[发明专利]一种EtherCAT与IPv6网络的协议转换方法

说明书

本发明涉及一种EtherCAT与IPv6网络的协议转换方法，属于工业网络技术领域。本发明针对采用EtherCAT协议的工业以太网，通过所发明的转换方法，将EtherCAT现场网络数据包转化为能够在工厂骨干网传输并支持IPv6协议的数据包。所发明的转换方法包括EtherCAT帧识别、地址转换、优先级转换、扩展首部转换以及帧格式转换等。本发明能够在不影响EtherCAT主从站设备正常通信的同时，将其数据包转换并传输至IPv6工厂骨干网中，并在转换过程中保持了EtherCAT网络的传输特性，有效实现了EtherCAT网络与IPv6网络之间的互联。

技术领域

本发明属于工业网络技术领域，涉及一种EtherCAT与IPv6网络的协议转换方法。

背景技术

工业以太网是以太网技术的延伸，通过对标准以太网技术进行改进以满足工业控制网络对网络的高实时性、高可靠性的要求。EtherCAT是当前主流的工业以太网络规范之一，已被IEC批准为国际标准。EtherCAT通过一套独特的通信机制使数据能够高效交换，并且具有成本低廉、布线灵活，低传输时延等特点，在工业网络中得到了广泛的应用。

IPv6协议是IETF工作组提出的下一代互联网的核心协议。与现有的IPv4协议相比，IPv6协议在地址空间、服务质量等方面具有显著的优势。随着工业互联网的不断发展，如何实现现有工业网络与IPv6网络之间的互联互通，使现有工业网络设备接入下一代IPv6网络，成为工业网络发展和应用所需解决的重要问题。

针对这一问题，面向采用EtherCAT协议的工业以太网，发明了EtherCAT与IPv6网络的协议转换方法，在保持EtherCAT网络传输特性的基础上，将EtherCAT现场网络数据包转化为能够在IPv6工厂骨干网中传输的IPv6数据包，使EtherCAT设备能够有效的接入IPv6网络，实现了EtherCAT与IPv6网络之间的互联互通。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种EtherCAT与IPv6网络的协议转换方法，该方法通过分析和对比EtherCAT工业以太网和IPv6网络的特性，在保证EtherCAT传输特性的同时，将标准EtherCAT数据包转化为能够IPv6工厂骨干网传输的数据包。该方法能够在不影响EtherCAT主从站数据通信的前提下，实现将从站传感器接收到的数据传输至IPv6网络中，提高了网络的兼容性，实现了异构网络数据的互联互通。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种EtherCAT与IPv6网络的协议转换方法，首先对EtherCAT协议栈结构进行分析，在不影响主从站之间数据正常通信的前提下，获取EtherCAT现场网络数据包，将其传输至协议转换模块，然后，协议转换模块根据输入数据包的特性，使用地址转换单元、优先级转换单元、扩展首部添加单元和时钟同步单元对数据包中的相关字段进行分析和转化，接下来通过帧格式转换单元将其构建成一个以UDP/IPv6为传输层/网络层的以太网数据包，最终传输到支持IPv6协议的工厂骨干网络中。

可选的，所述协议转换模块具体包括：

地址转换单元：将从站的32b it s地址转化为IPv6协议的128bi ts地址，并建立映射表；

优先级转换单元：分析从站的通信模式，即邮箱通信和逻辑通信，为其分配不同的优先级再映射到IPv6协议的流量类型字段；

扩展首部单元：分析EtherCAT协议中与IPv6的扩展首部功能相似的服务，包括分段、带宽资源预留功能，在网络层添加扩展首部，保持EtherCAT数据包的传输特性；

时钟同步单元：获取DC寄存器的信息，将时钟信息以合理的方式传输给IPv6工厂骨干网，保证协议数据传输的时延；

帧格式转换单元：为EtherCAT数据包添加网络层和传输层，将EtherCAT数据包转换成能够在IPv6工厂骨干网中传输的结构。