高速窄帶電力線通信中的串?dāng)_容忍競(jìng)爭(zhēng)接入機(jī)制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子信息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高效的媒質(zhì)接入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，更具體 地，涉及一種基于雙信道的串?dāng)_容忍的高速窄帶電力線通信的媒質(zhì)接入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。
【背景技術(shù)】
[0002] 高速窄帶電力線通信（HNPLC)作為建設(shè)新型智能電力系統(tǒng)的有力支持，為智能電 網(wǎng)雙向信息交互提供了極具競(jìng)爭(zhēng)力的通信選擇方式。媒質(zhì)接入控制（MAC)作為HNPLC骨干 架構(gòu)中承上啟下的中間層，其核心的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突避免（CSMA/CA)機(jī)制是影響 和制約系統(tǒng)效率及傳輸質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因而也成為了HNPLC工業(yè)及學(xué)術(shù)領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn) 問(wèn)題。HNPLC網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲写罅看嬖陔[藏接收節(jié)點(diǎn)和暴露發(fā)送節(jié)點(diǎn)問(wèn)題嚴(yán)重制約著HNPLC系 統(tǒng)性能，因此設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種新型的競(jìng)爭(zhēng)接入機(jī)制，充分挖掘MAC競(jìng)爭(zhēng)接入機(jī)制的傳輸性 能，對(duì)推動(dòng)HNPLC的發(fā)展與工業(yè)應(yīng)用，進(jìn)而推動(dòng)智能電網(wǎng)的發(fā)展具有十分重要的意義。
[0003] 目前技術(shù)的缺點(diǎn)是：已有HNPLC競(jìng)爭(zhēng)接入機(jī)制僅結(jié)合了電力線信道環(huán)境或PHY 層相關(guān)參數(shù)，其自底向上的著眼方式使現(xiàn)有機(jī)制缺少對(duì)系統(tǒng)整體布局的把握，從而忽視了 HNPLC網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮匦钥蓭?lái)的接入性能的提高。另外，現(xiàn)有機(jī)制在處理業(yè)務(wù)量增加引起的競(jìng) 爭(zhēng)接入性能下滑問(wèn)題時(shí)，使用設(shè)定輔助量或引入預(yù)約機(jī)制的方法，由于受信道獨(dú)占及協(xié)議 實(shí)現(xiàn)機(jī)制的約束，這些方法均難以使系統(tǒng)整體通信效率得到合理改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。
[0005] 為此，本發(fā)明的目的在于提出一種高速窄帶電力線通信中的串?dāng)_容忍競(jìng)爭(zhēng)接入機(jī) 制。該機(jī)制具有實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的識(shí)別效率高，尋優(yōu)算法穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開(kāi)了一種高速窄帶電力線通信中的串?dāng)_容 忍的MAC競(jìng)爭(zhēng)接入機(jī)制，包括：利用雙信道在高速窄帶電力線通信系統(tǒng)HNPLC競(jìng)爭(zhēng)接入機(jī)制 中引入并行傳輸機(jī)制，以解決HNPLC網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲写罅看嬖诘谋┞栋l(fā)送節(jié)點(diǎn)和隱藏接收節(jié)點(diǎn) 問(wèn)題；利用基于系統(tǒng)信道特性和物理層參數(shù)的啟發(fā)式尋優(yōu)算法解決信道分配問(wèn)題；以及使 用擴(kuò)展的握手協(xié)議對(duì)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)行判斷，并兼容基于優(yōu)先級(jí)或參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整的媒質(zhì)接入 控制MAC機(jī)制改進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)接入策略，實(shí)現(xiàn)MAC機(jī)制的多途徑跨層優(yōu)化與整合。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高速窄帶電力線通信中的串?dāng)_容忍的MAC競(jìng)爭(zhēng)接入機(jī)制，串 擾容忍接入策略的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的識(shí)別效率高，尋優(yōu)算法穩(wěn)定可靠，不僅可用于 高速窄帶電力線通信系統(tǒng)的MAC層，還可以應(yīng)用于其他通信網(wǎng)絡(luò)的MAC接入機(jī)制中，例如無(wú) 線個(gè)域網(wǎng)、Zigbee通信等。
[0008] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的高速窄帶電力線通信中的串?dāng)_容忍的MAC競(jìng)爭(zhēng)接 入機(jī)制還可以具有如下附加的技術(shù)特征：
