CN103262434A - 用于电力线通信的介质访问控制层 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电力线通信（PLC）的介质访问控制（MAC）层的系统和方法。一种方法可以包括接收用于传输的包，每个包与优先级代码关联，每个优先级代码与其相应的包的时间或到达次序无关（801）。所述方法还可以包括传输具有比第二子集中优先级代码更高的优先级代码的包的第一子集，以及缓冲第二子集中的包，以便稍后传输（802，803）。另一种方法可以包括识别与邻近服务节点关联的链路质量指示（LQI），选择服务节点中具有最高LQI的一个，以及向选择的服务节点传输提升所需要的包数据单元。再一种方法可以包括向PLC设备传送基于因特网协议（IP）的消息，所述消息排除网格报头信息、分片报头信息和/或PLC设备的IP地址。

Description

用于电力线通信的介质访问控制层

技术领域

实施例一般地涉及电力线通信（PLC），并且尤其是涉及PLC的介质访问控制（MAC）层。

背景技术

电力线通信（PLC）包括用于在相同介质（即，电线或导体）上传输数据的系统，所述介质也用于向住宅、建筑物和其他处所传输电力。一旦配置，则PLC系统能够实现广泛的应用，包括：例如，自动仪表读数和负荷控制（即，实用型应用），汽车使用（例如，给电动汽车充电），家庭自动化（例如，控制家用电器，灯等），以及计算机网络（例如，因特网访问），等等。

目前世界各地正在开展各种PLC标准化的努力，每一个都有自己独特的特点。一般来说，PLC系统可以基于本地法规、本地电网的特点等而不同地实施。竞争的PLC标准的例子包括IEEE1901，HomePlug AV，电力线智能计量演进（PRIME），以及ITU-T G.hn（例如，G.9960和G.9961）规范。

发明内容

描述了用于电力线通信（PLC）的介质访问控制（MAC）层的系统和方法。在示例性实施例中，方法可以包括接收在PLC网络上传输的多个包，所述多个包中的每个与优先级代码关联，以及每个优先级代码与其相应的包的时间或到达PLC设备的次序无关。所述方法还可以包括执行载波侦听多路访问（CSMA）操作，以及响应于允许传输的CSMA操作，传输多个包的第一子集。在某些情况下，与第一子集中的包关联的优先级代码可以高于与多个包中的第二子集中的包关联的优先级代码。所述方法可以进一步包括缓冲第二子集中的包以便稍后传输，例如，在随后的CSMA操作后。

在某些实施方式中，执行CSMA操作可以包括在补偿时间后执行物理载波侦听（PCS）操作。而且，每个优先级代码可以由各自的包始发设备添加到其相应的包，所述包始发设备中的至少一个与PLC设备不同。

所述方法还可以包括，在稍后的传输之前，增加第二子集中的给定包的优先级代码。例如，增加优先级代码可以包括将优先级代码增加对应于给定包错失的若干传输机会的量。附加地或可替换地，增加优先级代码包括将优先级代码增加对应于时间的量，在所述时间里，给定包被缓冲。

所述方法可以进一步包括重新传输数据包，以响应于在超时期满之前未收到确认。例如，所述方法可以包括，在优先级代码被再次传输之前，将与数据包关联的优先级代码增加对应于以下至少一个的量：数据包错失的若干传输机会或数据包被缓冲的时间。

在另一个示例性实施例中，方法可以包括识别与PLC网络中邻近PLC设备的多个服务节点中的每个关联的链路质量指示（LQI），在多个服务节点中选择具有最高LQI的一个，以及向排除了其他的服务节点的选择的服务节点传输推广所需要的包数据单元（PNPDU）。在某些情况下，选择的服务节点可以经配置在随机选择的时间间隔期满后，向基本节点发送提升请求。

附加地或可替换地，基本节点可以经配置为PLC网络中的每个节点保持保持活跃表（keep-alive table），并且选择的服务节点不保持与基本节点关联的保持活跃定时器。所述方法还可以包括从选择的服务节点接收信标包并指定选择的服务节点是活跃的，以响应于已经从选择的服务节点接收到信标但未接收到保持活跃消息。

