特許 7330395 ゲートウェイデバイスを通じて１次ネットワークドメインを２次ネットワークドメインと相互接続する方法、プログラム、媒体、およびデバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-10

(45)【発行日】2023-08-21

(54)【発明の名称】ゲートウェイデバイスを通じて１次ネットワークドメインを２次ネットワークドメインと相互接続する方法、プログラム、媒体、およびデバイス

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/46 20060101AFI20230814BHJP

【ＦＩ】

H04L12/46 100C

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2022558826

(86)(22)【出願日】2020-12-09

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-02-01

(86)【国際出願番号】 JP2020046840

(87)【国際公開番号】W WO2021186821

(87)【国際公開日】2021-09-23

【審査請求日】2022-06-01

(31)【優先権主張番号】20305294.9

(32)【優先日】2020-03-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】503163527

【氏名又は名称】ミツビシ・エレクトリック・アールアンドディー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィ

【氏名又は名称原語表記】ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ Ｒ＆Ｄ ＣＥＮＴＲＥ ＥＵＲＯＰＥ Ｂ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｃａｐｒｏｎｉｌａａｎ ４６， １１１９ ＮＳ Ｓｃｈｉｐｈｏｌ Ｒｉｊｋ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100122437

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 一宏

(74)【代理人】

【識別番号】100147566

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100161171

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 潤一郎

(72)【発明者】

【氏名】ロレ、ロマン

【審査官】羽岡 さやか

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１９－５０３１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０８０１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２５８２６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－０１７１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２３６３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２８２５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】Julius Pfrommer et al.，Open Source OPC UA PubSub Over TSN for Realtime Industrial Communication，2018 IEEE 23rd International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA)，2018年09月07日，P.1087-1090

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ １２／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゲートウェイデバイスを通じて１次ネットワークドメインを２次ネットワークドメインと相互接続する方法であって、
前記１次ネットワークドメインは、マスターアドレスに関連付けられたマスターデバイスを備える産業通信システムにおいて実施され、
前記２次ネットワークドメインは、ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ通信プロトコルを使用するとともに、物理サブスクライバモジュールを備える物理ＯＰＣ ＵＡデバイスを備える通信システムにおいて実施され、
前記ゲートウェイデバイスは、メモリと、前記１次ネットワークドメインおよび前記２次ネットワークドメインとの通信インターフェースとに動作可能に接続される処理ユニットを備え、
前記方法は、
前記ゲートウェイデバイスを使用して産業通信デバイスをエミュレーションすることであって、エミュレーションされる前記産業通信デバイスは、
前記１次ネットワークドメインにおける仮想スレーブアドレスに関連付けられた仮想スレーブモジュールであって、前記メモリ内に配置された第１のメモリ構造体を備える、仮想スレーブモジュールと、
前記２次ネットワークドメインにおける仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子と、前記メモリ内に配置された第２のメモリ構造体に記憶された内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルとに関連付けられた仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールと、
を備える、エミュレーションすることと、
前記仮想スレーブモジュールを使用して、１次ネットワークドメインソースアドレスとしての前記マスターアドレスと、１次ネットワークドメインデスティネーションアドレスとしての前記仮想スレーブアドレスと、１次データペイロードとを含む少なくとも１つの１次メッセージを前記１次ネットワークドメインから受信することと、
各受信された前記１次メッセージについて、前記エミュレーションされる産業通信デバイスを使用して、前記受信された１次メッセージを処理し、前記１次データペイロードを前記内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従って前記第２のメモリ構造体に記憶することと、
前記仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールを使用して、前記仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子と、前記内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従って各記憶された前記１次データペイロードとを含むパブリッシャメッセージを生成することと、
前記通信インターフェースを使用して、生成された前記パブリッシャメッセージを、前記２次ネットワークドメインを通じて前記物理サブスクライバモジュールに送信することと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記第１のメモリ構造体は、複数のメモリ区画の記述を含み、
各前記メモリ区画は、前記１次ネットワークドメイン内の対応するリモートリソースにマッピングされ、
各前記メモリ区画は、前記第２のメモリ構造体に記憶された前記内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデル内への対応するリファレンスに更にマッピングされ、
前記受信された１次メッセージを処理することは、前記１次データペイロードを復号化し、前記メモリ区画のセットを使用して、前記１次データペイロードを前記内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従って前記第２のメモリ構造体に記憶することを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記物理サブスクライバモジュールは、パブリッシャ識別子を組み込んでいる受信されたパブリッシャメッセージのソースを組み込まれた前記パブリッシャ識別子に基づいて識別するように構成され、
前記２次ネットワークドメイン内の前記仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールに関連付けられた前記仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子は、前記仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールに固有である、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記物理サブスクライバモジュールは、パブリッシャ識別子およびライター識別子を組み込んでいる受信されたパブリッシャメッセージのソースを組み込まれた前記パブリッシャ識別子および組み込まれた前記ライター識別子に基づいて識別するように構成され、
前記２次ネットワークドメイン内の前記仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールに関連付けられた前記仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子は、前記ゲートウェイデバイスに固有であり、
前記生成されたパブリッシャメッセージは、前記仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールに固有のライター識別子を更に含む、請求項１または２に記載の方法。

【請求項5】

前記通信インターフェースは、前記１次ネットワークドメインを通じた通信用に予約された複数の第１の時間窓と、前記２次ネットワークドメインを通じた通信用に予約された複数の第２の時間窓とを含むスケジュールに従って通信を可能にするように構成され、各前記第１の時間窓は、予約されていない時間窓によって前の第２の時間窓および次の第２の時間窓から分離され、
各前記１次メッセージは、予約された第１の時間窓の間に、前記仮想スレーブモジュールを使用して前記１次ネットワークドメインから受信され、
各受信された前記１次メッセージは、前記次の第２の予約された時間窓の開始前に処理され、
前記各受信された１次メッセージを処理することは、前記次の第２の予約された時間窓の開始前に前記パブリッシャメッセージを生成することをトリガーし、
前記生成されたパブリッシャメッセージは、前記次の第２の予約された時間窓の間に、前記２次ネットワークドメインを通じて送信される、請求項１または２に記載の方法。

【請求項6】

前記通信インターフェースは、前記１次ネットワークドメインを通じた通信用に予約された複数の第１の時間窓と、前記２次ネットワークドメインを通じた通信用に予約された複数の第２の時間窓とを含むスケジュールに従って通信を可能にするように構成され、各前記第１の時間窓は、予約されていない時間窓によって前の第２の時間窓および次の第２の時間窓から分離され、
各前記１次メッセージは、予約された前記第１の時間窓の間に、前記仮想スレーブモジュールを使用して受信され、
各受信された前記１次メッセージは、前記次の第２の予約された時間窓の開始前に処理され、
前記パブリッシャメッセージを生成することは、前記次の第２の予約された時間窓の間にトリガーされ、
前記生成されたパブリッシャメッセージは、前記次の第２の予約された時間窓の間に、前記２次ネットワークドメインを通じて送信される、請求項１または２に記載の方法。

【請求項7】

前記物理ＯＰＣ ＵＡデバイスは、ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子に関連付けられた物理パブリッシャモジュールを更に備え、
前記エミュレーションされる産業通信デバイスは、前記内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに関連付けられた仮想ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュールを更に備え、
前記方法は、
前記仮想ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュールを使用して、前記ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子と２次データペイロードとを含む少なくとも１つの２次サブスクライバメッセージを受信することと、
各受信された前記２次サブスクライバメッセージについて、前記エミュレーションされるデバイスを使用して、前記受信された２次サブスクライバメッセージを処理し、前記２次データペイロードを前記内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従って前記第２のメモリ構造体に記憶することと、
前記仮想スレーブモジュールを使用して、１次ネットワークドメインソースアドレスとしての前記仮想スレーブアドレスと、１次ネットワークドメインデスティネーションアドレスとしての前記マスターアドレスと、前記第２のメモリ構造体に記憶された各前記２次データペイロードから得られる符号化されたデータペイロードとを含む仮想メッセージを生成することと、
前記通信インターフェースを使用して、前記生成された仮想メッセージを、前記１次ネットワークドメインを通じて前記マスターデバイスに送信することと、
を更に含む、請求項１または２に記載の方法。

【請求項8】

前記受信された２次サブスクライバメッセージを処理することは、前記ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子に基づいて選択された暗号化鍵を使用して、前記受信された２次サブスクライバメッセージを解読することを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記物理パブリッシャモジュールは、前記物理ＯＰＣ ＵＡデバイスに固有のデータセットライター識別子に更に関連付けられ、
前記受信された２次サブスクライバメッセージを処理することは、
前記仮想ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュールを使用して、前記物理ＯＰＣ ＵＡデバイスに関連付けられた前記データセットライター識別子に基づいて、前記２次データペイロードを復号化することと、
前記内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従って、前記復号化された２次データペイロードを前記第２のメモリ構造体に記憶することと、
を含む、請求項７に記載の方法。

【請求項10】

前記第１のメモリ構造体は、複数のメモリ区画の記述を含み、
各前記メモリ区画は、前記１次ネットワークドメイン内の対応するリモートリソースにマッピングされ、
各前記メモリ区画は、前記第２のメモリ構造体に記憶された前記内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデル内への対応するリファレンスに更にマッピングされ、
前記仮想メッセージを生成することは、前記複数のメモリ区画の前記記述を使用して、前記記憶された２次データペイロードを前記マスターデバイスによって可読なフォーマットに符号化することを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項11】

前記通信インターフェースは、前記１次ネットワークドメインを通じた通信用に予約された複数の第１の時間窓と、前記２次ネットワークドメインを通じた通信用に予約された複数の第２の時間窓とを含むスケジュールに従って通信を可能にするように構成され、各前記第１の時間窓は、予約されていない時間窓によって前の第２の時間窓および次の第２の時間窓から分離され、
各前記２次サブスクライバメッセージは、予約された前記第２の時間窓の間に前記仮想ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュールを使用して受信され、
各受信された前記２次サブスクライバメッセージは、次の第１の予約された時間窓の開始前に処理され、
各前記受信された２次サブスクライバメッセージを処理することは、前記次の第１の予約された時間窓の開始前に前記仮想メッセージを生成することをトリガーし、
前記生成された仮想メッセージは、前記次の第１の予約された時間窓の間に前記１次ネットワークドメインを通じて送信される、請求項７に記載の方法。

