CN101326768B - 在电力线网络中对调度表和网络信息进行通信的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本文提供了包括多个站(A、B、C、D)的电力线网络(202、220)，其中站(A、B、C、D)包括用于协调站(A、B、C、D)中的每一个的传输的中央协调器(Ccol)。中央协调器(Ccol)包括系统时钟和网络计时器，并且可被配置为发送多个网络计时器值。每个网络计时器值可以由中央协调器(Ccol)在多个信标的一个中发送。每个其它站(A、B、C、D)可被配置为利用网络计时器值和对应数量的本地计时器值来估计系统时钟和本地时钟之间的频率误差以及网络计时器和本地计时器之间的偏移量。每个其它站(A、B、C、D)进一步可被配置为利用该频率误差和偏移量来将本地计时器同步到网络计时器。

Description

在电力线网络中对调度表和网络信息进行通信的方法和设备
相关申请 
本申请要求于2005年7月27日提交的美国临时申请No.60/702,717的优先权，将其完整地引入本文以供参考。还将以下美国专利申请完整地引入本文以供参考，并且构成本申请的一部分： 
与本申请同时提交的名称为“____”，代理案号为No.0120142的美国专利申请序列号No.____； 
与本申请同时提交的名称为“____”，代理案号为No.0120143的美国专利申请序列号No.____； 
2005年8月2日提交的名称为“Communicating in a Network that includesa Medium having Varying Transmission Characteristics”的美国临时申请No.60/705,720； 
2006年1月24日提交的名称为“Time Synchronization in a Network”的美国专利申请序列号No.11/339,293； 
2006年1月23日提交的名称为“Communicating in a Network thatincludes a Medium having Varying Transmission Characteristics”的美国专利申请序列号No.11/337,946； 
____日提交的名称为“Synchronizing Channel Sharing withNeighboring Networks”，代理案号为SLA1890的美国专利申请序列号No.____，已转让给美国夏普实验室公司(Sharp Laboratories of America，Inc)； 
2005年7月27日提交的名称为“Method for Sharing the Channel withNeighbor Networks”的美国临时申请No.60/703,236； 
____日提交的名称为“Method for Providing Requested Quality ofService”，代理案号为SLA1891的美国专利申请序列号No.____，已转让给美国夏普实验室公司(Sharp Laboratories of America，Inc)； 
2005年7月27日提交的名称为“Method for Providing Requested Quality of Service”的美国临时申请No.60/703,317；以及 
2006年1月23日提交的名称为“Managing Contention-Free TimeAllocation in a Network”的美国专利申请序列号No.11/337,963。 
技术领域
本发明通常涉及通过以太网级网络的通信，更具体而言，涉及通过电力线网络的通信。 
背景技术
家庭联网的景象推动了许多商业计划，但是到目前为止所提供的产品在能力或者市场潜力方面都非常有限，而不能实现梦想。家庭联网与工作场所的联网不同。应用不同、业务模式不同，并且可用于携带数据的媒体也不同。当然，家庭联网用户可能想要在他们的计算机之间传递文件并且共享诸如打印机之类的外围设备。他们可能想要网关以进行宽带接入，从而他们可以在多个设备之间共享他们的因特网连接。用户还可能想要其它的服务，例如IP语音(VoIP)、流媒体娱乐以及对多用户联网游戏的支持。 
