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龙图腾网获悉重庆邮电大学申请的专利一种5G网络与EtherCAT网络的协议适配方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116436988B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310104723.5，技术领域涉及：H04L69/08；该发明授权一种5G网络与EtherCAT网络的协议适配方法是由王恒;蒋连鑫;王平设计研发完成，并于2023-02-13向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种5G网络与EtherCAT网络的协议适配方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种5G网络与EtherCAT网络的协议适配方法，属于工业网络技术领域。该方法通过控制平面单元为EtherCAT业务流分配专用5GQoS流；协议识别单元提取EtherCAT数据帧的网段地址及后续报文类型；业务流5QI映射单元匹配EtherCAT业务流与5G服务质量流，并将其加载到优先级队列；协议封装单元将映射后的EtherCAT数据封装为5G数据报文，或者将携带EtherCAT业务流的5G数据报文封装为EtherCAT数据帧；时钟同步单元根据驻留时间进行EtherCAT跨域时钟误差补偿。本发明实现了EtherCAT网络与5G网络的高效适配，同时保证跨网络工业数据流的服务质量。

本发明授权一种5G网络与EtherCAT网络的协议适配方法在权利要求书中公布了：1.一种5G网络与EtherCAT网络的协议适配方法，其特征在于，该方法通过控制平面单元、协议识别单元、业务流5QI映射单元、协议封装单元和时钟同步单元将EtherCAT数据帧与5G报文进行相互转换，具体包括以下步骤： S1：通过控制平面单元，接入5G网络，分配EtherCAT专用QoS流； S2：通过协议识别单元，提取EtherCAT数据帧的网段地址及后续报文类型； S3：利用业务流5QI映射单元，匹配EtherCAT业务流与5G服务质量流，将其映射到5QI参数集，并加载到优先级队列；其中，5QI表示5G服务质量标识； 业务流5QI映射单元的执行步骤包括： S301：根据EtherCAT数据帧首部中的Type字段，若为0101B，则执行步骤S306；若为0001B，则执行步骤S302； S302：根据EtherCAT子报文头部CMD索引字段，若是逻辑读取LRD、逻辑写入LWR或逻辑读写LRW的业务流类型，执行步骤S303；否则执行步骤S304； S303：此EtherCAT子报文数据为周期性过程数据，根据工业业务流映射关系，映射到5G中的5QI值为85，对应的QoS流标识为1； S304：解析EtherCAT子报文头部的Address地址字段低16位即内存偏移地址，若其值为0x0000~0x0FFF，则执行步骤S305； S305：此EtherCAT子报文数据为寄存器数据，根据工业业务流映射关系，映射到5G中的5QI值为3，对应的QoS流标识为2； S306：此EtherCAT子报文数据为邮箱数据，根据工业业务流映射关系，映射到5G中的5QI值为6，对应的QoS流标识为3； S307：至此业务流5QI映射完成； S4：通过协议封装单元，将业务流5QI映射后的EtherCAT数据加载到SDAP层，然后通过5G协议栈逐层构成5G数据报文，或者将携带EtherCAT业务流的5G数据报文封装为EtherCAT数据帧；其中，SDAP层表示5G服务数据应用层； 协议封装单元的执行步骤包括： S401：将映射后的不同优先级业务流加载到不同的优先级队列，通过对优先级队列管理，通知SDAP层发送数据，若为周期过程数据，则执行步骤S402；若为寄存器数据，则执行步骤S403；若为邮箱数据，则执行步骤S404； S402：根据EtherCAT和5G业务流映射关系，设置周期过程数据的QoS流标识为1，填充SDAP头部的QFI字段为1，映射到数据无线承载为DRB4，并将过程数据加载到SDAP负载，执行步骤S405； S403：设置寄存器数据的QoS流标识为2，填充SDAP头部的QFI字段为2，映射到数据无线承载为DRB5，并将寄存器数据加载到SDAP负载，执行步骤S405； S404：设置邮箱数据的QoS流标识为3，填充SDAP头部的QFI字段为3，映射到数据无线承载为DRB6，并将邮箱数据加载到SDAP负载，执行步骤S405； S405：SDAP层处理完毕后，依次通过PDCP层、RLC层和MAC层封装为5G报文进行发送，至此协议封装完成；其中，PDCP层表示分组数据汇聚协议层，RLC层表示无线链路控制层协议，MAC层表示介质访问控制层； S5：通过时钟同步单元，记录EtherCAT时间同步帧在5G系统的入口和出口时延，根据驻留时间进行EtherCAT参考时钟误差补偿，实现EtherCAT系统与5G系统跨网时钟同步； 时钟同步单元的执行步骤包括： S501：在初始化阶段，E‑NR适配单元收到EtherCAT主站发送给参考时钟从站的系统时间帧后，记录收到前导码第一位时的5G系统时钟T1，并将5G系统时间信息附加在SDAP负载中，通过5G系统将数据帧传输给5G UE；其中，E‑NR表示EtherCAT网络转换为5G网络； S502：NR‑E适配单元收到初始化系统时间帧后，记录此时5G系统时钟T2，并提取SDAP负载中的时间信息T1；其中，NR‑E表示5G网络转换为EtherCAT网络； S503：计算EtherCAT初始化系统时间帧在5G网络的总停留时间，并将该停留时间附加到EtherCAT初始化系统时间帧上，经过NR‑E适配单元发送给参考时钟从站，此时完成参考时钟的时间同步； S504：在EtherCAT分布式时钟同步阶段，EtherCAT主站通过5G系统发送广播读取BRD命令帧，获取各个从站的本地时钟，计算各个从站的偏移时间，并将该偏移时间通过5G系统写入各个从站的系统时间偏移寄存器； S505：EtherCAT主站根据各个从站相对于已同步的参考时钟传输延时，计算各个从站的延迟时间，并将该延迟时间通过5G系统写入各个从站的系统时间传输延迟寄存器； S506：至此，时钟同步完成。

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