【請求項12】

前記通信インターフェースは、前記１次ネットワークドメインを通じた通信用に予約された複数の第１の時間窓と、前記２次ネットワークドメインを通じた通信用に予約された複数の第２の時間窓とを含むスケジュールに従って通信を可能にするように構成され、各前記第１の時間窓は、予約されていない時間窓によって前の第２の時間窓および次の第２の時間窓から分離され、
各前記２次サブスクライバメッセージは、予約された前記第２の時間窓の間に前記仮想ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュールを使用して受信され、
各受信された前記２次サブスクライバメッセージは、次の第１の予約された時間窓の開始前に処理され、
前記仮想メッセージを生成することは、前記次の第１の予約された時間窓の間にトリガーされ、
前記生成された仮想メッセージは、前記次の第１の予約された時間窓の間に前記１次ネットワークドメインを通じて送信される、請求項７に記載の方法。

【請求項13】

プロセッサがアクセス可能であり、前記プロセッサによって実行されると、請求項１または２に記載の方法のステップを前記プロセッサに実行させる１つ以上の記憶された命令シーケンスを含む、コンピュータプログラム。

【請求項14】

請求項１３に記載のコンピュータプログラムの１つ以上の記憶された命令シーケンスを記憶する、コンピュータ可読記憶媒体。

【請求項15】

メモリと、１次ネットワークドメインおよび２次ネットワークドメインとの通信インターフェースとに動作可能に接続される処理ユニットを備えるゲートウェイデバイスであって、
前記１次ネットワークドメインは、マスターアドレスに関連付けられたマスターデバイスを備える産業通信システムにおいて実施され、
前記２次ネットワークドメインは、ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ通信プロトコルを使用するとともに、物理サブスクライバモジュールを備える物理ＯＰＣ ＵＡデバイスを備える通信システムにおいて実施され、
前記ゲートウェイデバイスは、
前記ゲートウェイデバイスを使用して産業通信デバイスをエミュレーションすることであって、エミュレーションされる前記産業通信デバイスは、
前記１次ネットワークドメインにおける仮想スレーブアドレスに関連付けられた仮想スレーブモジュールであって、前記メモリ内に配置された第１のメモリ構造体を備える、仮想スレーブモジュールと、
前記２次ネットワークドメインにおける仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子と、前記メモリ内に配置された第２のメモリ構造体に記憶された内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルとに関連付けられた仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールと、
を備える、エミュレーションすることと、
前記仮想スレーブモジュールを使用して、１次ネットワークドメインソースアドレスとしての前記マスターアドレスと、１次ネットワークドメインデスティネーションアドレスとしての前記仮想スレーブアドレスと、１次データペイロードとを含む少なくとも１つの１次メッセージを前記１次ネットワークドメインから受信することと、
各受信された前記１次メッセージについて、エミュレーションされる前記産業通信デバイスを使用して、前記受信された１次メッセージを処理し、前記１次データペイロードを前記内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従って前記第２のメモリ構造体に記憶することと、
前記仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールを使用して、前記仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子と、前記内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従って各記憶された前記１次データペイロードとを含むパブリッシャメッセージを生成することと、
前記通信インターフェースを使用して、生成された前記パブリッシャメッセージを、前記２次ネットワークドメインを通じて前記物理サブスクライバモジュールに送信することと、
を行うように構成される、ゲートウェイデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電気通信の分野に属する。特に、ネットワークドメインを相互接続する方法と、そのような方法を実施するコンピュータ可読記憶媒体、コンピュータプログラムおよびゲートウェイデバイスとが以下に開示される。

【背景技術】

【0002】

多くの産業システムは、独自の通信プロトコルを実行するフィールドバスに基づいている。

【0003】

いくつかの産業通信プロトコルを、それらに関連した用途およびリアルタイム制約とともに以下に紹介する。以下の産業用途のケースでは、決定論的なリアルタイム通信能力を必要とする。

【0004】

レーザ切断機械類の場合、動作中には１ｍｓのサイクル時間を有するコントローラ間の周期的な通信が必要である。この通信は制御タスクに使用されるので、遅延時間およびジッターは最小でなければならない。クリティカルな通信の他に、視覚データ等の非クリティカル周期的イベントベース通信も存在する。

【0005】

パッケージ／小包識別ハンドリングシステムは、カメラおよびＲＦＩＤシステムとデータを交換する必要があるとともに、通常の動作中にタスクをソートするプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）とデータを交換する必要がある。データ交換は、イベントベース（最大１８イベント毎秒）であり、小包の存在によって規定される。この通信は制御タスクに使用されるので、最小の遅延時間（１００ｍｓ）が必要とされる。非クリティカル周期的イベントベース通信も行われる。

【0006】

レーザ距離測定アプリケーションの場合、レーザ距離センサは、中央コントローラまたはアクチュエータとデータを周期的に交換する。この場合、１０ｍｓの周期が必要であり、その結果、データ量は１５ＭＢ毎秒となる。様々なセンサからの測定値を調整するために時間同期が必要である。

【0007】

安全関連データの交換は、安全プロトコルを使用して行われる。このプロトコルは、ブラックチャネル通信レイヤを利用する。これは、安全関連設計を有しない構成要素が通信パスに存在することを意味する。したがって、相手方デバイスからの応答メッセージは、規定された時間内に受信されなければならない。最悪の場合の送信遅延時間が満了した場合には、機械は安全状態に遷移する。双方向データ交換は、決定論的タイミングに基づいて周期的に行われる。

【0008】

イーサネットＴＳＮの導入に伴って、それらのプロトコルの最新の進化形は、さまざまなサービス品質（ＱｏＳ）要件を有するネットワークデータフローをサポートする複雑なネットワークトポロジーにおいても、決定論的アクセス、低遅延時間／ジッターを提供するイーサネットＴＳＮリンクレイヤに基づくことができる。

【0009】

ＴＳＮは、標準的なイーサネット上で決定論的メッセージングを提供する、ＩＥＥＥ８０２．１によって定義された標準技術である。ＴＳＮフレームで時間通りに送達を提供する鍵となるものは８０２．１Ｑｂｖである。Ｑｂｖは、非ＴＳＮイーサネットフレームをＴＳＮフレームに前後してベストエフォート型で送信することを可能にしながら、いくつかのＴＳＮイーサネットフレームをスケジュール通りに送信する手段である。全てのネットワークノードは同期されるので、Ｑｂｖは、クリティカル通信を非常に迅速に、且つ送達時のジッターを非常に小さくして送達することができる。

【0010】

ＩＥＥＥ８０２．１グループによって定義される種々のＴＳＮ規格は、以下の３つの基本となる主要な構成要素カテゴリーにグループ化することができる。
－時間同期：ＴＳＮネットワークにおける時刻は、通常、１つのマスターソースから全てのネットワークノードに分配される。ほとんどの場合に、これは、イーサネットフレームを利用して時間同期情報を分配する高精度時間プロトコルを使用して行われる。
－スケジューリングおよびトラフィックシェーピング：スケジューリングおよびトラフィックシェーピングは、同じネットワーク上で異なる優先度を有する異なるトラフィッククラスの共存を可能にする。ＴＳＮは、ソフトリアルタイム要件およびハードリアルタイム要件を有する適時の送達を確保するメカニズムを追加することによって標準的なイーサネット通信を強化する。
－通信パス、パス予約およびフォールトトレランスメカニズムの選択。

【0011】

スケジューリング構成要素に焦点を当てると、優先度ごとに、ユーザは、種々のアクセス制御スケジューリングメカニズムから、イーサネットフレームをどのように処理するのかを選択することができる。それによって、既に存在する方法（ＩＥＥＥ８０２．１Ｑ厳密優先順位スケジューラ等）またはＴＳＮ ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖタイムアウェアトラフィックスケジューラ等のいくつかの新たな処理方法に或る優先度を割り当てることができる。

【0012】

ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖタイムアウェアスケジューラは、イーサネットネットワーク上の通信を固定長の繰り返し時間サイクルに分離するように設計されている。これらのサイクル内では、イーサネット優先度のうちの１つまたはいくつかに割り当てることができる種々のタイムスライスを構成することができる。そのメカニズムのおかげで、厳格なリアルタイム制約を有するトラフィッククラス用のイーサネット伝送媒体を独占的に使用させることが可能になる。この独占的なアクセスは、イーサネットスイッチ送信バッファにおける緩衝効果を取り除き、非決定論的な中断なくタイムクリティカルトラフィックを送信することができる。タイムスライスは、仮想通信チャネルとみなすことができ、非クリティカルバックグラウンドトラフィックからタイムクリティカル通信を分離することを可能にする。

【0013】

ＯＰＣ ＵＡ（ＩＥＣ６２５４１としても知られている）は、Ｍ２Ｍおよびプロセス通信プロトコルであり、組み込み用途を目標とするＯＰＣ通信規格からの主要な進化形である。

【0014】

クライアント／サーバ方式を介した元のＯＰＣ ＵＡデータ交換は、列挙されたリアルタイム（ＲＴ）使用事例を実施するにはあまり効率的でない。結果として、ＯＰＣ協議会は、これらの要件に対処する新たなＯＰＣ ＵＡパブリッシャ／サブスクライバ通信モデルを開発した。このモデルは、マルチポイントをアドレス指定するマルチキャストメッセージおよびブロードキャストメッセージと、決定論的通信とに基づいている。

【0015】

ＯＰＣ ＵＡ協議会は、いくつかの産業リアルタイム（ＲＴ）使用事例をサポートすることを対象としたＰｕｂＳｕｂ拡張を提案している。

【0016】

この進化形は、組み込みデバイスを対象とするもので、小さなフットプリントにおいて性能を最適化する。この進化形では、データを記述するためのメタモデルと、情報を交換およびブラウジングするための通信インフラストラクチャとが追加される。加えて、ＯＰＣ ＵＡは、ＩＥＣ６２４４３のような今後の規格に従ったセキュアなシステムの実施を支援するビルトインセキュリティモデルを備えている。

【0017】

ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ／サブスクライバ通信方式（ＰｕｂＳｕｂ）は、マルチポイントをアドレス指定するマルチキャストメッセージおよびブロードキャストメッセージと、決定論的通信とに基づいている。この通信方式は、イーサネットＴＳＮをリンクレイヤとしてサポートすることもできる。

【0018】

ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ／サブスクライバ通信モデルは、分散アーキテクチャ内のパブリッシャとサブスクライバのリストとの間のメッセージの交換を定義する。この交換を行うために、サブスクライバが存在する場合に、どのようなサブスクライバが存在し得るのかを知ることなく、パブリッシャがメッセージを送信することを可能にする適切なインフラストラクチャが必要とされる。同様に、サブスクライバは、パブリッシャが存在する場合に、どのようなパブリッシャが存在するのかを知ることなく、このインフラストラクチャと通信して、サブスクライバが関心のあるいくつかのタイプのメッセージを示し、関心のあるメッセージのみを受信する。

