(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-28
(54)【発明の名称】CoAPによるOPC UAメッセージの伝送方法及びサーバ
(51)【国際特許分類】
H04L 67/025 20220101AFI20220121BHJP
【FI】
H04L67/025
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021531584
(86)(22)【出願日】2019-11-07
(85)【翻訳文提出日】2021-06-02
(86)【国際出願番号】 CN2019116134
(87)【国際公開番号】W WO2020114186
(87)【国際公開日】2020-06-11
(31)【優先権主張番号】201811476189.6
(32)【優先日】2018-12-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521234722
【氏名又は名称】重▲慶▼▲郵▼▲電▼大学
【氏名又は名称原語表記】CHONGQING UNIVERSITY OF POSTS AND TELECOMMUNICATIONS
(74)【代理人】
【識別番号】110000729
【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】蒲 ▲チォン▼亘
(72)【発明者】
【氏名】王 ▲儀▼
(72)【発明者】
【氏名】王 平
(72)【発明者】
【氏名】▲呉▼ 俊▲鋭▼
(57)【要約】
本出願は、CoAPによるOPC UAメッセージの伝送方法及サーバを開示する。本出願は、CoAPによるOPCUAメッセージの伝送方法に関わり、OPC UA情報モデルによりデータをパッケージ及び符号化するとともに、OPC UAデータメッセージ全体を再びCoAPメッセージのペイロード部分にパッケージし、そして、UA-CoAPサーバに基づき、ネットワークにCoAP-to-HTTPプロキシサーバが存在するかどうかについて検索し、存在すれば、UA-CoAPデータメッセージをCoAP-to-HTTPプロキシサーバに送信し、データを受信したメッセージを、HTTPプロトコルに変換し、OPCUAクライアントに送信する。本出願は、リソース有限の工業現場機器のデータが統一に説明且つ統一にアクセスすることができないという問題を解決するとともに、工業現場機器の、Webサービスに対するアクセス需求を満たす。
【選択図】
図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
CoAPによるOPCUAメッセージの伝送方法であって、
CoAP通信プロトコルによるOPC UAサーバである第1サーバは、OPCUA情報モデルを利用して、収集したオリジナルデータに対してデータをパッケージし、バイナリ形式または拡張可能マークアップ言語XML形式でパッケージされたデータを符号化し、OPCUAデータメッセージを、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPメッセージのペイロード部分にパッケージするステップと、
前記第1サーバは、ネットワークに、CoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルHTTPに変換するためのプロキシサーバである第2サーバが存在するかどうかについて検索するステップと、
第2プロキシサーバが存在すれば、前記第1サーバはUA-CoAPデータメッセージをボトム層工業現場機器ネットワーク境界にある第2プロキシサーバを送信することで、第2プロキシサーバがデータメッセージを受信した後、CoAPプロトコルをHTTPプロトコルに変換し、OPCUA情報を不変に保持して、変換が完成した後、前記第2プロキシサーバは、元のOPC UA情報を有するHTTPデータメッセージを形成し、第2プロキシサーバは直接的にデータメッセージをエクストラネットの基準OPC UAクライアントに送信し、次のデータ分析を行い、第2プロキシサーバが存在しないと、前記第1サーバはUA-CoAPデータメッセージを廃棄し、トランスミッションコントロールプロトコルTCPという方式で、直接的に伝送するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項2】
前記第1サーバは、統一アーキテクチャOPC UA情報モデルを利用して、収集したオリジナルデータに対して、データをパッケージし、バイナリ形式または拡張可能マークアップ言語XML形式でパッケージされたデータを符号化し、OPCUAデータメッセージを、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPメッセージのペイロード部分にパッケージする前記ステップは、
前記第1サーバがデータメッセージを構築する場合、メッセージ機能タイプ、OPC UA情報符号化タイプ、余計なCoAP機能オプション及びデータメッセージの長さを含むヘッドを、改めて構築するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記第1サーバは、ネットワークに、前記CoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルに変換するためのプロキシサーバである第2サーバが存在するかどうかについて検索する前記ステップは、
1つのリクエストフレームを送信して、境界ゲートウェイまたは境界ルータが、プロキシ変換の機能を具備するかどうかについて検索し、対応する確認フレームを受信した場合、存在すると判定するステップと、
ある有限の時間帯内に、確認フレームを受信していないと、存在しないと判定するステップと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項4】
ある有限の時間帯内に、確認フレームを受信していないと、前記方法はさらに、
前記第1サーバは、構築されたUA-CoAPデータメッセージを放棄し、OPC UAによるトランスミッションコントロールプロトコルOPC UA-TCPという方式で、データメッセージを送信するステップを含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。
【請求項5】
CoAPによるOPCUAメッセージの伝送方法であって、
