本发明专利技术公开了一种HPLC双模系统信标周期调整方法:在一个信标周期中只为部分节点分配时隙，在后续的信标周期中继续为没有分配时隙的节点分配时隙，直到所有节点都分配到时隙为止。考虑到一个节点分配到时隙，必须其祖先节点在同一个信标帧中先分配到时隙，信标周期调整的原则为：选择以CCO的子树为单位分配时隙周期，一个子树上的所有节点都必须分配到一个信标帧的时隙周期中。可避免将信标帧分包过长导致部分报文发送失败进而整个信标帧失效的问题，提高系统的可靠性；另一方面短的信标帧会减少业务传输的时延；一个信标周期内只有部分节点获得CSMA时隙窗口，避免大量节点竞争CSMA时隙而产生的冲突。本发明专利技术还提供了相应的HPLC双模系统信标周期调整装置。HPLC双模系统信标周期调整装置。HPLC双模系统信标周期调整装置。
【技术实现步骤摘要】
一种HPLC双模系统信标周期调整方法和装置
[0001]本专利技术属于电力线载波通信
，更具体地，涉及一种HPLC双模系统信标周期调整方法和装置。
技术介绍
[0002]宽带电力线载波通信（High Power Line Carrier，HPLC）是低压电力线上进行数据传输的宽带电力线载波技术。以电力线作为通信媒介，实现低压电力用户用电信息汇聚、传输、交互的通信网络。相较于传统低速窄带电力线载波技术，HPLC带宽大、传输速率高，满足低压电力线载波通信更高的需求。
[0003]高速无线通信（High Radio Frequency，HRF）技术是一种功耗低，组网灵活的无线通信方式。在单模HPLC技术上引入RF，有利于避开电力环境中的干扰和噪声，有效解决单模HPLC存在的缺陷，提高通信传输的可靠性。基于有线HPLC和高速无线HRF的双模HPLC，充分发挥两种通信方式的优势，同时弥补各自不足，具有低功耗、低成本等优点，为电力物联网传输提供灵活、高速、稳定可靠的双通道通信网络。
[0004]对于用电信息采集通信系统，各个通信节点组成一个通信网络。其中中央协调器(Central Coordinator，CCO)充当通信网络的主节点，负责完成组网控制、网络维护管理等功能，是集中器上的通信单元。而网络中的其余节点充当网络中的从节点，是电能表或采集器上的通信单元，其中部分设备充当CCO与其它站点（Station，STA）之间的代理协调器（Proxy Coordinator，PCO）。网络中的所有通信单元组成双模HPLC通信网络的拓扑结构为：以CCO为根，以PCO为中继代理，连接所有STA站点形成的多级关联的树形结构。
[0005]双模HPLC通信网络使用基于信标帧的信道访问机制，CCO周期性地发送信标帧，信标帧中包含CCO分配的信标周期内的信标时隙，TDMA时隙及CSMA时隙。网络中的所有通信节点，必须遵循CCO分配的时隙进行信道访问。
[0006]双模HPLC通信网络中，有三种信标帧：中央信标，代理信标和发现信标。信标帧必须在信标时隙中进行发送。信标时隙由CCO进行分配，分配时需要指明具体STA可以使用的对应时隙。其中，中央信标和代理信标在每个信标周期内都必须发送。中央信标包含CCO时隙分配结果，决定网络中站点访问网络的方式和时隙。代理信标主要是对中央信标的中继，发现信标主要用于发现周围隐藏的未入网节点；双模HPLC通信网络中信标帧结构如图1，在图1中，A、B、C分别标识电力线的A、B、C相，TEI2~TEI5分别是节点标识。在电力线载波和无线通道上都会发送中央信标、代理信标和发现信标。信标时隙用于发送信标帧，时分多址接入（Time Division Multiple Access，TDMA）时隙用于指定节点发送业务报文，载波侦听多址接入（Carrier Sense Multiple Access，CSMA）时隙用于节点间竞争传输业务。图1中对于中央信标需要在ABC三相线上分别发送中央信标，因此需要分割3个CCO的中央信标时隙。
[0007]HPLC信标与高速无线信标共用同一套信标机制和数据结构，使得载波的中央信标和代理信标可以转换为无线的标准信标帧和精简信标帧，而无线的标准信标帧可以转换为代理信标帧和发现信标帧；
在双模HPLC通信网络中，由于HRF链路速率较HPLC链路速率低，相同长度报文在HRF链路上占用的时隙比在HPLC链路上长；因此标准信标帧在HRF信道上要占用多个节点的HPLC信标时隙；长的信标时隙会占用系统过多带宽而导致业务带宽的减少和网络转发时延增大，因此对于无线信标尽可能发送精简信标帧。
[0008]标准中使用的无线信标帧优先复用载波信标时隙的方法，即一个节点在高速载波上发送信标，另一个节点在无线上发送信标；图1反映在一个信标周期内，规定节点发送信标帧的类型及时序。国网规范规定信标时隙分配规则按照网络层级，底层的代理节点（PCO）先发送代理信标帧，最后安排外面的叶子节点（STA）发送发现信标帧和无线精简信标帧。所以图1上时隙分布，其实就是按照TDMA的方式安排节点有序地发送信标帧。
技术实现思路
