一种应用于工业通信的业务逻辑管道管理方法与流程

本发明涉及工业通信领域，特别是指工业通信中的业务逻辑管道管理方法。

技术背景

工业通信网具有具有复杂组网的特点，随着工业通信网的发展，工业终端设备逐渐演进成多模终端设备。多模终端设备从功能上可以划分为多模通信终端设备和采集终端设备，多模通信终端设备通过外部网络与主站建立连接，采集终端设备采集业务数据并传输给多模通信终端设备，在实际产品中，多模通信终端设备和采集终端设备可以集成为一个设备的两个功能，也可以独立成两个单独的设备，独立成两个单独设备的情况下通过485、红外、rj45等接口连接。多模终端设备是指通信终端设备可以同时接入多个异构网络和一个或多个业务主站连接，这些异构网络包括电信公网，例如gprs，scdma，cdma2000，lte等，也包括工业私网，例如光网，以太网，无线网等，异构网络之间无论是数据平面，管理平面和控制平面都是完全独立的，网络之间不可识别。上述网络拓扑如图1所示，图中给出的是多模通信终端设备和采集终端设备独立的结构。

多模通信终端设备和业务主站的连接分为通信层的连接和业务层的连接。从通信层的角度，一个多模通信终端设备和一个业务主站通过多个异构的通信网络建立多条连接，业务可以在多条通信连接上传输，也可以仅在一条通信连接上传输；从业务层的角度，一个业务主站与一个业务终端只建立一个业务连接，一个业务连接可以承载在一个通信连接上，也可以承载在多个通信连接上。当一条通信连接断开时，承载在这条通信连接的业务连接要切换到其他可用的通信连接上，发生通信切换，图2是通信切换示意图，通信连接①中断后发生切换，建立通信连接②。

工业通信的协议复杂多样，不同业务主站采用的业务应用层协议不相同，当同样的业务层数据要传输给不同的业务主站时，如果两个业务主站采用的业务协议不相同，在多模通信终端设备上要做协议转换。如图3所示，业务主站a采用业务协议a，业务主站b采用业务协议b，原本采集终端设备将采集到的业务数据通过业务协议a封装传输给业务主站a，业务主站a可以识别业务，现在同时要把业务数据传输给业务主站b，由于业务主站b识别业务协议b，如果直接将业务协议a封装的业务数据传给业务主站b，业务主站b无法识别，因此在多模通信终端设备上要做协议的转换，将业务协议a封装的业务数据转换成业务协议b封装的业务数据。

技术实现要素：

本专利要解决的技术问题是：在工业异构通信网络环境下，提供一种物理通道的逻辑管理方法，使通信网络上的物理通道逻辑化，使业务侧的通信链路逻辑化。通过本发明的方法，业务侧仅关注通信链路的逻辑通道即可，业务侧不必关心通信的通道运行的细节。

解决这一技术问题的要点包括：首先，在多模终端通信设备上，给每个业务包都添加业务id信息，业务id信息标记了唯一一条业务，使主站的通信前端在收到无论是从哪个网络传输上来的数据包，都能够识别出数据包的来源和类型，当主站下行传输请求数据时，多模通信终端设备也能够根据业务id判别出主站请求的业务类型和目的终端。

其次，在多模通信终端设备上建立数据缓存机制。由于不同的无线网络传输速率不同，采集终端设备通过485、红外、rj45传输给多模通信终端设备的速率和无线网络的传输速率也不同，需要在多模通信终端设备上建立数据缓存机制。

第三，发生网络切换时，异构网络的通信层协议格式和内容不同，做通信层协议的转换。通信层协议的转换可以分为三种情况：路由和路由的切换，桥和桥的切换，路由和桥的切换。ip层是端到端的连接，ip地址从一端发起，到另一端终结，在ip连接中间的节点在逻辑功能上是路由设备，在ip连接端点和端点之外的节点从功能上是桥设备。例如多模通信终端设备上gprs模块是ip的端节点，在逻辑功能上是桥设备，lte230模块是在ip连接中间，在逻辑功能上是路由设备。

路由和路由的切换、桥和桥的切换都是同一层设备之间的切换，路由和桥之间的切换是跨层切换。在路由和桥的切换情况下，需要将业务数据从一种通信层协议封装中提取并缓存在缓存区中，再用新的通信层协议封装。

