[发明专利]低压电力线通信系统频偏自动纠正及主节点选取方法

说明书

技术领域

本发明涉及低压电力线通信系统频偏自动纠正及主节点选取技术。

背景技术

随着近几年通信技术的高速发展，电力线载波通信也在工业自动化控制、坚强型智能电网、物联网智能家居、飞机导弹等军事领域中得到了广泛的应用。以低压电力线为例，电力线载波通信是对诸多电器设备进行组网通信的有效技术之一。由于低压电力线连接着诸多复杂的电器设备，使得电力线信道的通信环境变得极为恶劣，导致通信可靠性的降低。

现阶段采用的电力线载波通信组网，存在如下问题：

1、现阶段研究的低压电力线载波通信中的主节点多是人为预先设定，不能在电力线载波通信系统中自主选定或者在运行过程中人为设定。

2、为了实现电力线载波通信的自组织运行，在物理特性相同的节点群中，选出该网络的主节点，负责网络的运行与维护。但现阶段对主节点选取的研究较少，缺少切实有效的选主方法。

3、由于电力线载波通信模块(以下简称节点)使用晶振精度不够高，使得上电后节点间存在频率偏差，导致节点间无法正常通信。但若使用高精度晶振，成本就会变得非常昂贵，影响实际使用的经济性。

4、现阶段可实现点对点间的频偏纠正，但处理多节点间频偏纠正时，由于部分节点会接收到多个频偏纠正帧而造成冲突，导致节点间频偏纠正效率较低，严重影响组网效率。

发明目的

本发明是为了解决如下问题：

1)、现有方法不能在电力线载波通信系统中自主选定或者在运行过程中人为设定；

2)、现有方法难以在物理特性相同的节点群中选出主节点，导致难以实现电力线载波通信系统自组织运行；

3)、现有方法中使用高精度晶振克服节点间存在的频率偏差，导致电力线载波通信模块成本高；

4)、现有方法由于节点间频偏纠正效率较低，导致组网效率低的问题；

从而提供一种低压电力线通信系统频偏自动纠正及主节点选取方法。

低压电力线通信系统频偏自动纠正及主节点选取方法，其特征是：将低压电力线通信系统等效为M个单层准立体蛛网模型组成的网络，M为正整数；每层准立体蛛网模型由主节点和从节点组成；所述从节点包括中继节点和终端节点；

在准立体蛛网逻辑拓扑中，节点间频偏自动纠正及网内主节点选取的实现步骤：

步骤一、网内各节点上电后，计数器全部清零，并采用CSMA机制静默时间t，t为实数；静默期间内，各节点判断是否收到其他节点发送的信标帧；如果判断结果为否，则执行步骤二；如果判断结果为是，则退出选主过程；

步骤二、该节点通过CSMA机制抢占信道；

抢占到信道的节点向其通信范围内的其他节点发送频偏纠正帧，所述频偏纠正帧包括前导序列Preamble和帧控制FC；并执行步骤三；

未抢到信道的节点收到频偏纠正帧后，动态调整自己的频率，并将自身的计数器清零，并判断该节点是否可正确解析帧控制FC；如果能正确解析，执行步骤二一；如果不能正确解析，则执行步骤二二；

步骤二一、则该节点退出选主过程；

步骤二二、则该节点在调整频率后，返回执行步骤二；

步骤三、将抢占信道的节点计数器数值加1，此时该抢占信道的节点判断发送频偏纠正帧的次数是否达到与预期发送频偏纠正帧的次数；如果判断结果为否，则返回执行步骤二；如果判断结果为是，则该抢占信道的节点将成为网内主节点。

在步骤二之前，收到信标帧的节点判断是否能够正确解析信标帧，如果判断结果为是，则结束；如果判断结果为否，则执行步骤二至三的纠正频偏及网内主节点选取的过程。

本发明获得的有益效果：

1)、本发明的低压电力线通信系统频偏自动纠正及主节点选取方法，可在电力线载波通信系统中实现自主选主或者在系统运行过程中人为设定主节点。

2)、本发明的低压电力线通信系统频偏自动纠正及主节点选取方法，可在物理特性相同的节点群中选出主节点，实现电力线载波通信系统自组织运行。

3)、本发明的低压电力线通信系统频偏自动纠正及主节点选取方法，解决了低压电力线准蛛网逻辑拓扑中节点间频率不一致的问题，降低电力线载波通信模块成本。

4)、本发明的低压电力线通信系统频偏自动纠正及主节点选取方法，降低了节点接收到多个频偏纠正帧的冲突概率，提高了低压电力线准蛛网逻辑拓扑中的节点组网效率。

本发明的低压电力线通信系统频偏自动纠正及主节点选取方法具有较强通用性，适用于在物联网智能家居、军事等其他领域中的推广和普及。

附图说明