在其他实施例中，方法可以包括在PLC网络上将基于第一因特网协议（IP）的消息传输到另一个PLC设备，所述基于第一IP的消息排除下列中的至少一个：网格报头信息、分片报头信息或其他PLC设备的IP地址。所述方法可以进一步包括从其他PLC设备接收基于第二IP的消息，以响应于PLC网络上的第一消息，所述基于第二IP的消息也排除下列中的至少一个：网格报头信息、分片报头信息或PLC设备的IP地址。

在各个实施方式中，本文描述的一个或更多方法可以由一个或更多PLC设备（例如，PLC仪表，PLC数据集线器等）执行。在其他实施方式中，有形的电子存储介质可以具有存储在其上的程序指令，在由一个或更多PLC设备内的处理器执行后，所述程序指令促使所述一个或更多PLC设备执行本文公开的一个或更多操作。这样的处理器的例子包括但不限于：数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、片上系统（SoC）电路、现场可编程门阵列（FPGA）、微处理器或微控制器。在其他实施方式中，PLC设备可以包括至少一个处理器和被耦合到至少一个处理器的存储器，所述存储器经配置存储可由至少一个处理器执行以促使PLC设备执行本文公开的一个或更多操作的程序指令。

附图说明

图1示出了根据某些实施例的PLC系统的图示。

图2示出了根据某些实施例的PLC设备或调制解调器的框图。

图3示出了根据某些实施例的PLC网关的框图。

图4示出了根据某些实施例的PLC数据集线器的框图。

图5示出了根据某些实施例的PLC协议堆栈的一部分的图示。

图6示出了根据某些实施例的PLC网状网络的图示。

图7示出了根据某些实施例的PLC自举过程的流程图。

图8示出了根据某些实施例的PLC传输控制步骤的流程图。

图9示出了根据某些实施例的用于数据包的PLC自动重复请求（ARQ）过程的流程图。

图10示出了根据某些实施例的集成电路的框图。

具体实施方式

图1示出了根据某些示例性实施例的电力线通信（PLC）系统。来自变电站101的中压（MV）电力线103通常携带数十千伏范围内的电压。变压器104将MV电力降压到在低压（LV）线105上的LV电力，所述LV线携带100-240VAC范围内的电压。变压器104通常被设计为以50-60Hz范围内的非常低的频率操作。变压器104通常不允许高频（例如大于100KHz的信号）在LV线105与MV线103之间穿行。LV线105经由仪表106a-n向客户馈送电力，所述仪表通常被安装在住宅102a-n的外面。（虽然被称为“住宅”，但房屋102a-n可以包括电力被接收和/或消耗的任何类型的建筑物、设施或位置。）断路器面板，例如面板107，提供了仪表106n与住宅102n内的电力线108之间的接口。电力线108向电源插座110、开关111和住宅102n内的其他电气设备输送电力。

在图1中示出的电力线拓扑结构可以被用于向住宅102a-n输送高速通信。在某些实施方式中，电力线通信调制解调器或网关112a-n可以被耦合到仪表106a-n处的LV电力线105。PLC调制解调器/网关112a-n可以用于在MV/LV线103/105上传输和接收数据信号。这样的数据信号可以用于支持计量和电力输送应用（例如，智能电网应用）、通信系统、高速因特网、电话通讯、视频会议、视频传输，等等。通过在电力传输网络上传输电信和/或数据信号，不再需要让每个用户102a-n安装新的电缆。因此，通过使用携带数据信号的现有配电系统，显著的成本节约是可能的。