尽管一些较新的住房布配了适合于以太网的电缆，但是大多数住房却没有。因此，如果家庭网络物理媒体的选择仅限于电话线、无线以及电力线，则具有混杂的属性。 
近些年来，无线联网及相关组件都在增长。然而，无线通信还有范围有限和不能全面覆盖的不足，即，家庭的特定区域不能与其它区域通信。在特定类型的导致信号传播很差的建筑中，例如那些使用钢架和砖墙的结构中，这些问题特别突出。这些问题的解决方案昂贵且复杂，并且需要普通业主所不具备的技术能力。 
尽管首先电话线联网看起来似乎是解决方案，但是许多家庭在方便的位置缺少电话插孔来实现家庭联网的可预见益处。例如，一些较老的住房可能仅具有一个位于厨房的电话插孔，以供厨房和其它生活区域(例如，起居室、客厅等等)使用。因此，向远程设备提供网络连接可能会不方便或者很凌乱。在较不发达的国家，这个情景尤其令人不愉快。另一方面，电源插头几乎位于家中的每个房间，并且一些家庭在每个房间的每面墙上都具 有多个电源插座。电力线看起来是这三种用于通信的介质中最困难的一种，但是它的确有两个吸引人的属性。首先，如同电话线一样，不需要RF转换硬件，因此，与无线方案相比成本低。但是更重要的是，在家中人们想要使用联网设备的任何地方几乎都有电源插座。 
电力线介质是一种恶劣的通信环境。例如，在家中任意两个插座之间的信道具有极其复杂的传输线网络的传递函数，该传输线网络具有许多无端接的短截线，并且某些传输线网络具有阻抗变化的终端负载。这种网络具有随着频率而极大变化的幅度和相位响应。在一些频率上，传输的信号可以相对低损耗地到达接收机，然而在其它频率上其可能低于噪声基准。更糟糕的是，传递函数可能随时间改变。这是可能发生的，因为业主将新的设备插入电力线或者如果网络中所插入的某些设备具有时变阻抗。结果是，插座对之间的信道的传递函数可能会在很大范围内变化。在一些情况下，宽的带宽可能适用于高质量的传输，而在其它情况下，信道可能具有有限的携带数据的能力。 
随着多个联网设备可在任意时间通过电力线介质进行通信的趋势，涉及到联网设备的管理和协调的问题引起了对于联网设备之间的干扰以及网络资源的协调和共享的关注。因此，在本技术领域中需要能够有力地并且有效地解决这些关注的通信和协调方案。 
发明内容
本发明涉及用于在电力线网络中对调度表和网络信息进行通信的方法和系统。更具体而言，本发明提供了用于对所有联网设备的传输进行同步，以及向所有联网设备通信调度信息和基本网络参数以在电力线网络中实现最佳资源利用的方法和系统。 
在一个方面，电力线网络包括多个站，所述多个站包括中央协调器，用于协调每个站的传输。中央协调器包括系统时钟和网络计时器，并且可被配置为发送多个网络计时器值。每个网络计时器值例如可以具有32个比特。可以由中央协调器在多个信标的一个中发送每个网络计时器值。每个信标可以包括帧控制，所述帧控制包括多个电力线网络参数。每个其它站可被配置为利用网络计时器值和对应数量的本地计时器值来估计系统时钟 和本地时钟之间的频率误差以及网络计时器和本地计时器之间的偏移量。 
分别由系统时钟(即，CCo的时钟)和本地时钟来控制(在CCo中所保持的)网络计时器值和(在非CCo站中所保持的)本地计时器值。每个其它站(即，非CCo站)进一步可被配置为利用该频率误差和偏移量来将本地计时器同步到网络计时器。每个其它站进一步可被配置为利用该频率误差和偏移量来调整本地时钟以便进行同步的处理信号。中央协调器进一步可被配置为向每个其它站发送包括资源分配的调度表。 
在查阅以下详细描述和附图之后，本发明的其它特征和优点将对本领域普通技术人员显而易见。 
附图说明
在查阅以下详细描述和附图之后，本发明的特征和优点将对本领域普通技术人员显而易见，其中： 
图1示出了根据本申请的一个实施例的HPAV(HomePlugAudio Video，家庭插电音频视频)系统的概图； 
图2A示出了用于图1中的HPAV系统的示例性电力线网络配置的图。 
图2B示出了用于图1中的HPAV系统的另一个示例性电力线网络配置的图。 
