CN101834829A - 动态组网方法和通讯部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动态组网方法和通讯部件。通讯部件包括：智能收发器和控制模块，所述控制模块包括：网络冲突避免单元，用于根据通过所述智能收发器侦听的电力线上的信道空闲状态信息，为需要发送的数据包设置随机发送时间；重复数据包检测及丢弃单元，用于对来自所述智能收发器接收到的电力线上的数据包进行分析，并在接收到的数据包为在先处理过的数据包时，丢弃新接收的数据包。本发明在电力线上多终端互相通讯时，通过动态组网技术控制通讯部件的智能转发，极大地提高了整个系统的抗电力线衰减和抗电力线复杂噪声的能力，明显缩短了通讯终端间的通讯时间，提高了通讯的实时性和系统的稳定性。

Description

动态组网方法和通讯部件

技术领域

本发明涉及电力线载波通讯的动态组网技术，适用于智能终端在电力线上的可靠通讯，特别是涉及一种在数据传输量较少的电力线网络中，实现的动态组网方法和通讯部件。

背景技术

电力线载波通讯是利用现有交流电源线作为通讯线路，使用电力线载波技术实现数据信号的传输，省去了铺线工程，能明显降低智能网络的组网成本，因此，电力线通讯成为自动抄表技术下行通讯信道的发展方向。利用电力线载波通讯技术实现自动抄表的自动抄表技术(Automatic Meter Reading，AMR)，相对于传统的手工抄表技术在提高抄表效率方面有了很大的提高。

目前，利用电力线载波通讯技术的自动抄表技术的典型技术有：采用集中器“学习”模式的自动抄表技术以及采用“组网”模式的自动抄表技术。其中，采用集中器“学习”模式的自动抄表技术基于扩频技术，通过模糊算法以及最后的穷举遍历，记忆多条中继路径并根据成功概率进行历史中继路径优化。而采用“组网”模式的自动抄表技术以载波监听多路访问/冲突检测(Carrier Sense Multi-Access/Collision Detection，简称CSMA/CD)为基础，以检测载波信号功率值和成功次数为依据，进行台区组建；当丢失节点高于设定值时，进行台区的拆分与优化。

发明人在实现本发明时发现，现有的上述二种利用电力线载波传输数据的自动抄表技术都是静态组网模式，至少存在如下缺陷：

(1)抄表系统不稳定。

电力线具有高衰减、高噪声、信号畸变大的特点，不同国家、地区以及台区间电力线通讯性能差别很大，即使在同一台区，不同通讯时段的通讯质量也存在较大差异。由于低压电网的负载、干扰、衰减的剧烈动态变化具有很强的随机性，即使是优化过的历史中继路径或台区的拆分和优化也很难适应这种变化。例如，采用集中器“学习”模式的自动抄表在抄表过程中，抄表指令的下行路径与该抄表指令相应的计量数据的上行路径相同，当抄表路径中某个节点出现故障时，将造成该次抄表过程的失败。采用“组网”模式的自动抄表系统虽然引入了CSMA技术，但实际网络冲突处理并不理想，仍存在网络拥堵等缺陷。

(2)抄表时间长，不能满足抄表实时性的要求。集中器“学习”模式需要收集大量的历史中继数据并对大量历史中继数据进行分析，其采用的模糊算法以及最后的穷举遍历的计算过程会占用大量的时间资源，随着中继个数的加长，单片机的计算量呈几何个数增加，这就限制了这种学习机制只能支持最多3个中继。这在复杂台区是远远不够的。这时就会用增加集中器的方法来解决现场问题。现场的运行状况表明，即使是在一个台区加装了多个集中器，达到100％的抄收率所需的抄收时间也是相当长的(几个小时，甚至十几个小时)，即要利用全天的大部分时段抄表才有可能达到100％的抄收率。抄表时间长不能满足抄表实时性的要求，无法实现对欠缴电费用户的实时控制功能，无法对窃电用户进行监测。“组网”模式中，每出现一个故障表或新增加一个表，系统都需进行重新组网，组网所需的时间较长。

