一种电力线通信网的信道接入控制方法和系统技术方案

技术编号:11506926 阅读:104 留言:0更新日期:2015-05-27 08:26
本发明专利技术公开了一种电力线通信网的信道接入控制方法和系统,其中,该方法包括:主站根据发送数据的各节点的节点数,将各节点发送数据的时间窗口划分为多个时隙;各节点计算并比较其在各时隙的发送数据概率,由发送数据概率最大的节点在对应的时隙向主站发送数据。本发明专利技术的电力线通信网的信道接入控制方法和系统,通过事件驱动和概率函数相结合的方式,保证每次发送数据竞争时,网络中仅有一个节点发送数据的概率最高,故而能有效抑制或减少信道争用冲突;本发明专利技术的电力线通信网的信道接入控制方法和系统,还能有效减少数据重发的次数,故能降低电力线通信网络时延;且实现较为简单,降低系统复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种电力线通信网的信道接入控制方法和系统
本专利技术涉及电力线通信领域,具体地,涉及电力线通信网的信道接入控制方法和系统。
技术介绍
低压电力线通信(Low-VoltagePowerlineCommunications,以下简称LPLC)技术作为电力行业特有的通信技术,拥有覆盖范围广、成本低的巨大优势,广泛用于电力用户用电信息采集系统,在智能配用电领域有着巨大的应用前景。在LPLC网络的MAC协议中目前广泛采用的仍是CSMA/CA机制。在基于时隙窗口的竞争性CSMA/CA协议中,如果有数据需要发送,通信节点首先在发送窗口内等概率随机选择一个发送时隙;之后通信节点一直侦听信道,直到侦听到该随机选择的发送时隙,如果在此侦听期间内没有其他节点使用电力线信道,节点立即发送数据;否则在信道空闲后重新选择发送时隙。CSMA/CA中定义了3种帧间隔(IFS),其中DIFS(分布式协调IFS)用于异步帧竞争访问。CSMA/CA协议的工作流程主要分为两个部分:1)监听信道状态,等信道空闲维持一段时间后,再等待一段随机的时间后依然信道空闲,才发送数据。如果信道繁忙,则每个节点采用的基于二进制指数的随机规避时间,以减少冲突的机会。2)送出数据前,先发送一个短帧的请求传送报文(RTS:RequesttoSend)给目标端,等待目标端回应(CTS:CleartoSend)报文后,才开始传送数据。利用RTS-CTS握手(handshake)程序,确保接下来传送数据帧时,不会被碰撞。在用电信息采集系统通信应用中,现有的CSMA/CA机制存在一定的问题:当众多节点同时响应主站的查询指令并同时发送数据,容易造成多节点同时忙或闲,导致忙时节点对信道的竞争频繁,需要经过很长时间来调整时间窗口值,重传次数的增加,在较高负荷的网络中重传的增加意味着网络中信道争用的恶性循环,以致网络拥塞。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术中LPLC网络中CSMA/CA机制信道竞争频繁导致通信效率差的问题,根据本专利技术的一个方面,提出一种电力线通信网的信道接入控制方法和系统。根据本专利技术的电力线通信网的信道接入控制方法,包括:主站根据发送数据的各节点的节点数,将各节点发送数据的时间窗口划分为多个时隙;各节点计算并比较其在各时隙的发送数据概率,由发送数据概率最大的节点在对应的时隙向主站发送数据。本专利技术的电力线通信网的信道接入控制方法,通过事件驱动和概率函数相结合的方式,保证每次发送数据竞争时,网络中仅有一个节点发送数据的概率最高,故而能有效抑制或减少信道争用冲突。本专利技术的电力线通信网的信道接入控制方法,能有效减少数据重发的次数,故能降低电力线通信网络时延;且实现较为简单,降低系统复杂度。本专利技术是为了克服现有技术中LPLC网络中CSMA/CA机制信道竞争频繁导致通信效率和通信质量不高的问题,根据本专利技术的一个方面,提出一种电力线通信网的信道接入控制系统。根据本专利技术的电力线通信网的信道接入控制系统,包括:主站,包括时隙划分模块,用于根据发送数据的各节点的节点数,将各节点发送数据的时间窗口划分为多个时隙;节点,包括计算发送模块,用于计算并比较其在各时隙的发送数据概率,由发送数据概率最大的节点在对应的时隙向主站发送数据。本专利技术的电力线通信网的信道接入控制的系统,通过事件驱动和概率函数相结合的方式,保证每次发送数据竞争时,网络中仅有一个节点发送数据的概率最高,故而能有效抑制或减少信道争用冲突。本专利技术的电力线通信网的信道接入控制的系统,能有效减少数据重发的次数,故能降低电力线通信网络时延;且实现较为简单,降低系统复杂度。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例,对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术,并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1为本专利技术实施例的电力线通信网的信道接入控制方法的工作流程图;图2为本专利技术实施例的电力线通信网的信道接入控制方法的具体步骤流程图;图3为本专利技术实施例的电力线通信网的信道接入控制系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图,对本专利技术的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。为了解决现有技术中LPLC网络中CSMA/CA机制信道竞争频繁导致通信效率和通信质量不高的问题,本专利技术提出了一种电力线通信网信道接入控制方法。根据本专利技术实施例,提供了一种电力线通信网的信道接入控制方法(EventDrivedAccessControl,以下简称EDAC),图1为EDAC工作流程图,具体步骤如下:步骤101:发送数据前,各节点侦听信道,通过响应主站发出的事件指令来实现对信道的接入访问;步骤102:主站向各节点下发发现指令,各节点收到发现指令后,进行初始化过程,采用CSMA/CA的方式争用信道,向主站发送初始化应答帧;步骤103:主站收到各节点上报的初始化应答帧后,向各节点下发分配指令,为每个节点分配逻辑编号i,并告知其节点数N,主站根据节点数N将各节点发送数据的时间窗口划分为W时隙,此时各节点进入事件等待状态,等待主站下发查询指令;步骤104:主站向各节点下发查询指令,各节点收到查询指令后,进入事件响应状态,各节点根据下列公式计算在各时隙各自的发送数据概率,以下为节点i在第i个时隙发送数据的概率:其中,α的取值由节点数N和时隙W决定:步骤105:在步骤104得到的各节点在各时隙的发送数据概率值进行比较,选择发送数据概率最大值对应的节点转入步骤106;步骤106:步骤105中发送数据概率最大值对应的节点在对应时隙向主站发送数据响应帧,并通过信道发送数据;步骤107:待步骤106中发送数据概率最大值对应的节点将该节点内全部数据发送完毕后,该节点之外的其他节点按照发送数据概率大小的排列顺序依次向主站发送数据。待各节点将所有数据发送完毕后,各节点转入事件等待状态,重新接收主站下发的查询指令,计算并比较其在各时隙发送数据概率,其中发送数据概率最大值对应的节点在对应时隙(该节点可能与步骤105中的发送数据概率最大值对应的节点为同一节点或不同节点)向主站发送数据响应帧,进行数据发送,循环进行步骤104-107的过程。更具体的实施例工作流程如图2所示,步骤说明如下:步骤201:发送数据前,各节点侦听信道,通过响应主站发出的事件指令来实现对信道的接入访问;步骤202:主站向各节点下发发现指令,各节点收到发现指令后,进行初始化过程,采用CSMA/CA的方式争用信道,向主站发送初始化应答帧;步骤203:主站收到各节点上报的初始化应答帧后,向各节点下发分配指令,为每个节点分配逻辑编号i,并告知其节点数N,主站根据节点数N将各节点发送数据的时间窗口划分为W时隙,此时本文档来自技高网
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一种电力线通信网的信道接入控制方法和系统