图2C示出了用于图1中的HPAV系统的另一个示例性电力线网络配置的图。 
图3示出了用于图1中的HPAV系统100的示例性HPAV收发器的图。 
图4示出了用于图1中的HPAV系统100的示例性信标周期。 
图5示出了根据本发明的一个实施例用于将本地计时器同步到网络计时器的流程图。 
具体实施方式
尽管针对具体的实施例描述了本发明，但是如这里所附的权利要求所定义的，显然可以将本发明的原理应用于这里所述的本发明的具体描述的实施例之外。此外，本发明的描述中省去了某些细节，以免混淆本发明的创造性方面。所省去的细节在本领域普通技术人员的知识范围之内。 
本申请中的图以及它们所附的详细描述仅涉及本发明的示例性实施例。为了保持简洁，在本申请中没有具体描述使用本发明的原理的本发明的其它实施例，并且本附图中也没有示出。要记住的是，除非特别指出，可以用相同或者对应的参考标号来指示图中相同或者对应的元件。 
图1示出了根据本申请的一个实施例的HPAV(家庭插电音频视频)系统100的概图。如图所示，HPAV系统100包括：PHY(物理)层110、MAC(媒体访问控制)层120以及汇聚层130。当HPAV系统100处于传输模式时，PHY层110执行纠错控制、到OFDM(正交频分复用)符号的映射以及时域波形的生成；MAC层120确定正确的传输位置、将数据帧格式化为固定长度的实体以便在信道上传输，并且通过自动请求重传(ARQ)来确保及时和无差错的发送；汇聚层130执行桥接、连接中的业务分类，以及数据发送平滑功能。反之，当HPAV系统100处于接收模式时，PHY层110、MAC层120和汇聚层130反向地执行对应的功能。 
HPAV系统100利用OFDM调制技术，这是由于其在当前频率选择性信道中固有的适应性，其对窄带干扰的弹性，以及其对突发噪声的鲁棒性。通过使用OFDM符号的时域脉冲成形，无需额外的传输陷波滤波器就可以得到深的频率陷波。HPAV系统100采用1155个载波，范围从1.80MHz到30.00MHz。 
图2A示出了用于图1中的HPAV系统100的示例性音频视频逻辑网络(Audio Video Logical Network，AVLN)。AVLN包括一组具有相同的网络成员密钥(Network Membership Key，NMK)的站或者设备。在本申请通常称为“电力线网络”的AVLN中，所述站或设备中的一个成为中央协调器(CentralCoordinator，CCo)设备，其负责协调网络中的所有站的传输，以便为每个连接实现最大的总网络吞吐量和良好的QoS。CCo还负责对希望加入网络的站进行认证、管理加密密钥以及对与邻近网络的资源共享进行协调。可以将CCo预先配置为这样，或者通过指定的选择过程来自动地选择；然而，在AVLN中一次只有一个站可以作为中央协调器(CCo)。注意，AVLN(即电力线网络)中的站可以经由电力线(即交流线)进行通信。 
如图2A中所示，AVLN 202包括站A、B、C和D以及CCo1。给定站的物理网络(PhyNet)是至少可以在帧控制(FC)级别和ROBO(鲁棒)模式下与 该站进行物理通信的站的集合。PhyNet相对于给定的站，并且物理上临近的多个站的PhyNet有可能不同。在本申请中，注意，双向箭头，如图2A中的双向箭头204，用于指示两个站，如站A和CCo1，有能力在PHY级上进行通信。如图2A中所示，所有站可以互相通信，因此，如表1中所示，所有站的PhyNet是相同集合{A，B，C，D，CCo1}。如果属于一个AVLN的两个站属于彼此的PhyNet，则它们可以互相通信。如图2A中进一步所示，AVLN202与AVLN 202中每个站的PhyNet一致。 
表1 
  站  图2A   图2B   图2C
  A  {A，B，C，D，CCo 1}   {A，B，CCo1}   {A，B，CCo1}
  B  {A，B，C，D，CCo 1}   {A，B，CCo1}   {A，B，CCo1}
  C  {A，B，C，D，CCo 1}   {C，D，CCo2}   {C，D，CCo1}
  D  {A，B，C，D，CCo 1}   {C，D，CCo2}   {C，D}
