应用的绝对时间。

【技术实现步骤摘要】
用于工业的机器对机器通信的无线TDMA通信方法和系统
本专利技术涉及无线通信，尤其涉及用于工业监测和控制目的(诸如监测和控制电力系统、监测和控制工业制造设施中的设备)的和/或用于执行其他工业自动化控制和监测目的的通信方法和系统。本专利技术还涉及使用用于时隙的调度的帧结构的基于TDMA(时分多址)的无线通信，尤其涉及同步。
技术介绍
和现有技术与本专利技术有关的工业通信的示例是用于监测和控制电网的通信，其中可以使用符合IEC61850的有线通信，该有线通信提供几微秒或更短的时隙。例如，在用于控制和监测配电的变电站自动化中，对可靠性和低延时的要求相对较高。然而，使用有线通信存在成本缺陷。无线备选方案例如在安装时可能更便宜，并且在工业自动化中受到追捧。当使用TDMA调度的无线通信时，设备被同步以避免通信冲突很重要。此外，在工业自动化和类似系统中，还可以认为无线通信的遭受干扰的风险以及可靠地确认数据的正确接收相当重要。US2011/0211461(E1)描述了一种无线通信网络，其在有效的处理同步和确认的同时，还旨在保持低延时。E1讨论了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使用时分多址TDMA超帧结构(10A，10B)进行无线通信的通信方法(300)，所述TDMA超帧结构(10A，10B)用于调度第一通信节点(2)与第二通信节点(3.k)之间的上行链路传输和下行链路传输，所述第二通信节点(3.k)包括时钟(31)，所述通信方法(300)由所述第二通信节点(3.k)执行，其中所述通信方法(300)包括：接收(302)下行链路传输并且发送(306)上行链路响应，所述上行链路响应的所述发送(306)在所述超帧结构(10A，10B)的上行链路帧(ULk)中被执行，/n其特征在于，/n所述上行链路帧(ULk)包括用于时间指示数据的字段(T3.k)，其中/n所述...

【技术特征摘要】
20190314 EP 19162695.11.一种用于使用时分多址TDMA超帧结构(10A，10B)进行无线通信的通信方法(300)，所述TDMA超帧结构(10A，10B)用于调度第一通信节点(2)与第二通信节点(3.k)之间的上行链路传输和下行链路传输，所述第二通信节点(3.k)包括时钟(31)，所述通信方法(300)由所述第二通信节点(3.k)执行，其中所述通信方法(300)包括：接收(302)下行链路传输并且发送(306)上行链路响应，所述上行链路响应的所述发送(306)在所述超帧结构(10A，10B)的上行链路帧(ULk)中被执行，
其特征在于，
所述上行链路帧(ULk)包括用于时间指示数据的字段(T3.k)，其中
所述上行链路响应的所述发送(306)包括：发送时间指示数据字段(T3.k)中的时间戳，所述时间戳指示所述下行链路传输的所述接收(302)的时间实例(T30)、以及所述上行链路响应的所述发送(306)的时间实例(T31)，所述时间实例(T30，T31)借助于所述通信节点(3.k)的所述时钟(31)而被确定。


2.根据权利要求1所述的通信方法(300)，其中所述上行链路帧(ULk)包括用于确认的字段(ADLk)，并且其中所述上行链路响应的所述发送(306)包括：发送指示所述下行链路传输的所述接收(302)的确认。


3.根据权利要求1或2所述的通信方法(300)，其中所接收的所述下行链路传输包括同步数据，并且所述方法还包括：基于所述同步数据来同步(304)所述时钟(31)，并且其中所述同步(304)在所述下行链路传输的所述接收(302)与所述上行链路响应的所述发送(306)之间被执行，并且所述方法(300)包括：根据所述同步数据来调整所述时间实例(T30，T31)。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的通信方法(300)，包括：接收(312)另一下行链路传输，所述另一下行链路传输包括同步数据；以及基于所述另一下行链路传输的所述同步数据来同步(314)所述时钟。


5.一种通信节点(3.k)，包括通信接口(32)、时钟(31)、以及登记装置(33)，所述登记装置(33)被配置为用于登记接收时间和发送时间以及用于时间戳传输，所述通信节点(3.k)被配置为执行根据权利要求1或2所述的通信方法(300)。


