[发明专利]用于工业无线网络中的信道访问方法、系统和分组收发器

说明书

提供了一种用于工业无线网络中的信道访问的机制。一种方法包括由网络控制器向工业无线网络中的分组收发器分配保证时隙集合中的时间/频率资源单元。保证时隙在时间上划分为间隙，并且在频率上划分为信道，其中，一个间隙‑信道对定义一个时间/频率资源单元。该方法包括由网络控制器向分组收发器提供关于分配给分组收发器的时间/频率资源单元的信息。该方法包括由分组收发器将它们自身的业务流的分组映射到每个保证时隙集合中分配给它们的时间/频率资源单元。每个分组收发器的分组是根据其自身的业务流基于优先级的调度并且独立于工业无线网络中的其他分组收发器的分组的任何映射来映射的。

技术领域

本文提出的实施例涉及用于工业无线网络中的信道访问的方法、网络控制器、分组收发器、计算机可读存储介质。

背景技术

工业通信系统通常用于电网控制应用中(例如，用于变电站自动化)，以实现装置控制和监控。因此，这些通信系统必须适应来自信息技术(IT)基础设施(例如，远程监控设备、计量设备等)以及来自操作技术(OT)基础设施(例如，控制系统)的不同类型的业务。不同的业务流在确定性、延迟和可靠性方面具有不同的具体要求，在设计协议栈，尤其是协议栈中的媒体访问控制(MAC)层时应考虑这些要求。

在这方面，IEEE时间敏感性网络(TSN)工作组正在开发新的标准，该新的标准允许在以太网的MAC层上精确调度异构的业务流。由于使用了时间感知整形器和抢占机制，TSN能够为每个业务流保证有界的最坏延迟并实现冗余和容错。

当考虑将无线网络用于工业通信系统时，为了避免分组冲突，信道访问协议甚至变得更加重要。因为TSN机制依赖于控制工业通信系统中的所有传输的交换机的存在，所以不能直接实现TSN机制。因此，如在IEEE 802.15.4e MAC中那样，通过周期性超帧组织的时隙信道访问通常用于低功耗、及时且可靠的无线个人局域网(WPANs)。然而，该标准未考虑调度具有不同的优先级的异构的业务流的可能性，并且其通常受到底层IEEE 802.15.4物理层的限制。

鉴于上述情况，可以得出结论，电网控制应用(例如，变电站自动化)中采用的无线网络中的协议层(例如，MAC层)的设计对于确保实现确定性、延迟和可靠性方面所要求的性能是至关重要的。如以上所公开，尽管IEEE TSN可以在太网中用于调度具有不同的优先级的业务流，然而，TSN不能直接应用在无线网络中。时隙协议(诸如，IEEE802.15.4e中提出的协议)通常用于调节信道访问并避免冲突，但是它们在处理TSN提供的不同的业务流优先级中缺乏灵活性。

因此，还需要对工业无线网络中的节点的资源的调度进行改进。

发明内容

本文的实施例的目的在于对工业无线网络中的节点的资源提供有效的调度。这通过本文所公开的用于工业无线网络中的信道访问的机制来实现。

根据第一方面，提出了一种用于工业无线网络中的信道访问的方法。该方法包括由网络控制器将保证时隙集合中的时间/频率资源单元分配给工业无线网络中的分组收发器。保证时隙在时间上划分为间隙，并且在频率上划分为信道，其中，一个间隙-信道对定义一个时间/频率资源单元。该方法包括由网络控制器向分组收发器提供关于分配给分组收发器的时间/频率资源单元的信息。该方法包括由分组收发器将它们自身的业务流的分组映射到每个保证时隙集合中分配给它们的时间/频率资源单元。每个分组收发器的分组是根据其自身的业务流基于优先级的调度并且独立于工业无线网络中的其他分组收发器的分组的任何映射来映射的。