[0009]要解决的技术问题：随着国网数字化的持续推进，网络中的节点数持续增加。在这种情况下，如果通过增大信标周期将所有需要发送信标的节点放入一个周期中，会出现问题：一方面，如果在一个信标周期中分配所有节点时隙，可能导致节点时隙无法编排的问题，而且，另一方面长报文需要在物理层分包传输，容易受到突发干扰而降低通信的可靠性；另一方面，在一个信标帧中的节点数增多的情况下，信标时隙占用时间长，导致CSMA时隙开始的时间晚，势必导致CSMA时隙的减少，增加传输业务产生冲突的风险，进而影响到数据传输的传输时延。总体而言，节点数量增加，如果不调整信标周期，网络的可靠性和传输时延将难以保证，对数字化推进特别是深化应用的发展质量将造成较大影响。
[0010]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种HPLC双模系统信标周期调整方法，在一个信标周期中只为部分节点分配时隙，在后续的信标周期中继续为没有分配时隙的节点分配时隙，直到所有节点都分配到时隙为止，考虑到一个节点分配到时隙，必须其祖先节点在同一个信标帧中先分配到时隙。
[0011]本专利技术的一个实施例中，信标周期调整的原则为：选择以CCO的子树为单位分配时隙周期，一个子树上的所有节点都必须分配到一个信标帧的时隙周期中。
[0012]本专利技术的一个实施例中，所述方法包括：（1）确定信标周期长度T_Beacon，其包含的信标时隙数阈值为T_threshold，单位都是时隙个数；（2）对信标周期P（i）进行时隙分配，对于首个信标周期i=1；为信标周期P（i）选择CCO子树，并确认被选择子树节点的信标时隙；（3）确定该信标帧的CSMA时隙长度，形成信标帧并发送；（4）启动下一个信标周期P（i+1）的时隙分配，并转步骤（2），直到所有子树分配完成。
[0013]本专利技术的一个实施例中，所述步骤（2）中子树选择方法如下：从CCO的直连代理节点中找出尚未被选择的子节点数最多的子树SubTree1，在该子树上按照层级编排时隙，得到时隙数SubT1；如果SubT1超过预定的阈值T_threshold，则该信标帧中只能分配一个子树，不需要选择其它的子树。
[0014]本专利技术的一个实施例中，如果SubT1在预定的阈值T_threshold内，就选择下一个子节点数最多的节点树SubTree2按层级分配时隙，此时的分配规则按照两个子树从上到下的层级进行分配；如果得到的总时隙数SubT（i）=∑SubTj超过规定的阈值T_threshold，表明时隙分配失败，则选择CCO的下一个子节点数最多的节点树SubTree3进行时隙分配；重复此过程直到规定的阈值编排不下任何子树为止，即（SubT（i）=∑SubTj）<T_threshold，j为已选子树编号。
[0015]本专利技术的一个实施例中，在所述步骤（3）中CSMA时本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种HPLC双模系统信标周期调整方法，其特征在于，在一个信标周期中只为部分节点分配时隙，在后续的信标周期中继续为没有分配时隙的节点分配时隙，直到所有节点都分配到时隙为止，考虑到一个节点分配到时隙，必须其祖先节点在同一个信标帧中先分配到时隙。2.如权利要求1所述的HPLC双模系统信标周期调整方法，其特征在于，信标周期调整的原则为：选择以CCO的子树为单位分配时隙周期，一个子树上的所有节点都必须分配到一个信标帧的时隙周期中。3.如权利要求2所述的HPLC双模系统信标周期调整方法，其特征在于，所述方法包括：（1）确定信标周期长度T_Beacon，其包含的信标时隙数阈值为T_threshold，单位都是时隙个数；（2）对信标周期P（i）进行时隙分配，对于首个信标周期i=1；为信标周期P（i）选择CCO子树，并确认被选择子树节点的信标时隙；（3）确定该信标帧的CSMA时隙长度，形成信标帧并发送；（4）启动下一个信标周期P（i+1）的时隙分配，并转步骤（2），直到所有子树分配完成。4.如权利要求3所述的HPLC双模系统信标周期调整方法，其特征在于，所述步骤（2）中子树选择方法如下：从CCO的直连代理节点中找出尚未被选择的子节点数最多的子树SubTree1，在该子树上按照层级编排时隙，得到时隙数SubT1；如果SubT1超过预定的阈值T_threshold，则该信标帧中只能分配一个子树，不需要选择其它的子树。5.如权利要求4所述的HPLC双模系统信标周期调整方法，其特征在于，如果SubT1在预定的阈值T_threshold内，就选择下一个子节点数最多的节点树SubTree2按层级分配时隙，此时的分配规则按...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶立生，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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