低压电力线通信系统频偏自动纠正及主节点选取方法技术方案

技术编号:12885708 阅读:260 留言:0更新日期:2016-02-17 16:53
低压电力线通信系统频偏自动纠正及主节点选取方法,涉及低压电力线通信系统频偏自动纠正及主节点选取技术。本发明专利技术解决了现有方法不能在电力线载波通信系统中自主选定等问题;本方法当网内节点上电后静默,若在静默时间内未收到其他节点发送的频偏纠正帧,则节点将以CSMA机制抢占信道。抢到信道的节点发送频偏纠正帧,若该节点发送频偏纠正帧的次数与预期设定的频偏纠正帧次数相等时,则该节点就为网内主节点。其他节点在接收到频偏纠正帧后,先动态调整自己的频率,再判断是否可正确解析FC。若节点能正确解析FC,则退出选主过程。若不能正确解析,则该类节点在调整频率后再以CSMA机制抢占信道。本发明专利技术适用于低压电力线通信场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低压电力线通信系统频偏自动纠正及主节点选取技术。
技术介绍
随着近几年通信技术的高速发展,电力线载波通信也在工业自动化控制、坚强型智能电网、物联网智能家居、飞机导弹等军事领域中得到了广泛的应用。以低压电力线为例,电力线载波通信是对诸多电器设备进行组网通信的有效技术之一。由于低压电力线连接着诸多复杂的电器设备,使得电力线信道的通信环境变得极为恶劣,导致通信可靠性的降低。现阶段采用的电力线载波通信组网,存在如下问题:1、现阶段研究的低压电力线载波通信中的主节点多是人为预先设定,不能在电力线载波通信系统中自主选定或者在运行过程中人为设定。2、为了实现电力线载波通信的自组织运行,在物理特性相同的节点群中,选出该网络的主节点,负责网络的运行与维护。但现阶段对主节点选取的研究较少,缺少切实有效的选主方法。3、由于电力线载波通信模块(以下简称节点)使用晶振精度不够高,使得上电后节点间存在频率偏差,导致节点间无法正常通信。但若使用高精度晶振,成本就会变得非常昂贵,影响实际使用的经济性。4、现阶段可实现点对点间的频偏纠正,但处理多节点间频偏纠正时,由于部分节点会接收到多个频偏纠正帧而造成冲突,导致节点间频偏纠正效率较低,严重影响组网效率。专利技术目的本专利技术是为了解决如下问题:1)、现有方法不能在电力线载波通信系统中自主选定或者在运行过程中人为设定; 2)、现有方法难以在物理特性相同的节点群中选出主节点,导致难以实现电力线载波通信系统自组织运行;3)、现有方法中使用高精度晶振克服节点间存在的频率偏差,导致电力线载波通信模块成本高;4)、现有方法由于节点间频偏纠正效率较低,导致组网效率低的问题;从而提供一种。,其特征是:将低压电力线通信系统等效为Μ个单层准立体蛛网模型组成的网络,Μ为正整数;每层准立体蛛网模型由主节点和从节点组成;所述从节点包括中继节点和终端节点;在准立体蛛网逻辑拓扑中,节点间频偏自动纠正及网内主节点选取的实现步骤:步骤一、网内各节点上电后,计数器全部清零,并采用CSMA机制静默时间t,t为实数;静默期间内,各节点判断是否收到其他节点发送的信标帧;如果判断结果为否,则执行步骤二 ;如果判断结果为是,则退出选主过程;步骤二、该节点通过CSMA机制抢占信道;抢占到信道的节点向其通信范围内的其他节点发送频偏纠正帧,所述频偏纠正帧包括前导序列Preamble和帧控制FC ;并执行步骤三;未抢到信道的节点收到频偏纠正帧后,动态调整自己的频率,并将自身的计数器清零,并判断该节点是否可正确解析帧控制FC ;如果能正确解析,执行步骤二一 ;如果不能正确解析,则执行步骤二二 ;步骤二一、则该节点退出选主过程;步骤二二、则该节点在调整频率后,返回执行步骤二 ;步骤三、将抢占信道的节点计数器数值加1,此时该抢占信道的节点判断发送频偏纠正帧的次数是否达到与预期发送频偏纠正帧的次数;如果判断结果为否,则返回执行步骤二;如果判断结果为是,则该抢占信道的节点将成为网内主节点。在步骤二之前,收到信标帧的节点判断是否能够正确解析信标帧,如果判断结果为是,则结束;如果判断结果为否,则执行步骤二至三的纠正频偏及网内主节点选取的过程。本专利技术获得的有益效果:1)、本专利技术的,可在电力线载波通信系统中实现自主选主或者在系统运行过程中人为设定主节点。2)、本专利技术的,可在物理特性相同的节点群中选出主节点,实现电力线载波通信系统自组织运行。3)、本专利技术的,解决了低压电力线准蛛网逻辑拓扑中节点间频率不一致的问题,降低电力线载波通信模块成本。4)、本专利技术的,降低了节点接收到多个频偏纠正帧的冲突概率,提高了低压电力线准蛛网逻辑拓扑中的节点组网效率。本专利技术的具有较强通用性,适用于在物联网智能家居、军事等其他领域中的推广和普及。