第2プロキシサーバは、データメッセージを受信した後、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルHTTPプロトコルに変換し、統一アーキテクチャOPCUA情報を不変に保持して、前記データメッセージは、第1サーバが統一アーキテクチャOPCUA情報モデルを利用して、収集したオリジナルデータに対して、データをパッケージし、バイナリ形式または拡張可能マークアップ言語XML形式でパッケージされたデータを符号化し、OPCUAデータメッセージを、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPメッセージのペイロード部分にパッケージし、前記第2サーバは前記CoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルHTTPに変換するためのプロキシサーバであり、前記第1サーバはCoAP通信プロトコルによるOPCUAサーバであるステップと、
変換が完成した後、前記第2プロキシサーバは、元のOPC UA情報を有するHTTPデータメッセージを形成し、第2プロキシサーバが直接的にデータメッセージをエクストラネットの基準OPCUAクライアントに送信し、次のデータ分析を行うステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項6】
さらに、前記第2サーバは、前記第1サーバから送信された1つの検索リクエストフレームを受信した場合、前記第1サーバに確認フレームを返信し、前記第1サーバはある有限の時間内で検索リクエストフレームを複数回送信しても、確認フレームの返信を取得していないと、構築されたUA-CoAPデータメッセージを放棄し、統一アーキテクチャ-トランスミッションコントロールプロトコルOPC UA-TCPという方式でデータメッセージを送信するステップを含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。
【請求項7】
さらに、前記第2プロキシサーバは境界ゲートウェイまたは境界ルータにおいて動作し、支持する機能は、基準CoAPデータと基準HTTPデータメッセージとの互いの変換であることを特徴とする請求項5に記載の方法。
【請求項8】
CoAP通信プロトコルによるOPC UAサーバである第1サーバであって、
統一アーキテクチャOPC UA情報モデルを利用して、収集したオリジナルデータに対して、データをパッケージし、バイナリ形式または拡張可能マークアップ言語XML形式でパッケージされたデータを符号化し、OPC UAデータメッセージを、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPメッセージのペイロード部分にパッケージするための処理ユニットであって、
ネットワークに、前記CoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルHTTPに変換するためのプロキシサーバである第2サーバが存在するかどうかについて検索するための処理ユニットと、
第2プロキシサーバが存在すると検索した場合、UA-CoAPデータメッセージをボトム層工業現場機器ネットワーク境界にある第2プロキシサーバに送信することで、第2プロキシサーバがデータメッセージを受信した後、CoAPプロトコルをHTTPプロトコルに変換し、OPC UA情報を不変に保持して、変換が完成した後、前記第2プロキシサーバは、元のOPC UA情報を含むHTTPデータメッセージを形成し、第2プロキシサーバは直接的にデータメッセージをエクストラネットの基準OPC UAクライアントに送信し、次のデータ分析を行って、第2プロキシサーバが存在しないと、前記プロセッサはUA-CoAPデータメッセージを廃棄し、トランスミッションコントロールプロトコル TCPという方式で、直接的に伝送するための送受信ユニットと、を含むことを特徴とする第1サーバ。
【請求項9】
前記処理ユニットは具体的に、データメッセージを構築する場合、メッセージ機能タイプ、OPC UA情報符号化タイプ、余計なCoAP機能オプション及びデータメッセージの長さを含むヘッドを、改めて構築することを特徴とする請求項8に記載の第1サーバ。
【請求項10】
前記送受信ユニットは具体的に、境界ゲートウェイまたは境界ルータが、プロキシ変換の機能を具備するかどうかについて検索するように、1つのリクエストフレームを送信し、対応する確認フレームを受信した場合、前記プロセッサは存在すると判定し、
前記送受信ユニットはある有限の時間帯内に、確認フレームを受信していないと、前記プロセッサは存在しないと判定することを特徴とする請求項8に記載の第1サーバ。
【請求項11】
前記処理ユニットはさらに、前記送受信ユニットがある有限の時間帯内に、確認フレームを受信していないと、構築されたUA-CoAPデータメッセージを放棄し、統一アーキテクチャ-トランスミッションコントロールプロトコル OPC UA-TCPという方式でデータメッセージを送信することを特徴とする請求項10に記載の第1サーバ。
【請求項12】
CoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルHTTPに変換するためのプロキシサーバである第2サーバであって、
データメッセージを送受信するための送受信ユニットと、
前記送受信ユニットがデータメッセージを受信した後、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルHTTPプロトコルに変換し、統一アーキテクチャOPC UA情報を不変に保持して、前記データメッセージは、CoAP通信プロトコルによるOPC UAサーバである第1サーバが統一アーキテクチャOPC UA情報モデルを利用して、収集したオリジナルデータに対して、データをパッケージし、バイナリ形式または拡張可能マークアップ言語XML形式でパッケージされたデータを符号化し、OPC UAデータメッセージを、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPメッセージのペイロード部分にパッケージするための処理ユニットと、を含み、
前記処理ユニットは、変換が完成した後、元のOPC UA情報を有するHTTPデータメッセージを形成し、前記送受信ユニットはさらに、データメッセージをエクストラネットの基準OPC UAクライアントに直接的に送信し、次のデータ分析を行う操作を実行することを特徴とする第2サーバ。
【請求項13】
前記送受信ユニットはさらに、前記第1サーバから送信された1つの検索リクエストフレームを受信した場合、前記第1サーバに確認フレームを返信することで、前記第1サーバがある有限の時間内で検索リクエストフレームを送信した後、確認フレームの返信を取得していないと、前記第1サーバは構築されたUA-CoAPデータメッセージを放棄し、統一アーキテクチャ-トランスミッションコントロールプロトコル OPC UA-TCPという方式でデータメッセージを送信することを特徴とする請求項12に記載の第2サーバ。
【請求項14】
前記第2プロキシサーバは境界ゲートウェイまたは境界ルータで動作し、支持する機能は、基準CoAPデータと基準HTTPデータメッセージとの互いの変換であることを特徴とする請求項12に記載の第2サーバ。