  CCo1  {A，B，C，D，CCo 1}   {A，B，CCo1，CCo1}   {A，B，C，CCo 1}
  CCo2  N/A   {C，D，CCo1，CCo1}   N/A
图2B示出了用于图1中的HPAV系统100的两个示例性的AVLN。如图2B中所示，AVLN 210包括站A和B以及CCo1，AVLN 212包括CCo2以及站C和D。表1中示出了图2B中的每个站的PhyNet。 
图2C示出了用于图1中的HPAV系统100的示例性的AVLN。如图2C中所示，AVLN 220包括CCo1以及站A、B、C和D。表1中示出了图2C中的每个站的PhyNet。 
图3示出了用于图1中的HPAV系统100的示例性HPAV收发器的图。HPAV收发器300包括发送器端310，其使用OFDM调制，以及接收器端360。在发送器端310，PHY层(即图1中的PHY层110)从MAC层(即MAC层120)接收其输入。图3中示出了对分别由1.0.1FC编码器320、AVFC编码器330和AV有效载荷数据编码器340所处理的HomePlug 1.0.1帧控制(FC)数据312、HomePlug AV帧控制数据314和HomePlug AV有效载荷数据316进行不同编码的三个独立的处理链。这三个编码器的输出引入到公共的OFDM调制结构中，包括映射器350、快速傅立叶反变换(IFFT)处理器 352、循环前缀插入、符号窗和重叠模块354，以及前同步码插入356，该OFDM调制结构最终馈入用于将信号耦合到电力线介质390的模拟前端(AFE)模块358。 
在接收器端360，AFE 365用自动增益控制器(AGC)368和时间同步模块370来进行操作，以馈入独立的帧控制和有效载荷数据恢复电路。通过利用用于HomePlug 1.0.1限定器的384点FFT 372和用于HomePlug AV的3072点FFT 374对所接收的采样流进行处理，并且使其通过分别用于HomePlug 1.0.1和HomePlug AV模式的独立的帧控制解码器380和382，来恢复帧控制数据。通过3072点FFT 374、解调器375、并且通过AV有效载荷数据解码器384的解交织器385、turbo卷积解码器386和解扰器387来处理采样的时域波形的有效载荷部分，以恢复AV有效载荷数据，其中该有效载荷部分仅包含HomePlug AV格式的符号。 
在本发明中，网络的CCo(例如图2A中的AVLN 202的CCo1)对称为信标的特殊信号进行发送，该信标包含系统范围内的信息，如网络ID、与其进行协调的邻近网络的编号、传输的当前调度表(例如，何时允许哪个站进行发送)，以及网络模式(例如，是处于HPAV模式还是HPAV混合模式)。信标还可以包含对于来自特定站的消息的响应，其中所述特定站请求资源、请求加入网络，或者传递了加密密钥，等等。如以下结合图4所述，CCo以规律的时间间隔来发送信标，其中所述时间间隔与电力循环的特定相位相关联。所述信标以所谓的ROBO(鲁棒)模式发送，其中ROBO模式用于由其它站来可靠地接收该信标，其中每个站从CCo到该站经历不同的信道特性。在ROBO模式中，调制独立于信道特性，并且通过低速率编码、低密度调制和有效载荷的接收和交织来实现鲁棒性。 
每个HPAV站(例如图2A中的站A、B、C和D)监视信道中HP1.0设备的出现。当站检测到HP1.0设备的出现时，通知CCo(例如图2A中的CCo1)，CCo将网络(例如图2A中的AVLN 202)切换到HPAV混合模式。在混合模式操作中，HPAV网络通过使得HP1.0站仅在信标周期的CSMA/CA区域内进行发送来避免来自HP1.0站的干扰。从而HPAV站和HP1.0站可以在同一介质上共存，而在该周期的无竞争部分，HPAV站保持所有已调度的传输的优点。 
图4根据本发明的一个实施例，示出了与示例性电力线循环同步的示例性的信标周期。如图4中所示，信标周期402(即两个连续的信标传输之间的时间)基本等于电力线循环404的两个周期。例如，对于频率为60Hz的电力线(即对于60Hz系统)，信标周期标称等于33.33毫秒(ms)。例如，对于频率为50Hz的电力线(即对于50Hz系统)，信标周期402标称等于40ms。在一个实施例中，信标周期402可以精确地等于电力线循环404的两个周期。如图4中进一步所示，信标周期402的开始可以从电力线循环的开始处偏移一段固定的时间。 