用于在电力线上传输数据的示例性方法可以使用具有与电力信号不同频率的载波信号。载波信号可以通过例如使用正交频分复用（OFDM）方案或类似方案被数据调制。

在住宅102a-n处的PLC调制解调器或网关112a-n在不需要附加电线的情况下，使用MV/LV电网传输数据信号到PLC数据集线器或路由器114或传输来自PLC数据集线器或路由器114的数据信号。集线器114可以被耦合到MV线103或LV线105中的任意一个。调制解调器或网关112a-n可以支持多种应用，例如高速宽带因特网链路、窄带控制应用、低带宽数据采集应用或类似应用。在家庭环境中，例如，调制解调器或网关112a-n可以进一步使家庭和建筑物能够在供热和空气调节、照明和安全方面自动化。而且，PLC调制解调器或网关112a-n可以使电动汽车和其他家用电器能进行AC或DC充电。AC或DC充电器的例子如PLC设备113所示。在房屋的外面，电力线通信网络可以提供街道照明控制和远程电力仪表数据采集。

一个或更多PLC数据集线器或路由器114可以经由网络120被耦合到控制中心130（例如，公用事业公司）。网络120可以包括例如基于IP的网络、因特网、蜂窝网络、WiFi网络、WiMax网络或类似网络。这样，控制中心130可以经配置通过（多个）集线器114采集来自（多个）网关112和/或（多个）设备113的电力消耗和其他类型的相关信息。附加或可替换地，控制中心130可以经配置通过经由集线器114向每个网关112和/或设备113传送智能电网政策和其他监管或商业规则而实施这些规则。

图2示出了根据某些实施例的PLC设备113的框图。如图所示，AC接口201可以利用开关电路等以允许PLC设备113将电线108a与108b之间的连接切换为断开的方式被耦合到房屋112n内部的电线108a和108b。然而，在其他实施例中，AC接口201可以连接到单个电线108（即，不将电线108分成电线108a和108b），并且不提供这样的切换能力。在操作中，AC接口201可以允许PLC引擎202在电线108a-b上接收和传输PLC信号。在某些情况下，PLC设备113可以是PLC调制解调器。附加地或可替换地，PLC设备113可以是智能电网设备（例如，AC或DC充电器、仪表等）、家用电器或用于位于房屋112n内部或外部的其他电气元件（例如，街道照明等）的控制模块的一部分。

PLC引擎202可以配置为使用特定的频段经由AC接口201在电线108a和/或108b上传输和/或接收PLC信号。在某些实施例中，PLC引擎202可以经配置传输OFDM信号，但是也可以使用其他类型的调制方案。这样，PLC引擎202可以包括或否则被配置为与计量或监测电路（未示出）通信，所述计量或监测电路依次配置为经由电线108、108a和/或108b测量一些设备或家用电器的功耗特性。PLC引擎202可以接收这种功耗信息，将其编码为一个或更多PLC信号，并且在电线108、108a和/或108b上向更高级的PLC设备（例如，PLC网关112n、数据聚合器114等）传输该信息，以便进一步的处理。相反地，例如，PLC引擎202可以从这种更高级的PLC设备接收被编码在PLC信号中的指令和/或其他信息，以便允许PLC引擎202选择将操作的特定频带。

图3示出了根据某些实施例的PLC网关112的框图。如这个例子所述，网关引擎301被耦合到仪表接口302、本地通信接口304和频带使用数据库304。仪表接口302被耦合到仪表106，并且本地通信接口304被耦合到各种PLC设备中的一个或更多，例如PLC设备113。本地通信接口304可以提供各种通信协议，例如ZIGBEE、蓝牙、WI-FI、WI-MAX、以太网等，其可以使网关112能够与多种不同的设备和家用电器通信。在操作中，网关引擎301可以经配置从PLC设备113和/或其他设备以及仪表106采集通信，并且用作这些不同设备与PLC数据集线器114之间的接口。网关引擎301还可以经配置向特定设备分配频带和/或向这种设备提供使其能够自分配其自身的操作频率的信息。

在某些实施例中，PLC网关112可以被布置在房屋102n内部或附近，并且用作向和/或从房屋102n的所有PLC通信的网关。然而，在其他实施例中，PLC网关112可以不存在，并且PLC设备113（以及仪表106n和/或其他家用电器）可以与PLC数据集线器114直接通信。当存在PLC网关112时，其可以包括数据库304，该数据库304具有例如由房屋102n内各种PLC设备113当前使用的频带的记录。这样的记录的例子可以包括，例如，设备识别信息（例如，序列号、设备ID等）、应用分布图（application profile）、设备等级和/或当前分配的频带。这样，网关引擎301在分配、部署或除此以外管理被分配到其各个PLC设备的频带时可以使用数据库304。

