[發(fā)明專利]一種基于低壓電力線和微功率無線的雙模異構(gòu)通信系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510496645.3
• 申請(qǐng)日: 2015-08-13
• 公開（公告）號(hào): CN105046935B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔健;胡亞軍;王銳;胡小曄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島東軟載波科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G08C19/00
• 分類號(hào): 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(gòu)通信系統(tǒng)，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(wǎng)絡(luò)連接集中器，所述集中器上連接有多個(gè)三相智能電表、臺(tái)區(qū)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(gè)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(wǎng)絡(luò)或者載波通信網(wǎng)絡(luò)連接，使通過雙模的集中器路由模塊和雙模的電表模塊協(xié)同工作，通過組網(wǎng)、路由發(fā)現(xiàn)過程建立本臺(tái)區(qū)下的完全覆蓋的雙通道通信網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)的雙通道多任務(wù)的雙模通信系統(tǒng)；所述雙模通信系統(tǒng)中的載波芯片和無線芯片共同收發(fā)；載波芯片輸出端連接有信號(hào)放大濾波電路，信號(hào)放大濾波電路輸出端連接有信號(hào)耦合電路，信號(hào)耦合電路上外接有過零檢測(cè)電路，無線芯片中設(shè)置有無線信號(hào)發(fā)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(tǒng)組網(wǎng)過程為：通過中央?yún)f(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)中的白名單對(duì)終端節(jié)點(diǎn)的認(rèn)證，及網(wǎng)絡(luò)短地址分配過程，網(wǎng)絡(luò)組建過程需1次，當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)已被分配網(wǎng)絡(luò)短地址后除事件上報(bào)外沒有再主動(dòng)發(fā)起通信的需求；中央?yún)f(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)在上電后發(fā)送信標(biāo)請(qǐng)求幀，目的是識(shí)別相鄰網(wǎng)絡(luò)，確保網(wǎng)絡(luò)ID的唯一，相鄰網(wǎng)絡(luò)的中央?yún)f(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)收到此信標(biāo)請(qǐng)求后和自身的網(wǎng)絡(luò)ID進(jìn)行比對(duì)，如果發(fā)現(xiàn)ID相同，則認(rèn)為是網(wǎng)絡(luò)沖突，啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)ID協(xié)調(diào)過程；如果確定網(wǎng)絡(luò)ID為唯一的，則發(fā)送信標(biāo)幀；節(jié)點(diǎn)通過信標(biāo)幀中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)來決定是否需要進(jìn)行注冊(cè)，中央?yún)f(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)通過白名單對(duì)申請(qǐng)注冊(cè)的終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行身份認(rèn)證，如果認(rèn)證成功，中央?yún)f(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)將給申請(qǐng)節(jié)點(diǎn)回應(yīng)注冊(cè)成功報(bào)文分配一個(gè)全網(wǎng)唯一的網(wǎng)絡(luò)地址給申請(qǐng)節(jié)點(diǎn)，否則應(yīng)答注冊(cè)失敗報(bào)文；所述通信網(wǎng)絡(luò)中的路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制為，路由發(fā)現(xiàn)過程發(fā)生在本地沒有達(dá)到目的節(jié)點(diǎn)的路由信息或通信存在斷路的情況下，路由發(fā)現(xiàn)過程的目的是重新建立到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由信息；路由請(qǐng)求發(fā)起節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求，并等待目的節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答，如果請(qǐng)求失敗，發(fā)起節(jié)點(diǎn)記錄相關(guān)信息，并擇機(jī)再次發(fā)送請(qǐng)求；中間節(jié)點(diǎn)收到請(qǐng)求后，首先在檢索本地存儲(chǔ)信息，如果此請(qǐng)求存在，則不再次轉(zhuǎn)發(fā)此請(qǐng)求，但會(huì)優(yōu)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(qǐng)求表中加入此請(qǐng)求信息；當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)請(qǐng)求，則在本地路由請(qǐng)求表中查找是否有此記錄，如果存在，則評(píng)價(jià)此次路徑是否優(yōu)于已存儲(chǔ)的，如果是，則用此次請(qǐng)求的源節(jié)點(diǎn)代替原有反向節(jié)點(diǎn)，否則，丟棄此請(qǐng)求；回復(fù)傳輸?shù)铰酚烧?qǐng)求發(fā)起節(jié)點(diǎn)時(shí)，如果此節(jié)點(diǎn)為中繼節(jié)點(diǎn)，那么將回復(fù)幀轉(zhuǎn)換為點(diǎn)抄幀并回復(fù)給最終源節(jié)點(diǎn)；所述雙模異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)具有以下功能特點(diǎn)：

