The current state of the art in the agricultural industry for inter-manufacturer, plug-and-play communications is the ISO 11783 standard series, which mandates the use of 250 Kb/s CAN bus. To support higher data rates, the ISO 23870 series is under development, defining a gigabit automotive Ethernet physical layer for next-generation machine-to-machine communication networks. However, middleware is needed to handle the complexity of the system by providing an additional layer of abstraction. It should address the future needs of the industry such as higher levels of automation, additional data logging, modern data types, quality of service configuration, and best-practice cybersecurity. Data Distribution Service (DDS) is a potential middleware for use in such a network. DDS provides many features not present in the current ISO 11783, it is a standardised protocol for data sharing between distributed applications. This work analyses the extent to which DDS can be used to develop a system which meets the requirements for next-generation communication networking for agricultural machinery. A proof-of-concept design is presented, including a Task Controller and implement and it is shown that the requirements are fulfilled. A new DDI concept is proposed that decomposes the monolithic numeric DDI of ISO 11783 into separate typed Enums for handling group, handling feature, and SI units, enabling more flexible signal definitions. Four security configurations are tested in the proof-of-concept implementation and it is shown that enabling security features has a significant impact on throughput.


翻译:当前农业行业中,用于跨制造商即插即用通信的最新技术是ISO 11783标准系列,该系列强制要求使用250 Kb/s的CAN总线。为支持更高数据速率,ISO 23870系列标准正在制定中,定义了千兆车载以太网物理层,用于下一代机器间通信网络。然而,需要中间件通过提供额外的抽象层来处理系统复杂性,并满足行业未来需求,如更高水平的自动化、更多数据记录、现代数据类型、服务质量配置及最佳实践网络安全。数据分发服务(DDS)是一种适用于此类网络的潜在中间件。DDS提供了当前ISO 11783中缺失的许多功能,它是一种用于分布式应用间数据共享的标准化协议。本研究分析了DDS在多大程度上可用于开发满足下一代农业机械通信网络需求的系统。提出了一个概念验证设计,包括任务控制器和机具,并证明需求得到满足。提出了一种新的DDI概念,将ISO 11783中单一的数字型DDI分解为独立的类型化枚举,用于处理组、处理特征和SI单位,从而支持更灵活的信号定义。在概念验证实现中测试了四种安全配置,结果表明启用安全功能对吞吐量有显著影响。

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