(3)维护不便、成本较高。采用集中器“学习”模式和“组网”模式虽然可明显降低人力成本，但由于集中器“学习”模式是基于成功概率进行历史中继路径的优化，因而可能存在部分抄表盲区，还是需要辅有工作人员进行抄表盲区的手工抄表或故障排除，一定程度上增加了系统管理的成本。“组网”模式中，每出现一个故障表或新增加一个表，系统都需进行重新组网，增加系统维护难度，也提高了系统维护所需的成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种应用动态组网技术实现的动态组网方法和通讯部件，用以提高数据传输量较少的电力线网络中通讯的实时性和系统的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种通讯部件，包括控制模块以及智能收发器，所述控制模块包括：

网络冲突避免单元，用于根据通过所述智能收发器侦听的电力线上的信道空闲状态信息，为需要发送的数据包设置随机发送时间；

重复数据包检测及丢弃单元，用于对来自所述智能收发器接收到的电力线上的数据包进行分析，并在接收到的数据包为在先处理过的数据包时，丢弃新接收的数据包。

在上述技术方案的基础上，控制模块还可包括：数据包容量控制单元，用于在转发下行数据包之前接收到包含返回数据的上行数据包时，丢弃所述下行数据包；以及在预设发送时间内没有发送待发送的相应数据包时，丢弃相应数据包。

在上述技术方案的基础上，控制模块还可包括：网络崩溃避免单元，用于存储在先转发的预设数量的数据包，并在接收到的数据包和存储的数据包相同时，丢弃接收的数据包。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种动态组网方法，包括：

根据通过电力线载波通讯方式接收的数据包；

在转发数据包之前，对需转发的所述数据包设置随机发送时间，根据设置的随机发送时间转发数据包。

在上述技术方案的基础上，在对需转发的所述数据包设置随机发送时间之前还包括：

在接收到的数据包为在先处理过的数据包时，丢弃新接收的数据包。

在转发下行数据包之前接收到包含返回数据的上行数据包时，丢弃所述下行数据包；以及在预设发送时间内没有发送待发送的相应数据包时，丢弃相应数据包。

进一步的，本发明动态组网方法还可包括：存储在先转发的预设数量的数据包，并在接收到的数据包和存储的数据包相同时，丢弃接收的数据包。

本发明提供一种动态组网方法和通讯部件，使整个通讯网络实现动态组网，对需转发的数据包设置随机发送时间，使得通讯部件以随机的时序进行数据包的转发，该机制避免了数据包互相干扰的概率，有效解决网络冲突问题。数据包转发后，采取定时取消多余数据包以及重复数据包检测并丢弃的方法，从而实现网络容量的控制。同时，通过采取记忆多个历史通讯过程的方法避免了网络崩溃的发生。采用本发明实现的电力线通讯网络，有效解决了网络冲突问题、网络容量控制问题以及网络崩溃问题，极大地提高了通讯效率，缩短通讯时间，实现了电力线上的实时通讯，明显提高了通讯系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的通讯部件结构示意图；

图2为本发明第二实施例提供的低压电力线载波通讯终端的结构示意图；

图3为本发明第三实施例提供的动态组网方法应用场景示意图；

图4为本发明第四实施例提供的动态组网方法流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明第一实施例提供的通讯部件结构示意图。如图1所示，本发明通讯部件包括：智能收发器11和控制模块12；其中控制模块12包括：网络冲突避免单元121和重复数据包检测及丢弃单元122。

网络冲突避免单元121用于根据通过智能收发器11侦听的电力线上的信道空闲状态信息，为需要发送的数据包设置随机发送时间。网络冲突避免单元121根据通过智能收发器11侦听的电力线上的信道空闲状态信息，将所要发送的数据包进行随机处理，以控制多个通讯部件同时发送数据包的时序，以减少数据包之间因冲突而引起的数据包破坏。

重复数据包检测及丢弃单元122用于对来自智能收发器11接收到的电力线上的数据包进行分析，并在接收到的数据包为在先处理过的数据包时，丢弃新接收的数据包。重复数据包检测及丢弃单元122对来自智能收发器11接收到的电力线上的数据包进行分析，确定其是否是已经接收处理过的重复数据包，将重复包丢弃，以确保通讯部件只转发一次相同的数据包。

