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摘要：本发明提供一种基于5G的工业异构网络边缘网关，涉及工业异构网络技术领域。该边缘网关主要用于跨域异构网络间通信，即本地和远端两个边缘网关下的节点相互通信。本发明所述边缘网关包括设备控制管理模块，网络信息管理模块，协议转换模块以及用户数据控制模块。设备控制管理模块负责建立下游工业节点间的通信关系；网络信息管理模块负责网络安全风险和网络性能参数采集，并为其它模块决策提供数据依据；协议转换模块负责接收和提取工业报文数据以及存储器地址映射，封装和发送报文；用户数据控制模块负责使用基于5G的无线链路和以太网有线链路进行边缘网关间IP帧的冗余传输，以保证工业异构网络间通信的可靠和实时性。

主权项：1.一种基于5G的工业异构网络边缘网关，其特征在于，包括设备控制管理模块、网络信息管理模块、协议转换模块以及用户数据控制模块；所述设备控制管理模块负责建立下游工业节点间的通信关系；所述设备控制管理模块，具体的工作步骤：步骤一：本地和远端的边缘网关通过设备连接事件获取下游设备列表；步骤二：本地和远端的边缘网关通过IPSec协商建立安全信息通道，并生成和交换用于后续数据安全传输的密钥；步骤三：通过手动设置或文件导入方式创建第一虚拟子网设备和第二虚拟子网设备，其中，第一虚拟子网设备由远端边缘网关创建，并与本地边缘网关下游设备使用相同协议；第二虚拟子网设备由本地边缘网关创建，并与远端边缘网关下游设备使用相同协议；步骤四：在本地和远端的边缘网关建立通信实例，并分别通知两端边缘网关的协议转换模块创建对应的协议转换进程并绑定到通信实例上；所述网络信息管理模块负责网络安全风险和网络性能参数采集，为其它模块决策提供数据依据；所述网络信息管理模块，主要包含以下子功能：1管理网关端口配置：对下游设备上传的数据帧进行帧格式以及关键要素取值核查，对于边缘网关端口中报文出错频率超过阈值的下游设备执行强制掉线动作，并将此端口标记为异常状态；2网络性能分析：周期性统计边缘网关与下游设备通信性能参数，包括吞吐量、丢包率、延迟，以及周期性计算5G链路的通信质量Q5G和以太网链路的通信质量QETH，链路通信质量Qlink的计算方法是： 其中，和σRTT分别为链路中连续时间内多个ICMP帧的往返时间的均值和方差，LOSS为ICMP帧的丢包率，wa_delay、wv_delay、wr_loss为三个指标的权值，wa_delay代表吞吐量、wv_delay代表延迟、wr_loss代表丢包率；所述协议转换模块负责接收和提取工业报文数据以及存储器地址映射，封装和发送报文；所述协议转换模块通过所述设备控制管理模块所建立的通信实例在本地和远端边缘网关上分别创建对应协议转换进程，对从下游接收到的报文进行优先级分类，具体是通过对下游工业设备进行接口识别，以及数据帧的功能码字段匹配来将数据从高到低分为三个优先级：处理网络管理控制与紧急告警的命令帧，用于工业自动化生产监控的过程数据，一般数据和非紧急的报警数据；需要进行协议转换的数据依照此数据优先级依次进入对应协议转换进程等待区，等待超时的数据会在此过程中暂时提高数据优先级，防止低数据优先级数据一直得不到处理；协议转换进程在需要进行转换的工业协议之间进行地址和数值映射并使用对应虚拟子网设备的协议栈进行数据封装与发送；所述用户数据控制模块负责使用基于5G的无线链路和以太网有线链路进行边缘网关间IP帧的冗余传输，以保证工业异构网络间通信的可靠和实时性；冗余传输同时使用5G链路和以太网链路作为物理传输链路，发送方在IP帧负载的开头加入数据包序列号，然后在发送时使用设备控制管理模块产生的密钥应用AES-256算法对数据进行加密；接收方并行接收5G和以太网链路的数据，并选举出其中一条链路作为主要链路，只处理从主要链路接收到的数据帧，当主要链路传输的数据帧出现丢失、乱序、校验错误时，从备用链路读取同序列号的数据作为替代；使用以太网链路作为主要链路进行传输，当5个周期内的Q5G都大于QETH时，5G链路切换为主要链路，以太网链路切换为备用链路。

权利要求：

百度查询： 上海大学 一种基于5G的工业异构网络边缘网关