用于在网络中发送消息的方法、设备和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于在网络中发送消息的方法，该网络具有涉及网络上的发布者设备和订户设备的通信模式，该方法包括：提取接收到的消息的有效载荷(数据集消息)以及级联在相同的组合的消息内的所述有效载荷；向所述组合的消息添加报头，所述报头包括发布者设备的单个标识符(发布者ID＝k)，所述发布者标识符是预定的，以便将组合的消息发送到至少一个所选订户设备。户设备。户设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在网络中发送消息的方法、设备和系统


[0001]本公开涉及一种用于在网络中发送消息的方法、设备和系统，所述网络具有涉及网络上的发布者设备和订户设备(subscriber device)的通信模式。

技术介绍

[0002]开放平台通信统一架构(OPC UA)广泛用于自动化中的灵活尽力通信，逐渐取代OPC Classic以及许多供应商专用协议。OPC UA被设计成跨应用程序域和自动化控制层级的等级实现统一标准化和安全通信。
[0003]基于发布/订阅数据交换(以下简称“PubSub”)的原则，OPC UA规范通过通信进行了扩展，开辟了新的使用场景，包括“多对多”通信。此外，OPC UA PubSub与时间敏感网络(TSN)的集成被设计成实现具有关键实时需求的通信。
[0004]有关OPC UA的更多详细信息如下所示。OPC UA是一种基于TCP/IP的工业通信的客户端
‑
服务器协议，标准化为IEC 62541。OPC UA服务器提供对以面向对象的信息模型构造的数据和功能的访问。客户端使用一组标准化服务与信息模型交互。每个服务都为交互定义了请求和响应消息。但是，订阅机制也可以用于仅在通知发生时推送通知。
[0005]下文给出了有关所谓“时间敏感网络(TSN)”的更多细节。在IEEE 802.1标准系列中，用于实时通信的以太网增强(最初被开发为音频视频桥接(AVB))最近被扩展为时间敏感网络(TSN)。IEEE 802.1AS中规定的时钟同步方案和通过IEEE802.11Qbv的时隙保留传送容量是在具有实时约束的自动化网络中使用的基本标准。
[0006]工业通信流量类型已被定义为满足工业应用中的不同常见使用情况，包括它们与TSN标准的关系。在工业通信中引入TSN除了提供作为开放标准框架的好处之外，还带来了一些技术和性能改进：
[0007]·
潜在的更高吞吐量，
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在桥接网络中通过多跳将连接与差异化和有保证的服务质量混合的灵活性，
[0009]·
针对工业使用情况和消费设备的广泛技术的规模经济。
[0010]OPC UA中的“发布/订阅”机制允许许多订户登记一个主题，所发布的消息被转发给消息主题的所有订户。此特征允许许多订户以与传统现场总线中实现的通信方案类似的方式接收相同的消息。所发布消息的内容由所谓的Published数据集定义，Published数据集表示OPC UA服务器的信息模型中的变量和事件源的集合。可以灵活地配置Published数据集，并且可以在服务器中查找其描述，以解释发布的信息的语义。
[0011]OPC UA标准规范(第14节)定义了OPC UA PubSub到现有发布/订阅协议的映射，特别是MQTT(消息队列遥测传输)和AMQP(高级消息队列协议)。这些协议为消息分发定义了中央代理，并且通常在公共互联网中使用。该标准还定义了基于UDP的自定义分发协议和相应的消息布局(UADP)，这取决于IP标准提供的多播机制。当使用UADP时，订户登记由特定IP多播地址标识的多播组。
[0012]这种利用二进制编码消息的传输非常适合于频繁传输少量数据的生产环境。发送
到该地址的PubSub消息被转发给组的所有成员。这种映射将发布者复杂性的很大一部分委托给现有网络基础设施(路由器、交换机等)。最后，该标准还定义了直接通过数据链路层(即，以太网)传输具有相同UADP布局的PubSub消息。
[0013]在该配置中，OPC UA PubSub可以与TSN集成以用于实时传输，并且承载UADP有效载荷的以太网帧由特定以太类型(0xB62C)标识。到以太网TSN的这种映射为非常轻量级的OPC UA PubSub实现打开了可能性，该实现假定固定的Published数据集，并直接生成所需的网络消息，而没有发现OPC UA服务器中的软件和网络交换开销。
[0014]下文给出了OPC UA中的Pub/Sub原则的更多细节。数据集构成由发布者提供并由订户消耗的消息的有效载荷。发布者和订户是松散联接的，它们的主要关系是对数据集s的共享理解、包括这些数据的消息的发布特性以及面向消息的中间件。PubSub消息被称为网络消息。它们包括：
