[發明專利]一種基于低壓電力線和微功率無線的雙模異構通信系統

有效

• 申請號: 201510496645.3
• 申請日: 2015-08-13
• 公開（公告）號: CN105046935B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 崔健;胡亞軍;王銳;胡小曄
• 申請（專利權）人: 青島東軟載波科技股份有限公司
• 主分類號: G08C19/00
• 分類號: G08C19/00;G08C17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于低壓電力線和微功率無線的雙模異構通信系統，其特征在于：包括主站、集中器、采集器和智能電表，所述主站通過公共通信網絡連接集中器，所述集中器上連接有多個三相智能電表、臺區考核總表、單相智能電表和采集器，所述采集器上連接有多個RS485智能電表；所述集中器、采集器、單相智能電表和三相智能電表之間采用無線通信網絡或者載波通信網絡連接，使通過雙模的集中器路由模塊和雙模的電表模塊協同工作，通過組網、路由發現過程建立本臺區下的完全覆蓋的雙通道通信網絡，從而實現全網絡的雙通道多任務的雙模通信系統；所述雙模通信系統中的載波芯片和無線芯片共同收發；載波芯片輸出端連接有信號放大濾波電路，信號放大濾波電路輸出端連接有信號耦合電路，信號耦合電路上外接有過零檢測電路，無線芯片中設置有無線信號發射接收電路；載波芯片上還連接有接口電路及指示燈和接收濾波電路；所述通信系統組網過程為：通過中央協調節點中的白名單對終端節點的認證，及網絡短地址分配過程，網絡組建過程需1次，當終端節點已被分配網絡短地址后除事件上報外沒有再主動發起通信的需求；中央協調節點在上電后發送信標請求幀，目的是識別相鄰網絡，確保網絡ID的唯一，相鄰網絡的中央協調節點收到此信標請求后和自身的網絡ID進行比對，如果發現ID相同，則認為是網絡沖突，啟動網絡ID協調過程；如果確定網絡ID為唯一的，則發送信標幀；節點通過信標幀中的網絡號來決定是否需要進行注冊，中央協調節點通過白名單對申請注冊的終端節點進行身份認證，如果認證成功，中央協調節點將給申請節點回應注冊成功報文分配一個全網唯一的網絡地址給申請節點，否則應答注冊失敗報文；所述通信網絡中的路由發現機制為，路由發現過程發生在本地沒有達到目的節點的路由信息或通信存在斷路的情況下，路由發現過程的目的是重新建立到達目的節點的路由信息；路由請求發起節點發送請求，并等待目的節點的應答，如果請求失敗，發起節點記錄相關信息，并擇機再次發送請求；中間節點收到請求后，首先在檢索本地存儲信息，如果此請求存在，則不再次轉發此請求，但會優化通信路徑；否則，在路由表中建立一條反向鏈接記錄，并在請求表中加入此請求信息；當目的節點收到一個請求，則在本地路由請求表中查找是否有此記錄，如果存在，則評價此次路徑是否優于已存儲的，如果是，則用此次請求的源節點代替原有反向節點，否則，丟棄此請求；回復傳輸到路由請求發起節點時，如果此節點為中繼節點，那么將回復幀轉換為點抄幀并回復給最終源節點；所述雙模異構網絡具有以下功能特點：

(1)雙模網絡：兼容基于OFDM的低壓電力線載波信道和基于GFSK的微功率無線信道，兩個信道相互獨立，兩個信道同時收發，微功率無線通信技術和電力線載波通信技術互補，構成了雙模網絡；

(2)利用CSMA載波偵聽多路訪問：在發送數據前先監聽信道是否空閑，若空閑則立即發送數據；在發送數據時，邊發送邊繼續監聽；若監聽到沖突，則立即停止發送數據；等待一段隨機時間，再重新嘗試；CSMA保證了數據傳輸的可靠穩定，但其算法需要精準和高效；

(3)雙模通信網絡節點平等：雙模通信網絡中的終端節點都具有存儲和轉發和路由等功能，終端節點在網絡中的地位平等；

(4)按需路由策略：節點與節點之間以一種松散的方式組合，采用按需路由策略可以組建并適應各種網絡拓撲結構；

(5)雙信道并行任務：確定雙模通信網絡中所有節點都具有雙信道的配置后，則可以同時在兩個信道上執行不同的匯集任務，并可以限定每個任務只能在制定的信道中運行，而不能跨信道；

(6)輔助信道：在進行點抄時，查找路由表并確定下一跳節點，如果PLC發送后，無線作為輔助信道緊跟著發送，目的節點在收到報文后，此節點具有雙信道，那么以相同的信道應答ACK；如果目的節點從兩個信道都收到報文，根據相同報文過濾規則也只會響應通過快速信道傳輸來的報文，因此兩個信道速率無需匹配；

(7)并行信道：在進行組網或數據匯集時，雙信道沒有主從之分，代理節點往往要承載著較多的傳輸任務，原則是哪個信道空閑則使用哪個信道通信；首先代理節點會掃描兩個信道，當有一個信道檢測空閑時，代理節點會查找緩沖區中待發的報文，通過下一跳地址來查找路由表確定其是否具有雙信道配置，且通過歷史記錄評價此信道的成功概率，并使用此信道發送；通過通信結果成功與否的反饋，最終在一段時間內可獲得到某節點的最優信道，為下次選擇提供參考依據；

(8)路由發現：路由發現過程發生在本地沒有達到目的節點的路由信息或通信存在斷路的情況下，路由發現過程的目的是重新建立到達目的節點的路由信息，并使相關節點記錄最優路徑。