【附图说明】图1是传统的平面蛛网模型示意图;图中b为主节点,a为从节点;图2是准立体蛛网模型立体示意图;图中b为主节点,a为终端节点;图3是准立体蛛网模型俯视示意图;图中b为主节点,a为从节点;图4是准蛛网分级分形式结构网络模型立体示意图;图中A为主节点,B为从节点/ 一级中继主节点,C为从节点/ 二级中继主节点,D为从节点/三级中继主节点,E为从节点/五级中继主节点,F为从节点/六级中继主节点;图5是准蛛网分级分形式结构网络模型俯视示意图;图中b为主节点,a为从终端节点,c为中继节点;图6是节点间频偏纠正及选主流程图;【具体实施方式】【具体实施方式】一、,在低压电力线准立体蛛网逻辑拓扑中,采用频偏自动纠正及主节点选取方法可实现了节点间的频偏纠正及主节点的选取。下面首先说明低压电力线准立体蛛网逻辑拓扑模型;基于前期对平面蛛网模型的研究,本专利技术再次提出准立体蛛网逻辑拓扑模型。该模型是由主节点、从节点组成,其中从节点包括中继节点和终端节点,如图1至3所示。相比较前期平面蛛网模型,准立体蛛网模型更能准确地反映真实网络拓扑结构,因此本专利技术将低压电力线通信逻辑网络等效为多个单层准立体蛛网组成的网络,如图4至5所示。下面说明在准立体蛛网逻辑拓扑中,节点间频偏自动纠正及网内主节点选取的实现步骤:步骤1、所有节点上电后计数器全部清零,并采用CSMA机制静默一段时间。静默期间内,主要判断是否会收到其他节点发送的信标帧。步骤2、若静默期间未收到其他节点发出的信标帧且到该静默时间时,节点将通过CSMA机制抢占信道。抢占到信道的节点向其通信范围内的其他节点发送频偏纠正帧(包括前导序列Preamble和帧控制FrameContral,简称FC)。步骤3、将抢占信道的节点计数器数值加1,此时该节点判断发送频偏纠正帧的次数是否与预期发送频偏纠正帧的次数相等。若未达到预期发送频偏纠正帧的次数,则节点再以CSMA机制抢占信道并向其他节点发送频偏纠正帧。若达到预期发送频偏纠正帧的次数,则该节点将成为网内主节点。步骤4、未抢到信道的节点收到频偏纠正帧后,则将动态调整自己的频率,并将该节点计数器清零,并判断该节点是否可正确解析FC。如果能正确解析,则该节点退出选主过程;否则该节点在调整频率后,将再以CSMA机制抢占信道竞争选主,如图6所示。具体实施例:通过下面方法可实现低压电力线通信系统中节点间频偏纠正及选主过程。当网内节点统一上电后先静默一段时间,若在静默时间内未收到其他节点发送的频偏纠正帧,则节点将以CSMA机制抢占信道。抢到信道的节点发送频偏纠正帧,若该节点发送频偏纠正帧的次数与预期设定的频偏纠正帧次数相等时,则该节点就为网内主节点。其他节点在接收到频偏纠正帧后,先动态调整自己的频率,再判断是否可正确解析FC。若节点能正确解析FC,则退出选主过程。若不能正确解析,则该类节点在调整频率后再以CSMA机制抢占信道。经过多次调整频率就可纠正网内节点间频率偏差。通过上述方法就可在低压电力线载波通信系统中实现节点间的频偏纠正及网内选主。【主权项】1.,其特征是:将低压电力线通信系统等效为M个单层准立体蛛网模型组成的网络,M为正整数;每层准立体蛛网模型由主节点和从节点组成;所述从节点包括中继节点和终端节点; 在准立体蛛网逻辑拓扑中,节点间频偏自动纠正及网内主节点选取的实现步骤:步骤一、网内各节点上电后,计数器全部清零,并采用CSMA机制静默时间t,t为实本文档来自技高网...
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【技术保护点】
低压电力线通信系统频偏自动纠正及主节点选取方法,其特征是:将低压电力线通信系统等效为M个单层准立体蛛网模型组成的网络,M为正整数;每层准立体蛛网模型由主节点和从节点组成;所述从节点包括中继节点和终端节点;在准立体蛛网逻辑拓扑中,节点间频偏自动纠正及网内主节点选取的实现步骤:步骤一、网内各节点上电后,计数器全部清零,并采用CSMA机制静默时间t,t为实数;静默期间内,各节点判断是否收到其他节点发送的信标帧;如果判断结果为否,则执行步骤二;如果判断结果为是,则退出选主过程;步骤二、该节点通过CSMA机制抢占信道;抢占到信道的节点向其通信范围内的其他节点发送频偏纠正帧,所述频偏纠正帧包括前导序列Preamble和帧控制FC;并执行步骤三;未抢到信道的节点收到频偏纠正帧后,动态调整自己的频率,并将自身的计数器清零,并判断该节点是否可正确解析帧控制FC;如果能正确解析,执行步骤二一;如果不能正确解析,则执行步骤二二;步骤二一、则该节点退出选主过程;步骤二二、则该节点在调整频率后,返回执行步骤二;步骤三、将抢占信道的节点计数器数值加1,此时该抢占信道的节点判断发送频偏纠正帧的次数是否达到与预期发送频偏纠正帧的次数;如果判断结果为否,则返回执行步骤二;如果判断结果为是,则该抢占信道的节点将成为网内主节点。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:刘晓胜崔莹刘佳生姚友素张芮刘浩徐殿国
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学
类型:发明
国别省市:黑龙江;23

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