[發明專利]基于HomePlug AV規范的電力線寬帶載波帶自動中繼組網方法

在審

• 申請號: 201410790870.3
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN105763410A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 羅義釗;俞煌;陳清雷;嚴琦;徐光年;宓均良;劉群
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網浙江海鹽縣供電公司;福建網能科技開發有限責任公司
• 主分類號: H04L12/44
• 分類號: H04L12/44;H04L12/757;H04L29/12;H04B3/58
• 代理公司: 福州智理專利代理有限公司 35208
• 代理人: 王義星

1.一種基于HomePlugAV規范的電力線寬帶載波帶自動中繼組網方法，該方法包括：1）建立一點到多點的雙向樹形網絡，“一點”指的是載波主節點，“多點”指的是多個載波節點；載波主節點創建并維護有且僅有一個HomePlugAV載波通訊局域網（簡稱AVLN），載波主節點與多個載波節點進行組網的形狀為一個樹形結構；2）載波節點需要合法的網絡成員密鑰才能成功注冊到載波主節點，網絡成員密鑰是劃分不同AVLN網絡的方法；每個注冊上線的載波節點由載波主節點分配一個AVLN中唯一標識的ID號，稱之為TEI,TEI取值為1～255，其中255為廣播TEI;使用MAC地址標識載波節點，在HomePlugAV中只使用TEI標識源STA和目的STA，需根據源MAC地址和目的MAC地址設置該AVLN相應的源TEI和目的TEI;載波主節點具有學習源地址的能力，維護一張載波主節點路由表——即“本地的橋接網絡目的MAC地址表”，該載波主節點路由表具有3份相同路由信息，其共具有253*3=759節點信息，每份路由信息為：Cco主節點MAC地址、非葉子節點信息、中繼級別、葉子節點信息，非葉子節點信息有Mac地址,TEI值和信號狀態，葉子節點信息有Mac地址,TEI值和信號狀態；該表需要定期的發送給AVLN中的其他載波節點；3）當一個載波節點注冊上線、下線或者更新狀態時，載波主節點都需要廣播映射關系消息，此消息描述AVLN中每個載波節點的MAC與TEI的映射關系；所有的載波節點在收到該消息后需要更新本地可讀寫FLASH參數區域中的相應信息；每個載波節點接收維護一份本地“網絡目的MAC地址表”，所述“網絡目的MAC地址表”包括：Cco主節點MAC地址、非葉子節點信息、中繼級別，非葉子節點信息有Mac地址,TEI值和信號狀態；載波節點自動選擇路由表中的信號最強的MAC地址作為中繼，通過該地址中繼與網絡主節點進行通訊；4）當載波節點不能與載波主節點注冊上線時，根據當前電力網絡環境與信號條件嘗試從載波主節點路由表選擇一個載波節點作為中繼與主節點通訊，無需人工干預；當通過該中繼地址與主節點通訊注冊成功后，該載波節點或載波主節點都必須通過選定的中繼節點才能與對方進行通訊。

2.根據權利要求1所述的基于HomePlugAV規范的電力線寬帶載波帶自動中繼組網方法，其特征在于解決組網自動中繼尋址及級聯功能，實現免人工配置干預和動態組網，使抄表系統組網智能化；其網絡組網能快速地自適應載波信道阻抗變化及信道干擾，有效通訊距離長。

3.根據權利要求1或2所述的基于HomePlugAV規范的電力線寬帶載波帶自動中繼組網方法，其特征在于STA注冊上線過程中需要使用的標準MME；這個MME是STA發送的第一個MME，也是STA注冊過程中的第一個MME；該MME用來向CCo請求一個TEI，獲取了TEI，STA就能被CCo識別，并且可以通過CSMA機制使用信道來發送數據；CCo收到STA請求消息后，會發送確認報文作為響應,報文內容包括是否成功、網絡ID、CCo分配給STA的TEI、對應的租用時間；在STA收到注冊成功報文且結果為成功后，STA將發送請求密鑰消息給CCo，以便獲取數據加密密鑰（NEK），此MME消息經過加密后通常嵌入在另一個加密密鑰信息確認報文中發送，在CCo收到請求密鑰報文后發送加密密鑰確認MME作為響應發送給STA，如果允許該STA注冊上線，會將NEK的密鑰發送給STA，此MME消息通常經過加密后嵌入在另一個MME加密密鑰信息中發送；當STA請求離開AVLN時，發送該MME給CCo，這種情況是STA斷電或者需要主動離開AVLN；當CCo允許STA離開AVLN時發送此消息，此消息的MMENTRY域為空，STA在收到該消息后，可以做一些數據的清除操作，CCo主動要求某個STA離開AVLN時發送該消息；STA收到CCo發送的主動離開網絡報文后，返回該MME給CCo，這是STA最后一個使用當前TEI的MME消息。

4.根據權利要求1或2所述的基于HomePlugAV規范的電力線寬帶載波帶自動中繼組網方法，其特征在于HSTA注冊時與CCo建立關聯的MME交互，包括請求和確認兩個MME消息，其步驟如下：

1）HSTA發送一個請求注冊消息給PSTA；該MME需要放置在消息確認報文中，確認消息中的FDA設置為CCo的MAC地址，FTEI設置為CCo的TEI；

2)PSTA收到HSTA發來的確認消息報文后，解析出其中的載荷，通過搜尋FDA和FTEI，判斷該載荷需要中繼到CCo；于是，它創建一個新的請求應答消息，將載荷放入其中，并且設置OSA為HSTA的MAC地址；由于此時HSTA還沒有TEI，OTEI設置為0，最終將請求注冊請求報文發送給CCo；

3）CCo收到來自PSTA的請求注冊報文后，解析出其中的載荷，通過搜尋OSA和OTEI，判斷是一個新的STA需要注冊上線；于是，CCo給該HSTA分配一個TEI，接下來，CCo需要發送一個注冊確認給最終的HSTA，所以它必須先將該MME發送給PSTA，于是，創建兩個MME，一個是請求中繼報文，一個是注冊確認成功報文，將前者作為載荷放入后者，并將后者的FDA和FTEI設置為HSTA的MAC地址和TEI；最后，將注冊確認成功發給PSTA，

4）當PSTA收到來自CCo的請求中繼報文消息后，同樣地，解析出其中的載荷，通過搜尋FDA和FEI，判斷該載荷需要中繼到HSTA；于是，創建一個新的請求發送消息，將載荷放入其中，并設置OSA和OTEI為CCo的MAC地址和TEI；最后，發送該注冊確認成功MME消息給HSTA；

5）HSTA收到來自PSTA的發送消息后，解析出載荷，并對消息作進一步處理。