一種電力線通信網(wǎng)的信道接入控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力線通信領(lǐng)域，具體地，涉及電力線通信網(wǎng)的信道接入控制方法和 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 低壓電力線通信（Low-VoltagePowerlineCommunications，以下簡(jiǎn)稱LPLC)技術(shù) 作為電力行業(yè)特有的通信技術(shù)，擁有覆蓋范圍廣、成本低的巨大優(yōu)勢(shì)，廣泛用于電力用戶用 電信息采集系統(tǒng)，在智能配用電領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。
[0003] 在LPLC網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議中目前廣泛采用的仍是CSMA/CA機(jī)制。在基于時(shí)隙窗口 的競(jìng)爭(zhēng)性CSMA/CA協(xié)議中，如果有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，通信節(jié)點(diǎn)首先在發(fā)送窗口內(nèi)等概率隨機(jī) 選擇一個(gè)發(fā)送時(shí)隙；之后通信節(jié)點(diǎn)一直偵聽(tīng)信道，直到偵聽(tīng)到該隨機(jī)選擇的發(fā)送時(shí)隙，如果 在此偵聽(tīng)期間內(nèi)沒(méi)有其他節(jié)點(diǎn)使用電力線信道，節(jié)點(diǎn)立即發(fā)送數(shù)據(jù)；否則在信道空閑后重 新選擇發(fā)送時(shí)隙。CSMA/CA中定義了 3種幀間隔（IFS)，其中DIFS(分布式協(xié)調(diào)IFS)用于 異步幀競(jìng)爭(zhēng)訪問(wèn)。
[0004]CSMA/CA協(xié)議的工作流程主要分為兩個(gè)部分：
[0005] 1)監(jiān)聽(tīng)信道狀態(tài)，等信道空閑維持一段時(shí)間后，再等待一段隨機(jī)的時(shí)間后依然信 道空閑，才發(fā)送數(shù)據(jù)。如果信道繁忙，則每個(gè)節(jié)點(diǎn)采用的基于二進(jìn)制指數(shù)的隨機(jī)規(guī)避時(shí)間， 以減少?zèng)_突的機(jī)會(huì)。
[0006] 2)送出數(shù)據(jù)前，先發(fā)送一個(gè)短幀的請(qǐng)求傳送報(bào)文（RTS:RequesttoSend)給目標(biāo) 端，等待目標(biāo)端回應(yīng)（CTS:CleartoSend)報(bào)文后，才開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)。利用RTS-CTS握手 (handshake)程序，確保接下來(lái)傳送數(shù)據(jù)幀時(shí)，不會(huì)被碰撞。
[0007] 在用電信息采集系統(tǒng)通信應(yīng)用中，現(xiàn)有的CSMA/CA機(jī)制存在一定的問(wèn)題：當(dāng)眾多 節(jié)點(diǎn)同時(shí)響應(yīng)主站的查詢指令并同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，容易造成多節(jié)點(diǎn)同時(shí)忙或閑，導(dǎo)致忙時(shí)節(jié) 點(diǎn)對(duì)信道的競(jìng)爭(zhēng)頻繁，需要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)調(diào)整時(shí)間窗口值，重傳次數(shù)的增加，在較高負(fù)荷 的網(wǎng)絡(luò)中重傳的增加意味著網(wǎng)絡(luò)中信道爭(zhēng)用的惡性循環(huán)，以致網(wǎng)絡(luò)擁塞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中LPLC網(wǎng)絡(luò)中CSMA/CA機(jī)制信道競(jìng)爭(zhēng)頻繁導(dǎo)致通信 效率差的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出一種電力線通信網(wǎng)的信道接入控制方法和系 統(tǒng)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的電力線通信網(wǎng)的信道接入控制方法，包括：
[0010] 主站根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，將各節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間窗口劃分為多個(gè) 時(shí)隙；
[0011] 各節(jié)點(diǎn)計(jì)算并比較其在各時(shí)隙的發(fā)送數(shù)據(jù)概率，由發(fā)送數(shù)據(jù)概率最大的節(jié)點(diǎn)在對(duì) 應(yīng)的時(shí)隙向主站發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0012]本發(fā)明的電力線通信網(wǎng)的信道接入控制方法，通過(guò)事件驅(qū)動(dòng)和概率函數(shù)相結(jié)合的 方式，保證每次發(fā)送數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的概率最高，故而能有效抑 制或減少信道爭(zhēng)用沖突。
[0013] 本發(fā)明的電力線通信網(wǎng)的信道接入控制方法，能有效減少數(shù)據(jù)重發(fā)的次數(shù)，故能 降低電力線通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)延；且實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，降低系統(tǒng)復(fù)雜度。
[0014] 本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中LPLC網(wǎng)絡(luò)中CSMA/CA機(jī)制信道競(jìng)爭(zhēng)頻繁導(dǎo)致通信 效率和通信質(zhì)量不高的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出一種電力線通信網(wǎng)的信道接入 控制系統(tǒng)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的電力線通信網(wǎng)的信道接入控制系統(tǒng)，包括：
