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专利号: 202110162660X
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种Profinet网络与工业IPv6骨干网的协议转换方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:通过工业业务特性映射单元将Profinet报文的优先级、周期性业务特性通过特定的映射关系填充到IPv6头部的通信类别字段与流标签字段;

S2:利用地址转换单元,实现基于ARUUID的地址转换表的构建和基于EUI‑64的IPv6地址配置,将转换后的地址填入IPv6头部的地址字段;

S3:通过组态配置参数转换单元,将Profinet应用层报文携带的IP配置参数进行相应的地址转换;

S4:通过帧格式转换单元,实现Profinet报文格式与IPv6数据包格式的转换。

2.根据权利要求1所述的Profinet网络与工业IPv6骨干网的协议转换方法,其特征在于:步骤S1中,工业业务特性映射单元的工作步骤如下:S11:接收到Profinet报文时,对报文进行解析,若报文为管理类报文,则执行S12,若为控制类报文,则执行S15;

S12:将IPv6通信类别字段的第0‑1位的值映射为1,并对报文的实时性进行判断,若为实时报文,则执行S13,若不是,则执行S14;

S13:将上述字段的第2位值设置为1,并根据实时报文的业务类型映射关系,将其对应的业务等级填充至该字段的第5‑7位,执行步骤S110,所述实时报文包括DCP_Hello,DCP_Set和DCP_Identify,其对应的业务等级包括Class2,Class3和Class4;

S14:将值0填充至上述字段的第2位,并根据非实时报文的业务类型映射关系,将其对应的业务等级填充至该字段的第5‑7位,执行步骤S111;所述非实时报文包括Connect,Write_Record,DControl和CControl,其对应的业务等级包括Class1,Class2,Class3和Class4;

S15:设置IPv6通信类别字段的第0‑1位的值为2;

S16:对报文的实时性进行判断,如果是实时报文,则将上述字段的第2位值设置为1,反之,则设置为0;

S17:对报文的周期性进行判断,若该报文为循环报文,则将上述字段的第3位的值映射为1,若为非循环报文,则该位映射为0;

S18:根据控制类报文的优先级映射关系,将其对应的优先级填充到上述字段的第5‑7位,所述控制类报文包括Write_Request,Read_Request,循环IO数据,诊断报警数据和过程报警数据,其对应的优先级包括Low,Low,Medium,High和Higher;

S19:控制类实时报文执行步骤S10,控制类非实时报文执行步骤S11;

S110:提取实时报文的Frame ID,并填充到IPv6头部的流标签字段的第4‑20位,而该字段的第0‑3位作为保留位,用0填充,至此,完成工业业务特性映射;所述Frame ID是用于编址IO控制器与IO设备间特殊的通信通道;

S111:将非实时报文的ARUUID填充到IPv6头部的流标签字段的第4‑20位,而该字段的第0‑3位用0填充作为保留位,至此,完成工业业务特性映射;所述ARUUID是IO控制器与IO设备间的连接标识符。

3.根据权利要求1所述的Profinet网络与工业IPv6骨干网的协议转换方法,其特征在于:步骤S2中,所述地址转换单元工作步骤如下:S21:接收到Profinet报文时,对报文的实时性进行判断,若为实时报文,则执行步骤S22,反之,则执行步骤S25;

S22:从路由器组播的RA报文中提取全球路由前缀和子网前缀信息,将获取到的前缀信息填充到IPv6地址的前64位;

S23:提取实时报文的MAC地址,在MAC地址的第三个字节和第四个字节中间插入16进制

0xFFFE,并将MAC地址的第一个字节的第7位取反,形成IPv6地址的接口ID部分;

S24:将构建好的接口ID部分填充至IPv6地址的后64位,执行步骤S29;

S25:建立连接标识符ARUUID与IP地址间的映射关系表;

S26:解析数据报文的应用层头部,判断该报文是不是管理类报文Connect,若是,则执行步骤S27,若不是,则执行步骤S28;

S27:提取报文的ARUUID和IPv4地址,通过IPv6网络前缀信息和IPv4地址参数构建IPv6地址,把ARUUID和构建前后的IP地址写入映射关系表中;

S28:获取报文的ARUUID,并以该标识符作为索引,查询映射关系表中对应的转换地址,执行步骤S29;

S29:至此,完成Profinet报文与IPv6数据包的地址转换。

4.根据权利要求1所述的Profinet网络与工业IPv6骨干网的协议转换方法,其特征在于:步骤S3中,所述组态配置参数转换单元用以实现Profinet应用层报文携带的IPv4配置参数的转换;当接收到的数据报文包含IP信息块时,将信息块中的设备IPv4地址和网关地址转换成IPv6地址,至此完成组态配置参数的转换。

5.根据权利要求1所述的Profinet网络与工业IPv6骨干网的协议转换方法,其特征在于:步骤S4中,所述帧格式转换单元用以保证数据流在Profinet网络与基于IPv6的工业骨干网之间能够以正确的帧格式进行传输;Profinet实时报文包括数据链路层和应用层,不包括网络层和传输层数据,不符合工业IPv6骨干网帧格式的传输要求;当接收到实时报文时,为该报文增加网络层和传输层,将实时报文转换成IPv6数据包;当接收到非实时报文时,将报文中的IPv4头部替换成IPv6头部,再进行相应字段的映射与填充,实现Profinet报文与IPv6数据包格式的转换。