一种基于OFDM的电力线载波通信方法及通信节点技术

本发明专利技术涉及一种基于OFDM的电力线载波通信方法及通信节点，方法包括：当节点有业务数据需要发送时，该节点在其网络层将MAC完整帧分成至少两段，再由其物理层将各段分别封入不同的物理块中；并在每个物理块前添加对应的重组拟合码；最后将所述物理块封装成帧发送；当节点接收到业务数据时，根据每个物理块及其重组拟合码进行校验，校验失败时，重传校验失败的物理块；当同一MAC完整帧对应的每个物理块都校验成功时，根据重组拟合码将各物理块重组为MAC完整帧并进行解析。本发明专利技术有效提高了电力线载波数据传输的效率和成功率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于OFDM的电力线载波通信方法及通信节点
本专利技术涉及一种基于OFDM的电力线载波通信方法及通信节点，属于通信

技术介绍
HPLC是指高速电力线载波通信(也被称为宽带电力线载波)，是在低压电力线上进行数据传输的高速电力线载波技术。HPLC通信网络是以电力线作为通信媒介，实现低压电力用户用电信息的汇聚、传输、交互的通信网络。HPLC主要采用了正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)OFDM技术，频段使用2MHz～12MHz。与传统的低速窄带电力线载波技术相比，HPLC技术具有带宽大、传输速率高，可以满足和实现基于低压电力线载波通信更高的需求。国家电网公司于2017年6月正式发布并实施Q/GDW11612-2016《低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范》，是国际上首个面向电力业务应用的宽带载波通信标准。如图1所示的HPLC的通信网络结构，以主节点(CentralCoordinator，中央节点)CCO为中心、以中继节点(ProxyCoordinator，代理节点)PCO为中继代理，连接所有站点(Stattion，普通节点)STA，形成多级关联的树形网络。HPLC通信网络数据传输原理如图2所示。现有技术中的HPLC高速电力线载波组网管理操作，其中包括：CCO路由参数管理、白名单档案管理、组网通信路由控制、路由状态控制、复杂接口层协议交互控制、复杂应用报文帧协议格式约束等。现有技术高速载波组网应用业务实现步骤如图3所示，需要通过白名单检索，找到网络中所有允许接入站点的MAC(MediaAccessControl媒介访问控制)地址，封装入HPLC组网协议数据帧中，由前端机推送至各站点，站点接收后从组网数据帧中解析出白名单站点地址，并进行站点地址过滤。在现有的HPLC组网过程中，在网络管理子层的时隙管理、信标机制、入网过程需要精准匹配所有节点的MAC地址。在多网络共存场景下，即多个CCO距离较近，之间信号相互干扰，每个站点均需从各个CCO发出的组网数据帧中解析出白名单站点地址，并进行地址过滤，此时关联入网的效率较低。每个主节点也仍然需要对邻网子节点进行全流程的关联入网操作，最终完成组网，过程中占用了信标时隙、TDMA(TimeDivisionMultipleAccess时分多址)时隙和CSMA(Carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance带冲突避免的载波侦听多址)时隙，这样时隙管理的网络组建利用率被降低。通信时隙的划分如图5所示。此外，HPLC进行业务数据传输时以如图4所示长帧的形式进行数据封装，但是，电力线载波通信中，由于电力线通信环境恶劣，信号干扰大，特殊场景数据残差错误重传率达到60％，长帧数据封装结构在校验错误后就需要全帧丢弃，丢包重传时需要全帧重传，进一步影响了组网效率，降低了帧传送成功率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于OFDM的电力线载波通信方法及通信节点，用以解决现有高速电力线载波通信中，数据传输效率低和成功率较低，以及现有的电力线载波中央节点在组网时组网效率低的问题。为实现上述目的，本专利技术的方案包括：本专利技术的一种基于OFDM的电力线载波通信方法，步骤如下：当节点有业务数据需要发送时，该节点在其网络层将MAC完整帧分成至少两段，再由其物理层将各段分别封入不同的物理块中；并在每个物理块前添加对应的重组拟合码；最后将所述物理块封装成帧发送；当节点接收到业务数据时，根据每个物理块及其重组拟合码进行校验，校验失败时，重传校验失败的物理块；当同一MAC完整帧对应的每个物理块都校验成功时，根据重组拟合码将各物理块重组为MAC完整帧并进行解析；所述重组拟合码包括重组校验码、分段拟合元码和拟合组序列，用来校验对应的物理块的分段拟合码是由对应物理块实际数据确定；用来重组MAC完整帧的重组拟合码是由同一MAC完整帧对应的全部物理块的分段拟合码确定。本专利技术的方法中，在MAC层协议数据单元MPDU帧载荷前端引入重组拟合机制，有效的解决了应用层非确认响应SOF广播帧的传送成功率，使应用接口层下行报文可完全隐藏目的地址，简化了接口交互通信的协议约束限制，可无差别的替换于物联网设备对等网络中。重组拟合机制的引入，使短帧的数据封装形式代替了长帧数据封装形式，使用长帧进行数据传输在校验错误后需要全帧丢弃，全帧重传并重新全帧解析；而短帧出现校验错误，则只需根据重组拟合码补发对应短帧进行数据还原，节省了全帧重传和解析的时间，提高了效率和帧传送的成功率。进一步的，所述重组校验码等于分段拟合元码的循环冗余校验组合。进一步的，根据所述MAC完整帧长度确定MAC帧分段数及相应的分段拟合元码。进一步的，所述业务数据的MAC完整帧包括掩码字段，接收到业务数据的节点根据自身掩码网段参数判断是否对该业务数据做出响应。本专利技术在MAC帧业务数据单元MSDU前引入掩码子网机制，作为入网管理子网控制，掩码字段将在MCCO中央信标(中央节点发送的组网信标)、MPCO代理信标(代理节点发送的组网信标)、MSTA发现信标(普通节点或站点发送的组网信标)的时隙发送窗口同步广播下发至待入网或已入网站点，MSTA站点根据自身掩码网段参数及网络在线状态来判决响应入网关联请求和离网报告SOF帧；通过掩码网标MNID的识别无需指定MCCO网关白名单既可发起网络组建；在信标时隙发送信标帧由于携带MNID信息，未入网的MSTA收到信标下行帧后即可准确判断出是否归属当前掩码网络，可精准的发送目的关联请求帧。最终提高了组网效率。进一步的，所述组网节点为中央节点。进一步的，所述组网节点为中继节点或普通节点；所述中继节点和普通节点在TDMA时隙发送组网信标。中央节点在中央信标(中央节点发送的组网信标)中都会安排信标TDMA时隙，中继节点或普通节点(站点)在接收到中央节点发送的组网信标后，一旦解析到TDMA时隙，就会继续发送组网信标，以触发下一级站点组网。本专利技术利用掩码组网机制，提高了组网效率，节省出的时间用于中继节点和普通节点进行组网信标的发送，将中央信标中的内容逐层通知到各级代理站点(中继节点)和普通站点(普通节点)，提高了网络组建时隙管理的时隙利用率。进一步的，所述参与节点在CSMA时隙向所述中央节点发送用于请求接入网络的关联请求报文。中央节点在中央信标(中央节点发送的组网信标)中都会安排信标CSMA时隙，用于使普通站点发送关联请求报文，请求接入网络，提高了网络组建时隙管理的时隙利用率。本专利技术的一种基于OFDM的电力线载波通信方法，步骤如下：组网节点发送组网请求；其中，在所述组网请求中加入掩码字段，收到组网请求的待组网节点根据自身掩码网段参数判断是否响应入网关联请求；组网完成后，当节点有业务数据需要发送时，该节点在其网络层将MAC完整帧分成至少两段，再由其物理层将各段分别封入不同的物理块中；并在每个物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于OFDM的电力线载波通信方法，其特征在于，步骤如下：/n当节点有业务数据需要发送时，该节点在其网络层将MAC完整帧分成至少两段，再由其物理层将各段分别封入不同的物理块中；并在每个物理块前添加对应的重组拟合码；最后将所述物理块封装成帧发送；/n当节点接收到业务数据时，根据每个物理块及其重组拟合码进行校验，校验失败时，重传校验失败的物理块；当同一MAC完整帧对应的每个物理块都校验成功时，根据重组拟合码将各物理块重组为MAC完整帧并进行解析；/n所述重组拟合码包括重组校验码、分段拟合元码和拟合组序列，用来校验对应的物理块的分段拟合码是由对应物理块实际数据确定；用来重组MAC完整帧的重组拟合码是由同一MAC完整帧对应的全部物理块的分段拟合码确定。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于OFDM的电力线载波通信方法，其特征在于，步骤如下：
当节点有业务数据需要发送时，该节点在其网络层将MAC完整帧分成至少两段，再由其物理层将各段分别封入不同的物理块中；并在每个物理块前添加对应的重组拟合码；最后将所述物理块封装成帧发送；
当节点接收到业务数据时，根据每个物理块及其重组拟合码进行校验，校验失败时，重传校验失败的物理块；当同一MAC完整帧对应的每个物理块都校验成功时，根据重组拟合码将各物理块重组为MAC完整帧并进行解析；
所述重组拟合码包括重组校验码、分段拟合元码和拟合组序列，用来校验对应的物理块的分段拟合码是由对应物理块实际数据确定；用来重组MAC完整帧的重组拟合码是由同一MAC完整帧对应的全部物理块的分段拟合码确定。


2.根据权利要求2所述的基于OFDM的电力线载波通信方法，其特征在于，所述重组校验码等于分段拟合元码的循环冗余校验组合。


3.根据权利要求3所述的基于OFDM的电力线载波通信方法，其特征在于，根据所述MAC完整帧长度确定MAC帧分段数。


4.根据权利要求1～3任一项所述的基于OFDM的电力线载波通信方法，其特征在于，所述业务数据的MAC完整帧包括掩码字段，接收到业务数据的节点根据自身掩码网段参数判断是否对该业务数据做出响应。


5.一种基于OFDM的电力线载波通信方法，其特征在于，步骤如下：
组网节点发送组网请求；
其中，在所述组网请求中加入掩码字段，收到组网请求的待组网节点根据自身掩码网段参数判断是否响应入网关联请求；
组网完成后，当节...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉宾，李静，刘艳伟，柴永超，欧明瑞，
申请(专利权)人：新开普电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41