如图4中所示，信标周期402包括信标区域406、CSMA(Carrier SenseMultiple Access，载波侦听多路访问)区域408以及保留区域410。信标区域406包括由CCo所生成的信标，并且可以包括前同步码、帧控制和信标有效载荷。CCo确保信标与电力线循环保持同步，并且不依赖于CCo本地时钟频率。 
通过使用一个或者多个信标项，在信标有效载荷中对描述信标周期402中的分配的信息进行广播。信标区域406还包括关于CSMA区域408以及保留区域410的持续时间的信息。CSMA区域408包括持久共享的CSMA分配区域416，该区域被分配给使用CSMA信道接入机制的连接(即发送和接收站之间的会话)。保留区域410是信标周期402的片段，在该片段期间仅允许一个站进行发送，保留区域410进一步被划分成持久分配区域412和非持久分配区域414。将持久分配区域412分配给需要QoS(服务质量)的连接(即，发送和接收站之间的会话)。将非持久分配区域414分配给以下中的一个或者多个： 
(a)分配到持久分配区域412中的、可能因为信道恶化一段短或者长的时间段或者因为特定应用的需求增加(例如在视频或者音频快进期间)而需要额外能力的活动连接； 
(b)附加的CSMA周期(例如，当CCo在常规CSMA周期中感测到高级冲突时)；以及 
(c)特殊的系统需要，例如发现信标(discover beacon)，其目的是发现不能检测或者听到CCo的隐藏节点(即，站)。 
利用“持久调度表”来控制持久分配区域412中的分配和持久共享的 CSMA分配区域416中的分配，并且利用“非持久调度表”来控制非持久分配区域414中的分配。持久调度表和非持久调度表都包括在信标的广播消息中。持久调度表对于当前信标周期以及一定数量的后续信标周期有效，其中后续信标周期的数量在该信标中指示。由于持久调度表对于一定数量的后续信标周期有效，其(即持久调度表)允许网络(例如图1中的AVLN 202)中的所有站(例如图2A中的站A、B、C和D)知道该调度表，即使这些站偶尔接收信标失败。 
除了持久调度表，该系统(例如图1中的HPAV系统100)可以支持预览调度表，该预览调度表提供下一个调度表的预览。因此，当有必要改变调度表时，可以在新的调度表实际生效之前对其进行宣告。例如，信标可以利用计数器来指示在新的调度表生效之前要经过多少个信标周期。预览调度表还允许一些站错过信标接收而不丢失调度表信息。 
与持久调度表相反，非持久调度表仅对于其所宣告的信标周期有效。因此，如果站在特定周期内没有接收到信标，则该站在该周期期间只是简单地不使用非持久分配区域414的任何部分。另一方向，当站没有接收到当前信标时，其(即，该站)可以为了自身使用或者为了整个系统的利益(例如，以发现信标的形式)，利用非持久分配区域414中的任何分配。 
持久和非持久调度表有利地允许在不可靠的介质中更可靠地分发调度表，同时允许对于快速改变的情况进行迅速反应，或者无需向系统功能具体分配资源就实现该功能。 
CCo在对电力线网络的活动进行协调并且确保最大资源利用中承担特殊的任务。CCo在与电力线网络中的其它站的交互中采用信标。各种网络功能之间的信标的格式、定时和共享是HPAV系统(例如图1中的HPAV系统100)的效率、高可靠性以及功能性的关键要点。信标由CCo发送并且由电力线网络中的所有其它站来接收，并且将其(即，该信标)同步到电力线循环(例如图4中的电力线循环404)。 
在电力线信道中，来自所有站的所有传输与信标的同步非常关键，这是因为许多干扰设备会引起扰动，例如信道增益和相位以及噪声级别的改变，其中所述扰动与电力线循环同步并且仅占用该循环的一部分。将所有传输同步到电力线循环使得能够进行更好的资源利用。通过在信标周期(即， 两个连续的信标传输之间的时间间隔)中针对信标传输的位置来指定传输区域来实现这个功能。 
