[發明專利]一種低壓電力線擴頻通信數據鏈路層協議

有效

• 申請號: 201010273295.1
• 申請日: 2010-09-03
• 公開（公告）號: CN101938518A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 王健;張旭斐;高守瑋;邵勇;徐永晉;秦霆稿;王舒憬;管武;方圓
• 申請（專利權）人: 上海大學;上海星鳴電子科技有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L27/26;H04B3/54
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種低壓電力線擴頻通信中的數據鏈路層協議，適用于采用載波系列芯片的載波集中器與載波數據采集/處理單元之間的主-從結構的半雙工通信，也可適用于其它低速(＜1Kbps)主-從結構的半雙工低壓電力線擴頻通信中。

背景技術

低壓電力線載波通信是指利用已有的低壓配電網作為傳輸媒介、實現數據傳遞和信息交換的技術，主要應用于遠距離電力調度通信、遠動信息傳輸、繼電保護、工業自動控制系統、智能抄表管理系統、家用電器系統及計算機終端接口等場合。低壓電力線載波通信中數據鏈路層的主要功能是在多個站點共享同一物理信道的情況下合理地在要求通信的站點間分配和管理信道；保證站點之間無差錯地數據通信。因此合理地規劃數據鏈路層協議，有利于提高通信的效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低壓電力線載波通信的數據鏈路層協議。該協議采用主站時標同步，從站載波監聽，分時主動發送的機制，改變了傳統主-從結構半雙工通信主機輪詢、從機應答的模式。該協議不影響低壓電力線載波通信的可靠性、穩定性，但提高了電力線載波通信的效率。

為達到上述目的，本發明的構思如下：低壓電力線載波通信網絡采用主從結構，網絡中只有一個主站(載波集中器或其它數據終端)，N個從站(載波數據采集與處理單元)。通信只發生在主站和從站之間，從站相互之間不能進行通信。主站和每個從站均有唯一的地址編碼。所有數據包的傳輸采用幀同步格式。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種低壓電力線擴頻通信中的數據鏈路層協議，其特征在于：協議采用主站時標同步，從站載波監聽，分時主動發送的機制；

主站與從站之間的通信包括以下步驟：

a)主站發送一個“時標同步信號”幀；

b)從站監聽到主站發送的時標同步信號，計算本站允許發送的時間段，啟動本站的定時器；

c)本從站允許發送的時間段到，并之前未監聽到網絡上有信息傳送，在本從站允許發送的時間段可發送或不發送從站主動上傳信息幀，關閉本站的定時器，等待a)的步驟再次出現；

d)本從站允許發送的時間段到，但之前監聽到網絡上有信息傳送，關閉本站的定時器，不發送任何信息，等待a)的步驟再次出現；

e)主站在接收到從站發出的主動上傳信息幀，給予應答。隨后主站可發送命令幀或返回步驟a)：

f)從站在接收到主站發出的命令幀，給予應答。隨后等待a)的步驟再次出現；

g)主站在本網絡N個從站允許發送時間段全部到達之后，返回步驟a)。

數據的傳送總是由主站發起，主站發送一個“時標同步信號”幀告知網絡中的所有從站目前網絡空閑；從站采用網絡監聽/分時發送的機制，當監聽到主站發送一個“時標同步信號”幀，則啟動自己的定時器，并根據各自的地址計算出從“時標同步信號”幀起到本站發送的延時時間；若定時器延時時間到，同時從站未監聽到網絡上從主站發送“時標同步信號”幀后有其他的幀信號，則向主站發送本從站的信息(幀)。若從站在定時器延時時間到之前，監聽到網絡上在主站發送“時標同步信號”幀后已有其他的幀信號，則認為網絡忙，即使定時器延時時間到，也不發送本站的信息，必須等下一次主站發送“時標同步信號”重新啟動數據通信。主站在收到從站發送的信息后，必須予以確認，并且緊接著發送“時標同步信號”幀，告知網絡中的所有從站上一次數據通信結束，新的數據通信啟動。

幀格式由幀同步頭、幀類型碼、目標地址/源地址、長度、命令、數據、校驗和7部分組成。每部分由若干個字節組成。每字節為8bit二進制碼，采用高位在前，低位在后的同步傳輸方式。

幀格式見說明書附圖表1。

幀格式中每部分的定義如下：

1、幀同步頭：8字節(0xff，0xff，0xff，0xff，0xff，0xff，0x09，0xaf)，用于載波芯片捕獲和跟蹤接收到的擴頻信號。

2、幀類型碼：1字節，表征目前網絡上信息的性質，見說明書附圖表2。

網絡上傳遞的信息可分為六類：

a)主站發時標同步信號，幀類型碼為0xe0

b)主站發廣播信息，幀類型碼為0x80

c)主站向從站發命令，幀類型碼為0xb0

d)主站應答從站，幀類型碼為0xc0

e)從站主動上傳信息，幀類型碼為0x30

f)從站應答主站，幀類型碼為0x20