【0019】

特定の使用事例に応じて、さまざまなプロトコルスタックおよびプロトコルヘッダーのさまざまなデータ符号化（バイナリー、ＪＳＯＮ、ＸＭＬ）を使用するＯＰＣ ＵＡパブリッシャ／サブスクライバ通信モデルのさまざまな実施態様が可能である。例えば、実施態様では、ＵＡＤＰバイナリープロトコルを使用して、以下の図に示すようにＵＤＰ／マルチキャストＩＰまたはマルチキャストＴＳＮイーサネットのいずれかによって搬送されるＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂメッセージを暗号化によって符号化することができる。ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂは、ＭＱＴＴまたはＡＭＱＰ等のメッセージキュープロトコルへのプロトコルマッピングも定義する。

【0020】

ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂモデルは、リアルタイム周期的メッセージ送達サービスを提供するように適合されている。ＰｕｂＳｕｂ通信モデルのアプリケーションペイロードは、基本的には、変数／値のリストを表す名称および値の対のリストであるＤａｔａＳｅｔに依存する。ＣＣ－Ｌｉｎｋ ＩＥまたはＰｒｏｆｉｎｅｔ／ＲＴ等の独自の産業通信プロトコルと比較して、ＯＰＣ ＵＡは、はるかに高い柔軟性を提供し、多数のビルトインデータタイプをサポートすることができる。

【0021】

ＤａｔａＳｅｔは、ＯＰＣ ＵＡパブリッシャによってＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ ＤａｔａＳｅｔＭｅｓｓａｇｅメッセージを通じてパブリッシュされ、アプリケーションペイロードとして含まれる。

【0022】

ＯＰＣ ＵＡは、パブリッシュされるＤａｔａＳｅｔの異なるデータ表現モードを提供する。その中で、ＲａｗＤａｔａ表現は、基本的に、データフィールドを連結したものと同様である。この表現を使用するには、送信機には、周期的なデータメッセージ送出を開始する前に、データフォーマット（ＤａｔａＳｅｔＭｅｔａＤａｔａと呼ばれる）をアナウンスすることが必要とされる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0023】

現在、異なる通信システムに基づく産業フィールドバスを相互接続することは困難である。なぜならば、それらの通信システムは、同じリンクレイヤ（イーサネットＴＳＮ）上で動作している場合であっても、異なる産業通信プロトコルおよび情報モデルを使用しているからである。

【0024】

そのため、イーサネットＴＳＮ上で動作する独自の通信プロトコルのアプリケーションレイヤを変換するとともに、その基盤である情報モデルも変換する変換方法が必要とされている。

【0025】

そのような方法は、相互接続されたフィールドバスシステム内のデバイスのプログラミングを変更する必要がないように、明確な方法でデバイスの統合を可能にするものでなければならない。

【0026】

特に、メモリマッピングおよび時間同期は、変更されずに保持されるべきである。

【0027】

そのような方法は、例えば、独自のイーサネット産業プロトコルを相互運用可能なプロトコルと相互接続する産業イーサネットゲートウェイに展開可能なものでなければならない。

【0028】

実際、インダストリー４．０の出現に伴って、製造業者は、プラットフォームに依存しないサービス指向型アーキテクチャに統合される相互運用可能なプロトコル（例えばＯＰＣ ＵＡ）をサポートしなければならない。そのような方法は、単一のイーサネットＴＳＮリンクレイヤに基づいて異なる通信プロトコルをサポートするデバイスおよびアプリケーションの共生を可能にする。

【課題を解決するための手段】

【0029】

本発明は、添付の独立請求項によって画定される。本明細書に開示される概念の更なる特徴および利点を、以下の説明において述べる。

【0030】

本開示は、上記状況を改善することを目的とする。

【0031】

このため、本開示は、ゲートウェイデバイス（ＧＷ）を通じて１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）を２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）と相互接続する方法であって、
１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）は、マスターアドレスに関連付けられたマスターデバイスを備える産業通信システムにおいて実施され、
２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）は、ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ通信プロトコルを使用するとともに、物理サブスクライバモジュールを備える物理ＯＰＣ ＵＡデバイスを備える通信システムにおいて実施され、
ゲートウェイデバイスは、メモリ（ＭＥＭ）と、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）および２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）との通信インターフェース（ＣＩ）とに動作可能に接続される処理ユニット（ＣＰＵ）を備え、
方法は、
ゲートウェイデバイスを使用して産業通信デバイスをエミュレーションすることであって、エミュレーションされるデバイスは、
１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）における仮想スレーブアドレスに関連付けられた仮想スレーブモジュールであって、メモリ（ＭＥＭ）内に配置された第１のメモリ構造体を備える、仮想スレーブモジュールと、
２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）における仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子と、メモリ（ＭＥＭ）内に配置された第２のメモリ構造体に記憶された内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルとに関連付けられた仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールと、
を備える、エミュレーションすることと、
仮想スレーブモジュールを使用して、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）ソースアドレスとしてのマスターアドレスと、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）デスティネーションアドレスとしての仮想スレーブアドレスと、１次データペイロードとを含む少なくとも１つの１次メッセージを１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）から受信することと、
各受信された１次メッセージについて、エミュレーションされるデバイスを使用して、受信された１次メッセージを処理し、１次データペイロードを内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従って第２のメモリ構造体に記憶することと、
仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールを使用して、仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子と、内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従って各記憶された１次データペイロードとを含むパブリッシャメッセージを生成することと、
通信インターフェースを使用して、生成されたパブリッシャメッセージを、２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）を通じて物理サブスクライバモジュールに送信することと、
を含む、方法を記載している。

【0032】

そのような方法により、任意の独自のプロトコルおよび情報モデルに依存する１次ネットワークドメイン内のマスターデバイスによって生成されたメッセージにおいて受信されるデータペイロードを、ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ仕様によって定義されるような開放型通信システムに依存する２次ネットワークドメイン内の任意の産業通信デバイスに送信することが可能になる。

【0033】

異種の産業イーサネットおよびＯＰＣ ＵＡのサポートに適合されていない既存の方法と異なり、そのような方法は、ゲートウェイの内部の仮想デバイスの定義に依存する。もちろん、複数のデバイスを同時にサポートおよびエミュレーションすることができる。例えば、２次ネットワークドメインの各物理デバイスを１次ネットワークドメインに属する仮想デバイスにマッピングすることができ、その逆についても同様である。

【0034】

そのような方法は、独自のプロトコルおよび情報モデルに依存する１つまたはいくつかのリアルタイム産業通信システムを、ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ仕様によって定義されるような開放型通信システムと相互接続する一般的な変換方法を可能にする。

【0035】

そのような方法は、例えば、多種多様な動作方式および／または多種多様な情報モデルを有するプロトコルのサポートを可能にする。

【0036】

そのような方法は、集約された１次データペイロードを含むパブリッシャメッセージを生成する前に、複数の受信された１次メッセージから１次データペイロードを集約することを更に可能にする。

【0037】

任意選択として、第１のメモリ構造体は、複数のメモリ区画の記述を含み、
各メモリ区画は、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）内の対応するリモートリソースにマッピングされ、
各メモリ区画は、第２のメモリ構造体に記憶された内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデル内への対応するリファレンスに更にマッピングされ、
受信された１次メッセージを処理することは、１次データペイロードを復号化し、メモリ区画のセットの記述を使用して、１次データペイロードを内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従って第２のメモリ構造体に記憶することを含む。

【0038】

既存のプロトコル変換方法と異なり、通信プロトコルおよび関連する情報モデルがどのようなものであっても、或るネットワークドメインからのデバイス（およびコントローラ）および別のドメインのデバイスが全て単一のドメインに存在するかのように、或るネットワークドメインからのデバイス（およびコントローラ）が別のドメインのデバイスと安全に通信することができるように、明確で普遍的な方式が提供される。明確性は、固有のアドレス／データマッピングが既存のデバイス内に必要とされないことを意味する。そのため、関与するさまざまなコントローラの内部において、プログラムの修正は必要とされない。

【0039】

各仮想デバイスは、接続されたネットワークドメインにおいて対応する物理デバイスを完全にエミュレーションすることができるので、デバイスエミュレーションは、物理デバイスと同じ機能を提供することができる。これらの機能は、入出力（ＩＯ）状態およびメモリレジスタの同期、制御サービスおよび管理サービス（発見／構成／監視等）を提供するアラーム／イベント生成およびシグナリングサポートを意味する。

【0040】

任意選択として、
物理サブスクライバモジュールは、パブリッシャ識別子を組み込んでいる受信されたパブリッシャメッセージのソースを組み込まれたパブリッシャ識別子に基づいて識別するように構成され、
２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）内の仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールに関連付けられた仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子は、仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールに固有である。

【0041】

したがって、アドレス計画が１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）および２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）の双方の間で首尾一貫している場合には、エミュレーションされるデバイスに固有の単一の識別子に基づいて、エミュレーションされるデバイスを双方のドメインにおいて識別することが可能である。

【0042】

任意選択として、
物理サブスクライバモジュールは、パブリッシャ識別子およびライター識別子を組み込んでいる受信されたパブリッシャメッセージのソースを組み込まれたパブリッシャ識別子および組み込まれたライター識別子に基づいて識別するように構成され、
２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）内の仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールに関連付けられた仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子は、ゲートウェイデバイスに固有であり、
生成されたパブリッシャメッセージは、仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールに固有のライター識別子を更に含む。

【0043】

したがって、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）および２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）の双方においてデバイスを配備する柔軟性を高めるために、双方のドメインの独立したアドレス計画を可能にするとともに、エミュレーションされるデバイスを双方のドメインにおいて識別することが可能である。

【0044】

任意選択として、
通信インターフェースは、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）を通じた通信用に予約された複数の第１の時間窓と、２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）を通じた通信用に予約された複数の第２の時間窓とを含むスケジュールに従って通信を可能にするように構成され、各第１の時間窓は、予約されていない時間窓によって前の第２の時間窓および次の第２の時間窓から分離され、
各１次メッセージは、第１の予約された時間窓の間に、仮想スレーブモジュールを使用して１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）から受信され、
各受信された１次メッセージは、次の第２の予約された時間窓の開始前に処理され、
各受信された１次メッセージを処理することは、次の第２の予約された時間窓の開始前にパブリッシャメッセージを生成することをトリガーし、
生成されたパブリッシャメッセージは、次の第２の予約された時間窓の間に、２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）を通じて送信される。

【0045】

例えば、第１のネットワークドメインは、第１のクロックおよび第１のサイクル継続時間を有するＴＳＮリンクレイヤに依存することができる。第２のネットワークドメインも、第２のクロックおよび第２のサイクル継続時間を有するＴＳＮリンクレイヤに依存することができる。