图4示出了根据某些实施例的PLC数据集线器或路由器114的框图。网关接口401被耦合到数据集线器引擎402，并且可以经配置与一个或更多PLC网关112a-n通信。网络接口403也被耦合到数据集线器引擎402，并且可以经配置与网络120通信。在操作中，在将数据转发到控制中心130之前，数据集线器引擎402可以用于从多个网关112a-n收集信息和数据。在PLC网关112a-n不存在的情况下，网关接口401可以被替换为仪表和/或设备接口（未示出），所述设备接口经配置与仪表116a-n、PLC设备113和/或其他家用电器直接通信。进一步地，如果存在PLC网关112a-n，则频率使用数据库404可以经配置存储类似于上述关于数据库304的记录。

为了便于说明，本文陈述的某些系统和/或技术将在电力线智能计量演进（PRIME）标准的背景中讨论，并且可以基于这个标准特别好地适合于增加网络的稳定性和/或可扩展性。然而，在其他实施例中，类似的系统和/或技术可以适于在其他PLC标准下的操作。图5示出了根据某些实施例由PRIME标准所定义的具有新的和/或改进的介质控制访问（MAC）层的PLC协议堆栈一部分的图示。这个例子是基于IEEE802.16协议的分层。具体地，控制和数据平台500包括汇聚子层（CS）501、MAC层502以及物理层（PHY）503。

服务专用CS层501经配置用其适当的MAC连接将与其关联的流量分类。这样，CS层501能够执行被合理包括在MAC协议数据单元（PDU）中的不同种类的流量的映射。例如，在某些实施例中，CS层501可以支持因特网协议（IP）版本6（IPv6）、IPv4、IEC-61334或类似协议。CS层501还可以包括有效载荷报头抑制或其他能力。在某些情况下，两个或更多CS层可以用于适应不同流量类型。MAC层502可以提供系统访问的核心MAC能力、带宽分配、连接管理、拓扑解析度等，并且下面将结合图6-9详细讨论一些方面。同时，PHY层503可以经配置传输和接收在PLC设备或节点之间的MAC PDU。

图6示出了根据某些实施例的PLC网状网络的图示。在各个实施方式中，在网络600中采用的PLC设备可以经配置利用在图5中描述的PLC协议堆栈而相互通信。如图所示，基本节点601经配置与终端节点602以及交换节点603和605通信。交换节点603经配置与终端节点604通信，以及交换节点605经配置与终端节点606和607通信。实际上，基本节点601可以由例如PLC数据集线器或路由器（例如，114）实施。另一方面，终端和交换节点602-607可以由图1所示的任意PLC设备（例如106和/或110-113）实施。

基本节点601是网络600的根源并且作为向其他设备提供连接的主节点。当首次形成网络时，节点602-607（被称为“服务节点”）中的每个均遵循用于注册基本节点601的“自举”过程。服务节点602-607是网络树的树叶或分支点。根据其位置，服务节点可以负责将其自身连接到网络600，并且交换其（多个）相邻节点的数据，以便扩展连接。如图6所示，服务节点604、606和607以终端模式操作，并且服务节点603和605以交换模式操作。这样，交换节点603负责传递基本节点601与终端604之间的流量（除了其自己的流量以外），而交换节点605对终端606和607进行同样的操作。在操作中，根据网络拓扑和/或流量情况，服务节点可以将其行为从终端模式动态地改变到交换模式。