所有站的信号处理时钟(即，本地时钟)与CCo的同步将使得OFDM(正交频分复用)信号的载波之间的信道间干扰和由于接收器处的频率误差估计所导致的性能损失最小化，这又使得可用链路的容量利用最佳。在一个实施例中，通过将被称为NTB(Network Time Base，网络时间基准)的CCo上的25MHz的时钟值包括在信标中，并且要求所有站在多个信标实例中观察该NTB的值并且估计所述NTB值和对应的本地25MHz计时器值(称为LTmr(本地计时器))之间的差异，来实现这个功能。 
既可以按照NTB来明确地调整LTmr，又可以在校正本地站的操作时估计并且使用其与NTB的频率差。例如，本地站可以使用这个估计来对其利用其本地时钟所生成的数字波形进行重新采样，以生成利用完全同步的信号处理时钟所生成的波形。 
现在参考图5，其中根据本发明的一个实施例示出了示例性的流程图500，其描述了在电力线网络中用于将各个站的本地计时器同步到CCo的网络计时器的方法。图5的流程图500中省去了对于本领域普通技术人员来说显而易见的特定细节和特征。例如，如本领域所公知的，一个步骤可由一个或者多个子步骤组成或者可以涉及专用设备。尽管流程图500中所示的步骤502到508足以描述本发明的一个实施例，但是本发明的其它实施例可以利用与流程图500中所示出的不同的步骤。 
从步骤502开始，将电力线网络(例如图2A中的AVLN 202)中的一组站(例如图2A中的站A、B、C和D)中的一个站指定为CCo(例如CCo1)。例如，可以通过预先配置或者通过利用规定的选择过程自动选择来将CCo指定为CCo。在步骤504，CCo向电力线网络中的每个其它站发送网络计时器的值。该网络计时器由CCo来保持并且其还被称为网络时间基准(NTB)，该网络计时器由CCo的系统时钟来控制。例如，可以通过从CCo的系统时钟导出的25MHz时钟来对确定网络计时器的时钟。例如，该网络计时器可以是32比特计时器。每个网络计时器值由CCo在信标中进行发送，该值位于信标周期(例如图4中的信标周期402)的信标区域(例如图4中的信标区域406)。 
CCo的系统时钟和网络计时器用于校正(调整)本地时钟，导出ATS(Arrival Time Stamp，到达时间戳)以及执行抖动控制功能，其中该本地时钟用于对电力线网络中的所有非CCo站的发送和接收信号进行处理，以及对信标位置和信标周期(例如图4中的信标周期402)中的调度表进行宣告。可以将网络计时器值嵌入到信标的帧控制中，作为32比特的BTS(信标时间戳)。BTS是NTB(即，网络计时器)在BTT(Beacon Transit Time，信标渡越时间)时的值，将其定义为信标PPDU(PHY Protocol Data Unit，PHY协议数据单元)的第一个非零采样出现在发送器的模拟输出上的时刻。 
在步骤506，每个非CCo站利用网络计时器值和对应的本地计时器值来估计系统时钟和本地时钟之间的频率误差，并且估计网络计时器和本地计时器之间的偏移量，其中该偏移量是由本地时钟控制的。当每个非CCo站检测到信标时，该非CCo站可以在接收到信标n的AV前同步码信号的开始时存储其本地计时器的值(例如，32比特值)，记为LTmrn(即，对应于信标n的本地计时器值)。所接收的信标包括信标时间戳(即，网络计时器值)，记为BTSn。CCo(即，发送器)和每个非CCo站(即，接收器)之间的传播延迟可以忽略；然而，如果已知该延迟，则可以在偏移量的计算中对其进行补偿。 
可以用以下公式来估计时钟频率和计时器偏移误差： 
FreqError1＝(BTS1-BTS0)/(LTmr1-LTmr0)-1   (公式1)； 
Offset1＝BTS1-LTmr1(公式2)； 
FreqErrorn＝FreqErrorn-1+wf·((BTSn-BTSn-1)/(LTmrn-LTmrn-1)-1-FreqErrorn-1)，其中n≥2，(公式3)；以及 
Offsetn＝Offsetn-1+FreqErrorn·(LTmrn-LTmrn-1)+wo·((BTSn-LTmrn)-(Offsetn-1-FreqErrorn·(BTSn-LTmrn-1)))，其中n≥2，(公式4)。 