【請求項15】
CoAP通信プロトコルによるOPC UAサーバである第1サーバであって、
可読命令を記憶するためのメモリと、
前記メモリと結合するプロセッサであって、前記メモリにおける可読命令を実行することで、
統一アーキテクチャOPC UA情報モデルを利用して、収集したオリジナルデータに対して、データをパッケージし、バイナリ形式または拡張可能マークアップ言語XML形式でパッケージされたデータを符号化し、OPC UAデータメッセージを、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPメッセージのペイロード部分にパッケージする操作と、
ネットワークに、前記CoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルHTTPに変換するためのプロキシサーバである第2サーバが存在するかどうかについて検索する操作と、を実行するプロセッサと、
前記プロセッサと結合する通信インターフェースであって、第2プロキシサーバが存在すると検索した場合、UA-CoAPデータメッセージをボトム層工業現場機器ネットワーク境界にある第2プロキシサーバに送信することで、第2プロキシサーバがデータメッセージを受信した後、CoAPプロトコルをHTTPプロトコルに変換し、OPC UA情報を不変に保持して、変換が完成した後、前記第2プロキシサーバは、元のOPC UA情報を含むHTTPデータメッセージを形成し、第2プロキシサーバは直接的にデータメッセージをエクストラネットの基準OPC UAクライアントに送信し、次のデータ分析を行って、第2プロキシサーバが存在しないと、前記プロセッサはUA-CoAPデータメッセージを廃棄し、トランスミッションコントロールプロトコル TCPという方式で、直接的に伝送するための通信インターフェースと、を含むことを特徴とする第1サーバ。
【請求項16】
前記プロセッサは具体的に、データメッセージを構築する場合、メッセージ機能タイプ、OPC UA情報符号化タイプ、余計なCoAP機能オプション及びデータメッセージの長さを含むヘッドを、改めて構築することを特徴とする請求項15に記載の第1サーバ。
【請求項17】
前記通信インターフェースは具体的に、境界ゲートウェイまたは境界ルータが、プロキシ変換の機能を具備するかどうかについて検索するように、1つのリクエストフレームを送信し、対応する確認フレームを受信した場合、前記プロセッサは存在すると判定し、
前記通信インターフェースはある有限の時間帯内に、確認フレームを受信していないと、前記プロセッサは存在しないと判定することを特徴とする請求項15に記載の第1サーバ。
【請求項18】
前記プロセッサはさらに、前記通信インターフェースがある有限の時間帯内に、確認フレームを受信していないと、構築されたUA-CoAPデータメッセージを放棄し、統一アーキテクチャ-トランスミッションコントロールプロトコル OPC UA-TCPという方式でデータメッセージを送信することを特徴とする請求項17に記載の第1サーバ。
【請求項19】
CoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルHTTPに変換するためのプロキシサーバである第2サーバであって、
データメッセージを送受信するための通信インターフェースと、
可読命令を記憶するためのメモリと、
前記メモリと結合するプロセッサとを含み、
前記プロセッサは、前記メモリにおける可読命令を実行することで、
前記通信インターフェースがデータメッセージを受信した後、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルHTTPプロトコルに変換し、統一アーキテクチャOPC UA情報を不変に保持して、前記データメッセージは、CoAP通信プロトコルによるOPC UAサーバである第1サーバが統一アーキテクチャOPC UA情報モデルを利用して、収集したオリジナルデータに対して、データをパッケージし、バイナリ形式または拡張可能マークアップ言語XML形式でパッケージされたデータを符号化し、OPC UAデータメッセージを、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPメッセージのペイロード部分にパッケージする操作と、
前記プロセッサは、変換が完成した後、元のOPC UA情報を有するHTTPデータメッセージを形成し、前記通信インターフェースはさらに、データメッセージをエクストラネットの基準OPC UAクライアントに直接的に送信し、次のデータ分析を行う操作とを実行することを特徴とする第2サーバ。
【請求項20】
前記通信インターフェースはさらに、前記第1サーバから送信された1つの検索リクエストフレームを受信した場合、前記第1サーバに確認フレームを返信することで、前記第1サーバがある有限の時間内で検索リクエストフレームを送信した後、確認フレームの返信を取得していないと、前記第1サーバは構築されたUA-CoAPデータメッセージを放棄し、統一アーキテクチャ-トランスミッションコントロールプロトコル OPC UA-TCPという方式でデータメッセージを送信することを特徴とする請求項19に記載の第2サーバ。
【請求項21】
前記第2プロキシサーバは境界ゲートウェイまたは境界ルータで動作し、支持する機能は、基準CoAPデータと基準HTTPデータメッセージとの互いの変換であることを特徴とする請求項19に記載の第2サーバ。
【請求項22】
記憶媒体であって、命令が電子機器で実行される場合、前記電子機器に請求項1~4のいずれかの1項に記載の方法を実行させることを特徴とする記憶媒体。
【請求項23】
記憶媒体であって、命令が電子機器で実行される場合、前記電子機器に請求項5~7のいずれかの1項に記載の方法を実行させることを特徴とする記憶媒体。
【請求項24】
プログラム製品であって、前記プログラム製品は電子機器で実行される場合、電子機器に請求項1~4のいずれかの1項に記載の方法を実行させることを特徴とするプログラム製品。
【請求項25】
プログラム製品であって、前記プログラム製品は電子機器で実行される場合、電子機器に請求項5~7のいずれかの1項に記載の方法を実行させることを特徴とするプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、2018年12月4日にて中国特許庁に提出され、出願番号が201811476189.6であり、出願の名称が「リソース有限の工業現場機器に適用される、CoAPによるOPC UAメッセージの伝送方法」である中国特許出願の優先権を主張して、その全ての内容は本出願に援用される。
【0002】
本出願は、工業通信技術分野に属して、CoAPによるOPC UAメッセージの伝送方法に関わる。
【背景技術】
【0003】