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报头信息(例如，标识符和安全数据)，以及
[0016]‑
一个或更多个数据集消息(有效载荷)。
[0017]每个数据集消息都是从数据集创建的。被称为数据集写入器的发布者的组件生成数据集消息的连续序列。数据集的语法和语义由数据集元数据描述。在发布者中选择用于数据集的信息和数据采集参数被称为Published数据集。
[0018]图1示出了这些不同的角色和实体。数据集是从事件或变量值样本创建的。该应用数据收集器的配置被称为Published数据集。数据集字段可以表示：发布者中的内部变量、来自发布者或由发布者收集的事件、网络数据或来自子设备的数据。数据集的结构和内容由数据集元数据定义。
[0019]为了发布，数据集被编码为数据集消息，数据集消息可能进一步与其它数据集消息组合以形成网络消息的有效载荷，如图2所示。数据集写入器被配置为编码和传输包含数据集数据的数据集消息。可以使用OPC UA PubSub标准规范中定义的PubSub配置模型来配置DadaSet的配置和获取数据以进行发布的方式。
[0020]图3示出了网络消息构造中的不同层，包括数据集消息字段、数据集消息、网络消息和传输协议。
[0021]数据集消息字段可以被定义为数据集消息中的特定数据集字段的表示。数据集字段包含实际值以及与该值相关联的附加信息，诸如状态和时间戳。数据集消息由数据集生成并且包括数据集的编码字段和报头。根据配置，数据集消息报头可能包含附加信息，诸如：
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标识符数据集写入器Id，其标识数据集写入器并且间接标识Published数据集，
[0023]‑
序列号，
[0024]‑
时间戳，
[0025]‑
版本ID，
[0026]‑“
保持活动”状态。
[0027]数据集元数据(作为数据合约)定义了数据集消息中包含的字段。数据集消息和网络消息的报头设置定义了发布者和订户之间的通信合约。网络消息是数据集消息的容器，它包括报头，该报头传递数据集消息共同的信息：
[0028]‑
发布者ID(PublisherID)：标识发布者。
[0029]‑
安全数据：仅适用于支持消息安全性的编码。
[0030]相关信息在消息映射中被指定。
[0031]‑
提升字段：数据集中的选定字段也在报头中被发送。
[0032]‑
有效载荷：一个或更多个数据集消息。
[0033]包括数据集消息的有效载荷可以根据配置的消息安全性进行加密。数据集消息的单个字段可以被“提升”为“转义(es本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在网络中发送消息的方法，所述网络具有涉及所述网络上的发布者设备和订户设备的通信模式，所述方法包括以下步骤：
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提取接收到的消息的有效载荷，并且级联在相同的组合的消息内的所述有效载荷，
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向所述组合的消息添加报头，所述报头包括发布者设备的单个标识符，发布者标识符是预定的，以便将所述组合的消息预留给至少一个所选订户设备。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所选订户设备是发射所述接收到的消息的网络设备的控制器设备。3.根据权利要求2所述的方法，其中，基于与所述控制器设备和/或发射设备相关的标准，选择所述网络设备当中的设备来实现所述方法。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述标准至少包括所述网络的当前拓扑。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述接收到的消息具有包括相同的发布者标识符的报头，而所述接收到的消息由多个不同的发布者设备发射。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，每个接收到的消息包括与发射所述接收到的消息的设备相关的标识符，所述发射器标识符定义了所述接收到的消息的所述有效载荷在所述有效载荷的级联中的顺序。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述网络根据“开放平台通信统一架构”类型的标准运行，并且其中，所述发布者设备的单个标识符是发布者ID标识符。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：