[发明专利]用于工业的机器对机器通信的无线TDMA通信方法和系统

说明书

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。

技术领域

本发明涉及无线通信，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。本发明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。

背景技术和现有技术

与本发明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IEC 61850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讨论了传感器节点向中央基站传送数据的网络。E1描述了用于无线通信的帧结构，其中同步消息包括在下行链路信标帧中。尤其是，E1与丢失数据的重传有关。E1所引用的先前出版物XP002561704(E2；Bahr M.等人于2008年9月的“工厂自动化的建议–IEEE 802.15.4的部分建议(Proposal for Factory automation–Partial Proposalto IEEE 802.15.4)”)描述了使用从基站到节点的并入下行链路信标帧的组确认。因此，在信标帧内布置了若干个确认，例如，参见E1的§0005、§0008-§0009、§0012，并且所述下行链路(DL)信标帧包括同步消息，还可以包括对节点的组的确认的序列，例如，参见E1中§0037的最后一句和§0038。

E1和E2均涉及TDMA通信，其中根据随时间而周期性重复的超帧结构来调度下行链路数据消息和上行链路数据消息。使用包括在下行链路信标帧中的组确认是有效处理上行链路传输的确认的一种方式。此外，在下行链路信标中包括同步消息有助于有效调度。然而，E1中关于上行链路传输的信息很少。E1似乎主要针对从传感器节点到基站或网关的上行链路数据收集。关于同步的详细信息很少，例如，参见E1的§0011和§0033-§0034。同步似乎由借助于下行链路传输开始超帧组成，可能的是，下行链路信标包括新超帧的开始的指示。E1没有提出用于处理传播延迟的任何特定措施。

因此，需要用于开发通信的调度的备选措施和/或附加措施，其尤其包括处理上行链路传输。适合于有助于可靠性并且避免延时的措施可能是适当的。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于工业设施(诸如工业自动化)的无线通信方法，该无线通信可以进一步有助于无线通信的有效调度。