制約付きアプリケーションプロトコル(constrained applicationprotocol、CoAP)は、インターネット技術特別調査委員会(the internet engineering task force、IETF)から、2014年にて提出された、専門的にモノのインターネットのうちのリソース有限のノード、及びネットワークに対するWeb伝送プロトコルであり、その出現は、リソース有限のノードを有するネットワークのために、低消費電力、高安全、拡張可能という特性を有する解決案を提供した。
【0004】
OPC統合アーキテクチャ(OPC unified architecture、OPC UA)は、OPC財団が2006年にて発表した、マルチプロトコルネットワークにおけるデータの互いの通信という問題を解決するための主な技術である。OPCUAは、データのシームレス伝送を行う上に、情報モデルの構築、安全且つプラットフォームと独立する通信などの特点を有し、マシンツーマシン(machineto machine、M2M)の通信のために、汎用の技術及び語義操作層を提供し、工業インターネットの互いの通信の実現に対して、重要な作用を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
現在、リソース有限の工業現場機器のデータは、統一に説明且つ統一にアクセスすることができない。
【0006】
リソース有限の工業現場機器の、ネットワーク(Web)のサービスに対するアクセス需求を満たすことで、工業現場ネットワークの、上(例えば、クラウド、企業資源計画(enterpriseresource planning、ERP)、製造実行システム(manufacturingexecution system、MES))から、下(例えば、ゲートウェイ、ボトム層現場機器)へのシームレス連通を実現するために、本出願はCoAPによるOPCUAメッセージの伝送方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記目的に達するために、本出願は以下の技術案を提供し、
本出願の第1態様はCoAPによるOPC UAメッセージの伝送方法を提供し、CoAP通信プロトコルのOPCUAサーバを利用して(UA-CoAPサーバと略称される)リソース有限の工業現場機器のデータ収集端末からデータを取得し、OPC統一アーキテクチャ(OPCunified architecture、OPCUA)情報モデルにより、データをパッケージし、バイナリ形式または拡張可能マークアップ言語(extensiblemarkup language、XML)という形式でパッケージされたデータを符号化し、OPCUAデータメッセージ全体を再びCoAPメッセージのペイロード部分にパッケージし、即ち、UA-CoAPデータメッセージであり、そして、UA-CoAPサーバはネットワークに、CoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコル(hypertext transfer orotocol、HTTP)に変換するためのプロキシサーバ(CoAP-to-HTTPプロキシサーバと略称される)(一般的に境界ゲートウェイまたは境界ルータに装着される)が存在するかどうかについて検索する。CoAP-to-HTTPプロキシサーバが存在すれば、UA-CoAPサーバはUA-CoAPデータメッセージを、ボトム層工業現場機器ネットワーク境界にある(一般的に、境界ゲートウェイまたは境界ルータ)CoAP-to-HTTPプロキシサーバに送信し、CoAP-to-HTTPプロキシサーバが存在しないと、UA-CoAPサーバはUA-CoAPデータメッセージを廃棄し、トランスミッションコントロールプロトコル(transmission controlprotocol、TCP)という方式で直接的に伝送する。
【0008】
好ましくは、前記第1態様を結合し、第1の可能な実現方式において、UA-CoAPサーバは、統一アーキテクチャOPC UA情報モデルを利用して、収集したオリジナルデータに対して、データをパッケージし、バイナリ形式または拡張可能マークアップ言語XML形式でパッケージされたデータを符号化し、OPCUAデータメッセージを、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPメッセージのペイロード部分にパッケージすることは、前記UA-CoAPサーバがUA-CoAPデータメッセージを構築する場合、主にメッセージ機能タイプ、重複チェック及びエラーチェックのための唯一のメッセージID、OPCUA情報符号化タイプ、余計なCoAP機能オプション及びデータメッセージの長さを含むヘッドを改めて構築することを含む。
【0009】
好ましくは、前記第1態様を結合し、第2の可能な実現方式において、UA-CoAPサーバは、ネットワークにCoAP-to-HTTPプロキシサーバが存在するかどうかについて検索することは、1つのリクエストフレームを送信して、境界ゲートウェイまたは境界ルータが、プロキシ変換の機能を具備するかどうかについて検索し、対応する確認フレームを受信した場合、存在すると判定し、ある有限の時間帯内に、確認フレームを受信していないと、存在しないと判定することを含む。
【0010】
好ましくは、前記第1態様の第2の可能な実現方式を結合し、第3の可能な実現方式において、前記方法はさらに、UA-CoAPサーバが境界ゲートウェイまたは境界ルータに、1つの検索リクエストフレームを送信する場合、CoAP-to-HTTPプロキシサーバが存在すれば、プロキシサーバはUA-CoAPサーバに確認フレームを返信し、ある有限の時間内で検索リクエストフレームを複数回送信しても、確認フレームの返信を取得していないと、UA-CoAPサーバは構築されたUA-CoAPデータメッセージを放棄し、OPCUA-TCPという方式でデータメッセージを送信することを含む。
【0011】
本出願の第2態様はCoAPによるOPCUAメッセージの伝送方法を提供し、CoAP-to-HTTPプロキシサーバがデータメッセージを受信した後、CoAPプロトコルをHTTPプロトコルに変換し、OPCUA情報を不変に保持し、変換が完成した後、CoAP-to-HTTPプロキシサーバが元のOPCUA情報を有するHTTPデータメッセージを形成し、OPC UA自体はHTTP形式のデータメッセージを支持するから、CoAP-to-HTTPプロキシサーバがデータメッセージをエクストラネットの基準OPCUAクライアントに直接的に送信し、次のデータ分析を行うことを含むことを特徴とする。
【0012】