[0016] 主站，包括時(shí)隙劃分模塊，用于根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，將各節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù) 據(jù)的時(shí)間窗口劃分為多個(gè)時(shí)隙；
[0017] 節(jié)點(diǎn)，包括計(jì)算發(fā)送模塊，用于計(jì)算并比較其在各時(shí)隙的發(fā)送數(shù)據(jù)概率，由發(fā)送數(shù) 據(jù)概率最大的節(jié)點(diǎn)在對(duì)應(yīng)的時(shí)隙向主站發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0018] 本發(fā)明的電力線通信網(wǎng)的信道接入控制的系統(tǒng)，通過(guò)事件驅(qū)動(dòng)和概率函數(shù)相結(jié)合 的方式，保證每次發(fā)送數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的概率最高，故而能有效 抑制或減少信道爭(zhēng)用沖突。
[0019] 本發(fā)明的電力線通信網(wǎng)的信道接入控制的系統(tǒng)，能有效減少數(shù)據(jù)重發(fā)的次數(shù)，故 能降低電力線通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)延；且實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，降低系統(tǒng)復(fù)雜度。
[0020] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變 得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫的說(shuō)明 書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
[0021] 下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí) 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0023] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的電力線通信網(wǎng)的信道接入控制方法的工作流程圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的電力線通信網(wǎng)的信道接入控制方法的具體步驟流程圖；
[0025] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的電力線通信網(wǎng)的信道接入控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保 護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0027] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中LPLC網(wǎng)絡(luò)中CSMA/CA機(jī)制信道競(jìng)爭(zhēng)頻繁導(dǎo)致通信效率和通 信質(zhì)量不高的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種電力線通信網(wǎng)信道接入控制方法。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種電力線通信網(wǎng)的信道接入控制方法（Event DrivedAccessControl,以下簡(jiǎn)稱EDAC)，圖1為EDAC工作流程圖，具體步驟如下：
[0029] 步驟101:發(fā)送數(shù)據(jù)前，各節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)信道，通過(guò)響應(yīng)主站發(fā)出的事件指令來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) 信道的接入訪問(wèn)；
[0030] 步驟102 :主站向各節(jié)點(diǎn)下發(fā)發(fā)現(xiàn)指令，各節(jié)點(diǎn)收到發(fā)現(xiàn)指令后，進(jìn)行初始化過(guò) 程，采用CSMA/CA的方式爭(zhēng)用信道，向主站發(fā)送初始化應(yīng)答幀；
[0031] 步驟103 :主站收到各節(jié)點(diǎn)上報(bào)的初始化應(yīng)答幀后，向各節(jié)點(diǎn)下發(fā)分配指令，為每 個(gè)節(jié)點(diǎn)分配邏輯編號(hào)i，并告知其節(jié)點(diǎn)數(shù)N，主站根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)N將各節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間窗 口劃分為W時(shí)隙，此時(shí)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)入事件等待狀態(tài)，等待主站下發(fā)查詢指令；
[0032] 步驟104 :主站向各節(jié)點(diǎn)下發(fā)查詢指令，各節(jié)點(diǎn)收到查詢指令后，進(jìn)入事件響應(yīng)狀 態(tài)，各節(jié)點(diǎn)根據(jù)下列公式計(jì)算在各時(shí)隙各自的發(fā)送數(shù)據(jù)概率，以下為節(jié)點(diǎn)i在第i個(gè)時(shí)隙發(fā) 送數(shù)據(jù)的概率：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電力線通信網(wǎng)的信道接入控制方法，其特征在于，包括： 主站根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，將所述各節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間窗口劃分為多個(gè) 時(shí)隙； 所述各節(jié)點(diǎn)計(jì)算并比較其在各所述時(shí)隙的發(fā)送數(shù)據(jù)概率，由所述發(fā)送數(shù)據(jù)概率最大的 節(jié)點(diǎn)在對(duì)應(yīng)的所述時(shí)隙向所述主站發(fā)送數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述各節(jié)點(diǎn)計(jì)算并比較其在各所述時(shí)隙 的發(fā)送數(shù)據(jù)概率，由所述發(fā)送數(shù)據(jù)概率最大的節(jié)點(diǎn)在對(duì)應(yīng)的所述時(shí)隙向所述主站發(fā)送數(shù) 據(jù)，具體包括： 根據(jù)下列公式計(jì)算節(jié)點(diǎn)i在第i個(gè)時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)概率的函數(shù)P為：