【技术保护点】
一种电力线通信网的信道接入控制方法,其特征在于,包括:主站根据发送数据的各节点的节点数,将所述各节点发送数据的时间窗口划分为多个时隙;所述各节点计算并比较其在各所述时隙的发送数据概率,由所述发送数据概率最大的节点在对应的所述时隙向所述主站发送数据。

【技术特征摘要】
1.一种电力线通信网的信道接入控制方法,其特征在于,包括:主站根据发送数据的各节点的节点数,将所述各节点发送数据的时间窗口划分为多个时隙;所述各节点计算并比较其在各所述时隙的发送数据概率,由所述发送数据概率最大的节点在对应的所述时隙向所述主站发送数据;所述各节点计算并比较其在各所述时隙的发送数据概率,由所述发送数据概率最大的节点在对应的所述时隙向所述主站发送数据,具体包括:根据下列公式计算节点i在第i个时隙发送数据概率的函数P为:其中,α的取值由节点数N和时隙数W决定:将所述各节点在各所述时隙的所述发送数据概率进行比较,取其中最大值,所述最大值对应的节点在对应的所述时隙向所述主站发送数据。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:所述各节点接收所述主站下发的发现指令后,进行初始化过程,争用信道,向所述主站上报初始化应答帧,接收所述主站分配的节点逻辑编号。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,还包括:所述各节点完成所述初始化过程后,接收所述主站下发的查询指令,进入事件响应状态。4.一种电力线通信网的信道接入控制系统,其特征在于,包括:主...

【专利技术属性】
技术研发人员:白晖峰王东山王立城胡科军
申请(专利权)人:国家电网公司北京南瑞智芯微电子科技有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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