【0046】

この例では、第１のクロックおよび第２のクロックが同期されておらず、および／または、第１のサイクル継続時間および第２のサイクル継続時間が異なる場合であっても、１次ネットワークドメインを２次ネットワークドメインと相互接続することができる。

【0047】

任意選択として、
通信インターフェースは、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）を通じた通信用に予約された複数の第１の時間窓と、２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）を通じた通信用に予約された複数の第２の時間窓とを含むスケジュールに従って通信を可能にするように構成され、各第１の時間窓は、予約されていない時間窓によって前の第２の時間窓および次の第２の時間窓から分離され、
各１次メッセージは、第１の予約された時間窓の間に、仮想スレーブモジュールを使用して受信され、
各受信された１次メッセージは、次の第２の予約された時間窓の開始前に処理され、
パブリッシャメッセージを生成することは、次の第２の予約された時間窓の間にトリガーされ、
生成されたパブリッシャメッセージは、次の第２の予約された時間窓の間に、２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）を通じて送信される。

【0048】

この例では、第１のクロックおよび第２のクロックが同期されておらず、および／または、第１のサイクル継続時間および第２のサイクル継続時間が異なる場合であっても、１次ネットワークドメインを２次ネットワークドメインと相互接続することができる。

【0049】

また、パブリッシャメッセージの構築がサイクル全体にわたって拡散されるので、より高速なメッセージ生成が可能になる。

【0050】

さらに、パブリッシャメッセージは、当該パブリッシャメッセージ内に含まれることになるデータを搬送する１次ネットワークドメインから来る最後のメッセージの受信直後に準備することができるので、ネットワーククロックによってトリガーされるタイマーを定義することが厳密には必要とされない。

【0051】

任意選択として、
物理ＯＰＣ ＵＡデバイスは、ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子に関連付けられた物理パブリッシャモジュールを更に備え、
エミュレーションされるデバイスは、内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに関連付けられた仮想ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュールを更に備え、
方法は、
仮想ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュールを使用して、ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子と２次データペイロードとを含む少なくとも１つの２次サブスクライバメッセージを受信することと、
各受信された２次サブスクライバメッセージについて、エミュレーションされるデバイスを使用して、受信された２次サブスクライバメッセージを処理し、２次データペイロードを内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従って第２のメモリ構造体に記憶することと、
仮想スレーブモジュールを使用して、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）ソースアドレスとしての仮想スレーブアドレスと、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）デスティネーションアドレスとしてのマスターアドレスと、第２のメモリ構造体に記憶された各２次データペイロードから得られる符号化されたデータペイロードとを含む仮想メッセージを生成することと、
通信インターフェースを使用して、生成された仮想メッセージを、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）を通じてマスターデバイスに送信することと、
を更に含む。

【0052】

この例では、ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ仕様によって定義されるような開放型通信システムに依存する２次ネットワークドメイン内の任意の産業通信デバイスによってパブリッシュされるメッセージ内のデータペイロードを変換し、任意の独自のプロトコルおよび情報モデルに依存する１次ネットワークドメイン内のマスターデバイスに送信することができる。

【0053】

任意選択として、受信された２次サブスクライバメッセージを処理することは、ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子に基づいて選択された暗号化鍵を使用して、受信された２次サブスクライバメッセージを解読することを含む。

【0054】

この例では、暗号化およびメッセージ認証等のセキュリティ機能との適合性が、特に２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）において確保される。

【0055】

任意選択として、
物理パブリッシャモジュールは、物理ＯＰＣ ＵＡデバイスに固有のデータセットライター識別子に更に関連付けられ、
受信された２次サブスクライバメッセージを処理することは、
仮想ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュールを使用して、物理ＯＰＣ ＵＡデバイスに関連付けられたデータセットライター識別子に基づいて、２次データペイロードを復号化することと、
内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従って、復号化された２次データペイロードを第２のメモリ構造体に記憶することと、
を含む。

【0056】

任意選択として、
第１のメモリ構造体は、複数のメモリ区画の記述を含み、
各メモリ区画は、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）内の対応するリモートリソースにマッピングされ、
各メモリ区画は、第２のメモリ構造体に記憶された内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデル内への対応するリファレンスに更にマッピングされ、
仮想メッセージを生成することは、複数のメモリ区画の記述を使用して、記憶された２次データペイロードを符号化して、符号化されたデータペイロードにすることを含む。

【0057】

この例では、２次データペイロードは、累積記憶された２次データペイロードを搬送する単一のＰＮＤメッセージの準備を考慮して、記憶された２次データペイロードを更に累積することを可能にする内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに組み込まれる。

【0058】

任意選択として、
通信インターフェースは、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）を通じた通信用に予約された複数の第１の時間窓と、２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）を通じた通信用に予約された複数の第２の時間窓とを含むスケジュールに従って通信を可能にするように構成され、各第１の時間窓は、予約されていない時間窓によって前の第２の時間窓および次の第２の時間窓から分離され、
各２次サブスクライバメッセージは、第２の予約された時間窓の間に仮想ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュールを使用して受信され、
各受信された２次サブスクライバメッセージは、次の第１の予約された時間窓の開始前に処理され、
仮想メッセージを生成することは、次の第１の予約された時間窓の間にトリガーされ、
生成された仮想メッセージは、次の第１の予約された時間窓の間に１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）を通じて送信される。

【0059】

この例では、異なるクロックドメインを有するプロトコル間の相互接続、およびサイクル期間の長さに関する異なるタイミング要件を有する産業アプリケーション間の相互接続がサポートされる。

【0060】

任意選択として、
通信インターフェースは、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）を通じた通信用に予約された複数の第１の時間窓と、２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）を通じた通信用に予約された複数の第２の時間窓とを含むスケジュールに従って通信を可能にするように構成され、各第１の時間窓は、予約されていない時間窓によって前の第２の時間窓および次の第２の時間窓から分離され、
各２次サブスクライバメッセージは、第２の予約された時間窓の間に仮想ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュールを使用して受信され、
各受信された２次サブスクライバメッセージは、次の第１の予約された時間窓の開始前に処理され、
各受信された２次サブスクライバメッセージを処理することは、次の第１の予約された時間窓の開始前に仮想メッセージを生成することをトリガーし、
生成された仮想メッセージは、次の第１の予約された時間窓の間に１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）を通じて送信される。

【0061】

この例では、異なるクロックドメインを有するプロトコル間の相互接続、およびサイクル期間の長さに関する異なるタイミング要件を有する産業アプリケーション間の相互接続がサポートされる。

【0062】

また、パブリッシャメッセージの構築がサイクル全体にわたって拡散されるので、より高速なメッセージ生成が可能になる。

【0063】

さらに、この例では、パブリッシャメッセージは、当該パブリッシャメッセージ内に含まれることになるデータを搬送する１次ネットワークドメインから来る最後のメッセージの受信直後に準備することができるので、ネットワーククロックによってトリガーされるタイマーを定義することが厳密には必要とされない。

【0064】

本開示は、特定のモバイルデバイスのプロセッサによって実行されると、本明細書に記載の方法のいずれかをこのプロセッサに実行させる命令を含むコンピュータ可読記憶媒体も記載している。

【0065】

本開示は、プロセッサがアクセス可能であり、プロセッサによって実行されると、本明細書に記載の方法のいずれかをプロセッサに実行させる１つ以上の記憶された命令シーケンスを含む、コンピュータプログラムも記載している。

【0066】

本開示は、メモリ（ＭＥＭ）と、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）および２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）との通信インターフェース（ＣＩ）とに動作可能に接続される処理ユニット（ＣＰＵ）を備えるゲートウェイデバイスであって、
１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）は、マスターアドレスに関連付けられたマスターデバイスを備える産業通信システムにおいて実施され、
２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）は、ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ通信プロトコルを使用するとともに、物理サブスクライバモジュールを備える物理ＯＰＣ ＵＡデバイスを備える通信システムにおいて実施され、
ゲートウェイデバイスは、本明細書に記載の方法のいずれかを行うように構成される、ゲートウェイデバイスも記載している。

【図面の簡単な説明】

【0067】

【図1】通信システムにおける２つのネットワークドメインを相互接続する一例示のゲートウェイデバイスを示す図である。

【図2】そのような通信システムの異なる例示のトポロジーを示す図である。

【図3】そのような通信システムの異なる例示のトポロジーを示す図である。

【図4】通信システムにおける２つのネットワークドメインを相互接続する異なる例示の方法を示す図である。

【図5】通信システムにおける２つのネットワークドメインを相互接続する異なる例示の方法を示す図である。

【図6】そのような方法を実行する一例示のスケジュールを示す図である。

【図7】そのような方法を実行するときに通信システムにおけるエンティティ間で交換される例示のデータペイロードを示す図である。

【図8】エミュレーションされるデバイスの一例示の構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0068】

まず、通信システムを示す図１を参照する。

【0069】

この通信システムは、ゲートウェイデバイス（ＧＷ）３０００によって２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）２０００に相互接続された１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）１０００を備える。

【0070】

ＰＮＤは、マスターデバイス１１００としてのプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）と、１つ以上のスレーブデバイス１２００とを備える。

【0071】

ＳＮＤは、複数の産業通信デバイス２１００、２２００を備える。これらの産業通信デバイスは、ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ／サブスクライバ通信方式に依存して、互いに通信するように構成されている。したがって、各産業通信デバイス２１００、２２００は、それぞれ、ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュール２１１０、２２１０と、ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュール２１２０、２２２０とを備える。

【0072】

各ドメインは、それ自体のアドレス計画を有することができる。

【0073】

例えば、マスターデバイス１１００は、ＰＮＤ１０００における識別子１１１０として一意のアドレスＰＮＤ＠０を有することができる一方、各スレーブデバイス１２００は、ＰＮＤ１０００における識別子１２１０として一意のアドレスＰＮＤ＠１を更に有することができる。ＰＮＤ１０００における識別子１１１０、１２１０は、所与のメッセージのソースまたはターゲットのいずれかを識別するのに使用することができる。

【0074】

また、各パブリッシャモジュール２１２０、２２２０は、当該パブリッシャモジュール２１２０、２２２０からの任意のパブリッシャメッセージのＳＮＤ２０００におけるソース識別子２１２１、２２２１として、パブリッシャ識別子ＰｕｂＩＤ＃１、ＰｕｂＩＤ＃２を有することができる。

【0075】

各ドメイン１０００、２０００を通じた通信は、それ自体のクロックマスター１３００、２３００によって更に制御することができる。

【0076】

ゲートウェイデバイス３０００は、メモリ（ＭＥＭ）と、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）１０００および２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）２０００との通信インターフェース（ＣＩ）とに動作可能に接続された処理ユニット（ＣＰＵ）を備える。

