[发明专利]一种单双绞线TSN无源耦合器及设计方法

说明书

本发明提供了一种单双绞线TSN无源耦合器及设计方法，包括：步骤一，实现双线以太网通信；步骤二，实现双线以太网供电；步骤三，供电中继接入；步骤四，实现三端口TSN交换；步骤五，对普通以太网接口的兼容；步骤六，建立基于门控的时间调度机制；步骤七，划分数据优先级；步骤八，实施多节点混合组网；步骤九，实现集中式的网络配置。本发明的耦合器能够实现TSN网络节点分布式连接，连接采用单双绞线，通信带宽1000Mbps。本发明的双线供电耦合器使网络节点实现无源连接，使节点接入网络更加简单、方便，减少线缆。适用于网络通信、实时控制领域，具有线缆少、使用简单的特点。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及分布式实时控制网络，具体涉及一种单双绞线TSN无源耦合器及设计方法。

背景技术

分布式网络通信及实时控制网络领域相对于传统以太网对网络拓扑、带宽分配及供电方面有着特殊要求。

拓扑方面，在传统的以太网中，一个节点要接入网络，需要使用交换机或集线器，网络拓扑可以是星形、环形、树形、总线形及网状结构。但是分布式网络通信、实时控制领域通常网络通信节点距离都比较远，传统网络拓扑依赖交换机互联，使用不便。为解决上述问题，在控制领域，出现了一种采用菊花链连接的网络拓扑，每个网络节点一般有2个端口，首尾相连，但这种技术仍然使用普通的4对差分线网线，这在一些对线缆成本、线缆重量及布线空间有严格要求的领域应用起来不太方便。

带宽方面，在使用交换机进行互联的传统网络系统中，各节点可同时实现满带宽高速通信，但这些节点使用CSMA/CD即载波侦听多路访问/冲突检测机制规避冲突，这引入了网络传输延迟不确定，不适用于控制领域。而集线器和菊花链拓扑的网络是共享带宽的，虽然某些专用控制网络可以通过分时间片的方式，在共享带宽的网络上实现实时控制数据收发，但这些网络是专用的，不能兼容普通以太网(如办公网络)，也就是说不能在收发控制数据(OT流量)的同时，进行信息数据(IT)的收发。

供电方面，以太网经过多年的发展，形成了POE供电技术，可实现在4对双绞线上传输电能，给网线末端设备供电而不需要电源线，但就像前面提到的，在某些领域4对双绞线仍不能满足要求。

因此，在分布式实时控制网络领域，需要一种单双绞线承载，能实现控制、信息数据混合传输，且具备双线供电能力的网络技术。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供了一种单双绞线TSN无源耦合器及设计方法，用以解决分布式时间敏感网络节点互联问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种单双绞线TSN无源耦合器的设计方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，实现双线以太网通信；

步骤二，实现双线以太网供电；

步骤三，供电中继接入；

步骤四，实现三端口TSN交换；

步骤五，对普通以太网接口的兼容；

步骤六，建立基于门控的时间调度机制；

步骤七，划分数据优先级；

步骤八，实施多节点混合组网；

步骤九，实现集中式的网络配置。

具体的，该方法包括以下步骤：

步骤一，实现双线以太网通信：

设计双线电路实现双线以太网通信，双线电路设计步骤如下：