[发明专利]一种用于带状拓扑的低压电力线载波通信中继方法

说明书

技术领域

本发明涉及低压电力线载波通信领域，适用于基于低压电力线载波通信技术的路灯控制系统。

背景技术

在基于低压电力线载波通信的路灯控制系统中，集中器要能够与整条线路上的每个路灯控制器进行确定性通信，并且控制系统本身对通信的可靠性和实时性要求都很高。目前电力线载波用于控制系统面临以下几个难题：载波通信速率比较低，整条通信线路上出现冲突的机率很大，各个路灯控制器距离集中器的距离依次变远，需要进行多级中继，我国低压电力线上干扰情况复杂，造成通信困难或无法通信。

目前抄表系统所使用的中继方法，由于其时延很大并且可靠性不高不能够用于控制系统。如在申请号为200410014637.2的中国专利的专利文献中公开一种电力线载波通信中继方法，由于每次通信都要首先动态的建立中继线路，建立过程需要每级中继逐层询问下层中继直到找到目标设备。对需要多级中继的系统，采用该中继通信方法会造成时延逐渐累加，并不适合对实时性要求较高的控制系统。

发明内容

由于路灯控制线路分布较长，需要的中继级别较多，采用现有中继通信方法会造成时延过大，不满足其对实时性、可靠性的要求，因此本发明提出一种实时性、可靠性更高的适用于带状拓扑结构的电力线载波通信预配置中继方法。

在载波信号传输的每段电力线内预配置一对主中继控制器和从中继控制器，并为每组主、从中继控制器分配编号对；主、从中继控制器建立一数据缓存池，数据缓存池具有一个发送指针和一个接收指针，接收指针随着接收到的有效数据而更新，发送指针随着成功发送的数据而更新；主、从中继控制器各自记录一个上、下行时间戳，执行丢弃策略对收到的数据进行处理；从中继控制器通过指令中主、从中继对编号判断是否是该对应主中继控制器发送的信息，如果不是则缓存该指令并启动定时器；若在预定时间内没有收到对应主中继控制器对该指令的中继信息则将自己接收的数据转发出去，否则缓存池发送指针执行跳跃。

在载波信号能够可靠传输的各段距离内预配置一对具有中继功能的路灯控制器，作为主中继控制器和从中继控制器，交叉覆盖可中继范围内一定数量的路灯控制器，各主中继控制器同时工作，从中继选择对应主中继出现故障或者接收不到数据时工作，两者协调处理实现动态中继效果。通过丢弃策略丢弃各个主中继控制器发送的重复数据、过期数据及判断是否不再中继无效数据。从中继控制器解决主中继控制器出现故障及主中继控制器接收不到有效数据的问题。路灯控制器及中继控制器通过载波侦听和避让算法共享电力线信道，并且根据逻辑ID信息判断中继方向。

该方法具体包括：

首先按照信号质量最差的情况下在每段载波信号可靠传输的距离内预配置一具有主中继功能的路灯控制器，另一具有从中继功能的路灯控制器。集中器给终端控制器发送指令为下行通信，反之为上行通信，按照从近到远依次为终端控制器分配逻辑ID编号，并为每组主、从中继控制器分配编号对。

主、从中继控制器建立一数据缓存池，数据缓存池具有一个发送指针和一个接收指针，接收指针随着接收到的有效数据而更新，发送指针随着已经成功发送的数据而更新，其中发送指针具有指针跳跃行为，该行为确保过期数据不被重复发送降低了线路上冲突的可能性并提高通信实时性，发送指针和接收指针在缓存池无有效数据时进行指针回位行为。

正常通信过程中，主、从中继控制器始终执行丢弃策略对收到的数据进行处理。首先通过帧校验将校验出错数据丢弃；其次主、从中继控制器各自将接收到数据中的时间戳分别对比本地保存的上、下行时间戳，如果不大于本地保存时间戳值则直接丢弃，否则根据上下行数据分别处理，如果是上行数据，比较帧中源ID是否大于本地ID，如果大于表明本地路灯控制器在源路灯控制器之前，等待中继操作，对于下行数据，判断目的ID是否大于本地ID，如果大于则说明本地控制器在目的控制器之前，需要进行中继转发数据。在主、从中继控制器进行下行中继操作前判断是否接收到目标控制器响应该指令的上行回复数据，如果收到则丢弃保存的无效数据；最后对于丢弃策略中不进行丢弃的数据包根据帧中目的地址、帧间时序判断是否需要直接回复，或者是否需要添加上所属的中继对编号进行等待中继操作。

从中继控制器接收到指令，通过指令中主、从中继对编号判断是否是该对应主中继控制器发送的信息，如果不是则将该指令进行缓存并启动定时器，若在预定时间内没有收到对应主中继控制器对该指令的中继信息则将自己接收的数据中继出去，反之缓存池发送指针执行跳跃行为。