[發明專利]基于多主站模式的低壓電力線通信網絡層管理方法

有效

• 申請號: 201110227676.0
• 申請日: 2011-08-10
• 公開（公告）號: CN102291259A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 劉迎澍;李冰;姜偉峰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L29/12
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術領域

本發明涉及一種基于多主站模式的低壓電力線通信網絡層管理方法，屬于電力線通信中的網絡層管理技術領域。

背景技術

隨著智能電網、智能家居的普及，將會有大量電氣設備通過網絡實現數據交換、遠程監控和信息共享，電力線通信(Power?Line?Communication，簡稱PLC)技術將在其中發揮重要作用。采用電力線通信的設備具有種類繁多、運行靈活、即插即用等特點，如何進行有效的網絡管理是當前廣泛關注的熱點。根據美國國家標準與技術局(NIST)的PAP-15工作組發布的最新PLC標準協議框架，PLC技術的物理層(PHY)和媒介訪問控制層(MAC)標準已日趨成熟，但在網絡層協議方面至今仍缺乏統一的技術標準。

目前在PLC通信的具體實施中，對于網絡的管理基本都采用主從模式。主控節點除了實現網關的功能以外，還要對PLC網絡中的節點通信進行管理和調度，如向網絡中其它節點分配網絡地址，在網絡通信中執行輪詢、轉發等功能。這雖然簡化了網絡中其他節點的功能，但同時也使得主從模式的應用受到了限制，主要原因是：1)支持PLC通信的設備種類繁多，來自不同制造商，如果設備的通信協議與主節點不兼容，就無法接入網絡；2)任何節點加入或退出網絡都需要主節點的管理，網絡構架缺乏靈活性；3)一旦主節點發生故障，其他節點也將無法正常通信。TCP/IP協議雖然能夠作為PLC網絡管理的一種解決方案，但對于家用電器或普通的辦公設備來說會顯著提高產品的成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于多主站模式的低壓電力線通信網絡層管理方法，該方法能解決低壓電力網中大量存在的、無強實時性要求的通信設備如何在電力線通信網絡中進行網絡管理的問題，且該網絡層管理方法簡便、靈活，系統資源占用少，非常適用于智能家居和辦公系統。

本發明是通過以下技術方案加以實現的，一種基于多主站模式的低壓電力線通信網絡層管理方法，該基于多主站模式的低壓電力線通信網絡結構，包括網關和電力線通信節點，網關一端通過以太網與上位機或局域網的互連，網關的另一端通過電力線連接電力線通信網絡，電力線通信網絡采用總線型拓撲結構，電力線通信節點數為1至N個；其中網關具有固定的網絡地址，接入電力線通信網絡的其它節點需要通過動態地址分配過程配置一個合法的網絡地址，才能進入正常數據通信狀態；網絡地址的長度為1個字節，即地址空間為0～255，其中“255”為全局地址，只能作為目的地址使用，“0”為網關地址，剩余的254個地址供節點自由申請；所述網絡層管理方法的開發在電力線通信模塊提供的物理層(PHY)及介質訪問控制層(MAC)的協議軟件基礎上進行，如此軟硬件結構的低壓電力線通信網絡層管理方法，其特征在于包括以下過程：

1)動態地址分配過程的通信、仲裁方式以及采用的報文

網絡中的節點在獲得合法的網絡地址以前使用其具有的唯一的48位介質訪問控制層(MAC)地址進行動態地址分配過程的通信，同時介質訪問控制層(MAC)地址也是地址競爭的仲裁因素，節點的介質訪問控制層(MAC)地址越小，則節點在地址競爭中具有的優先級越高；動態地址分配過程共使用了三種報文，分別為：

(1)地址申請報文：

源地址：節點的介質訪問控制層(MAC)地址；

目的地址：全局地址；

報文類型：廣播報文；

報文信息：申請的網絡地址；

(2)沖突回應報文：

源地址：節點的介質訪問控制層(MAC)地址；

目的地址：與本節點進行地址競爭的節點的介質訪問控制層(MAC)地址；

報文類型：單播報文；

報文信息：正在申請的網絡地址；

(3)地址聲明報文：

源地址：節點的介質訪問控制層(MAC)地址；

目的地址：申請本節點地址的節點的介質訪問控制層(MAC)地址；

報文類型：單播報文；

報文信息：本節點的網絡地址；

2)節點上電完成軟硬件初始化后，進行動態地址分配的步驟是：

(1)確定首選地址，首選地址就是動態地址分配過程中申請的第一個地址，首選地址這樣產生：節點上電后，檢測上電標志位，若是第一次接入網絡，且其介質訪問控制層(MAC)地址的最后1個字節不為“0x00”和“0xFF”，則用其MAC地址的最后1個字節作為首選地址，若其介質訪問控制層(MAC)地址的最后1個字節為“0x00”和“0xFF”，則將其首選地址設為1；若非第一次上電，則將上次保存的地址作為首選地址；