在各个公式3和4中，wf和wo是形式为1/2k的加权常数，其中k为正整数。更大的k值对每个BTSn和LTmrn对之间由诸如前同步码检测抖动所导致的不确定性提供更好的滤波。更大的k值导致用更长的时间段来实现到频率误差的正确估计的收敛。当追踪到信标时，建议对于第一采样使用小的k值，并且增加到最终值。 
一旦知道(公式3中的)FreqErrorn和(公式4中的)Offsetn是正确的，就可 以通过以下公式来确定在时刻i网络时间基准估计(NTB_STAi)和本地计时器(LTmri)之间的关系： 
NTB_STAi＝LTmri+Offsetn+FreqErrorn·(LTmri-LTmrn)(公式5)；以及 
LTmri＝(NTB_STAi+FreqErrorn·LTmrn-Offsetn)/(1+FreqErrorn)(公式6)。 
在公式5和公式6中，Offsetn、FreqErrorn和LTmrn是根据最近接收到的信标计算的。 
在步骤508，电力线网络中的每个非CCo站利用该频率误差和偏移量来将本地计时器同步到网络计时器。本地计时器例如可以是32比特计时器，其频率和绝对值被同步到CCo的网络计时器。每个非CCo站可以利用该频率误差和偏移量来对它们的本地时钟进行调整，以实现发送和接收信号的同步处理。 
信标的帧控制中有以下字段：网络ID、与本实施例中的电力线网络进行协调的邻近电力线网络的数量，以及电力线网络的模式(即，其是否感测到HP1.0设备的存在以及其是否运行在容许HP1.0共存的混合模式中)。这些字段是固定的并且包括在信标的每个传输中，并且电力线网络中的所有站以及邻近电力线网络的CCo都对这些字段感兴趣。这些特征允许接收站快速解析字段并且进行恰当的动作。 
调度表定义了信标周期(例如图4中的信标周期402)的结构，例如将其划分成信标区域、(多个)CSMA/CA区域、持久CFP(contention-free period，无竞争周期)和非持久CFP。调度表进一步定义了具有CFP的具体区域对于具体连接的分配。所有网络站可能对整个或者部分调度表感兴趣，并且该调度表包含在广播消息中，因为其长度和复杂度可能依赖于网络上的当前业务量曲线而变化。 
除了定义网络定时和有线资源管理之外，CCo还执行关联、认证和密钥分发功能，以及与邻近电力线网络的资源协调。这些功能是通过将MAC管理消息或者条目(MME)包括在信标有效载荷中来完成的。通常将这些消息单播给该功能所涉及的特定站。当有潜力和能力彼此通信的站不属于相同的兴趣社区时，例如当HPAV网络建立在两个邻近的公寓中时，形成邻居电力线网络。在业主指导之下的认证处理期间形成每个兴趣社区。 
因此，如上所述，本发明提供的HPAV系统包括经由电力线网络中的 电力线来进行通信的站，其中CCo(中央协调器)向每个站发送网络计时器值，并且其中该网络计时器值在信标中发送。在本发明的HPAV系统中，电力线网络中的每个站利用该网络计时器值来将其本地计时器同步到由CCo的系统时钟所控制的网络时间。结果是，本发明有利地实现了HPAV系统中调度表和网络信息的有力并且有效的通信。 
本发明的以上描述表明，在不脱离本发明的范围的前提下，可以用各种技术来实现本发明的概念。此外，尽管通过具体参考某些实施例来描述了本发明，但是本领域的普通技术人员将会认识到，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以在形式和细节方面进行改变。例如，可以构想，可以用软件和/或硬件来实现这里所公开的电路，并且可以将软件存储在任何存储介质或者存储器中。所述实施例仅应被视为是示例性的而不是限制性的。应该理解，本发明并不局限于这里所描述的特定实施例，而是在不脱离本发明的范围的前提下能够具有多种重新配置、修改和替换。 

Claims (14)

1.一种电力线网络，包括：
多个站，所述多个站中的一个站被指定为中央协调器CCo，所述中央协调器用于对所述多个站中的每一个站的传输进行协调，其中所述中央协调器具有由系统时钟控制的网络计时器；