第四，发生业务层协议转换时，需要将原业务层协议封装的业务数据剥离并缓存在缓存区中，再通过新的业务层协议封装。

基于上述四个技术要点，能够提供一种物理通道的逻辑管理方法，使通信网络上的物理通道逻辑化，使业务侧的通信链路逻辑化。

附图说明

图1工业通信网组网拓扑图

图2通信切换示意图

图3工业协议转换示意图

图4业务id信息结构示意图

图5多模通信终端设备缓存机制图

图6通信协议转换和业务协议转换示意图

具体实施方式

首先，在多模终端设备通信设备上，给每个业务包都添加业务id信息，业务id信息标记了唯一一条业务，使主站的通信前端在收到无论是从哪个网络传输上来的数据包，都能够识别出数据包的来源和类型，当主站下行传输请求数据时，多模通信终端设备也能够根据业务id判别出主站请求的业务类型和目的终端。

在电力通信中，如图4所示，业务id信息包含四部分信息：标记类型、目的标记、源标记、业务类型。目的标记用来标记业务包的目的设备信息，源标记用来标记业务包的源设备信息，业务类型标记处业务包的业务类型信息，由于电力通信网的复杂性，目的标记和源标记可能使用不同的标记方式，例如既可以采用ip地址+端口的方式标记，也可以采用设备id信息来标记，不同类型的标记方法其格式和大小不同，因此使用标记类型字段使业务包在解析时能够判断出是采用哪种标记方式。

其次，在多模通信终端设备上建立数据缓存机制。由于不同的无线网络传输速率不同，采集终端设备通过485、红外、rj45传输给多模通信终端设备的速率和无线网络的传输速率也不同，需要在多模通信终端设备上建立数据缓存。

在电力通信中，如图5所示，①多模通信终端设备将从电力采集终端设备接接收到的数据先缓存到缓存区a，②当网络发送模块a就绪时，从数据缓存区a中读取数据并发送出去。③当发生网络切换时，原先的网络发送模块a不再工作，网络发送模块b与主站建立连接，接替网络发送模块a的任务，从数据缓存区a中读取数据再发送给主站。④当需要协议转换时，多模通信终端设备将从电力采集终端设备传输过来的由电力协议a封装的业务数据先缓存在缓存区a，经过协议转换任务处理，将业务数据转换成电力协议b封装，并缓存在缓存区b，网络发送模块就绪时从缓存区b读取电力协议b封装的业务数据再发送出 去。

第三，发生网络切换时，异构网络的通信层协议格式和内容不同，做通信层协议的转换。通信层协议的转换可以分为三种情况：路由和路由的切换，桥和桥的切换，路由和桥的切换。ip层是端到端的连接，ip地址从一端发起，到另一端终结，在ip连接中间的节点在逻辑功能上是路由设备，在ip连接端点和端点之外的节点从功能上是桥设备。例如多模通信终端设备上gprs模块是ip的端节点，在逻辑功能上是桥设备，lte230模块不是在ip连接中间，在逻辑功能上是路由设备。

路由和路由的切换、桥和桥的切换都是同一层设备之间的切换，路由和桥之间的切换是跨层切换。在路由和桥的切换情况下，需要将业务数据从一种通信层协议封装中提取并缓存在缓存区中，再用新的通信层协议封装。

第四，发生业务层协议转换时，需要将原业务层协议封装的业务数据剥离并缓存在缓存区中，再通过新的业务层协议封装。

在电力通信中，如图6所示，数据从电力采集终端设备传入多模通信终端设备放入数据缓存区a，当不需要做通信协议转换和业务协议转换时，经过发送模块a发送出去①；或者通过发送模块b发送出去②；当需要通信协议转换并从发送模块a发送，数据先经过通信协议转换缓存到数据缓存区b，再从数据缓存区b发送到发送模块a③⑤；当需要通信协议转换并从发送模块b发送，数据先经过通信协议转换缓存到数据缓存区b，再从数据缓存区b发送到发送模块b③④；当需要业务协议转换并从发送模块a发送，数据先经过业务协议转换缓存到数据缓存区c，再从数据缓存区c发送到发送模块a⑥⑦；当需要业务协议转换并从发送模块b发送，数据先经过业务协议转换缓存到数据缓存区c，再从数据缓存区c发送到发送模块b⑥⑧；当需要通信协议转换和业务协议转换并从 发送模块a发送，数据先经过通信协议转换缓存到数据缓存区b，再经过业务层协议转换缓存到数据缓存区c，再发送给数据发送模块a③⑨⑦；当需要通信协议转换和业务协议转换并从发送模块b发送，数据先经过通信协议转换缓存到数据缓存区b，再经过业务层协议转换缓存到数据缓存区c，再发送给数据发送模块b③⑨⑧。