【0077】

ゲートウェイデバイス３０００は、各ネットワークドメインがイーサネットＴＳＮリンクレイヤに依存しているときに、１次ネットワークドメインおよび２次ネットワークドメインの双方によって提供される以下の機能の相互接続を、データプレーン変換を通じて提供するように構成することができる。
－ネットワークデバイス入力／出力（ＩＯ）状態およびメモリレジスタの同期、並びに
－ネットワークデバイスアラームおよびイベントの生成。

【0078】

ゲートウェイデバイス３０００は、データプレーン機能を十分にサポートするとともに、相互接続されたネットワークドメイン内へのゲートウェイデバイス３０００の統合も可能にするために、制御プレーンを実施することもできる。例えば、ほとんどの産業プロトコルは、アタッチされたデバイスを自動的に検出してアドレスを割り当てる発見サービスをサポートする。

【0079】

制御プレーンの仕様は、独自の産業通信システムごとに大きく異なる場合がある。ＯＰＣ ＵＡは、デバイスおよびデータ通信の形式的記述を含む完備情報モデルを統合する。いくつかの独自の産業通信システムでは、この種の情報は、いくつかの構成ファイルを使用して外部ネットワーク構成ツールによって完全に管理することができる。そのため、変換方法が実施されるゲートウェイを、ＰＮＤ１０００において使用される通信システムに固有の構成ツールによって構成しなければならないことが必要とされる。

【0080】

特に、このツールは、ネットワークデバイス同期に使用されるＩＯ／メモリレジスタマッピングを定義しなければならず、ゲートウェイデバイス３０００が、対応するＤａｔａＳｅｔＭｅｔａＤａｔａを構築し、ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ情報モデル内にＰｕｂｌｉｓｈｅｄＤａｔａＳｅｔを作成するのに使用することができる。いくつかの独自のプロトコルと異なり、ＯＰＣ ＵＡは、ＤａｔａＳｅｔＭｅｓｓａｇｅのアプリケーションペイロードとして搬送されるＤａｔａＳｅｔの形式的記述を得る機能を提供する。

【0081】

この例では、ＰＮＤ内のマスターデバイス１１００は、所定のリアルタイム制約を遵守して、ＳＮＤ２０００内の産業通信デバイス２１００、２２００と通信することができることが望ましい。

【0082】

この通信を可能にするために、ゲートウェイデバイス３０００は、産業通信デバイスが、ＰＮＤの通信プロトコルとＳＮＤにおけるＯＰＣ ＵＡ通信プロトコルとの双方によって現実の物理デバイスとして正確に識別されるように、産業通信デバイスをエミュレーションする。

【0083】

各エミュレーションされるデバイス３１００、３２００は、以下のものを含む。
－ＰＮＤとの間でＰＮＤマスターデバイス１１００に対してメッセージを送受信する機能を含む仮想ＰＮＤスレーブ３１１０、３２１０、
－パブリッシャメッセージ（ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ ＤａｔａＳｅｔＭｅｓｓａｇｅ）を構築し、少なくとも１つのＯＰＣ－ＵＡサブスクライバデバイス２１１０、２２１０に送信する機能を含む仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュール３１２０、３２２０、
－少なくとも１つのＯＰＣ ＵＡパブリッシャデバイス２１２０、２２２０からサブスクライバメッセージ（ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ ＤａｔａＳｅｔＭｅｓｓａｇｅ）を受信し、解釈する機能を含む仮想ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュール３１３０、３２３０、
－複数のメモリ区画の記述を記憶するのに使用される、ゲートウェイデバイス３０００のメモリＭＥＭの一部としての第１のメモリ構造体、および
－エミュレーションされるデバイス３１００、３２００に専用化されたＯＰＣ ＵＡ情報モデルを記憶するのに使用される、ゲートウェイデバイス３０００のメモリＭＥＭの一部としての第２のメモリ構造体。

【0084】

各メモリ区画は、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）内のリモートリソースと呼ばれるリモートマスターデバイスのメモリレジスタまたはＩＯの或る対応するセットと、第２のメモリ構造体に記憶された内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデル内への対応するリファレンスとにマッピングされる。

【0085】

各仮想ＰＮＤスレーブ３１１０、３２１０は、当該仮想ＰＮＤスレーブに固有の仮想識別子３１１１、３２１１に関連付けられている。

【0086】

各仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュール３１２０、３２２０は、当該仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールに固有の仮想パブリッシャ識別子３１２７、３２２１に関連付けられている。

【0087】

次に図８を参照する。図８は、エミュレーションされるデバイス３１００の一例示の構造をより詳細な形式で示している。

【0088】

各管理される仮想ＰＮＤスレーブ３１１０について、ゲートウェイ３０００は、以下のものを含むパラメータのセットを記憶する。
－ＰＮＤ１０００において仮想ＰＮＤスレーブ３１１０を識別するアドレスとしての仮想識別子３１１１、
－任意選択として、仮想ＰＮＤスレーブ３１１０を識別する更なるタイプのアドレスとしての、例えばランダムに選ばれるレイヤ２媒体アクセス制御（Ｌ２－ＭＡＣ）アドレス３１１２、
－ＰＮＤ１０００内のクロックマスター１３００に従って事前に構成することができるパブリッシュ間隔３１１３（例えば、μｓ単位）、並びに
－着信メッセージのソースであるとしてマスターデバイス１１００を識別するマスターＰＮＤアドレス１１１０およびＬ２－ＭＡＣアドレス１１１１。

【0089】

多くの産業イーサネットシステムでは、ＰＮＤアドレスは、ＩＰアドレスに基づいている。このエミュレーションされるデバイス３１００によって送出されるフレームのソースＬ２－ＭＡＣアドレスとして使用されるＬ２－ＭＡＣアドレス３１１２は、ゲートウェイ３０００のＬ２－ＭＡＣアドレスを使用する代わりに、Ｌ２－ＭＡＣアドレススプーフィングの目的で定義することができる。

【0090】

ＰＮＤデータフレームを受信すると、このＰＮＤデータフレーム内のＬ２－ＭＡＣアドレスおよびＰＮＤデスティネーションアドレスは、このＰＮＤデータフレームの受信を目的とする仮想スレーブを識別するのに使用される。次に、Ｌ２－ＭＡＣアドレスおよびＰＮＤソースアドレスは、目的とするマスターＬ２－ＭＡＣアドレス１１１１およびＰＮＤアドレス１１１０と比較され、ＰＮＤデータフレームがマスターデバイス１１００によって送出されたか否かが確認される。いくつかのシステムでは、スレーブデバイスが、種々のマスターデバイスからフレームを受信することを可能にすることができ、そのため、いくつかの値を容認することができる。

【0091】

仮想ＰＮＤスレーブは、リモートＰＮＤマスター１１００のＩＯおよびメモリレジスタをマッピングするために画定されたメモリ区画３１１４のセットの記述を更に含むことができる。各メモリ区画３１１４は、ベースアドレス３１１５と、サイズ３１１６と、タイプ３１１７（メモリレジスタ／ＩＯ／．．．）と、本明細書において後に定義されるＯＰＣ ＵＡデータセットへのリファレンス３１１８とを含むことができる。リファレンス３１１８は、対応するＯＰＣ ＵＡデータセットとの間でデータをコピーするのに使用することができる。ベースアドレス３１１５およびサイズ３１１６は、ＰＮＤフレーム受信時にどのＰＮＤリソースがアドレス指定されるのかを識別するのに使用される。

【0092】

各管理される仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュール３１２０および各管理されるサブスクライバモジュール３１３０について、ゲートウェイ３０００は、ＰＮＤ内のメモリレジスタ３１７２、３１３２およびリモートＩ／Ｏ ３１２３、３１３３を含むリモートリソースをマッピングする、対応するデータセット３１２１、３１３１を記憶する。

【0093】

例えば、メモリレジスタは、ｎビット値（通常は８ビット、１６ビットまたは３２ビット）である一方、ＩＯは、ブール（１ビット）である。その結果、メモリ区画に属するデータは、ｎビット値のアレイ、またはビットマップテーブル（バイトストリームにわたって符号化されたもの）のいずれかである。

【0094】

例えば、メモリレジスタは、ＯＰＣ－ＵＡ整数アレイ（ＵＩＮＴ８アレイ、ＵＩＮＴ１６アレイまたはＵＩＮＴ３２アレイ）にわたって単純にマッピングすることができる。ＯＰＣ－ＵＡブールは、ＢＹＴＥデータタイプ（８ビット）にわたって符号化されるので、ビットマップをバイトアレイに拡張すること（ビットバンディング操作）が必要とされる場合がある。

【0095】

他のデータ３１２４をデータセット３１２１に任意選択で追加することができる。さらに、ＯＰＣ ＵＡデータセットメタデータ３１２５、３１３５を各データセット３１２１、３１３１に関連付けることができる。データセットメタデータは、関連するデータセット内に含まれるデータのタイプの記述を提供する。

【0096】

各管理される仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュール３１２０について、ゲートウェイデバイス３０００は、仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュール３１２０を、送出されたパブリッシャメッセージのソースであるとして識別する識別子のリストであるライターグループパラメータセットを記憶する。この識別子のリストは、本明細書において後に詳述するが、ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂルールに従って、仮想パブリッシャ識別子３１２７と、仮想ライターグループ識別子３１２８と、仮想データセットライター識別子３１２９とを含む。

【0097】

各管理される仮想ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュール３１３０について、ゲートウェイデバイス３０００は、受信サブスクライバメッセージの読み出しをそれらのソースに応じて可能にする識別子のリストであるリーダーグループパラメータセット３１３６を記憶する。この識別子のリストは、本明細書において後に詳述するが、リモートパブリッシャ識別子３１３７と、リモートライターグループ識別子３１３８と、リモートデータセットライター識別子３１３９とを含む。

【0098】

サブスクライバメッセージをＳＮＤ２０００から受信すると、仮想ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュール３１３０は、受信サブスクライバメッセージのヘッダー内のパブリッシャ識別子およびライターグループ識別子を使用することによって、関連するリーダーグループ３１３６を識別しなければならない。識別されると、現在使用中の暗号化鍵を関連付けられたセキュリティグループコンテキストにおいて選択することができ、メッセージを解読して認証することができる（ＭＡＣチェックされる）。次に、サブスクライバメッセージに組み込まれたデータペイロードを、リモートライターグループ識別子３１３８およびデータセットライター識別子３１３９に関連付けられたデータセットメタデータ３１３５に従って復号化することができる。復号化されたデータは、したがって、内部ＰｕｂＳｕｂ情報モデル内に転送することができる。