用于在网络例如网络600中路由消息的典型过程可以包括使用无线自组网按需平面距离矢量路由协议（AODV）路由算法或类似物。特别地，不直接访问基本节点601的引导节点（例如，服务节点606）可以向其他服务节点（例如，服务节点602和605）广播提升所需要的包数据单元（PNPDU）请求。接收PNPDU的每个服务节点可以依次向基本节点601传输提升请求（PRO）。接着，基本节点601确定哪个服务节点应当被提升到交换模式，以方便其与引导节点之间的通信（在这种情况下，节点605被提升以交换，而节点602没有被提升）。不过，正如本发明人已经意识到的一样，这些常规协议具有若干缺点。例如，引导节点对选择哪个交换节点不能进行选择。在许多情况下，具有到引导节点的不良链路的节点得到提升是可能的。而且，可能会有许多节点的关于对相同引导节点的提升的请求，从而在网络中产生拥挤。

为了解决这些和其他问题，图7示出了根据某些实施例的PLC自举过程的流程图。方法700可以由引导节点执行，例如任意引导节点或在图6中被表示为服务节点602-607的PLC设备（例如，106和/或110-113）。在块701，PLC设备可以识别与PLC网络中PLC设备邻近的多个服务节点中的每个关联的链路质量指示（LQI）。在块702，PLC设备可以选择多个服务节点中具有最高LQI的一个。在块703，PLC设备可以向选择的服务节点传输PNPDU，而排除其他服务节点。

在某些情况下，在块701，PLC设备或引导节点可以从邻近服务节点接收信标包或具有LQI信息的其他控制信息。在其他情况下，在块701，PLC设备或引导节点可以广播控制消息（或其他消息），接收来自多个邻近的服务节点的响应，计算每个这样的节点的信噪比（SNR）值，以及使用计算的SNR值作为LQI指示。附加地或可替换地，在某些情况下，PLC设备或引导节点可以从相同的服务节点接收两个或更多信标包、控制消息或其他消息，并且对被识别的（或计算的）LQI组合或求平均，以便达到该服务节点的平均LQI；其之后可以在块702与其他服务节点的类似平均LQI作比较。

在某些实施例中，选择的服务节点可以经配置在随机选择的时间间隔期满后向基本节点传输提升请求（PRO），以避免PRO突发。这样，当新的节点试图加入网络时，它可以潜在地精确定位具有最佳LQI的将被提升为交换节点的那个节点，并且新节点的邻居不大可能突击向基本节点发送PRO包。

返回参考图6，一旦节点加入了网络600，则交换节点603和605中的每个通常将跟踪保持活跃的终端604、606和607，这是交换节点的额外负担。进一步地，基本节点601通常以突发方式轮询所述保持活跃的终端，导致响应的保持活跃终端相互冲突。这样，当网络规模达到数千节点时，传统的保持活跃过程可能会变成负担。

为了解决这些和其他问题，在某些实施例中，基本节点601可以经配置保持节点602-607中每个的保持活跃表，并且因此，节点602-607不需要保持与基本节点601关联的保持活跃定时器和/或表。例如，终端606可以从交换节点605（它的选择的服务节点）接收信标包，并且将交换节点605指明为活跃的，以响应于仅已接收到所述信标，并且不需要从选择的服务节点接收专门指定的保持活跃消息或响应。在某些实施方式中，当第一服务节点从第二服务节点接收包时，第一服务节点可以为第二服务节点起动保持活跃定时器。如果第一服务节点在选择的时间间隔期满之前从第二服务节点接收另一个包，则保持活跃定时器会被重置。如果在从第二服务节点接收另一个包之前，时间间隔已期满，则第一服务节点可以向第二服务节点传输保持活跃请求和/或可以宣告第二服务节点不可达，在此情况下，所述第一服务节点可以重复自举过程。

这样，交换节点不需要为其终端跟踪保持活跃的超时。保持活跃定时器仅仅被保持在基本节点处，并且服务节点仅对基本节点的保持活跃请求做出响应。同样，服务节点不需要保持用于基本节点的保持活跃定时器。服务节点可以在全部时间里监测来自父交换节点的信标，其是该网络处于活跃的很好指示。而且，保持活跃过程可以具有不固定的间隔模式。在这个模式中，只要基本节点能够从服务节点获得任何包，例如仪表读数，则其可以假设另一侧是活跃的，并且不需要发送保持活跃请求消息。因此，在某些实施例中，保持活跃过程可以用于类似于在IPv4中“探察（ping）”操作的目的；也就是说，给定的节点可以探察另一个节点，以便明白其是否仍然是活跃的，并且还可以确定往返时间或其他路径信息。