在上述技术方案的基础上，控制模块12还可包括：数据包容量控制单元123和网络崩溃避免单元124。

数据包容量控制单元123用于在转发下行数据包之前接收到包含返回数据的上行数据包时，丢弃该下行数据包；以及在预设发送时间内没有发送待发送的相应数据包时，丢弃相应数据包。数据包容量控制单元123在多个通讯过程同时进行时，避免通讯部件之间交替互相转发，使重复数据包检测失效，造成连续的镜像转发，避免网络崩溃。

网络崩溃避免单元124用于存储在先转发的预设数量的数据包，并在接收到的数据包和存储的数据包相同时，丢弃接收的数据包。网络崩溃避免单元124控制网络上有效数据的数量，降低一次通讯过程的时间，提高通讯效率。

发明人在实现本发明过程中发现，通讯部件中，符合LONWORKS技术规范的电力线智能收发器已支持“可预测p-保持CSMA”，即网络冲突检测避免机制。在试验中发现，网络中存在多个通讯部件(如：大于20个)时，采用这个机制发送数据包时，由于电网的复杂性网络当中会产生一半以上的错误数据包，这些错误数据包严重影响数据传输的成功概率并且占用大量的信道容量，使通讯效率降低。

本发明通讯部件通过控制模块实现动态组网技术。在网络冲突避免单元在转发数据包之前位数据包在预设的时间范围t设置随机发送时间，用这个随机时间作为通讯模块数据包的发送时间，使收到有效数据包的多个通讯模块以随机的分布去转发数据包。采用这个方法后，产生的错误数据包的概率大大降低，提高有效数据包的数量。

此外，在网络当中存在多个通讯部件时，如果一个部件把接收到的相同的数据包不做判断都去转发是没有必要的，而且会浪费的通讯时间并且会引发网络崩溃。在动态组网方法中，数据包中加入了包序号的标志，每一次通讯过程使用不同的包序号标志，以区分不同的通讯过程。只有通讯部件的重复数据包检测及丢弃单元收到新的包序号标志，才转发这个数据包，以后与此包序号相同的数据包将被丢弃，不做转发处理。

进一步的，由于数据包当中包序号的存在，已经避免了一个通讯过程当中的镜像转发问题。但是，由于网络范围的庞大，符合LONWORKS技术规范的电力线智能收发器一般通讯距离在300米左右，大于300米的通讯就会引入中继功能，使通讯部件互相转发接力，以达到与网络当中任何一个部件联络的目的。当引入中继后，随着中继级数的不确定，联络到一个通讯部件的时间也就不确定。为了提高整个系统的效率，在动态组网技术当中使用了多个通讯过程连续工作的模式，在每个连续工作的通讯过程之间有固定的延时时间t₁。那么在多个通讯过程同时存在一个网络当中时，由于包序号的频繁改变，会使重复数据包检测机制失效，导致网络崩溃。本发明控制模块在实现动态组网技术过程中，可通过网络冲突避免单元使用n个历史包序号存储溢出技术，保存n个以前转发过的包序号序列，当接收到的包序号在这个n个包序号序列当中时，将丢弃这个数据包，避免网络崩溃。

本发明提供的通讯部件可应用在数据传输量较少(如：500个字节以下)的电力线网络，实现动态组网，从而实现电力线上多个通讯部件之间数据通讯的可靠、高效传输。本发明提供的通讯部件解决了在低压电力线网络上多点到多点数据传输时所产生的通讯效率降低以及通讯不稳定的问题，其关键在于：网络冲突检测及避免技术、重复数据包检测及丢弃技术、通讯终端间数据包镜象转发造成的网络崩溃避免技术、通讯信道数据包容量控制技术。本发明在电力线上多终端互相通讯时，通过动态组网技术控制通讯部件的智能转发极大地提高了整个系统的抗电力线衰减和抗电力线复杂噪声的能力，明显缩短了通讯终端间的通讯时间，提高了通讯的实时性和系统的稳定性。