好ましくは、前記第2態様を結合し、第1の可能な実現方式において、さらに、CoAP-to-HTTPプロキシサーバがUA-CoAPサーバに確認フレームを返信し、UA-CoAPサーバはある有限の時間内で検索リクエストフレームを複数回送信しても、確認フレームの返信を取得していないと、構築されたUA-CoAPデータメッセージを放棄し、統一アーキテクチャ-トランスミッションコントロールプロトコルOPC UA-TCPという方式でデータメッセージを送信することを含む。
【0013】
好ましくは、前記第2態様を結合し、第2の可能な実現方式において、前記CoAP-to-HTTPプロキシサーバが境界ゲートウェイまたは境界ルータにおいて動作し、支持する必要がある機能は、基準CoAPデータと基準HTTPデータメッセージとの互いの変換である。
【0014】
本出願の第3態様は、前記第1態様または第1態様のいずれかの可能な実現方式の方法を実現する機能を具備する第1サーバを提供する。該機能はハードウェアを介して実現されてもよく、ハードウェアが相応的なソフトウェアを実行することで実現されてもよい。該ハードウェアまたはソフトウェアは、前記機能に対応する1つまたは複数のモジュールを含む。
【0015】
本出願の第4態様は、前記第2態様または第2態様のいずれかの可能な実現方式の方法を実現する機能を具備する第2サーバを提供する。該機能はハードウェアを介して実現されてもよく、ハードウェアが相応的なソフトウェアを実行することで実現されてもよい。該ハードウェアまたはソフトウェアは、前記機能に対応する1つまたは複数のモジュールを含む。
【0016】
本出願の第5態様は記憶媒体を提供し、該記憶媒体には命令が記憶され、電子機器で実行される場合、電子機器に、第1態様または第1態様のいずれかの可能な実現方式のCoAPによるOPCUAメッセージの伝送方法を実行させる。
【0017】
本出願の第6態様は記憶媒体を提供し、該記憶媒体には命令が記憶され、電子機器で実行される場合、電子機器に、第2態様または第2態様のいずれかの可能な実現方式のCoAPによるOPCUAメッセージの伝送方法を実行させる。
【0018】
本出願の第7態様は命令を有するプログラムを提供し、電子機器で実行される場合、電子機器に、前記第1態様または第1態様のいずれかの可能な実現方式のCoAPによるOPCUAメッセージの伝送方法を実行させる。
【0019】
本出願の第8態様は、命令を有するプログラムを提供し、電子機器で実行される場合、電子機器に、前記第2態様または第2態様のいずれかの可能な実現方式のCoAPによるOPCUAメッセージの伝送方法を実行させる。
【0020】
本出願は、リソース有限の工業現場機器のデータが統一に説明且つ統一にアクセスすることができないという問題を対象とするとともに、工業現場機器の、Webサービスに対するアクセスするという需求を満たすために、ボトム層機器に適用されており、CoAPによるOPCUAメッセージの伝送方法を設計する。CoAPのRESTアーキテクチャはボトム層機器の、Webサービスに対するアクセス機能を実現でき、OPCUAはボトム層に存在する多種のプロトコルフォーマットのデータに対して統一のモデリングを行うことができ、両者を結合すれば、ある程度で、ボトム層機器のデータの互いの接続通信、及び軽量化通信を保証し得る。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【
図1】本出願が採用する通信プロトコルスタックの模式図である。
【
図2】本出願が提供するUA-CoAPサーバの構成図である。
【
図3】本出願が提供するUA-CoAPデータメッセージヘッドの模式図である。
【
図4】本出願が提供する、プロキシ変換サービスが存在する通信方式の接続図である。
【
図5】本出願が提供する、CoAPによるOPC UAメッセージの伝送方法のフロー模式図である。
【
図6】本出願が提供する通信機器の構成模式図である。
【
図7】本出願が提供する通信機器の構成模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
図1は、本出願の好適な実施例による通信プロトコルスタックであり、該通信プロトコルスタックは主に、OPCUA、安全チャネル、及びCoAP構成のアプリケーション層プロトコルファミリを有する。OPCUAは応用シーンに応じてUAバイナリまたはXMLの符号化フォーマットを選択して符号化を行うことができる。
【0023】
図2は、本出願の好適な実施例によるUA-CoAPサーバであり、UA-CoAPサーバの主な機能は、ボトム層データを受信し、OPCUA情報モデルを構築し、符号化を経て、基準CoAPデータメッセージのペイロードにパッケージし、プロキシ変換サーバが存在するかどうかについて、検索リクエストフレームを送信して検索する。
【0024】
図3は、本出願の好適な実施例によるUA-CoAPデータメッセージヘッドであり、UA-CoAPデータメッセージヘッドの主な内容は、IPプロトコルバージョン、メッセージ機能タイプ、重複チェック及びエラーチェックのための唯一のメッセージID、OPCUA情報符号化タイプ、余計なCoAP機能オプション及びデータメッセージの長さを含む。
【0025】
図4は、本出願の好適な実施例によるプロキシ変換サービスが存在する通信方式であり、該通信方式の主な内容は、改めて設計されたUA-CoAPサーバが、データをネットワークエッジにあるCoAP-to-HTTPプロキシサーバに伝送し、変換後のHTTPデータメッセージが基準のOPCUAクライアントと直接的に通信できることを含む。該通信方式の優勢は、Webサービスをよりよく支持し、元のUAクライアントを変更する必要がないことにある。
【0026】
図5は、本出願の好適な実施例の、CoAPによるOPCUAメッセージの伝送方法の実施過程であり、該伝送方法は主に、サーバ、クライアント及びプロキシ変換サーバの3つの機器の間で行われる。
図5に示すように、その具体的な実現過程は以下の通りである。
Step1:UA-CoAPサーバは、ボトム層機器に対してデータを収集し、収集したデータに対してUAバイナリ符号化またはXML符号化を行って、最後に、OPCUAフォーマットのデータにパッケージする。
【0027】
Step2:UA-CoAPサーバにおいて、OPC UAフォーマットのデータは、CoAPデータメッセージのペイロードにパッケージされるとともに、UA-CoAPデータメッセージヘッドを改めて構築し、ペイロードにおけるOPCUAデータの符号化フォーマット情報などを追加し、正確なデータの伝送順序を保証するように、1つの唯一の番号を付与する。
【0028】
Step3:UA-CoAPサーバは、ネットワークにCoAP-to-HTTPプロキシ変換サーバが存在するかどうかについて検索し、存在すれば、次のステップを行って、存在しないと、UA-CoAPデータメッセージを放棄し、TCPという方式でOPCUA情報を送信する。
【0029】
Step4:ネットワークにHTTP-CoAPプロキシ変換サーバが存在すれば、UA-CoAPサーバはUA-CoAPデータメッセージをプロキシサーバに送信し、データメッセージのフォーマット変換を行うことで、UA-CoAPデータメッセージを基準HTTPデータメッセージに変換する。
