一种双模融合组网方法及通信方法技术

一种双模融合组网方法及通信方法，对于具有电力线载波通信信道和微功率无线通信信道的网络，在组网通信过程中，主节点在两种信道上同时执行组网超帧，主节点和从节点分别在属于自己的信令时隙上发送信令信息，实现白名单上的从节点快速入网，完成组网过程；业务通信过程中，主节点也在两种信道上同时执行通信业务超帧，通信业务超帧的结构不同于组网超帧的结构，并利用网络下行最小联通集合中的节点实现信令信号的全网广播覆盖，从节点根据信令要求或自身需求在相应的信道上发送信令或数据。本发明专利技术提升了两种通信手段在网络组网及通信过程中的融合度，可以更好地发回物理层具有两种不同通信手段的优势，为物联网提供更好的通信保障能力。

A dual-mode fusion networking method and communication method

【技术实现步骤摘要】
一种双模融合组网方法及通信方法
本专利技术属于通信
，尤指涉及一种基于电力线载波和微功率无线通信的双模融合组网方法及通信方法。
技术介绍
随着信息处理和通信技术的快速发展，智能物联网得到了蓬勃发展，智能物联网可以将工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统中如传感器、移动终端等末端设备和设施通过无线和有线的通信网络进行互联互通，从而实现对设备/设施的高效、节能、安全、环保的“管、控、营”一体化。全覆盖、无盲点、稳定可靠的局域网络连接是智能物联网的关键技术，只有设备之间具备稳定、可靠和高速的信息传输链路，才能在此基础上开展后续的网络应用开发工作。由于市场潜力巨大，目前，世界各国的相关研究机构和商业公司已经开发了很多种不同类型的通信技术，如ZigBee、Wi-Fi、蓝牙、Z-wave、NB-IOT、LORA、LPWAN、电力线载波通信和微功率无线通信技术等。在中国，电力线载波通信和微功率无线通信是应用最好、最广泛的两种通信技术，并占据了市场主导地位。特别是在电力物联网领域中已经有数亿只智能电表应用了这两种技术进行自动集抄和网络管理，很大程度提升了我国电网的自动化、信息化和智能化水平。电力线载波通信技术和微功率无线通信技术各具特点。电力线载波通信技术是利用现有电力线作为信息传输媒介，组建宽带通信网络，具有无需重新架设网络、可快速实现网络部署以及安装成本低的特点。但通信过程中，由于电力线通信信道的电磁环境复杂，电力线载波通信的质量会受到如电力负荷情况复杂、噪声干扰强且具有时变性、信号衰减大等因素的影响，在应用中存在一定的局限性。微功率无线通信技术利用空间电磁场传输电磁波信号，无需考虑线路状况，但其在高楼间或屏蔽场所等信道环境下，信号穿透障碍物能力差，信号衰减速度快，同时由于频率资源非常有限，信号带宽较小，其在非专用授权频段上容易受到其它通信源的干扰，因此通信质量也存在一些不足之处。随着芯片技术的快速发展，业界已经具备在一个设备的有限空间中同时安装和运行电力线载波和微功率无线的通信芯片的能力，因此双模通信已经具备了工程上的可行性。但由于这两种通信技术的通信协议的基本原理相差较大，且是相互独立运行的，融合度较低，因此，如何能充分结合电力线载波和无线各自的优点，使两种不同通信方式可以互为备用，弥补单模通信手段的不足，通过双模通信方式进行高效混合组网，以提升网络通信的稳定性和可靠性，为物联网提供更加鲁棒的通信保障成为了一个研究焦点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于电力线载波和微功率无线通信的双模融合组网方法。本专利技术的另一目的在于提供一种基于电力线载波和微功率无线通信的双模融合通信方法。为了实现上述第一目的，本专利技术采取如下的技术解决方案：一种双模融合组网方法，网络中包括主节点和附属于所述主节点的从节点，网络具有电力线载波通信信道和微功率无线通信信道，网络触发组网需求后，组网过程包括以下步骤：主节点被触发并在电力线载波通信信道和微功率无线通信信道均执行一个组网超帧，所述组网超帧依次包括主节点信令时隙区、入网从节点信令时隙区和未入网从节点信令时隙区，其中主节点信令时隙区包含G个信令时隙，入网从节点信令时隙包含K个信令时隙，未入网从节点信令时隙区包含L个信令时隙，K为本组网超帧触发时已入网节点的数量，L为本组网超帧触发时未入网从节点的数量；主节点在组网超帧的主节点信令时隙上向从节点发送入网邀请信令，入网邀请信令中携带的信息包括网络名称、主节点的网络短地址、自身下行层数以及本组网超帧的时隙构成信息；从节点在组网超帧中属于自己的信令时隙上接收/发送信令：对于已入网从节点，如果接收到其它网络短地址比自己小的节点发送的入网邀请信令，则在本组网超帧属于自己的信令时隙上上中继发送该入网邀请信令；对于未入网的从节点，如果接收到收到主节点或其它入网从节点发送的入网邀请信息，则根据入网邀请信令中包含的本组网超帧的时隙构成信息和当前信号发送节点的网络短地址计算本组网超帧中未入网从节点信令时隙区的信令时隙的时间位置，并从中随机选择一个作为自己的信令时隙，然后在该信令时隙上发送入网申请信令；已入网从节点接收到其它从节点发送的入网申请信令，且自己是该信令的上一级中继节点，则在属于自己的信令时隙上中继发送该入网申请信令；主节点