图2为本发明第二实施例提供的低压电力线载波通讯终端的结构示意图。如图2所示，本实施例低压电力线载波通讯终端包括用于计量数据的应用部件21和采用电力线载波通讯方式进行数据通讯的通讯部件22。应用部件21用于计量与用户使用资源或使用状态的数据相关的计量数据信息，例如：电表、水表、燃气表或其他用于记录数据或使用状态的智能表(如：空调使用状态记录表等)等。

通讯部件22包括电力线载波通讯接口221(即为本发明实施例中的智能收发器)和控制模块222组成，控制模块222包括重复数据包检测及丢弃单元2221、目标处理单元2222和中继转发处理单元2223、调度排序单元2224、数据包容量控制单元2225、网络冲突避免单元2226和网络崩溃避免单元2227。

通讯部件22中重复数据包检测及丢弃单元2221分别与中继转发处理单元2223、目标处理单元2222连接和电力线载波通讯接口221连接，通过电力线载波通讯接口221接收通过电力线传输的数据包，经过重复数据包检测及丢弃单元2221处理后将新的数据包上报给中继转发处理单元2223或目标处理单元2222。

当该数据包为来自控制器的下行数据包且该下行数据包中的目标地址为本载波终端时，通过目标处理单元2222与应用部件21通讯，获取与该下行数据包相应的数据，并生成上行数据包发送给调度排序单元2224。

当接收的数据包中的目的地址不是本终端地址或接收的数据包为上行数据包时，重复数据包检测及丢弃单元2221将该数据包进中继转发处理单元2223，经数据包容量控制单元2225过滤后转送到调度排序单元2224等待发送。

调度排序单元2224设置当前数据包的发送顺序后，将当前要发送数据包送到网络冲突避免单元2226和网络崩溃避免单元2227。网络冲突避免单元2226在为该数据包增加随机时间，并经网络崩溃避免单元2227进行过滤控制后，将当前数据包送给带CSMA机制的电力线载波通讯接口221。

带CSMA机制的电力线载波通讯接口221侦听电力线载波上的信道的空闲状态，如果电力线载波上的信道空闲则发送数据；如果电力线载波上的信道非空闲，将数据回送到数据包容量控制单元2225进行过滤，超过设置时间后取消该项发送，否则继续将该数据包送入网络冲突避免单元2226和网络崩溃避免单元2227进行数据发送尝试，直至数据发送成功或被取消。

本实施例通过网络冲突避免单元对需发送的数据包设置随机等待时间，使得低压电力线载波通讯终端以随机的时序进行数据包的转发，该机制有效避免了数据包互相干扰的概率，减少了由于网络冲突避免机制处理不彻底造成的循环冗余校验码(Cyclical Redundancy Check，简称CRC)错误数据包，采用本实施例进行动态组网，有效解决了网络冲突问题，通过数据包容量控制单元进一步控制发送数据包的数量，有利于提高抄表效率，缩短抄表时间，实现实时抄表，明显提高系统的稳定性。

本发明智能表实施例的上述各个功能模块也可集成在一个控制芯片中。例如：该控制芯片的主体可基于Lonworks协议的美国埃施朗(英文全称Echelon)公司型号为PL3120神经元芯片的二次开发，通过Lonworks协议可实现信道的冲突检测、数据包的转发以及重复数据包的丢弃等，从而实现网络智能抄表及管理等功能；基于该芯片的二次开发，还可利用窄带二进制相移键控(Bi-Phase Shift Key，简称BPSK)技术，采用双频载波，来提高系统抗干扰的能力。此外，该控制芯片的主体还可基于瑞斯康微电子(深圳)有限公司(Risecomm公司)的型号为Rise3401载波芯片的二次开发，通过外加控制单元(Micro Controller Unit，简称MCU)实现载波芯片驱动及载波通讯控制流程。实践表明，这二种方案经过现场运行测试，稳定、可靠，抄表实时性好。当然，本领域技术人员也可选用其他的物理芯片进行开发用以实现本发明智能表上述实施例的功能。