【0030】
Step5:OPC UAプロトコル自体はHTTPの伝送方式を支持するから、基準のOPC UAクライアントを利用して、変換されたUA-CoAPデータメッセージを受信し得る。その後、さらなるデータ処理を行うように、クライアントはメッセージにおけるデータモデリング情報、データ値などを抽出する。
【0031】
なお、前記機能を実現するために、前記UA-CoAPサーバとCoAP-to-HTTPプロキシ変換サーバとは、各機能を実行するための相応的なハードウェア構成及び/またはソフトウェアモジュールを具備する。以下は第1サーバでUA-CoAPサーバを代表し、第2サーバでCoAP-to-HTTPプロキシ変換サーバを代表する。当業者は、本明細書が開示する実施例で説明する各例示のモジュール及びアルゴリズムステップを結合して、本出願は、ハードウェアまたはハードウェアとソフトウェアとの結合の形式で実現できることを容易に想到しえる。ある機能が一体、ハードウェアか、それともソフトウェアでハードウェアを駆動するという方式で実行するかについて、技術案の特定応用及び設計制約条件に依存する。当業者は、各特定の応用に対して、異なる方法を利用して、説明した機能を実現できるが、このような実現は、本出願の範囲を超えるとみなされるわけではない。
【0032】
ハードウェアの構成から説明すれば、第1サーバは、1つの実体機器で実現されてもよく、複数の実体機器で共同に実現されてもよく、さらに、1つの実体機器内の1つの論理機能モジュールであってもよい。第2サーバは、1つの実体機器で実現されてもよく、複数の実体機器で共同に実現されてもよく、さらに、1つの実体機器内の1つの論理機能モジュールであってもよく、本出願の実施例はこれを具体的に限定しない。
【0033】
例えば、
図6の通信機器で実現されてもよい。
図6は、本出願の実施例が提供する通信機器のハードウェア構成模式図である。通信インターフェース601、プロセッサ602、及びメモリ603を含む。
【0034】
通信インターフェース601は、他の機器または通信ネットワークと通信するためのいずれの送受信機類の装置を使用してもよく、例えば、イーサネット、無線アクセスネットワーク(radioaccess network、RAN)、ワイヤレスローカル エリア ネットワーク(wireless local area networks、WLAN)などがある。
【0035】
プロセッサ602は、中央演算処理装置(central processing unit、CPU)、ネットワークプロセッサ(network processor、NP)、特定用途向け集積回路(application-specificintegrated circuit、ASIC)またはプログラマブルロジックデバイス(programmablelogic device、PLD)のうちの1つまたは複数を含むが、これらに限定されない。前記PLDは複雑なプログラマブルロジックデバイス(complexprogrammable logicdevice、CPLD)、フィールドプログラム可能なゲートアレイ(field-programmablegate array、FPGA)、汎用配列論理(genericarray logic、GAL)またはその任意の組み合わせであってもよい。プロセッサ602は通信回路604及び通常の処理を担当し、さらに、タイミング、周辺インターフェース、電圧調整、電源管理及び他の制御機能を含むいろんな機能を提供できる。メモリ603は、プロセッサ602が操作を実行する際に使用するデータを記憶できる。
【0036】
メモリ603は、読み取り専用メモリ(read-only memory、ROM)または静的情報及び命令を記憶できる他のタイプの静的記憶機器、ランダムアクセスメモリ(randomaccess memory、RAM)、または情報及び命令を記憶できうる他のタイプの動的記憶機器、電気的に消去及びプログラム可能な読み取り専用メモリ(electricallyerサーバable programmableread-only memory、EEPROM)、読み取り専用光学ディスク(compactdisc read-only memory、CD-ROM)または他の光学ディスクメモリ、コンパクトディスクメモリ(圧縮コンパクトディスク、レーザーディスク(登録商標)、コンパクトディスク、デジタル汎用コンパクトディスク、ブルーレイコンパクトディスク等を含む)、ディスク記憶媒体、または他の磁気記憶機器、または命令またはデータ構成形式を有する望みのプログラムコードを携帯または記憶できるとともに、機器によりアクセスできるいずれの他の媒体であってもよいが、これらに限定されない。メモリは独立に存在して、通信回路604を介してプロセッサ602に接続されてもよい。メモリ603はプロセッサ602に集積されてもよい。メモリ603とプロセッサ602とが互いに独立するデバイスであれば、メモリ603はプロセッサ602に接続され、例えば、メモリ603とプロセッサ602とは通信回路を介して通信できる。通信インターフェース601とプロセッサ602とは通信回路を介して通信でき、通信インターフェース601はプロセッサ602に直接的に接続されてもよい。
【0037】
通信回路604は、互いに接続された任意の数のバス及びブリッジを有し、通信回路604は、プロセッサ602により代表される1つまたは複数のプロセッサ602と、メモリ603により代表されるメモリとを含むいろんな回路をリンクする。通信回路604はさらに、周辺機器、レギュレータ及び電力管理回路などのような他のいろんな回路をリンクでき、これらはいずれも本分野の公知であるから、本出願はこれを詳しく説明しない。
【0038】
該通信機器が第1サーバである場合、1つの具体的な実施形態において、該第1サーバはCoAP通信プロトコルによるOPC UAサーバであり、該第1サーバは、
可読命令を記憶するためのメモリと、
前記メモリと結合するプロセッサであって、前記メモリにおける可読命令を実行することで、
統一アーキテクチャOPC UA情報モデルを利用して、収集したオリジナルデータに対して、データをパッケージし、バイナリ形式または拡張可能マークアップ言語XML形式でパッケージされたデータを符号化し、OPCUAデータメッセージを、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPメッセージのペイロード部分にパッケージする操作と、
ネットワークに、前記CoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルHTTPに変換するためのプロキシサーバである第2サーバが存在するかどうかについて検索する操作と、を実行するプロセッサと、