收到某个从节点的入网申请信令后，如果该从节点的设备ID号在白名单中，则向其发送入网同意信令，如果该从节点的设备ID号不在白名单中，则向其发送入网拒绝信令；已入网从节点收到入网同意信令或入网拒绝信令后，查看自己是否保存有该信令中的节点设备ID号，如果没有则丢弃，如果有，则在属于自己的信令时隙上中继发送该信令；未入网从节点收到入网同意信令后，基于主节点所分配的网络短地址值来占用属于自己的信令时隙；如果未入网从节点收到入网拒绝信令，则搜索其它子网发送的入网邀请信号；一个组网超帧执行完成后，主节点判断是否白名单上的所有从节点都实现入网，如果所有从节点已经入网，则组网完成，否则主节点进一步判断预设的网络初始组网时间是否已经耗尽，如果网络初始组网时间已到，则结束组网；如果白名单上仍有节点未入网且网络初始组网时间未到，则主节点触发执行一个组网超帧，在新的组网超帧的主节点信令时隙上向从节点发送入网邀请信令，重复以上步骤，直至组网结束。进一步的，从节点中继发送的入网邀请信令中的信息包括：本子网的网络名称、从节点的网络短地址、自身下行层数和本组网超帧的时隙构成信息。进一步的，未入网的从节点发送的入网申请信令所携带的信息包括：申请入网的网络名称、申请节点的设备ID号、和指定的上一跳中继节点的网络短地址。进一步的，主节点发送的入网同意信令的内容包括申请节点设备ID号、主节点给这个申请节点所分配的网络短地址；主节点发送的入网拒绝信令的内容包括申请节点设备ID和拒绝入网理由。进一步的，未入网从节点在属于自己的信令时隙通过竞争方式来发送入网申请信号。为了实现上述第二目的，本专利技术采取如下的技术解决方案：采用前述双模融合组网方法进行组网的网络的通信方法，包括以下步骤：S1、通信业务产生后，主节点被触发并在电力线载波通信信道和微功率无线通信信道均执行一个通信业务超帧，对于可控业务，主节点触发后执行步骤S2至S5；对于非可控业务，主节点触发后执行步骤S6；S2、主节点触发的通信业务超帧依次包括信令时隙区、CSMA时隙区和TDMA时隙区，信令时隙区中包含有分配给主节点使用的信令时隙和分配给网络下行最小联通集合中的从节点使用的信令时隙；主节点在属于自己的信令时隙上发送业务信令，业务信令的内容包括：本通信业务超帧的时隙划分信令和数据上报指示信令，其中，本通信业务超帧的时隙划分信令的信息包括信令时隙区所包含的信令时隙的数量、网络下行最小联通集合的网络分组短地址、CSMA时隙区时间长度、TDMA时隙区所包含的时隙的数量、TDMA时隙大小以及本通信业务超帧后续的空闲区时间长度；数据上报指示信令的信息包括：数据上报从节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双模融合组网方法，网络中包括主节点和附属于所述主节点的从节点，其特征在于：网络具有电力线载波通信信道和微功率无线通信信道，网络触发组网需求后，组网过程包括以下步骤：/n主节点被触发并在电力线载波通信信道和微功率无线通信信道均执行一个组网超帧，所述组网超帧依次包括主节点信令时隙区、入网从节点信令时隙区和未入网从节点信令时隙区，其中主节点信令时隙区包含G个信令时隙，入网从节点信令时隙包含K个信令时隙，未入网从节点信令时隙区包含L个信令时隙，K为本组网超帧触发时已入网节点的数量，L为本组网超帧触发时未入网从节点的数量；/n主节点在组网超帧的主节点信令时隙上向从节点发送入网邀请信令，入网邀请信令中携带的信息包括网络名称、主节点的网络短地址、自身下行层数以及本组网超帧的时隙构成信息；/n从节点在组网超帧中属于自己的信令时隙上接收/发送信令：对于已入网从节点，如果接收到其它网络短地址比自己小的节点发送的入网邀请信令，则在本组网超帧属于自己的信令时隙上上中继发送该入网邀请信令；对于未入网的从节点，如果接收到收到主节点或其它入网从节点发送的入网邀请信息，则根据入网邀请信令中包含的本组网超帧的时隙构成信息和当前信号发送节点的网络短地址计算本组网超帧中未入网从节点信令时隙区的信令时隙的时间位置，并从中随机选择一个作为自己的信令时隙，然后在该信令时隙上发送入网申请信令；/n已入网从节点接收到其它从节点发送的入网申请信令，且自己是该信令的上一级中继节点，则在属于自己的信令时隙上中继发送该入网申请信令；/n主节点收到某个从节点的入网申请信令后，如果该从节点的设备ID号在白名单中，则向其发送入网同意信令，如果该从节点的设备ID号不在白名单中，则向其发送入网拒绝信令；/n已入网从节点收到入网同意信令或入网拒绝信令后，查看自己是否保存有该信令中的节点设备ID号，如果没有则丢弃，如果有，则在属于自己的信令时隙上中继发送该信令；/n未入网从节点收到入网同意信令后，基于主节点所分配的网络短地址值来占用属于自己的信令时隙；如果未入网从节点收到入网拒绝信令，则搜索其它子网发送的入网邀请信号；/n一个组网超帧执行完成后，主节点判断是否白名单上的所有从节点都实现入网，如果所有从节点已经入网，则组网完成，否则主节点进一步判断预设的网络初始组网时间是否已经耗尽，如果网络初始组网时间已到，则结束组网；如果白名单上仍有节点未入网且网络初始组网时间未到，则主节点触发执行一个组网超帧，在新的组网超帧的主节点信令时隙上向从节点发送入网邀请信令，重复以上步骤，直至组网结束。/n...