以下以本发明在电能表自动抄表系统当中的应用实例为例，说明本发明的技术方案。

电能表自动抄表系统包括一个集中控制器和多个智能电表组成的通讯网络，在集中控制器和智能电表当中都使用本发明的通讯部件作为通讯接口。集中控制器的抄表过程：

首先由集中控制器从表库中提取要抄收的电表，把此电表表号及要抄收的数据类型通过本发明的通讯部件发送到电网当中，所有的智能表通过本发明的通讯部件接收此下行数据包，如不是本电表表号则进行中继转发，如果是本表号的电表则组织数据并把该数据包通过本发明的通讯部件发送到电网当中，其他电表中继转发此上行数据包，直到集中控制器接收到该上行数据包，这就是一个完整的通讯过程，以次类推，直到完成全部电表抄收工作。

图3为本发明第三实施例提供的动态组网方法应用场景示意图。如图3所示，智能抄表系统包括中心控制服务器32，低压电力线载波通讯网31内包含有多个智能表和的载波控制器311。智能表和载波控制器311上分别集成有本发明通讯部件。

由于低压电力线上载波信号衰减和噪声较大且不稳定，途中描述了该台区某固定时刻的6个子网(可直接进行数据交换的多个载波终端(如：智能表)组成的一个子网络)的结构图，每个子网内包含多个智能表，集中控制器通过低压电力线与台区内各个智能表进行数据交换。

在采用电力线载波通讯方式进行数据通讯时，由于信号在电力线传输过程中有一定的衰减，只有在距离发射源一定范围内的接收端(如：智能表)才能够不失真的接收到调制在电力线上的数据包，电力线上各终端能够相互进行数据交换的距离范围即为有效通讯距离。假设，一个智能抄表系统中，距离集中控制器一个有效通讯距离范围内的所有智能表组成第0子网；距离第0子网一个有效通讯距离范围内的所有智能表组成第1子网；距离第1子网一个有效通讯距离范围内的所有智能表组成第2子网等等。本实施例仅示意出6个子网的情形，实际的系统中可包含更多的子网。

首先中心控制服务器32发送下行数据包(即：下发抄表命令)到载波控制器311。

载波控制器311收到来自中心控制服务器32的下行数据包后，通过低压电力线载波通讯网31顺序向各子网内所有智能表发送包含下行数据包，再通过低压电力线载波通讯网31接收来自该终端智能表的上行数据包(即包括返回数据的应答数据包)后，完成与该智能表的数据通讯。下面针对该数据交换进行详细阐述。

假定载波控制器抄收第7n智能表的数据，载波控制器发出下行数据包后，首先第0子网内所有的智能表接收到该下行数据后，通过判断进行中继转发，通过网络冲突和崩溃避免机制再加上CSMA机制，该下行数据由第22智能表首次中继转发成功，扩散到第2子网；以此类推最终当扩散到第5子网时，目标智能表即第7n智能表优先发送上行数据，同时取消第5子网中的下行数据包发送后，通过中继转发依次向第0子网发送上行数据包，当数据包中继到第0子网时，集中控制器收到该上行数据后，完成本次第7n智能表的通讯任务。

本发明智能抄表系统实施例在智能抄表过程中，通过多个智能表接收到下行数据包，非目标智能表对其进行中继转发，从而实现一次抄表过程。由于在一个抄表活动多个路由节点的参与，明显缩短了抄表时间，提高了抄表的实时性；并且通过在智能表中网络容量控制、网络冲突、崩溃避免机制，使得路由智能表以随机有序的方式进行数据包的转发，该机制有效避免了数据包互相干扰的概率，减少了由于网络冲突避免机制处理不彻底造成的循环冗余校验码(Cyclical Redundancy Check，简称CRC)错误数据包，有效解决了网络冲突问题；在智能表中还通过丢弃重复接收的数据包，并且可设置数据包发送的有效时间，在接收到上行数据包时取消对应的下行数据包发送，避免了智能表对相同或相应的数据包的镜像转发，限制了网络上无用数据包的数量，避免网络崩溃，从而有利于提高抄表效率，缩短抄表时间，实现实时抄表，明显提高系统的稳定性。在包括多个子网的智能抄表系统中，只需设置一个集中器即可完成系统内智能表抄表数据的抄收，因此，有利于降低系统成本。