【0099】

ゲートウェイデバイス３０００は、１つまたはいくつかのイーサネットＴＳＮネットワークインターフェースを備えることができる。１つのネットワークインターフェースは、異なるプロトコルを有する１つまたはいくつかの産業ネットワークドメインをサポートすることができ、レガシーイーサネットネットワークトラフィックもサポートすることができる。

【0100】

次に図２および図３を参照する。図２および図３は、ゲートウェイデバイス３０００によってサポートされる物理イーサネットＴＳＮインターフェースの数に従ってアドレス指定することができる２つの異なる可能なネットワークトポロジーを示している。

【0101】

図２に示すトポロジーでは、産業ネットワークドメイン１０００、２０００の双方が単一のＬＡＮ上で互いに混合され、同じネットワーククロックを共有する。双方のネットワークドメインは、同じサイクル継続時間も使用する。このトポロジーでは、任意のＰＮＤデバイスまたはＯＰＣ ＵＡデバイスを単一のネットワークに接続することができる。例えば、双方の産業ネットワークは、異なるＶＬＡＮを使用することによって区別される。

【0102】

この例では、１次ネットワークドメイン１０００および２次ネットワークドメイン２０００は、それらのＶＬＡＮ－ＩＤによって識別することができる。いくつかの管理局を任意のドメインに配置することができる。全てのデバイスは、イーサネットＴＳＮスイッチ６０００によって相互接続することができる。

【0103】

１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）デバイス１２００は、デイジーチェーン接続されたトポロジーで接続することもできる（すなわち、２ポートイーサネットカットスルースイッチがデバイス１２００内に統合される）。最初の図では、ＰＬＣ１１００は、ＰＮＤ１０００内に配置され、ＰＮＤスレーブ１２００およびＯＰＣ ＵＡデバイス２１１０、２１２０、２２１０、２２２０を制御することができる。ゲートウェイデバイス３０００は、ＰＮＤ側ではＰＮＤ仮想スレーブ３１１０、３２１０のセットをエミュレーションし、ＯＰＣ ＵＡ側ではＯＰＣ ＵＡ仮想パブリッシャ３１２０、３２２０またはサブスクライバ３１３０、３２３０をエミュレーションする。

【0104】

単一のＴＳＮサイクル（すなわち８０２．１ｑｂｖ）が、ネットワーク全体について定義される。可能なサイクル構成は、このサイクルを４つの部分に分割することである。第１の部分は、ＰＮＤデータフレーム（すなわちＣＣリンクＩＥ ＴＳＮ）に専用化され、第２の部分は、通常のトラフィック（すなわちレガシーイーサネット）に専用化され、第３の部分は、ＯＰＣ ＵＡフレームに専用化され、最後の部分は、再度、通常のトラフィックに専用化される。通常のトラフィックに専用化された期間を挿入することによって、ＰＮＤまたはＯＰＣ ＵＡデータフレームの処理および準備のために最も多くの時間をゲートウェイデバイス３０００に与えることが可能になる。

【0105】

図３に示すトポロジーでは、産業ネットワークドメイン１０００、２０００の双方がゲートウェイデバイス３０００によって相互接続され、物理的に分離される。双方のドメインが、クロックドメイン（ＴＳＮが使用されているときはＰＴＰ）を共有することになっている場合には、ゲートウェイデバイス３０００はＰＴＰフレームも伝播しなければならないか、または、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＳが使用されているときはトランスペアレントクロックとして動作する。

【0106】

ＰＮＤ側において、デイジーチェーントポロジーが選ばれるとき、１つの好ましい構成は、デイジーチェーンの端部にゲートウェイを接続することである。

【0107】

各ネットワークドメインに１つずつの２つの同期されたサイクルが定義される。これらのサイクル構成は、以前の節において明らかにされた単一ネットワークトポロジーについて定義された構成から得られる。

【0108】

もちろん、総帯域幅は、図２に示す単一ネットワークトポロジーにおいて利用可能な帯域幅よりも大きい。しかしながら、産業バスに専用化された帯域幅は、ＰＮＤフレームおよびＯＰＣ ＵＡフレームを処理および準備するのに十分な時間をゲートウェイ３０００に与えるために、同一のままでなければならない。

【0109】

ゲートウェイ３０００がＰＮＤ１０００とＳＮＤ２０００との間の相互接続を提供することは、データペイロードをＰＮＤ１０００内の物理デバイスからＳＮＤ２０００内の物理デバイスへおよびその逆の方向に送信することができることを意味する。

【0110】

換言すれば、ゲートウェイデバイス３０００は、ＰＮＤマスターコントローラ１１００並びにＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂデバイスおよびモジュール２１１０、２２１０、２１２０、２２２０との間のメッセージ送信をディスパッチおよびトリガーする機能を含む。

【0111】

念のために、以下では、ＰＮＤからＳＮＤへの一方向メッセージ送信のプロセスと、ＳＮＤからＰＮＤへの一方向メッセージ送信のプロセスとを個別に説明する。

【0112】

次に図４を参照する。図４は、例えば図１～図３のいずれかに示すような通信システムの状況において、ＰＮＤ内のマスターデバイス１１００からＳＮＤ２０００内の物理ＯＰＣ ＵＡデバイス２１００、２２００の物理ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュール２１１０、２２１０へのデータペイロードの一方向送信を示している。

【0113】

各物理ＯＰＣ ＵＡサブスクライバ２１１０について、ゲートウェイデバイス３０００は、上述したように産業通信デバイス３１００をエミュレーションする（ＥＭＵＬ ＤＥＶ（Ｓ１０））。

【0114】

この例において検討される一方向データ送信の状況では、エミュレーションされるデバイス３１００の該当モジュールは、以下のものである。
－ＰＮＤにわたってメッセージを送受信する機能を含む仮想ＰＮＤスレーブ３１１０、
－パブリッシャメッセージ（ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ ＤａｔａＳｅｔＭｅｓｓａｇｅ）を構築して送信する機能を含む仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュール３１２０、
－複数のメモリ区画の記述を記憶するのに使用される、ゲートウェイデバイス３０００のメモリＭＥＭの一部としての第１のメモリ構造体、および
－エミュレーションされるデバイス３１００に専用化されたＯＰＣ ＵＡ情報モデル３１２２を記憶するのに使用される、ゲートウェイデバイス３０００のメモリＭＥＭの一部としての第２のメモリ構造体。

【0115】

１つ以上の１次メッセージ４０００が、ＰＬＣ１１００によって送出され、全てのＰＮＤスレーブデバイス１２００に送信される。各１次メッセージ４０００は、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）ソースアドレスとしてマスターアドレス１１１０を含み、物理スレーブアドレス１２１０または仮想スレーブアドレス３１１１、３２１１とすることができる少なくとも１つの１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）デスティネーションアドレスを更に含む。各１次メッセージ４０００は、１次データペイロード（アプリケーションデータ）を更に含む。

【0116】

１つ以上の１次メッセージ４０００は、ゲートウェイデバイス３０００によっても受信される（ＲＥＣ／ＰＮＤ（Ｓ２０））。

【0117】

ゲートウェイデバイス３０００によって受信されるいずれの着信ＰＮＤメッセージも、当該着信ＰＮＤメッセージに組み込まれたデスティネーションアドレスに従って、目的とするＰＮＤ仮想スレーブ３１１０にディスパッチされる。

【0118】

換言すれば、そのデスティネーションアドレスが仮想スレーブアドレス３１１１である各１次メッセージ４０００は、当該仮想スレーブアドレス３１１１に関連付けられた仮想ＰＮＤスレーブ３１１０を備えるエミュレーションされるデバイス３１００によって処理される。

【0119】

処理は、適用可能なとき、すなわち、１次メッセージに組み込まれた１次データペイロードが暗号化されている場合に、１次データペイロードを解読すること（ＤＥＣＲＹＰ ＰＲＩＭ（Ｓ３０））を含む。

【0120】

処理は、メモリ区画のセットの記述を使用して、１次データペイロード（または解読する必要があった場合には解読された１次データペイロード）を、ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ仕様に適合したフォーマットに変換すること（ＣＯＮＶ ＰＲＩＭ／ＳＥＣ（Ｓ４０））、すなわち符号化することを含む。変換された、すなわち符号化された１次データペイロードは、エミュレーションされるデバイス３１００のＯＰＣ ＵＡ情報モデルを記憶するのに使用される第２のメモリ構造体に記憶される。

【0121】

換言すれば、エミュレーションされるデバイス３１００の第２のメモリ構造体に記憶されたデータは、エミュレーションされるデバイス３１００に専用化された内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデル３１２２に従って、その変換時、すなわち符号化時の１次データペイロードを含むように更新される。

【0122】

それぞれがそれ自身の１次データペイロードを含み、それぞれが同じデスティネーションアドレス３１１１を有する任意の数の１次メッセージ４０００は、所定の時間フレーム内で連続的にまたは同時に受信することができ（ＲＥＣ／ＰＮＤ（Ｓ２０））、その後、所与の仮想ＰＮＤスレーブ３１１０によって処理することができ、エミュレーションされるデバイス３１００の第２のメモリ構造体に記憶されたデータを、１次メッセージに組み込まれた１次データペイロードのそれぞれを含むように更新することができる。

【0123】

１つ以上の１次メッセージが、エミュレーションされるデバイス３１００によって処理されると、仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュール３１２０は、第２のメモリ構造体を読み出し、内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデル３１２２に従って仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子３１２７と各記憶された１次データペイロードとを含むパブリッシャメッセージ４１００を生成する（ＧＥＮ ＰＵＢ（Ｓ５０））。

【0124】

一例では、各仮想パブリッシャモジュール３１２０は、一意の仮想パブリッシャ識別子３１２７（例えば、１６ビットにわたって符号化されたもの）によって識別される。換言すれば、パブリッシャメッセージ４１００に組み込まれた仮想パブリッシャ識別子３１２７は、それ自体単独で、パブリッシャメッセージを準備した仮想パブリッシャモジュール３１２０を識別することを可能にする。

【0125】

例えば、仮想パブリッシャ識別子３１２７は、エミュレーションされるデバイス３１００によってエミュレーションされる対応する物理デバイスの識別子に設定することができる。例えば、エミュレーションされるデバイスがＣＣＩＥＴスレーブである場合に、仮想パブリッシャ識別子３１２７は、ＣＣＩＥＴスレーブのＣＣＩＥＴ識別子（ＩＰアドレスの１６ビットＬＳＢ）と同一のものとすることができる。

