[发明专利]窄带电力线载波通信的IP组网方法

权利要求书

1.一种窄带电力线载波通信的IP组网方法，其特征在于：

(1)帧格式设计

只限于载波芯片通信帧的用户数据区，定义与此算法对应的帧格式，具体特征是用户数据区的第一个字节表示的是帧类型，帧类型包括IP组网方法所用到帧、网络管理帧及普通点对点通信所用到的帧，具体是：组网广播帧hello，0x01；IP地址请求帧IPreq，0x02；IP地址分配帧IPassign，0x03；IP地址确认帧IPack，0x04；组播帧multicast，0x05；组播应答帧multicastrep，0x06；点对点请求帧P2Preq，0x07；点对点应答帧P2Prep，0x08；

(2)具有载波侦听多址访问/冲突避免功能的退避原理

任何节点发送之前，都处于接收状态，检测是否接收到有效帧的同步头字节；所有收到同步头子节的节点，都要保持接收状态，继续接收直到长度字节，然后根据长度字节，判断此帧是否全部接收完毕；每个收到此帧的节点都要根据帧类型及帧长度，判断自身应该等待的时间，然后启动定时器，等待这个时间长度，并继续保持接收状态；发送节点发送完毕后，切换到接收状态，并等待应答；同时启动一个定时器，判断应答帧是否在规定的时间内到达；每接收一个应答帧，此定时器复位并重新启动定时；若定时期满后仍无应答，则根据会话的性质，确定下一步应该采取的措施；

接收节点若是目标节点，则需要构造应答帧；若目标节点是单个，则它立即构造应答帧并发送；而其它所有在通信双方有效距离内的节点，都根据通信语义及帧长度，等待相应的时间；若目标节点是多个，则各节点根据退避算法，形成一个随机的退避时间，在此时间内，仍处于接收状态；最早结束退避时间的节点，切换到发送状态，发送帧同步字节；其它仍然处于退避期的节点，收到此同步头后，结束此轮定时，处于等待状态，直至发送节点会话结束后，重新开始新的一轮随机退避定时；

接收节点若不是目标节点，则无需构造应答帧，但仍然需要根据所接收到帧的类型，决定自己应该处于等待状态还是定时状态；若处于等待状态，则设置等待状态结束的触发条件；若处于定时状态，则需要计算定时的长度；并且在每一次定时期满之前，若收到同一发送节点新的会话帧，则定时器复位并重新启动定时。

2.如权利要求1所述的窄带电力线载波通信的IP组网方法，其特征在于：还包括IP地址分配方案，即无类域间路由地址方案CIDR172.16.0.0/24；即：子网掩码255.255.192.0，A相从172.12.1.0到172.12.63.0共63个子网，254个主机；B相从172.12.64.0到172.12.127.0共64个子网，254个主机；C相从172.12.128.0到172.12.254.0共128个子网，254个主机；在三相四线制中，每个相位上的主动节点所在的网络地址是所有子网地址中最小的，其主机地址又是其所在子网中最小的；

在IP组网过程中，主动节点初始化后或收到IPack帧后，立即发出hello帧，并启动较长的定时；收到IPreq帧后，发出IPassign帧，此定时复位，启动较短的定时，此定时与期望收到的IPack帧时间的相匹配；发出p2p帧后，则启动与期望收到的帧长度匹配的定时；

主动节点先为自己的所有邻居节点分配自己所属子网的IP地址，若较长的定时已满，仍未收到收到IPreq帧，则结束其寻找邻居节点并为其分配IP地址的过程，然后对其邻居节点，按IP地址由小到大的次序，逐一用hello帧轮询，hello帧中的网络地址也对应于邻居节点的IP地址由小到大逐一递增，被轮询到的节点，由于已经有IP地址，所以不再发出IPreq帧，而是，以新的子网地址，发hello帧，寻找它自己的邻居节点；其它未被轮询的邻居节点，收到此帧后，处于等待状态，直到被主动节点轮询到为止；

若一个子网的被轮询节点找到了其下层邻居节点，则它与其所有的下层节点形成一个新的子网，网络IP地址就是被轮询帧中IP地址；被轮询节点既具有上层子网中一个主机地址，也具有新子网中最小的主机地址，因此，它就是两个子网之间的网关节点，并且负责维护两个子网之间的路由表；

与被轮询的节点属于同一子网，但还未被轮询到的节点，也可能收到被轮询节点寻找其子层邻居节点的hello帧，通过对被轮询节点所发的帧计数的方法，最先达到规定计数值的所有节点，启动一个随机退避定时，在退避定时到后，申请加入被轮询节点的下层子网；若成功加入，则它具有两个子网的IP地址，从而与被轮询节点一样，成为两个子网之间的网关节点，将具有两个IP地址的节点数目，限制在一定范围内；当子网内节点的目标节点不在本子网内时，它可以任意组播一个含外网网络地址的通信帧，具有此外网网络地址的网关簇节点，启动退避定时，定时最短的网关节点，负责转发这次通信，其它网关簇节点复位其定时器，重新出于等待状态；

成为网关簇的节点，也负责维护两个子网之间的路由表，当它被轮询时，不再以新的网络地址发hello帧组网，而是立即以一个应答帧回复轮询节点，以便轮询节点轮询其下一个邻居节点，这样直至组网完毕。

3.如权利要求1所述的窄带电力线载波通信的IP组网方法，其特征在于：每个节点中至少同时运行着一个服务器进程和一个客户机进程；主动节点中运行着服务器进程用来侦听其它节点的连接，并在连接后提供所请求的服务，其它节点中运行着客户机进程，用来向主动节点请求服务，同样，主动节点中可运行着客户机进程，而每个节点中运行着服务器进程，用来接收主动节点的查询，主动节点向特定的节点发起查询，而特定节点中的服务器进程提供给所查询的信息。