前記プロセッサと結合する通信インターフェースであって、第2プロキシサーバが存在すると検索した場合、UA-CoAPデータメッセージをボトム層工業現場機器ネットワーク境界にある第2プロキシサーバに送信することで、第2プロキシサーバがデータメッセージを受信した後、CoAPプロトコルをHTTPプロトコルに変換し、OPCUA情報を不変に保持して、変換が完成した後、前記第2プロキシサーバは、元のOPC UA情報を含むHTTPデータメッセージを形成し、第2プロキシサーバは直接的にデータメッセージをエクストラネットの基準OPC UAクライアントに送信し、次のデータ分析を行って、第2プロキシサーバが存在しないと、前記プロセッサはUA-CoAPデータメッセージを廃棄し、トランスミッションコントロールプロトコルTCPという方式で、直接的に伝送するための通信インターフェースと、を備える。
【0039】
1つの具体的な実施形態において、プロセッサは具体的に、データメッセージを構築する場合、メッセージ機能タイプ、OPC UA情報符号化タイプ、余計なCoAP機能オプション及びデータメッセージの長さを含むヘッドを、改めて構築する。
【0040】
1つの具体的な実施形態において、通信インターフェースは具体的に、境界ゲートウェイまたは境界ルータが、プロキシ変換の機能を具備するかどうかについて検索するように、1つのリクエストフレームを送信し、対応する確認フレームを受信した場合、前記プロセッサは存在すると判定し、前記通信インターフェースはある有限の時間帯内に、確認フレームを受信していないと、前記プロセッサは存在しないと判定する。
【0041】
1つの具体的な実施形態において、プロセッサはさらに、前記通信インターフェースがある有限の時間帯内に、確認フレームを受信していないと、構築されたUA-CoAPデータメッセージを放棄し、統一アーキテクチャ-トランスミッションコントロールプロトコルOPC UA-TCPという方式でデータメッセージを送信する。
【0042】
該通信機器が第2サーバである場合、1つの具体的な実施形態において、前記第2サーバが前記CoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルHTTPに変換するためのプロキシサーバであり、前記第1サーバはCoAP通信プロトコルによるOPCUAサーバであり、該第2サーバは、
データメッセージを送受信するための通信インターフェースと、
可読命令を記憶するためのメモリと、
前記メモリと結合するプロセッサとを備え、
前記プロセッサは、前記メモリにおける可読命令を実行することで、
前記通信インターフェースがデータメッセージを受信した後、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルHTTPプロトコルに変換し、統一アーキテクチャOPCUA情報を不変に保持して、前記データメッセージは、第1サーバが統一アーキテクチャOPC UA情報モデルを利用して、収集したオリジナルデータに対して、データをパッケージし、バイナリ形式または拡張可能マークアップ言語XML形式でパッケージされたデータを符号化し、OPCUAデータメッセージを、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPメッセージのペイロード部分にパッケージする操作と、
前記プロセッサは、変換が完成した後、元のOPC UA情報を有するHTTPデータメッセージを形成し、前記通信インターフェースはさらに、データメッセージをエクストラネットの基準OPCUAクライアントに直接的に送信し、次のデータ分析を行う操作とを実行する。
【0043】
1つの具体的な実施形態において、前記通信インターフェースはさらに、前記第1サーバから送信された1つの検索リクエストフレームを受信した場合、前記第1サーバに確認フレームを返信することで、前記第1サーバがある有限の時間内で検索リクエストフレームを送信した後、確認フレームの返信を取得していないと、前記第1サーバは構築されたUA-CoAPデータメッセージを放棄し、統一アーキテクチャ-トランスミッションコントロールプロトコルOPC UA-TCPという方式でデータメッセージを送信する。
【0044】
1つの具体的な実施形態において、前記第2プロキシサーバは境界ゲートウェイまたは境界ルータで動作し、支持する機能は、基準CoAPデータと基準HTTPデータメッセージとの互いの変換である。
【0045】
本出願の実施例において、通信インターフェースをノードの送受信ユニットとみなし、処理機能を有するプロセッサを、ノードの処理ユニットとみなし、メモリをノードの記憶ユニットとみなす。
図7に示すように、前記第1サーバは送受信ユニット710と処理ユニット720とを有してもよく、第2サーバも送受信ユニット710と処理ユニット720とを有してもよい。送受信ユニットは送受信機、送受信器、送受信装置などと呼ばれてもよい。処理ユニットはプロセッサ、処理シングルボード、処理モジュール、処理装置などと呼ばれてもよい。好ましくは、送受信ユニット710における、受信機能を実現するためのデバイスを受信ユニットとみなし、送受信ユニット710における、送信機能を実現するためのデバイスを送信ユニットとみなし、即ち、送受信ユニット710は受信ユニットと送信ユニットとを有する。送受信ユニットは送受信器、送受信機、または送受信回路などと呼ばれてもよい。受信ユニットは受信機、受信器、または受信回路などと呼ばれてもよい。送信ユニットは発射機、発射器または発射回路などと呼ばれてもよい。
【0046】
前記実施例において、全部または部分的に、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェアまたはその任意の組み合わせで実現されてもよい。ソフトウェアにより実現される場合、全部または部分的に、プログラム製品という形式で実現されてもよい。
【0047】
前記プログラム製品は、1つまたは複数の命令を含む。電子機器において前記プログラム命令をロード及び実行し、全部または部分的に、本出願の実施例に記載のフローまたは機能を発生させる。前記電子機器は汎用コンピューター、専用コンピューター、センサーノードまたはプログラム命令を認識できる他の装置であってもよい。前記命令は可読記憶媒体に記憶されてもよく、または1つの可読記憶媒体から、他の可読記憶媒体に伝送されてもよく、例えば、前記命令は1つのウェブサイト、コンピューター、センサー、サーバまたはデータセンターから、有線(例えば、同軸ケーブル、光ファイバー、デジタル加入者回線(DSL))または無線(例えば、赤外線、ワイヤレス、マイクロ波など)の方式で、他のウェブサイト、コンピューター、センサー、サーバまたはデータセンターに伝送されてもよい。前記可読記憶媒体は、電子機器に記憶できるいずれの利用可能な媒体、または1つまたは複数の利用可能な媒体を有するように集積されたサーバ、データセンターなどのデータ記憶機器であってもよい。前記利用可能な媒体は、磁気媒体(例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、テープ)、光学媒体(例えば、DVD)、または半導体媒体(例えば、ソリッドステートドライブSolidState Disk(SSD))などであってもよい。