【技术特征摘要】
1.一种双模融合组网方法，网络中包括主节点和附属于所述主节点的从节点，其特征在于：网络具有电力线载波通信信道和微功率无线通信信道，网络触发组网需求后，组网过程包括以下步骤：
主节点被触发并在电力线载波通信信道和微功率无线通信信道均执行一个组网超帧，所述组网超帧依次包括主节点信令时隙区、入网从节点信令时隙区和未入网从节点信令时隙区，其中主节点信令时隙区包含G个信令时隙，入网从节点信令时隙包含K个信令时隙，未入网从节点信令时隙区包含L个信令时隙，K为本组网超帧触发时已入网节点的数量，L为本组网超帧触发时未入网从节点的数量；
主节点在组网超帧的主节点信令时隙上向从节点发送入网邀请信令，入网邀请信令中携带的信息包括网络名称、主节点的网络短地址、自身下行层数以及本组网超帧的时隙构成信息；
从节点在组网超帧中属于自己的信令时隙上接收/发送信令：对于已入网从节点，如果接收到其它网络短地址比自己小的节点发送的入网邀请信令，则在本组网超帧属于自己的信令时隙上上中继发送该入网邀请信令；对于未入网的从节点，如果接收到收到主节点或其它入网从节点发送的入网邀请信息，则根据入网邀请信令中包含的本组网超帧的时隙构成信息和当前信号发送节点的网络短地址计算本组网超帧中未入网从节点信令时隙区的信令时隙的时间位置，并从中随机选择一个作为自己的信令时隙，然后在该信令时隙上发送入网申请信令；
已入网从节点接收到其它从节点发送的入网申请信令，且自己是该信令的上一级中继节点，则在属于自己的信令时隙上中继发送该入网申请信令；
主节点收到某个从节点的入网申请信令后，如果该从节点的设备ID号在白名单中，则向其发送入网同意信令，如果该从节点的设备ID号不在白名单中，则向其发送入网拒绝信令；
已入网从节点收到入网同意信令或入网拒绝信令后，查看自己是否保存有该信令中的节点设备ID号，如果没有则丢弃，如果有，则在属于自己的信令时隙上中继发送该信令；
未入网从节点收到入网同意信令后，基于主节点所分配的网络短地址值来占用属于自己的信令时隙；如果未入网从节点收到入网拒绝信令，则搜索其它子网发送的入网邀请信号；
一个组网超帧执行完成后，主节点判断是否白名单上的所有从节点都实现入网，如果所有从节点已经入网，则组网完成，否则主节点进一步判断预设的网络初始组网时间是否已经耗尽，如果网络初始组网时间已到，则结束组网；如果白名单上仍有节点未入网且网络初始组网时间未到，则主节点触发执行一个组网超帧，在新的组网超帧的主节点信令时隙上向从节点发送入网邀请信令，重复以上步骤，直至组网结束。