图4为本发明第四实施例提供的动态组网方法流程图。本实施例以一个载波终端接收到数据包后，根据数据包的内容和类型进行相应处理的流程详细说明本发明的技术方案流程。本实施例包括以下步骤：

步骤41、通讯部件接收数据包，该数据包为下行或上行数据包；在通讯部件进行重复数据包判断，当该数据包为处理过数据包时，该数据包不做处理，丢弃该数据包；否则执行步骤42；

步骤42、通讯部件重复数据包检测及丢弃单元判断数据包信息是否为目标通讯部件的下行数据包，如果是转送到通讯部件目标处理单元步骤43，执行，否则送到通讯部件中继转发处理单元，执行步骤44；

步骤43、通讯部件目标处理单元根据下行数据包信息与应用部件通讯，取出相应数据并组织上行数据包，执行步骤46；

步骤44、通讯部件中继转发处理单元在收到需转发的数据后，转送到容量控制单元，执行步骤45；

步骤45、通讯部件容量控制单元先进行容量控制处理，判断当前数据包是否为无用的数据包，如果是，执行步骤48，否则，将需要中继的数据包送到调度排序单元，执行步骤46；

在动态组网当中以两种方式来控制网络当中数据包的数量，一种方式是：当通讯部件接收到本次通讯过程中，由控制器发来的下行指令数据包待转发时，同时收到了包含返回数据的上行数据包后，通讯部件判定下行指令数据包无效，数据包被丢弃，不做转发处理，以减少网络当中存在的数据包数量。另一个方式是：采用预设时间范围t内产生的随机时间，作为转发数据包的时序控制，当此通讯部件在时间t内因为信道被占有，还没能把该转发的数据包转发出去，则通讯部件确定丢弃该数据包，不做转发处理。

采用以上两个方法，限制网络上数据包的数量，以达到控制网络容量的目的。

步骤46、通讯部件调度排序单元将要发送数据按照时间排序，取出当前需要发送数据并转送到网络冲突崩溃避免单元进行数据发送与处理，执行步骤47；

步骤47、通讯部件网络冲突避免单元和网络崩溃避免单元收到当前要发送数据后，进行随机时间处理并转送到电力线载波通讯接口，将数据调制到电力线上；结束本流程。

步骤48、取消当前数据包，结束本流程。

依照本实施例的流程，实现本发明中的载波终端对管理器的下行通讯命令的处理，非目标数据中继转发以实现载波节点资源共享，直至目标节点对实现应答处理后，再经过中继转发返回到控制器，完成通讯流程。

为便于本领域技术人员更好地理解本实施例技术方案的实质，本发明第五实施例以图3所示的本发明应用实例中一个智能抄表过程的可能路径为例说明本实施例的技术方案。假设本实施例需抄收第5子网中第61智能表的计量数据。本实施例动态组网方法包括：

步骤51、中心控制服务器向载波控制器下发一个下行数据包(该下行数据包即为抄收智能表数据的命令)，下行数据包中有目的智能表，即第61智能表的地址信息。

步骤52、载波控制器通过电力线载波通讯的方式发送包括第61智能表的地址信息的下行数据包。

步骤53、第O子网中的所有智能表接收到该下行数据包时，根据数据包中地址信息判断自身为非目标智能表，第0子网中的智能表对该下行数据包进行中继转发，假设通过随机和CSMA机制第22智能表最先发送成功，其他表接收到该数据后作重复数据包丢弃处理。

步骤54、第0子网中的第22智能表发送成功后，第0子网、第1子网和第2子网中的各智能表接收到该信息后，第1子网和第2子网中的智能表判断自身为非目标智能表，与第0子网中未中继转发成功的智能表一起对该下行数据包进行中继转发，假设通过随机和CSMA机制第4n智能表最先发送成功，其他表接收到该数据后作重复数据包丢弃处理。