(1)雙模網(wǎng)絡(luò)：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(gè)信道相互獨(dú)立，兩個(gè)信道同時(shí)收發(fā)，微功率無線通信技術(shù)和電力線載波通信技術(shù)互補(bǔ)，構(gòu)成了雙模網(wǎng)絡(luò)；

(2)利用CSMA載波偵聽多路訪問：在發(fā)送數(shù)據(jù)前先監(jiān)聽信道是否空閑，若空閑則立即發(fā)送數(shù)據(jù)；在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，邊發(fā)送邊繼續(xù)監(jiān)聽；若監(jiān)聽到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)；等待一段隨機(jī)時(shí)間，再重新嘗試；CSMA保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽糠€(wěn)定，但其算法需要精準(zhǔn)和高效；

(3)雙模通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)平等：雙模通信網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)點(diǎn)都具有存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)和路由等功能，終端節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的地位平等；

(4)按需路由策略：節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)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(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

(5)雙信道并行任務(wù)：確定雙模通信網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)都具有雙信道的配置后，則可以同時(shí)在兩個(gè)信道上執(zhí)行不同的匯集任務(wù)，并可以限定每個(gè)任務(wù)只能在制定的信道中運(yùn)行，而不能跨信道；

(6)輔助信道：在進(jìn)行點(diǎn)抄時(shí)，查找路由表并確定下一跳節(jié)點(diǎn)，如果PLC發(fā)送后，無線作為輔助信道緊跟著發(fā)送，目的節(jié)點(diǎn)在收到報(bào)文后，此節(jié)點(diǎn)具有雙信道，那么以相同的信道應(yīng)答ACK；如果目的節(jié)點(diǎn)從兩個(gè)信道都收到報(bào)文，根據(jù)相同報(bào)文過濾規(guī)則也只會(huì)響應(yīng)通過快速信道傳輸來的報(bào)文，因此兩個(gè)信道速率無需匹配；

(7)并行信道：在進(jìn)行組網(wǎng)或數(shù)據(jù)匯集時(shí)，雙信道沒有主從之分，代理節(jié)點(diǎn)往往要承載著較多的傳輸任務(wù)，原則是哪個(gè)信道空閑則使用哪個(gè)信道通信；首先代理節(jié)點(diǎn)會(huì)掃描兩個(gè)信道，當(dāng)有一個(gè)信道檢測(cè)空閑時(shí)，代理節(jié)點(diǎn)會(huì)查找緩沖區(qū)中待發(fā)的報(bào)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(píng)價(jià)此信道的成功概率，并使用此信道發(fā)送；通過通信結(jié)果成功與否的反饋，最終在一段時(shí)間內(nèi)可獲得到某節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)信道，為下次選擇提供參考依據(jù)；

(8)路由發(fā)現(xiàn)：路由發(fā)現(xiàn)過程發(fā)生在本地沒有達(dá)到目的節(jié)點(diǎn)的路由信息或通信存在斷路的情況下，路由發(fā)現(xiàn)過程的目的是重新建立到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由信息，并使相關(guān)節(jié)點(diǎn)記錄最優(yōu)路徑。