其中所述中央协调器被配置为对希望加入所述电力线网络的站进行认证，并且其中所述CCo能够被预先配置，或者能够通过指定的选择过程而被自动地选择，并且所述中央协调器可被配置为根据电力线循环的特定相位以规律的时间间隔发送多个信标信号并且保持所述信标信号与所述电力线循环同步，
所述信标信号包含传输的当前调度表和作为信标时间戳的网络计时器值，所述信标时间戳用于调整所述多个站中的非CCo站的本地时钟以使所述多个站中的非CCo站利用多个所述网络计时器值和对应的多个本地计时器值来估计所述系统时钟和本地时钟之间的频率误差以及所述网络计时器和本地计时器之间的偏移量，并且允许所述多个站中的所述非CCo站中的每一个站利用其本地时钟来生成数字波形并且进一步使用所述频率误差来对所述数字波形进行重新采样，以便进行同步的信号处理。
2.如权利要求1所述的电力线网络，其中，所述规律的时间间隔不依赖于所述中央协调器上的本地时钟。
3.如权利要求1所述的电力线网络，其中，所述中央协调器具有由系统时钟控制的网络计时器，用于生成所述信标时间戳，并且所述多个站中的所述非CCo站中的每一个站可被配置为：利用多个所述信标时间戳和对应的来自于由所述本地时钟控制的本地计时器的多个所述本地计时值来估计所述系统时钟和其所述本地时钟之间的频率误差。
4.如权利要求3所述的电力线网络，其中，所述多个站中的所述非CCo站中的每一个站可被配置为：利用多个所述信标时间戳和对应的多个所述本地计时值来估计所述网络计时器和其本地计时器之间的偏移量。
5.如权利要求1所述的电力线网络，其中，多个所述信标时间戳中的每一个包括32个比特。
6.如权利要求1所述的电力线网络，其中，所述多个信标信号中的每一个包括帧控制，所述帧控制包括多个电力线网络参数。
7.如权利要求1所述的电力线网络，其中，所述中央协调器进一步可被配置为：将包括资源分配的调度表发送给所述多个站中的所述非CCo站中的每一个站。
8.如权利要求7所述的电力线网络，其中，所述调度表指示何时允许所述多个站中的哪个站进行发送。
9.一种用于对经由电力线进行通信的多个站的传输进行协调的方法，所述多个站中的第一个站被指定为中央协调器CCo，并且其中所述CCo被配置为对希望加入电力线网络的站进行认证，并且所述CCo能够被预先配置，或者能够通过指定的选择过程而被自动地选择，所述CCo具有由系统时钟控制的网络计时器，所述方法包括：
所述多个站中的非CCo站根据电力线循环的特定相位以规律的时间间隔从所述中央协调器接收多个信标信号，其中所述CCo保持所述信标信号与所述电力线循环同步，所述信标信号包含传输的当前调度表和作为信标时间戳的网络计时器值，所述信标时间戳用于调整所述多个站中的所述非CCo站的本地时钟；
所述多个站中的所述非CCo站利用多个所述网络计时器值和对应的多个本地计时器值来估计所述系统时钟和本地时钟之间的频率误差以及所述网络计时器和本地计时器之间的偏移量，并且
所述多个站中的所述非CCo站中的每一个站利用其本地时钟来生成数字波形并且进一步使用所述频率误差来对所述数字波形进行重新采样，以便进行同步的信号处理。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述规律的时间间隔不依赖于所述中央协调器上的本地时钟。
11.如权利要求9所述的方法，其中，所述中央协调器具有由系统时钟控制的网络计时器，用于生成所述信标时间戳，并且所述多个站中的所述非CCo站中的每一个站可被配置为：利用多个所述信标时间戳和对应的来自于由所述本地时钟控制的本地计时器的多个所述本地计时值来估计所述系统时钟和所述本地时钟之间的频率误差。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述利用包括：所述多个站中的所述非CCo站中的每一个站利用多个所述信标时间戳和对应的多个所述本地计时值来估计所述网络计时器和所述本地计时器之间的偏移量。
13.如权利要求9所述的方法，其中，所述调度表指示何时允许所述多个站中的哪个站进行发送。
14.如权利要求9所述的方法，其中，多个所述信标时间戳中的每一个包括32个比特。
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