步骤55、第4子网中第4n智能表发送成功后，第0子网、第1子网和第2子网中的各智能表接收到该信息后，假设第61智能表收到该下行数据包，第61智能表判断自身为目标智能表，组织上行数据并优先发送到电力线上，其他子网如第4子网和第5子网中智能表在收到第61智能表发出的上行数据包(该上行数据包中携带有下行数据包相应的返回数据)后，在发送数据队列中取消该下行数据包的中继发送任务，转而执行第61智能表上行数据包的中继转发任务，假设通过随机和CSMA机制第51智能表最先发送成功。

步骤56、第4子网和第5子网中智能表在收到第51智能表发出的上行数据包后，对于首次接收的第4子网中智能表在发送数据队列中取消该下行数据包的中继发送任务，同其他智能表一起执行上行数据包的中继转发任务。假设通过随机和CSMA机制第32智能表最先发送成功。

步骤57、第1子网、第2子网和第3子网中智能表在收到第32智能表发出的上行数据包后，对于首次接收的第1子网和第2子网中智能表在发送数据队列中取消该下行数据包的中继发送任务，同其他智能表一起执行上行数据包的中继转发任务。假设通过随机和CSMA机制第11智能表最先发送成功。

步骤58、集中控制器收到第11智能表中继转发的上行数据包后，对第0子网优先发送第61智能表数据包中继取消命令数据包，其他智能表在收到该命令数据包后停止对第61智能表的上、下行数据中继转发任务，对下一次的通讯任务做好网络空闲准备。

步骤59、载波控制器在第61智能表的上行数据包中解析出目标数据上报给中心控制服务器。

步骤510、中心控制服务器接收该计量数据包，完成一个抄表指令对应的抄表流程。

由于网络传输实际条件较为复杂，线路衰减、噪声都是动态时变的，导致实际上第0-5子网中所包含的智能表数量随时改变，本实施例动态组网方法针对这种动态变化的网络结构进行动态跟踪，进行有效的数据通讯，由于采用了全员参与的中继转发机制，实际上每次数据的上行下行传送路由都是变化的，随当前的网络状态动态调整。因此有效的保证了数据传输的可靠性。

中心控制服务器一般在每天的凌晨5点通过GPRS网络招收集中控制器的零点抄收数据，根据收集的计量数据信息进行相应的电量发行、分析和处理，例如：结算费用、监控、打印清单等。

本发明动态组网方法不同于现有的集中器“学习”模式及“组网”模式，是根据实时的电网状态动态的选择最佳的通讯路径，即智能中继动态组网，不需要借助历史抄表数据，不固定子网范围，而是根据实际通讯时的电网状态进行随机调整，本发明动态组网方法实现智能抄表的技术方案相对于现有技术特色之处和优点至少在于：

1、智能抄表过程中多节点转发，使整个系统的抗衰减和抗噪声的能力最大化，是一种并联的失效模式，极大提高抄表成功率，明显缩短了抄表时间，提高了抄表的实时性。抄表指令数据包的下行路径和相应计量数据包的上行路径可能相同或不同。由于抄表过程采用全员参与的路由中继机制，所有可能发生的通讯路径都有可能成为集中控制器和目标智能表中间的通讯有效路径，因此摆脱了中继级数的极大提高了转发的效率和提高成功一次抄表成功率(一次抄表的成功率即为：集中器下发一次抄表指令即可完成相应的抄表过程)，明显缩短了智能抄表系统完成其覆盖台区100％抄表所需的时间。发明人在实现本发明过程中经过大量的测试结果表明，采用本发明动态组网方法进行智能抄表，一次抄表的成功率为100％，在智能抄表系统覆盖的台区内平均一个智能表的抄表时间为3-4秒，因此明显缩短了抄表时间，提高了抄表的实时性。