其中，α的取值由節(jié)點(diǎn)數(shù)N和時(shí)隙W決定：
將所述各節(jié)點(diǎn)在各所述時(shí)隙的所述發(fā)送數(shù)據(jù)概率進(jìn)行比較，取其中最大值，所述最大 值對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)在對(duì)應(yīng)的所述時(shí)隙向所述主站發(fā)送數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括： 所述各節(jié)點(diǎn)接收所述主站下發(fā)的發(fā)現(xiàn)指令后，進(jìn)行初始化過(guò)程，爭(zhēng)用信道，向所述主站 上報(bào)初始化應(yīng)答幀，接收所述主站分配的節(jié)點(diǎn)邏輯編號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括： 所述各節(jié)點(diǎn)完成所述初始化過(guò)程后，接收所述主站下發(fā)的查詢指令，進(jìn)入事件響應(yīng)狀 態(tài)。
5. -種電力線通信網(wǎng)的信道接入控制系統(tǒng)，其特征在于，包括： 主站，包括時(shí)隙劃分模塊，用于根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，將所述各節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù) 據(jù)的時(shí)間窗口劃分為多個(gè)時(shí)隙； 節(jié)點(diǎn)，包括計(jì)算發(fā)送模塊，用于計(jì)算并比較其在各所述時(shí)隙的發(fā)送數(shù)據(jù)概率，由所述發(fā) 送數(shù)據(jù)概率最大的節(jié)點(diǎn)在對(duì)應(yīng)的所述時(shí)隙向所述主站發(fā)送數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力線通信網(wǎng)的信道接入控制系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算 發(fā)送模塊包括： 概率計(jì)算子模塊，用于根據(jù)下列公式計(jì)算所述各節(jié)點(diǎn)在各所述時(shí)隙的所述發(fā)送數(shù)據(jù)概 率，節(jié)點(diǎn)i在第i個(gè)時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)的概率函數(shù)P為：
其中，α的取值由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)N和所述時(shí)隙W決定：
比較發(fā)送子模塊，用于將所述各節(jié)點(diǎn)在各所述時(shí)隙的所述發(fā)送數(shù)據(jù)概率進(jìn)行比較，取 其中最大值，所述最大值對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)在對(duì)應(yīng)的所述時(shí)隙向所述主站發(fā)送數(shù)據(jù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力線通信網(wǎng)的信道接入控制系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn) 還包括： 初始化模塊，用于接收所述主站下發(fā)的發(fā)現(xiàn)指令后，進(jìn)行初始化過(guò)程，爭(zhēng)用信道，向所 述主站上報(bào)初始化應(yīng)答幀，接收所述主站分配的節(jié)點(diǎn)邏輯編號(hào)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力線通信網(wǎng)的信道接入控制系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn) 還包括： 事件響應(yīng)模塊，用于完成所述初始化過(guò)程后，接收所述主站下發(fā)的查詢指令，進(jìn)入事件 響應(yīng)狀態(tài)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電力線通信網(wǎng)的信道接入控制方法和系統(tǒng)，其中，該方法包括：主站根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的各節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，將各節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間窗口劃分為多個(gè)時(shí)隙；各節(jié)點(diǎn)計(jì)算并比較其在各時(shí)隙的發(fā)送數(shù)據(jù)概率，由發(fā)送數(shù)據(jù)概率最大的節(jié)點(diǎn)在對(duì)應(yīng)的時(shí)隙向主站發(fā)送數(shù)據(jù)。本發(fā)明的電力線通信網(wǎng)的信道接入控制方法和系統(tǒng)，通過(guò)事件驅(qū)動(dòng)和概率函數(shù)相結(jié)合的方式，保證每次發(fā)送數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的概率最高，故而能有效抑制或減少信道爭(zhēng)用沖突；本發(fā)明的電力線通信網(wǎng)的信道接入控制方法和系統(tǒng)，還能有效減少數(shù)據(jù)重發(fā)的次數(shù)，故能降低電力線通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)延；且實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，降低系統(tǒng)復(fù)雜度。
【IPC分類】H04B3-54, H04L12-911
【公開(kāi)號(hào)】CN104660524
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310606669
【發(fā)明人】白暉峰, 王東山, 王立城, 胡科軍
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 北京南瑞智芯微電子科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2013年11月25日
【公告號(hào)】WO2015074574A1