【0126】

ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ通信モデルに固有のルールによれば、パブリッシャメッセージ４１００は、以下の追加の要件を有するライターグループ識別子およびデータセットライター識別子を更に含むことができる。
－全てのライターグループ識別子は、所与のパブリッシャ識別子３１２７について、通信システム内の全てのライターグループにわたって一意でなければならないこと、および
－全てのデータセットライター識別子は、所与のパブリッシャ識別子３１２７について、通信システム内の全てのデータセットライターにわたって一意でなければならないこと。

【0127】

この例として、ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂルールに従って、仮想パブリッシャモジュール３１２０ごとに１つのライターグループのみおよび１つのデータセットライターのみが定義され、ライターグループ識別子の値およびデータセットライター識別子の値は、例えば１に設定することができる。ただし、この選択は、アドレス計画がＳＮＤ２０００とＰＮＤ１０００との間で首尾一貫していることを前提としている。

【0128】

一例では、各エミュレーションされるデバイス３１００、３２００の仮想パブリッシャモジュール３１２０、３２２０は、ゲートウェイデバイス３０００に関連付けられた同じ仮想パブリッシャ識別子３１２７によって全て識別される。加えて、各エミュレーションされるデバイス３１００、３２００の仮想パブリッシャモジュール３１２０、３２２０は、ＰＮＤ仮想スレーブアドレスに設定される異なるライターグループ識別子および異なるデータセットライター識別子に関連付けることができる。

【0129】

換言すれば、パブリッシャメッセージ４１００に組み込まれた仮想パブリッシャ識別子３１２７は、それ自体単独では、パブリッシャメッセージ４１００を準備した仮想パブリッシャモジュール３１２０の識別を可能にせず、パブリッシャメッセージ４１００が、エミュレーションされるデバイスのパブリッシャモジュールによって準備されたことを示すだけである。しかし、パブリッシャメッセージ４１００に組み込まれたライターグループ識別子および／またはデータセットライター識別子も考慮することによって、パブリッシャメッセージ４１００を準備した仮想パブリッシャモジュール３１２０を識別することが可能である。

【0130】

この例では、ＳＮＤ２０００およびＰＮＤ１０００の独立したアドレス計画が可能になる。この実施形態によって、２つのドメイン１０００、２０００におけるデバイス配備をより柔軟にすることが可能になる。

【0131】

通信インターフェースを使用して、生成されたパブリッシャメッセージ４１００が、２次ネットワークドメイン（ＳＮＤ）を通じて送信され（ＴＲＡＮＳ ＰＵＢ／ＳＮＤ（Ｓ６０））、少なくとも物理ＯＰＣ ＵＡデバイス２１００の物理サブスクライバモジュール２１１０によって読み出される。

【0132】

したがって、ＳＮＤ２０００内の各ＯＰＣ－ＵＡデバイス２１００、２２００を、関連付けられたエミュレーションされるデバイス３１００、３２００を使用することによって個別にエミュレーションすることで、ゲートウェイは、ＰＮＤ１０００内のマスターデバイス１１００からＳＮＤ２０００内の目的とするターゲット物理ＯＰＣ ＵＡデバイス２１００、２２００へのデータ送信のルーティングを、マスターデバイス１１００と、目的とするターゲット物理ＯＰＣ ＵＡデバイス２１００、２２００との双方に明確な方法で可能にする。

【0133】

実際、ゲートウェイデバイス３０００によって受信される１次メッセージ４０００は、ＰＮＤ１０００内の物理ＰＮＤスレーブデバイス１２００によって受信されるメッセージと異ならない。

【0134】

また、生成されたパブリッシャメッセージ４１００は、ＳＮＤ２０００内の物理ＯＰＣ ＵＡデバイス２１００、２２００のパブリッシャモジュール２１２０、２２２０が生成することができる他の任意のパブリッシャメッセージと同様に、ＳＮＤ２０００内の物理ＯＰＣ ＵＡデバイス２１００、２２００のサブスクライバモジュール２１１０、２２１０が解釈することができる。

【0135】

次に図５を参照する。図５は、例えば図１～図３のいずれかに示すような通信システムの状況において、ＳＮＤ２０００内の物理ＯＰＣ ＵＡデバイス２１００、２２００の物理ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュール２２１０、２２２０からＰＮＤ内のマスターデバイス１１００へのデータペイロードの一方向送信を示している。

【0136】

各物理ＯＰＣ ＵＡサブスクライバ２１１０について、ゲートウェイデバイス３０００は、上述したように産業通信デバイス３１００をエミュレーションする（ＥＭＵＬ ＤＥＶ（Ｓ１０））。

【0137】

この例において検討される一方向データ送信の状況では、エミュレーションされるデバイス３１００の該当モジュールは、以下のものである。
－ＰＮＤにわたってメッセージを送受信する機能を含む仮想ＰＮＤスレーブ３１１０、
－サブスクライバメッセージ（ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂ ＤａｔａＳｅｔＭｅｓｓａｇｅ）を受信して解釈する機能を含む仮想ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュール３１３０、
－複数のメモリ区画の記述を記憶するのに使用される、ゲートウェイデバイス３０００のメモリＭＥＭの一部としての第１のメモリ構造体、および
－エミュレーションされるデバイス３１００に専用化されたＯＰＣ ＵＡ情報モデル３１２２を記憶するのに使用される、ゲートウェイデバイス３０００のメモリＭＥＭの一区画としての第２のメモリ構造体。

【0138】

１つ以上のパブリッシャメッセージが、ＳＮＤ２０００内の１つ以上の物理ＯＰＣ ＵＡ産業通信デバイス２１００、２２００のパブリッシャモジュール２１２０、２２２０によって送出される。

【0139】

各送出されたパブリッシャメッセージは、当該メッセージを送出したパブリッシャモジュールに関連付けられたＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子２１２１、２２２１を含む。各送出されたパブリッシャメッセージは、２次データペイロード（アプリケーションデータ）を更に含む。

【0140】

送出されたパブリッシャメッセージは、２次サブスクライバメッセージ５０００、５１００として受信することができ、物理ＯＰＣ ＵＡ産業通信デバイス２１００、２２００の任意のサブスクライバモジュール２１１０、２２１０が解釈することができる。

【0141】

これらの送出されたメッセージは、ゲートウェイデバイス３０００によって２次サブスクライバメッセージ５０００、５１００として更に受信される（ＲＥＣ／ＳＮＤ（Ｓ２１））。

【0142】

ゲートウェイデバイス３０００によって受信された各着信２次サブスクライバメッセージ５０００、５１００について、
－一方において、このサブスクライバメッセージ５０００、５１００を送出したパブリッシャモジュール２１００、２２００に関連付けられたＯＰＣ ＵＡパブリッシャ識別子２１２１、２２２１、並びに、該当する場合には、関連付けられたライターグループおよびデータセットライター識別子と、
－他方において、リーダーグループパラメータセット３１３６と、
を比較することによって、リーダーグループが識別される。

【0143】

各着信２次サブスクライバメッセージ５０００、５１００は、識別されたリーダーグループに基づいて、少なくとも１つの目的とする仮想サブスクライバモジュール３１３０、３２３０にディスパッチされる。

【0144】

仮想サブスクライバモジュール３１３０、３２３０にディスパッチされた各２次サブスクライバメッセージ５０００、５１００は、当該仮想サブスクライバモジュール３１３０、３２３０を備えるエミュレーションされるデバイス３１００、３２００を使用して処理され、２次データペイロードが内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従って第２のメモリ構造体に記憶される。

【0145】

処理は、適用可能なとき、すなわち、２次サブスクライバメッセージに組み込まれた２次データペイロードが暗号化されている場合に、２次データペイロードを解読することを含む（ＤＥＣＲＹＰ ＳＵＢ（Ｓ３１））。

【0146】

処理は、２次データペイロード（または解読される必要があった場合には解読された２次データペイロード）をエミュレーションされるデバイス３１００の第２のメモリ構造体内に記憶することを含む。

【0147】

換言すれば、エミュレーションされるデバイス３１００の第２のメモリ構造体に記憶されたデータは、内部ＯＰＣ ＵＡ情報モデルに従って、その受信時の２次データペイロードを含むように更新される。

【0148】

それぞれがそれ自身の２次データペイロードを含む任意の数の２次サブスクライバメッセージ５０００、５１００は、所定の時間フレーム内で連続的にまたは同時に受信することができ（ＲＥＣ／ＳＮＤ（Ｓ２１））、その後、１つ以上の仮想サブスクライバモジュール３１３０、３２３０にディスパッチされてこれらのモジュールによって処理され、エミュレーションされるデバイス３１００の第２のメモリ構造体に記憶されたデータを、２次サブスクライバメッセージ５０００、５１００に組み込まれた２次データペイロードのそれぞれを含むように更新することができる。

【0149】

１つ以上の２次サブスクライバメッセージ５０００、５１００が、エミュレーションされるデバイス３１００によって処理されると、エミュレーションされるデバイス３１００の仮想ＰＮＤスレーブ３１１０は、第２のメモリ構造体を読み出し、ＯＰＣ ＵＡ情報モデル内に含まれるデータを、ＰＮＤ１０００内のマスターデバイス１１００によって解釈可能なフォーマットの符号化されたデータペイロードに変換し（ＣＯＮＶ ＳＥＣ／ＰＲＩＭ（Ｓ４１））、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）ソースアドレスとしての仮想ＰＮＤスレーブ３１１０の仮想スレーブアドレス３１１１と、１次ネットワークドメイン（ＰＮＤ）デスティネーションアドレスとしてのマスターデバイス１１００のマスターアドレス１１１０と、各記憶された２次データペイロードとを含む仮想メッセージ５２００を生成する（ＧＥＮ ＭＳＧ（Ｓ５１））。

【0150】

通信インターフェースを使用して、生成された仮想メッセージ５２００は、ＰＮＤ１０００を通じて送信され（ＴＲＡＮＳ ＭＳＧ／ＰＮＤ（Ｓ６１））、少なくともマスターデバイス１１００によって読み出される。

【0151】

マスターデバイス１１００によって受信される仮想メッセージ５２００は、その構造において、ＰＮＤ１０００内の物理ＰＮＤスレーブデバイス１２００によって送出されるメッセージ４０１０と異ならず、マスターデバイス１１００によって同様に解釈することができる。

【0152】

その上、仮想サブスクライバモジュール３１３０、３２３０は、ＳＮＤ２０００内の物理ＯＰＣ ＵＡデバイス２１００、２２００のサブスクライバモジュール２１１０、２２１０と同様に、受信された２次サブスクライバメッセージ５０００、５１００を解釈する。