2、智能抄表过程中节点引入随机发送机制，解决了网络冲突问题。由于在智能抄表过程中是通过多智能表进行数据包转发。但如果系统包含的全部智能表都进行数据包的转发，会严重降低网络传输的效率，产生网络堵塞。因此，本实施例在智能表接收到抄表数据时，引入了随机等待算法设定随机等待时间，使得接收到数据包的智能表以随机的时序进行数据包的转发，该机制有效避免了数据包互相干扰的概率，减少了由于网络冲突避免机制处理不彻底造成的循环冗余校验码(Cyclical Redundancy Check，简称CRC)错误数据包。发明人在实现本发明时测试，对于存在100个智能表的网络，不采用随机等待机制，会产生50个以上的错误数据包；利用随机算法采用随机等待机制后，错误数据包的数量降低至少与5个。

3、引入丢弃数据包机制，限制网络数据包的数量，减少镜像转发，避免网络崩溃。由于整个智能抄表过程是连续的，智能表接收到数据包时，可能将因网络延迟后的数据包当作新的数据包进行无休止的互相镜像转发，这样明显增加了在网络中传输的数据包的数量，易引起网络堵塞，甚至造成网络崩溃。本发明动态组网方法引入丢弃数据包机制，例如：智能表对已接收的至少一个数据包进行存储，在新接收的数据包与存储的数据包相同时，丢弃所述新接收的数据包；和/或在需转发的数据包为上行数据包，以及转发数据包队列中包含有对应的下行数据包时，丢弃转发数据包队列中的下行数据包。发明人在实现本发明时对于存在100个智能表的网络进行测试，引入丢弃数据包机制后，网络上存在约20个有效的数据包；对于存在20个智能表的网络，引入丢弃数据包机制后，网络上存在约15个有效的数据包；对于存在小于20个智能表的网络，数据包均能得到有效的转发。

在发明人实现本发明之前，本领域技术人员普遍认为多节点转发的方法只适合应用于表数量小(如：少于100个智能表)的系统，当智能表数量增加时，系统会导致灰崩溃。为了验证本发明动态组网方法也可应用在智能表数量大的系统环境下，发明人在实现本发明过程中，对存有750个智能表的区域进行了测试，测试时间历时14天，抄收系统运行稳定，抄表率100％，每次系统完成抄收所需的抄表时间约50分钟，相对于集中学习和组网方式的现有抄表方法，有效解决了网络冲突，抄表快速实时，系统稳定性高，克服了本领域技术人员认为多路由节点转发的方法只适合应用于智能表数量小的系统的偏见。

本领域普通技术人员还可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种通讯部件，其特征在于，包括智能收发器和控制模块，所述控制模块包括：

网络冲突避免单元，用于根据通过所述智能收发器侦听的电力线上的信道空闲状态信息，为需要发送的数据包设置随机发送时间；

重复数据包检测及丢弃单元，用于对来自所述智能收发器接收到的电力线上的数据包进行分析，并在接收到的数据包为在先处理过的数据包时，丢弃新接收的数据包。

2.根据权利要求1所述的通讯部件，其特征在于，所述控制模块还包括：

数据包容量控制单元，用于在转发下行数据包之前接收到包含返回数据的上行数据包时，丢弃所述下行数据包；以及在预设发送时间内没有发送待发送的相应数据包时，丢弃相应数据包。

3.根据权利要求1或2所述的通讯部件，其特征在于，所述控制模块还包括：

网络崩溃避免单元，用于存储在先转发的预设数量的数据包，并在接收到的数据包和存储的数据包相同时，丢弃接收的数据包。

4.一种动态组网方法，其特征在于，包括：

根据通过电力线载波通讯方式接收的数据包；

在转发数据包之前，对需转发的所述数据包设置随机发送时间，根据设置的随机发送时间转发数据包。

5.根据权利要求4所述的动态组网方法，其特征在于，在对需转发的所述数据包设置随机发送时间之前还包括：

在接收到的数据包为在先处理过的数据包时，丢弃新接收的数据包。

6.根据权利要求4所述的动态组网方法，其特征在于，还包括：

在转发下行数据包之前接收到包含返回数据的上行数据包时，丢弃所述下行数据包；以及在预设发送时间内没有发送待发送的相应数据包时，丢弃相应数据包。

7.根据权利要求6所述的动态组网方法，其特征在于，还包括：存储在先转发的预设数量的数据包，并在接收到的数据包和存储的数据包相同时，丢弃接收的数据包。

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