2.如权利要求1所述的双模融合组网方法，其特征在于：从节点中继发送的入网邀请信令中的信息包括：本子网的网络名称、从节点的网络短地址、自身下行层数和本组网超帧的时隙构成信息。


3.如权利要求1所述的双模融合组网方法，其特征在于：未入网的从节点发送的入网申请信令所携带的信息包括：申请入网的网络名称、申请节点的设备ID号、和指定的上一跳中继节点的网络短地址。


4.如权利要求1所述的双模融合组网方法，其特征在于：主节点发送的入网同意信令的内容包括申请节点设备ID号、主节点给这个申请节点所分配的网络短地址；主节点发送的入网拒绝信令的内容包括申请节点设备ID和拒绝入网理由。


5.如权利要求1所述的双模融合组网方法，其特征在于：未入网从节点在属于自己的信令时隙通过竞争方式来发送入网申请信号。


6.采用权利要求1至5任一项所述的双模融合组网方法进行组网的网络的通信方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、通信业务产生后，主节点被触发并在电力线载波通信信道和微功率无线通信信道均执行一个通信业务超帧，对于可控业务，主节点触发后执行步骤S2至S5；对于非可控业务，主节点触发后执行步骤S6；
S2、主节点触发的通信业务超帧依次包括信令时隙区、CSMA时隙区和TDMA时隙区，信令时隙区中包含有分配给主节点使用的信令时隙和分配给网络下行最小联通集合中的从节点使用的信令时隙；主节点在属于自己的信令时隙上发送业务信令，业务信令的内容包括：本通信业务超帧的时隙划分信令和数据上报指示信令，其中，本通信业务超帧的时隙划分信令的信息包括信令时隙区所包含的信令时隙的数量、网络下行最小联通集合的网络分组短地址、CSMA时隙区时间长度、TDMA时隙区所包含的时隙的数量、TDMA时隙大小以及本通信业务超帧后续的空闲区时间长度；数据上报指示信令的信息包括：数据上报从节点名单、要求上报的数据类型和大小，数据上报从节点名单中的节点被分配至电力线载波信道上报节点集合和微功率无线信道上报节点集合中；
S3、网络下行最小联通集合中的从节点收到业务信令后，在属于自己的信令时隙上进行信令内容的中继发送；
S4、从节点收到业务信令后，获得本通信业务超帧的CSMA时隙区和TDMA时隙区的起始位置和结束位置以及TDMA时隙区的时隙分配情况，数据上报从节点名单上的从节点在TDMA时隙区根据信令指示在属于自己的时隙上发送对应的业务数据，如果从节点产生了随机触发业务的发送需求，则在CSMA时隙区进行信号发送；
S5、对于通过电力线载波信道或通过微功率无线信道进行通信的从节点，当对应信道上报节点集合中的从节点都完成了1次信号发送后，主节点在相应的信道上再持续运行E个通信业务超帧，直至对应信道上报...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢映海，吴斌，胡泽鑫，
申请(专利权)人：珠海中慧微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44