6.根据权利要求5所述的通信节点(3.k)，还包括同步器(36)，所述同步器(36)用于调整所述时钟(31)，所述通信节点(3.k)适于执行根据权利要求3或4所述的方法(300)。


7.一种用于使用TDMA超帧结构(10A，10B)进行无线通信的通信方法(200)，所述TDMA超帧结构(10A，10B)用于调度第一通信节点(2)与第二通信节点(3.k)之间的上行链路传输和下行链路传输，所述通信方法(200)由包括时钟(21)的所述第一通信节点(2)执行，所述通信方法(200)包括：向多个通信节点(3.1-3.n)发送(202)下行链路信标(11A，11B)；以及从所述通信节点中的第二通信节点(3.k)接收(306)上行链路响应，
其特征在于，
-登记(203)发送所述下行链路信标(11A，11B)的时间实例(T20)，
-登记(207)接收所述响应(ULk)的时间实例(T21)，
以及
其中所述上行链路响应包括时间戳，所述时间戳指示所述下行链路信标(11A，11B)的接收的时间实例(T30)、以及由所述第二通信节点(3.k)发送所述上行链路响应的时间实例(T31)，并且所述通信方法(200)还包括：
-计算(208)所述第一通信节点(2)与所述第二通信节点(3.k)之间的时钟偏移，
-计算(210)所述第一通信节点(2)与所述第二通信节点(3.k)之间的传播延迟，时钟偏移的所述计算(208)和传播延迟的所述计算(210)基于所述下行链路传输和所述上行链路响应的所登记的时间实例(T20，T21)、并且基于指示所述下行链路信标(11A，11B)的接收的时间的所述时间戳和指示所述响应的发送的时间的所述时间戳，以及
-发送(212)另一下行链路信标，所述另一下行链路信标中包括在用于同步数据的字段(S3.k)中的所计算的所述时钟偏移和所计算的所述传播延迟。


8.一种通信节点(2)，包括：通信接口(22)，用于与其他通信节点进行无线通信；时钟(21)，用于指示时间；时间寄存器(23)，用于登记接收的时间和发送的时间；时间偏移计算器(24)，用于计算时钟的时间偏移；以及传播延迟计算器(25)，用于计算通信节点之间的传播延迟，所述通信节点(2)被配置为执行根据权利要求7所述的通信方法(200)。


9.根据权利要求8所述的通信节点(2)，还包括确认装置(27)，所述确认装置(27)用于确认接收的传输，所述通信节点(2)被配置为将接收的上行链路帧的确认包括在所发送的所述下行链路信标中的字段中。


10.一种用于无线通信的通信方法(100)，所述通信方法使用TDMA以用于在第一通信节点(2)与多个第二通信节点(3.1-3.n)之间进行通信，所述TDMA通信包括使用超帧结构(10)，所述超帧结构(10)用于调度从所述第二通信节点(3.2-3.n)到所述第一通信节点(2)的上行链路数据传输、并且用于调度从所述第一通信节点(2)到所述第二通信节点(3.1-3.n)的下行链路数据传输，所述方法包括：
-将下行链路信标(11A，11B)从所述第一通信节点(2)传送(102)到所述第二通信节点(3.2-3.n)，
-作为对所述下行链路传输的响应，将上行链路传输从所述第二通信节点(3.2-3.n)中的一个第二通信节点(3.k)传送(106)到所述第一通信节点(2)，
其特征在于，
-使用由所述第一通信节点(2)发送(202)所述下行链路信标(11A，11B)的时间实例(T20)、由所述第二通信节点(3.k)接收(302)所述下行链路信标(11A，11B)的时间实例(T30)、由所述第二通信节点(3.k)发送所述响应(ULk)的时间实例(T31)、以及在所述第一通信节点(2)中接收所述响应的时间实例(T21)，来计算(108，110)所述第一通信节点(2)与所述第二通信节点(3.k)之间的时钟偏移和传播延迟；以及
-同步(104)所述第一通信节点(2)和所述第二通信节点(3.k)，所述同步包括：传送(112)后续下行链路信标(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞智博，M·鲁维索托，R·扬松，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH