多频段多网络共存场景的初始频偏校准方法及系统技术方案

本申请涉及通信技术领域，提供一种多频段多网络共存场景的初始频偏校准方法及系统。所述方法包括：在多频段多网络共存组网过程中，通过通信模块在与多个网络相对应的不同频段上获取信标帧；根据在与多个网络相对应的不同频段上获取的信标帧计算通信模块在各个网络的时钟频偏值；根据通信模块在各个网络的时钟频偏值生成对应各个网络的频偏值映射表，并保存到通信模块的非易失性存储器中；确定待加入的网络，查询通信模块中保存的频偏值映射表获取对应网络的时钟频偏值，将该时钟频偏值作为该通信模块在该网络的初始频偏值进行频偏校准，进行时钟同步。本申请实现了多网络共存场景下频偏快速校准，快速实现时钟同步，可提高组网效率。组网效率。组网效率。

【技术实现步骤摘要】
多频段多网络共存场景的初始频偏校准方法及系统


[0001]本申请涉及通信
，具体地涉及一种多频段多网络共存场景的初始频偏校准方法以及一种多频段多网络共存场景的初始频偏校准系统。

技术介绍

[0002]电力线高速载波通信（High power line communication，HPLC）是电力系统特有的一种通信方式，具有与电网天然融合的优势，是实现智能用电“最后一公里”通信接入的重要手段。目前，电力线高速载波大多采用基于洪泛算法及分簇算法的动态路由组网技术，动态路由的组网方式决定了其具有自形成、自组织等特点，网络维护过程中可根据信道质量等信息实现自调整、自恢复。然而，在自组网过程中，由于各节点之间的晶体时钟频率不尽相同，存在不同大小的频率偏差，从而导致相互之间接收不到完整的报文数据，因此，在组网之前必须对通信模块的时钟频偏进行校准，以保证通信网络的通信性能和可靠性。
[0003]现有技术中主要是针对单网络的频偏校准，未涉及多网络频偏校准的解决方案。然而，在电力通信网络系统中，一个配电变压器区域内可能会安装多个作为中心节点的CCO（Central Coordinator，中央协调器），多个CCO可能在不同的频段。图1表示一个典型的多网络共存场景，图1中，n个网络可能在不同的频段，n个网络对应n个CCO，一个网络可能有多个作为代理节点的PCO（Proxy Coordinator，代理协调器）和多个作为终端节点的通信模块STA。当CCO彼此安装距离较近时会形成多网络共存的环境，即相邻网络共用电力线作为载波信号传输通道，多网络共存时的动态路由维护过程可能出现网络切换情况。由于同一个STA在不同网络的频偏值不同，网络切换后会影响通信效果，甚至不能通信。因此，在组网过程中，需要对多网络共存场景下的STA节点频偏快速校准，进行时钟同步，使整个网络的网络基准时间（Network Time Base，NTB）达到统一。

技术实现思路

[0004]本申请实施例中提供了一种多频段多网络共存场景的初始频偏校准方法及系统，解决如何在多网络共存场景下实现频偏快速校准的问题，以实现快速组网。
[0005]本申请实施例一方面提供一种多频段多网络共存场景的初始频偏校准方法，包括：在多频段多网络共存组网过程中，通过通信模块在与多个网络相对应的不同频段上获取信标帧；根据在与多个网络相对应的不同频段上获取的信标帧计算通信模块在各个网络的时钟频偏值；根据通信模块在各个网络的时钟频偏值生成对应各个网络的频偏值映射表，将通信模块对应各个网络的频偏值映射表保存到通信模块的非易失性存储器中；确定通信模块待加入的网络；查询通信模块中保存的频偏值映射表获取对应待加入的网络的时钟频偏值，将该
时钟频偏值作为该通信模块在该网络的初始频偏值进行频偏校准，使通信模块自身的时钟频率与待加入的网络的时钟频率同步。
[0006]本申请实施例中，所述通信模块为具有多个通信单元的多模通信模块，多模通信模块的多个通信单元分别对应多个通信模式。
[0007]本申请实施例中，根据在与多个网络相对应的不同频段上获取的信标帧计算通信模块在各个网络的时钟频偏值，包括：根据连续的信标帧中的信标时间戳确定多模通信模块在各通信模式下的频偏瞬时值；保存各通信模式下最新的频偏瞬时值形成频偏数据矩阵；根据不同通信模式对频偏的敏感度确定各通信模式对应的频偏敏感度权重因子；对频偏数据矩阵中的各通信模式下的频偏瞬时值赋予对应的频偏敏感度权重因子，根据该频偏数据矩阵计算多模通信模块的时钟频偏值。
[0008]本申请实施例中，根据连续的信标帧中的信标时间戳确定多模通信模块在各通信模式下的频偏瞬时值，包括：提取第n通信模式下t时刻信标帧中的信标时间戳和t
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1时刻信标帧中的信标时间戳，以及获取第n通信模式下t时刻信标帧同步时对应的本地时钟值和t
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1时刻信标帧同步时对应的本地时钟值；计算第n通信模式下t时刻信标帧中的信标时间戳与t
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1时刻信标帧中的信标时间戳的差值得到信标时间差，以及计算第n通信模式下t时刻信标帧同步时对应的本地时钟值与t
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1时刻信标帧同步时对应的本地时钟值的差值得到本地时钟差；计算信标时间差与本地时钟差的差值，将该差值与本地时钟差的比值确定为第n通信模式下的频偏瞬时值。
[0009]本申请实施例中，根据信标帧中的信标时间戳确定多模通信模块在各通信模式下的频偏瞬时值，还包括：若t时刻信标帧中的信标时间戳与t
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1时刻信标帧中的信标时间戳的差值低于预设门限最低值，则舍弃t时刻信标帧；若t时刻信标帧中的信标时间戳与t
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1时刻信标帧中的信标时间戳的差值高于预设门限最高值，则舍弃t
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1时刻信标帧，将t时刻信标帧中的信标时间戳作为t
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1时刻信标帧中的信标时间戳。
[0010]本申请实施例中，在多频段多网络共存组网过程中，通过通信模块在与多个网络相对应的不同频段上获取信标帧，包括：通过通信模块依次在多个频段监听信标帧，在确定当前频段监听到的信标帧不连续或组网不成功的情况下，切换到下一频段进行监听，直至监听到连续的信标帧且组网成功。
[0011]本申请实施例中，通过通信模块依次在多个频段监听信标帧，在确定当前频段监听到的信标帧不连续或组网不成功的情况下，切换到下一频段进行监听，直至监听到连续的信标帧且组网成功，包括：在第i个频段监听信标帧，其中i的初值为1；若判断第i个频段监听到的信标帧不连续或该频段组网不成功，则切换到第i+1个频段监听信标帧，直至监听到连续的信标帧且组网成功；
若判断第i个频段监听到的信标帧连续，则将第i个频段监听到的连续信标帧中的信标时间戳作为计算时钟频偏值的依据。
[0012]本申请实施例中，确定通信模块待加入的网络，包括：若通信模块存储有历史组网信息，该历史组网信息包括网络标识、入网频段、入网成功次数、入网成功率及在网时间，则根据历史组网信息选择最优的网络作为通信模块待加入的网络；若通信模块监听到信标帧的所有网络中不存在与历史组网信息中网络标识一致的网络，或者通信模块没有存储历史组网信息，则根据各个网络的网络参数评估各个网络的通信性能，将通信性能最优的网络确定为最先加入的网络，并根据通信性能排序确定各个网络的网络标识。
[0013]本申请实施例中，多频段多网络共存场景的初始频偏校准方法还包括：在通信模块自身的时钟频率与待加入的网络的时钟频率同步之后，对通信模块进行入网认证。
[0014]本申请实施例中，对通信模块进行入网认证，包括：在通信模块自身的时钟频率与待加入的第j个网络的时钟频率同步之后，向第j个网络的中央协调器发送附带有通信模块的MAC地址的入网请求报文，其中j的初值为1；中央协调器将入网请求报文中的MAC地址与中央协调器存储的白名单进行对比；若白名单中存在该MAC地址，则确定该通信模块入网认证成功；若白名单中不存在该MAC地址，则在通信模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多频段多网络共存场景的初始频偏校准方法，其特征在于，包括：在多频段多网络共存组网过程中，通过通信模块在与多个网络相对应的不同频段上获取信标帧；根据在与多个网络相对应的不同频段上获取的信标帧计算通信模块在各个网络的时钟频偏值；根据通信模块在各个网络的时钟频偏值生成对应各个网络的频偏值映射表，将通信模块对应各个网络的频偏值映射表保存到通信模块的非易失性存储器中；确定通信模块待加入的网络；查询通信模块中保存的频偏值映射表获取对应待加入的网络的时钟频偏值，将该时钟频偏值作为该通信模块在该网络的初始频偏值进行频偏校准，使通信模块自身的时钟频率与待加入的网络的时钟频率同步。2.根据权利要求1所述的多频段多网络共存场景的初始频偏校准方法，其特征在于，所述通信模块为具有多个通信单元的多模通信模块，多模通信模块的多个通信单元分别对应多个通信模式。3.根据权利要求2所述的多频段多网络共存场景的初始频偏校准方法，其特征在于，根据在与多个网络相对应的不同频段上获取的信标帧计算通信模块在各个网络的时钟频偏值，包括：根据连续的信标帧中的信标时间戳确定多模通信模块在各通信模式下的频偏瞬时值；保存各通信模式下最新的频偏瞬时值形成频偏数据矩阵；根据不同通信模式对频偏的敏感度确定各通信模式对应的频偏敏感度权重因子；对频偏数据矩阵中的各通信模式下的频偏瞬时值赋予对应的频偏敏感度权重因子，根据该频偏数据矩阵计算多模通信模块的时钟频偏值。4.根据权利要求3所述的多频段多网络共存场景的初始频偏校准方法，其特征在于，根据连续的信标帧中的信标时间戳确定多模通信模块在各通信模式下的频偏瞬时值，包括：提取第n通信模式下t时刻信标帧中的信标时间戳和t
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1时刻信标帧中的信标时间戳，以及获取第n通信模式下t时刻信标帧同步时对应的本地时钟值和t
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1时刻信标帧同步时对应的本地时钟值；计算第n通信模式下t时刻信标帧中的信标时间戳与t
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1时刻信标帧中的信标时间戳的差值得到信标时间差，以及计算第n通信模式下t时刻信标帧同步时对应的本地时钟值与t
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1时刻信标帧同步时对应的本地时钟值的差值得到本地时钟差；计算信标时间差与本地时钟差的差值，将该差值与本地时钟差的比值确定为第n通信模式下的频偏瞬时值。5.根据权利要求4所述的多频段多网络共存场景的初始频偏校准方法，其特征在于，根据信标帧中的信标时间戳确定多模通信模块在各通信模式下的频偏瞬时值，还包括：若t时刻信标帧中的信标时间戳与t
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1时刻信标帧中的信标时间戳的差值低于预设门限最低值，则舍弃t时刻信标帧；若t时刻信标帧中的信标时间戳与t
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1时刻信标帧中的信标时间戳的差值高于预设门限最高值，则舍弃t
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1时刻信标帧，将t时刻信标帧中的信标时间戳作为t
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1时刻信标帧中的信标时间戳。
6.根据权利要求1所述的多频段多网络共存场景的初始频偏校准方法，其特征在于，在多频段多网络共存组网过程中，通过通信模块在与多个网络相对应的不同频段上获取信标帧，包括：通过通信模块依次在多个频段监听信标帧，在确定当前频段监听到的信标帧不连续或组网不成功的情况下，切换到下一频段进行监听，直至监听到连续的信标帧且组网成功。7.根据权利要求6所述的多频段多网络共存场景的初始频偏校准方法，其特征在于，通过通信模块依次在多个频段监听信标帧，在确定当前频段监听到的信标帧不连续或组网不成功的情况下，切换到下一频段进行监听，直至监听到连续的信标帧且组网成功，包括：在第i个频段监听信标帧，其中i的初值为1；若判断第i个频段监听到的信标帧不连续或该频段组网不成功，则切换到第i+1个频段监听信标帧，直至监听到连续的信标帧且组网成功；若判断第i个频段监听到的信标帧连续，则将第i个频段监听到的连续信标帧中的信标时间戳作为计算时钟频偏值的依据。8.根据权利要求7所述的多频段多网络共存场景的初始频偏校准方法，其特征在于，确定通信模块待加入的网络，包括：若通信模块存储有历史组网信息，该历史组网信息包括网络标识、入网频段、入网成功次...

【专利技术属性】
技术研发人员：代洪光，徐鲲鹏，陈贺娜，李松，李铮，王贤辉，李冬静，张谦，
申请(专利权)人：北京智芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：