【0153】

より一般的には、以前に紹介したように、ゲートウェイデバイス３０００は、トランスペアレントモードで動作する。独自の通信プロトコルを使用するＰＮＤ１０００のデバイス１２００は、２次ネットワークドメイン２０００のＯＰＣ ＵＡノード２１００、２２００が１次ネットワークドメイン１０００のデバイス１２００であるかのように、それらのノードと通信することになる。例えば、２つのＯＰＣ ＵＡサブスクライバ２１１０、２２１０は、１次ネットワークドメイン１０００のマスターコントローラ１１００によってスレーブデバイス１２００のようにみなされる。

【0154】

物理ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュール２１１０、２２１０（２次ネットワークドメイン２０００からのもの）が、独自のコントローラ１１００からデータを受信したいとき、ゲートウェイデバイス３０００は、データをサブスクライバモジュール２１１０、２２１０にプッシュする仮想ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュール３１２０、３２２０を定義する。ゲートウェイデバイス３０００は、１次ネットワークドメイン１０００のマスターデバイス１１００から来るデータをハンドリングする関連付けられた仮想スレーブデバイス３１１０、３２１０も定義する。

【0155】

同様に、物理ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュール２１２０、２２２０（２次ネットワークドメイン２０００からのもの）が、独自のコントローラ１１００にデータを送信したいとき、ゲートウェイは、ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュール２１２０、２２２０からデータを受信する仮想ＯＰＣ ＵＡサブスクライバモジュール３１３０、３２３０を定義する。ゲートウェイは、１次ネットワークドメイン１０００のマスターデバイス１１００から来るデータをハンドリングする関連付けられた仮想スレーブデバイス３１１０、３２１０も定義する。

【0156】

ゲートウェイデバイス３０００は、物理ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュールおよびサブスクライバモジュールと同様に、独自のコントローラとの間で受信／送信されるデータを記憶するいくつかのメモリ構造体３１１４、３１２１、３１３１も定義する。実際、ＯＰＣ ＵＡ仕様は、任意の種類のデータをサポートすることができ、そのため、任意の種類の独自の産業イーサネット通信システムに適合することができる情報モデルを提供する。データマッピングは、デバイスごとに（１対１で）行われ、そのため、アプリケーションレイヤによって操作されるメモリアドレスを変換する必要はない。

【0157】

ゲートウェイは、各ネットワークドメインにおいて定義されたサービスを使用することによって各作成された仮想デバイスのデータパスを適切に確立しなければならない。例えば、ＴＳＮが１つのネットワークドメインにおいてリンクレイヤとして使用される場合には、仮想デバイスごとに特定のＴＳＮデータストリームをオープンしてセットアップしなければならない。

【0158】

ゲートウェイによって送信されるメッセージは、管理される仮想デバイスの通信プロトコルを遵守しなければならない。

【0159】

メッセージ送信は、例えば、各ドメインにおいて異なる場合があるネットワーククロックに従ってＰＮＤ送信機およびＳＮＤ送信機によってトリガーされる。

【0160】

次に図６および図７を参照する。図６は、ゲートウェイデバイス３０００の通信インターフェース上のネットワークトラフィックスケジューリングの一例を示し、図７は、通信システム内のエンティティ間で交換される例示のデータペイロードを示している。

【0161】

通信インターフェースは、ＰＮＤ１０００およびＳＮＤ２０００の双方を混合する１つのネットワークインターフェースを含む。

【0162】

この例では、ネットワークドメインは同期され、単一のサイクル継続時間を使用する。ＴＳＮレベルにおいて、各トラフィッククラスの十分なオープン／クローズゲートを定義することによって、いくつかの期間がＰＮＤプロトコルおよびＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂに専用化される。特定のトラフィッククラスが、ＰＮＤフレームおよびＳＮＤフレームに専用化される。

【0163】

ゲートウェイデバイス３０００は、サイクル内の予約されたＯＰＣ ＵＡ期間の開始時にＯＰＣ ＵＡパブリッシャメッセージの送信を開始する。ゲートウェイデバイス３０００は、ＴＳＮ＃０インターフェース上で送信される仮想メッセージについて同じルールを適用する。

【0164】

図６は、各産業ネットワークドメインにおいて交換される異なるフレーム間の関係を示している。

【0165】

ＰＮＤマスターデバイス１１００（ＰＬＣ）は、ペイロード４００１を含む１つ以上のマルチキャスト１次メッセージ４０００を送信する。このペイロード４００１は、ＰＬＣ１１００によって制御される各ＰＮＤスレーブ１２００のサブペイロード４００２、４００３、４００４およびＰＬＣ１１００によって制御される各仮想ＰＮＤスレーブ３１１０、３２１０のサブペイロード４００５、４００６に分解することができる。

【0166】

この例では、ＰＮＤ１０００内の３つの物理ＰＮＤスレーブＥ、Ｆ、Ｇ１２００と、ゲートウェイデバイス３０００によって管理される２つの仮想スレーブ（ＡおよびＢ）とが存在する。

【0167】

ゲートウェイデバイス３０００は、仮想スレーブＡ ３１１０およびＢ ３２１０に関連したサブペイロードを抽出し、抽出されたサブペイロードを、関連付けられたＯＰＣ ＵＡ情報モデル３１２２、３２２２に従って、関連付けられたＯＰＣ ＵＡ仮想パブリッシャモジュール３１２０、３２２０の第２のメモリ構造体に記憶する。そのような処理は、次のＯＰＣ ＵＡ予約期間の開始前に終了する。

【0168】

その間に、ＰＮＤスレーブ１２００（この例におけるスレーブＥ等）は、サブペイロード４０１２を含むマルチキャストフレーム４０１０をＰＬＣ１１００（または物理ＰＮＤスレーブ１２００または仮想ＰＮＤスレーブ３１１０、３２１０とすることができる他のＰＮＤスレーブ）に返信することができる。フレームの受信および処理に続いて、ゲートウェイデバイス３０００は、ＯＰＣ ＵＡ仮想パブリッシャモジュール３１２０、３２２０によって送出されるＯＰＣ ＵＡパブリッシャメッセージ４１００、４２００を準備しなければならない。各パブリッシャメッセージ４１００、４２００は、仮想パブリッシャモジュール３１２０、３２２０にサブスクライブしている少なくとも１つのターゲットサブスクライバモジュール２１１０、２２１０を目的とするサブペイロード４１０５、４２０６を含む。

【0169】

提案されたＰＮＤ／ＯＰＣ ＵＡデバイスマッピングでは、各物理スレーブデバイスは一意のライターグループにリンクされているので、ＯＰＣ ＵＡ仮想パブリッシャモジュール３１１０、３１２０ごとに１つのパブリッシャメッセージ４１００、４２００が送出される。その結果、パブリッシャメッセージ４１００、４２００は、関連付けられたＰＮＤスレーブ３１１０、３１２０のサブペイロードを搬送するＰＮＤメッセージ４０００の処理直後に直ちに準備（および任意選択で暗号化）することができる。それらのタスクは、ＰＮＤプロトコルとＯＰＣ ＵＡ期間との間に挿入される通常の期間中に実行することができる。準備されたパブリッシャメッセージ４１００、４２００は、ＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂフレーム用に使用されるトラフィッククラスに専用化されたＭＡＣコントローラ送信キュー内に直ちにキューイングすることができる。それらのメッセージは、例えば８０２．１ｑｂｖスケジューリングモデルを適用することによってＭＡＣコントローラによって送出され、これは、それらのメッセージがＯＰＣ ＵＡ ＰｕｂＳｕｂに専用化された期間の開始時に送信されることを意味する。

【0170】

この期間中に、ゲートウェイデバイス３０００は、ＯＰＣ ＵＡ仮想サブスクライバモジュール３１３０、３２３０がサブスクライブしている物理ＯＰＣ ＵＡパブリッシャモジュール２１２０、２２２０によって送出された２次サブスクライバメッセージ５０００、５１００を受信することができる。２次サブスクライバメッセージ５０００、５１００は、その２次データペイロードがマスターデバイス１１００に送信されるように意図されているそれぞれサブペイロード５００７、５００８を含む。

【0171】

２次サブスクライバメッセージ５０００、５１００は、ゲートウェイデバイス３０００によって直ちに処理され、対応するデータセットは、搬送されたデータを用いて更新される。ＯＰＣ ＵＡ仮想サブスクライバモジュールとＰＮＤ仮想スレーブとの間の１：１マッピングによって、ＰＮＤ仮想スレーブ３１１０、３２１０に関連付けられたサブペイロード部分５２０７、５２０８を準備することが可能である。このサブペイロード部分は、次の周期的ＰＮＤ期間中にゲートウェイデバイス３０００によって送出される単一の仮想メッセージ５２００に挿入される。

【0172】

ＯＰＣ ＵＡ仮想パブリッシャメッセージ４１００、４２００（ＤａｔａＳｅｔＭｅｓｓａｇｅ）の送出は、ネットワーククロック（例えばＰＴＰハードウェアクロック）によって制御されるタイマーによってトリガーすることができる。

【0173】

第１の例では、単一のタイマーをサイクル開始からの固定オフセットとして定義することができ、満了すると、ゲートウェイは、パブリッシャ識別子およびライターグループ識別子の各管理される対のパブリッシャメッセージ４１００、４２００のセット全体を生成する。

【0174】

第２の例では、ＰＮＤ１０００およびＳＮＤ２０００が同期されているとき、ＰＮＤ１０００から受信されるメッセージの処理は、情報モデルにおける関連データが更新されると直ちに、ＯＰＣ ＵＡパブリッシャメッセージの構築をトリガーする。第１に、この方法は、メッセージの生成がサイクル全体にわたって拡散されるので、より高速のメッセージ生成を可能にする。第２に、ＯＰＣ ＵＡメッセージは、対応するパブリッシャメッセージ４１００、４２００内に含まれるデータを搬送するＰＮＤ１０００から来る最後のメッセージ４０００の受信直後に準備されるので、ネットワーククロックによってトリガーされるタイマーを定義することが厳密には必要とされない。

【0175】

同様に、生成された仮想メッセージ５２００の１次ネットワークドメイン１０００（ＰＮＤ）を通じたマスターデバイス１１００への送出は、ネットワーククロックによって制御されるタイマーによってトリガーすることができる。第１の例では、単一のタイマーをサイクル開始からの固定オフセットとして定義することができ、満了すると、ゲートウェイ３０００は、各管理される仮想スレーブモジュール３１１０、３２１０において仮想メッセージ５２００のセット全体を生成する。第２の例では、ＰＮＤ１０００およびＳＮＤ２０００が同期されているとき、ＳＮＤ２０００から受信されるメッセージの処理は、各仮想スレーブモジュール３１１０による仮想メッセージ５２００の構築を、当該仮想スレーブモジュール３１１０を備えるエミュレーションされるデバイス３１００の情報モデル３１２２における関連データが更新されると直ちにトリガーする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】