【0048】
当業者が理解できるように、前記実施例のいろんな方法のうちの全てまたは一部のステップは、プログラムにより、関連するハードウェアを命令することで完成でき、該プログラムはROM、RAM、ディスクまたは光学ディスクなどのような、記憶媒体に記憶されてもよい。
【手続補正書】
【提出日】2021-06-02
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
CoAPによるOPC UAメッセージの伝送方法であって、
CoAP通信プロトコルによるOPC UAサーバである第1サーバは、OPC UA情報モデルを利用して、収集したオリジナルデータに対してデータをパッケージし、バイナリ形式または拡張可能マークアップ言語XML形式でパッケージされたデータを符号化し、OPC UAデータメッセージを、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPメッセージのペイロード部分にパッケージするステップと、
前記第1サーバは、ネットワークに、CoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルHTTPに変換するためのプロキシサーバである第2サーバが存在するかどうかについて検索するステップと、
第2プロキシサーバが存在すれば、前記第1サーバはUA-CoAPデータメッセージをボトム層工業現場機器ネットワーク境界にある第2プロキシサーバを送信することで、第2プロキシサーバがデータメッセージを受信した後、CoAPプロトコルをHTTPプロトコルに変換し、OPC UA情報を不変に保持して、変換が完成した後、前記第2プロキシサーバは、元のOPC UA情報を有するHTTPデータメッセージを形成し、第2プロキシサーバは直接的にデータメッセージをエクストラネットの基準OPC UAクライアントに送信し、次のデータ分析を行い、第2プロキシサーバが存在しないと、前記第1サーバはUA-CoAPデータメッセージを廃棄し、トランスミッションコントロールプロトコル TCPという方式で、直接的に伝送するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項2】
前記第1サーバは、統一アーキテクチャOPC UA情報モデルを利用して、収集したオリジナルデータに対して、データをパッケージし、バイナリ形式または拡張可能マークアップ言語XML形式でパッケージされたデータを符号化し、OPC UAデータメッセージを、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPメッセージのペイロード部分にパッケージする前記ステップは、
前記第1サーバがデータメッセージを構築する場合、メッセージ機能タイプ、OPC UA情報符号化タイプ、余計なCoAP機能オプション及びデータメッセージの長さを含むヘッドを、改めて構築するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記第1サーバは、ネットワークに、前記CoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルに変換するためのプロキシサーバである第2サーバが存在するかどうかについて検索する前記ステップは、
1つのリクエストフレームを送信して、境界ゲートウェイまたは境界ルータが、プロキシ変換の機能を具備するかどうかについて検索し、対応する確認フレームを受信した場合、存在すると判定するステップと、
ある有限の時間帯内に、確認フレームを受信していないと、存在しないと判定するステップと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項4】
ある有限の時間帯内に、確認フレームを受信していないと、前記方法はさらに、
前記第1サーバは、構築されたUA-CoAPデータメッセージを放棄し、OPC UAによるトランスミッションコントロールプロトコル OPC UA-TCPという方式で、データメッセージを送信するステップを含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。
【請求項5】
CoAPによるOPC UAメッセージの伝送方法であって、
第2プロキシサーバは、データメッセージを受信した後、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルHTTPプロトコルに変換し、統一アーキテクチャOPC UA情報を不変に保持して、前記データメッセージは、第1サーバが統一アーキテクチャOPC UA情報モデルを利用して、収集したオリジナルデータに対して、データをパッケージし、バイナリ形式または拡張可能マークアップ言語XML形式でパッケージされたデータを符号化し、OPC UAデータメッセージを、制約付きアプリケーションプロトコルCoAPメッセージのペイロード部分にパッケージし、前記第2サーバは前記CoAPプロトコルをハイパーテキストトランスファープロトコルHTTPに変換するためのプロキシサーバであり、前記第1サーバはCoAP通信プロトコルによるOPC UAサーバであるステップと、
変換が完成した後、前記第2プロキシサーバは、元のOPC UA情報を有するHTTPデータメッセージを形成し、第2プロキシサーバが直接的にデータメッセージをエクストラネットの基準OPC UAクライアントに送信し、次のデータ分析を行うステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項6】
さらに、前記第2サーバは、前記第1サーバから送信された1つの検索リクエストフレームを受信した場合、前記第1サーバに確認フレームを返信し、前記第1サーバはある有限の時間内で検索リクエストフレームを複数回送信しても、確認フレームの返信を取得していないと、構築されたUA-CoAPデータメッセージを放棄し、統一アーキテクチャ-トランスミッションコントロールプロトコル OPC UA-TCPという方式でデータメッセージを送信するステップを含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。
【請求項7】
さらに、前記第2プロキシサーバは境界ゲートウェイまたは境界ルータにおいて動作し、支持する機能は、基準CoAPデータと基準HTTPデータメッセージとの互いの変換であることを特徴とする請求項5に記載の方法。
【国際調査報告】