[發明專利]劃分CSMA時隙的低功耗抄表方法

在審

• 申請號: 202210541091.4
• 申請日: 2022-05-17
• 公開（公告）號: CN114979829A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 張大勇;徐文浩;王瓊;夏軍;黃俊偉
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04Q9/00
• 分類號: H04Q9/00;H04L5/00;H04L47/70
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 方鐘苑

本發明涉及一種集中器向CCO周期性的發送抄表指令，屬于電力用戶信息采集領域，CCO在接收到抄表指令之后進行子CSMA時隙任務劃分，并以廣播的形式下發至代理節點PCO；PCO在接收抄表命令后進行時隙規劃并轉發至STA，直至最高層級PCO完成轉發；PCO、STA在收到抄表任務后，主動讀取電表信息，根據劃分的子CSMA時隙進行周期性的上報抄表響應，之后STA進入休眠狀態再次等待喚醒；然后由PCO匯集自身和子節點的報文再上傳，進而進入休眠狀態，最終CCO完成每個節點數據的完整性檢驗及連續性的檢查，并對缺漏的數據進行補點，再等待下一次集中器下發的抄表指令。

技術領域

本發明屬于電力用戶信息采集領域，涉及一種劃分CSMA時隙的低功耗抄表方法。

背景技術

用戶用電信息采集系統是對電力用戶的用電信息進行采集、處理和實時監控的系統，可實現計量異地監測、電能質量監測、用電分析和管理、相關信息發布、分布式能源管理、智能用電設備的信息交互等功能，為提高工作效率，為“量價費損、電網改造”等提供基礎數據與依據。

用戶用電信息采集系統分為主站層、通信信道層、設備采集層三個層。其中設備采集層負責收集用戶用電信息、處理數據并實現和主站的交互。參見圖1中的(a)和(b)，智能電網用電信息采集系統通常為樹狀結構(如圖1中的(a)所示)或網狀結構(如圖1中的(b)所示)，包括一個集中器，多個電能表和通信模塊，通信模塊分別設置在集中器和各電能表中作為節點，構成用電信息采集系統通信網絡。集中器中設置的通信模塊為通信網絡的中央協調器(簡稱CCO)，在用電信息收集過程中負責啟動抄表業務，發送抄表條目，接收用電信息數據并發送給集中器。各電能表中設置的通信模塊根據在網絡中的角色分為通信網絡的代理協調器(簡稱PCO)和站點(簡稱STA)，在用電信息收集過程中負責接收或轉發CCO的抄表命令，目的站點將數據發送至電能表，STA從其對應的電能表獲取該電能表的用電信息并發送給CCO。

如圖1中的(a)和(b)所示，用電信息采集系統通信網絡中包括一個CCO和多個STA，STA和CCO之間通過預先設定的路由來進行通信，對于一個具體的STA，其到CCO的路由中的上一級節點即為該STA的PCO，一個PCO下可以有多個STA，最上級的，即第一層STA直接和CCO通信，無需經PCO轉發。由于網絡拓撲結構的變化，PCO和STA的角色可以互相轉換。

用電信息采集系統通信網絡使用了基于信標幀的信道訪問機制，CCO周期性地發送信標幀，信標幀中包含了CCO分配的信標周期內的信標時隙，TDMA時隙，CSMA時隙，綁定CSMA時隙等時隙的規劃信息。用戶用電信息采集系統通信網絡中的所有子節點必須遵循CCO分配的時隙，進行信道訪問。

一般的，信標時隙和TDMA時隙等明確分配給CCO、PCO或者具體的STA使用的時隙，統稱為非競爭時隙(TDMA時隙)；CSMA時隙和綁定CSMA時隙等未指明使用者的時隙，需要由有需求的STA競爭使用的時隙，統稱為競爭時隙(CSMA時隙)。在多個用戶用電信息采集系統通信網絡并存并且相互干擾的時候，CCO之間需要進行時隙協調。信標周期的時隙劃分如圖2所示。

并且根據低壓電力線寬帶載波通信技術規范提供的數據鏈路層功能可以看出，MAC子層主要通過CSMA/CA和TDMA兩種信道訪問機制競爭物理信道，實現數據報文的傳輸。CSMA/CA傳輸效率和沖突概率存在很大關系。如果CSMA/CA沖突概率加大將導致不能進行正常數據傳輸。

在實際現實工程中，例如低壓電力線寬帶載波通信技術進行電力抄表應用，雖然單獨低壓電力線寬帶載波通信模塊功能正常，但是經常出現一些站點STA點電表抄表速度慢，或是抄表成功概率低。由于現在的用戶用電信息采集系統由于現在的用戶用電信息采集系統發生了采集規模增大、采集數據類型增多、實時性要求更高及應用場景更多等改變，且在電力系統的運行過程中，數據的實時監測是非常重要的，任何一項數據的異常都很容易影響電力交易的公平性和安全性，進而影響到用戶感受到的供電服務質量，這些都對用戶用電信息的采集速率和采集成功率有了更高的要求。

發明內容