[发明专利]一种基于随机地址时标的低压电力线扩频通信协议

说明书

技术领域

本发明涉及一种低压电力线扩频通信中的数据链路层协议技术领域，具体指一种低压电力线扩频通信中的数据链路层协议，适用于采用载波系列芯片的载波集中器与载波数据采集/处理单元之间的主—从结构的半双工通信，也可适用于其它低速主—从结构的半双工低压电力线扩频通信中。特别适用于通信网络中被采集对象数据或状态变化较缓慢，控制命令不十分频繁，总体数据流量较低的场合。

背景技术

低压电力线载波通信是指利用已有的低压配电网作为传输媒介、实现数据传递和信息交换的技术，早期主要应用于远距离电力调度通信、远动信息传输、继电保护、智能抄表管理系统等，目前被逐渐应用于楼宇自动化、家用电器控制、智能家居等场合。低压电力线扩频通信中数据链路层的主要功能是在多个站点共享同一物理信道的情况下合理地在要求通信的站点间分配和管理信道；保证站点之间无差错地数据通信。因此合理地规划数据链路层协议，有利于提高通信的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于随机地址时标的低压电力线扩频通信协议。协议采用了“主站发布随机地址时标同步信号帧；从站监听并计算本站的虚拟动态地址，根据虚拟动态地址分时主动发送”的通信机制，改变了传统主—从结构半双工通信主站轮询、从站应答的模式；由于地址是随机的，因此从理论上来说网络中的所有从站享有平等的网络资源。该协议不影响低压电力线载波通信的可靠性、稳定性，但提高了电力线载波通信的效率。

为达到上述目的，本发明的构思如下：

低压电力线扩频通信网络采用主从结构，网络中只有一个主站（载波集中器或其它数据终端），N个从站（载波数据采集与处理单元）。通信只发生在主站和从站之间，从站相互之间不能进行通信。每个从站均有唯一、连续的物理地址编码。从站的地址编码一般从1开始定义。

数据的传送总是由主站发起，主站发送一个“随机地址时标同步信号”帧，该帧格式中包含了一个主站通过随机算法产生的一个地址值。该帧告知网络中的所有从站目前网络空闲，同时也告知了可第一个开始分时发送的从站地址；

从站采用网络监听/分时发送的机制，当监听到主站发送一个“随机地址时标同步信号”帧，则启动本站定时器，并根据该帧中的地址值计算本站的虚拟动态地址，根据虚拟动态地址计算本站可支配的时间段，在该时间段内，从站可主动上传信息；

虚拟动态地址值越小的从站，则主动上传信息的允许时间段越靠前，反之则时间段越往后；

若定时器运行到达本站可支配的时间段，同时该从站未监听到网络上有信息传送，则向主站发送本从站的“从站主动上传信息”帧或“从站应答”帧；

若从站在定时器运行到本站可支配的时间段之前，监听到网络上有信息传送，则认为网络忙，不发送本站的信息，必须等下一次主站发送“随机地址时标同步信号”重新启动数据通信；

主站在收到从站发送的主动上传信息后，必须予以确认，并且紧接着发送“随机地址时标同步信号”帧（含新的随机地址），告知网络中的所有从站上一次数据通信结束，新的数据通信启动。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种基于随机地址时标的低压电力线扩频通信协议，其特点在于：协议采用了“主站发布随机地址时标同步信号帧；从站监听并计算本站的虚拟动态地址，根据虚拟动态地址分时主动发送”的通信机制。主站与从站之间的通信包括以下步骤：

a.主站采用随机算法产生一个地址，并据此发送一个“随机地址时标同步信号”帧； 

b.从站监听到主站发送的“随机地址时标同步信号”帧，计算本站的虚拟动态地址；

c.根据虚拟动态地址计算本从站可支配的时间段，启动本站的定时器；

d.本从站定时器运行到可支配的时间段，但之前监听到网络上有信息传送，则关闭本站的定时器，不发送任何信息，等待步骤a的再次出现；

e.本从站定时器运行到可支配的时间段，并之前未监听到网络上有信息传送，则本从站可“发送从站主动上传信息”帧或“从站应答主站同步”帧，并关闭本站的定时器，等待步骤a的再次出现；

f.主站接收到从站发出的主动上传信息帧，给予应答；随后主站可发送命令帧或返回步骤a；

g.从站在接收到主站发出的命令帧，给予命令应答帧；随后等待步骤a的再次出现；

h.主站在发送命令帧后，延迟128位位发送时间返回步骤a；

i.主站在本网络N个从站可支配时间段全部到达之后，返回步骤a。