[0009] 在一些示例中，所述HNPLC競(jìng)爭(zhēng)接入機(jī)制指以子載波為單位將基于正交頻分復(fù)用 技術(shù)OFDM的HNPLC信道劃分為控制信道和數(shù)據(jù)信道。
[0010] 在一些示例中，所述利用基于系統(tǒng)信道特性和物理層參數(shù)的啟發(fā)式尋優(yōu)算法解決 信道分配問(wèn)題，包括：基于既定的物理層動(dòng)態(tài)調(diào)整策略和系統(tǒng)參數(shù)，尋找控制信道與數(shù)據(jù)信 道的最佳帶寬比，從而最小化雙信道中信息傳輸?shù)慕y(tǒng)計(jì)平均耗時(shí)。
[0011] 在一些示例中，所述擴(kuò)展的握手協(xié)議的傳輸幀包括：握手幀類(lèi)型、握手序列號(hào)、數(shù) 據(jù)包長(zhǎng)度、收、發(fā)節(jié)點(diǎn)的地址信息以及校驗(yàn)信息。
[0012] 在一些示例中，所述兼容基于優(yōu)先級(jí)或參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整的媒質(zhì)接入控制MAC機(jī)制 改進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)接入策略，包括：在已有策略的基礎(chǔ)上引入TXvic標(biāo)志量和RXvic標(biāo)志量，以指示 節(jié)點(diǎn)是否受到鄰居節(jié)點(diǎn)的發(fā)送和接收影響。
[0013] 在一些示例中，通過(guò)實(shí)際傳輸場(chǎng)景仿真環(huán)境驗(yàn)證所述高速窄帶電力線通信中的串 擾容忍的MAC競(jìng)爭(zhēng)接入機(jī)制的性能，其中，實(shí)際傳輸場(chǎng)景仿真環(huán)境包括：網(wǎng)絡(luò)層Mesh拓?fù)洹?MAC層接入機(jī)制以及物理層動(dòng)態(tài)調(diào)整策略的HNPLC變包長(zhǎng)隨機(jī)傳輸環(huán)境。
[0014] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0016] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的信道配置尋優(yōu)算法的啟發(fā)式搜索的偽代碼；
[0017] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的擴(kuò)展握手協(xié)議幀格式；
[0018] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的擴(kuò)展握手協(xié)議的消息序列圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的協(xié)議實(shí)現(xiàn)總體流程圖；
[0020] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)送流程圖；
[0021] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例的仿真系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0022] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例在變包長(zhǎng)隨機(jī)傳輸環(huán)境下的仿真性能與原CSMA/CA的對(duì)比；
[0023] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例在9節(jié)點(diǎn)拓?fù)渲懈鞴?jié)點(diǎn)的通信概率統(tǒng)計(jì)情況。
[0024] 圖9 (a)至圖9 (d)分別為CSMA/CA+CP機(jī)制暴露發(fā)送節(jié)點(diǎn)場(chǎng)景電力線噪聲示意圖、 暴露發(fā)送節(jié)點(diǎn)模型示意圖、隱藏接收節(jié)點(diǎn)場(chǎng)景電力線噪聲示意圖以及隱藏接收節(jié)點(diǎn)模型示 意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0026] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)"中心"、"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、"前"、 "后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底"、"內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關(guān)系為基于 附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所 指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā) 明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要 性。
[0027] 在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)"安裝"、"相 連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可 以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是 兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本 發(fā)明中的具體含義。
[0028] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明在MAC競(jìng)爭(zhēng)接入機(jī)制中引入基于拓?fù)涮匦缘膫鬏斝?求，允許HNPLC網(wǎng)絡(luò)中大量存在的隱藏接收節(jié)點(diǎn)和暴露