在网络600的操作期间，遵照传输或访问控制过程，各个服务节点602-607可以与基本节点601通信和/或相互通信。图8示出了PLC传输控制过程的流程图。在各个实施例中，方法800可以由服务节点602-607中的任意节点执行。在块801，服务节点（例如，交换节点605）可以接收在PLC网络上传输的多个包，所述多个包中的每个与优先级代码关联，每个优先级代码均与其相应的包的时间或到达所述服务节点的次序无关。例如，每个优先级代码均可以由各自的包始发设备添加到其相应的包，所述包始发设备（例如，终端606）与服务节点不同。

在块802，服务节点可以执行载波侦听多路访问（CSMA）操作。例如，执行CSMA操作可以包括在补偿时间后执行物理载波侦听（PCS）操作。在块803，服务节点可以传输多个包中的第一子集，其中与第一子集中的包关联的优先级代码高于与多个包中的第二子集中的包关联的优先级代码。在块804，服务节点可以缓冲在第二子集中的包，以便稍后传输，例如，在随后的CSMA操作后传输。

为了说明前述步骤，考虑以下假设。在这个方案中，交换节点605从终端606接收要被传输到基本节点601的第一包，以及第一包包括优先级代码“3”（例如，在从0到3的范围上，其中0指示最高优先级，而3指示最低优先级）。假设介质和/或被分配用于交换节点605与基本节点601之间的通信的频率是忙碌的，并且因此第一包不能被立即中继到基本节点601。接着，第二包（例如，源自终端606或607中的一个）到达交换节点605，但是具有优先级代码“0”。同样假设的是，一旦交换节点605侦听到所述介质是空闲的（例如，经由CSMA机制或类似途径），则其确定仅能够向基本节点601发送一个包（例如，由于帧的持续时间不足以发送两个包）。常规的技术会要求第一包在第二包之前传输，这是因为第一包首先到达交换节点605。相反，在某些实施例中，第二包可以被首先传输，这是因为其具有比第一包更高的优先级。第一包之后可以在交换节点605中被缓冲，直到下一个传输机会。

在某些情况下，在稍后的传输之前，服务节点可以增加在第二子集中给定的包的优先级代码。例如，服务节点可以将优先级代码增加对应于给定的包错失的若干传输机会的量。附加地或可替换地，所述服务节点可以增加优先级代码包括将优先级代码增加相应于缓冲给定的包的时间的量。这样，返回上述假设的方案，第一包可以在下一个传输机会之前具有其增加的优先级代码（例如，从2到3或另一个合适的量）。增加的值可以基于，例如错失机会的数量和/或第一包已被保持在交换节点605处的时间。

应当理解的是，前面的假设只是为了说明，而不是以限制的方式提供。在实际的实施方式中，交换节点可以从各种源接收不同优先级的多个包，并且交换节点还可以生成其自己的将被传输的包。优先级可以被表示为代码、指示符或类似物。这样的代码可以是二元的（例如，包可以具有高或低重要性）或按比例增减。在某些实施方式中，较大的值可以指示更高的优先级（例如，“0”表示最低的优先级）；在其他实施方式中，较低的值可以表示更高的优先级（例如，“0”表示最高的优先级）。

在CSMA操作之前，交换节点可以以优先级的次序聚集成组的包。如果第一CSMA操作失败（即，介质是忙碌的），则聚集的组可以被划分为独立的包，并且在随后的CSMA操作之前重新组合。高优先级数据可以在低的优先级数据之前被聚集，除非当前帧剩下的持续时间不足以传输高优先级数据，但是具有充足的持续时间用于低优先级数据。在某些情况下，优先级代码可以由始发设备嵌入在包报头中。在其他情况下，优先级代码可以依据始发设备，由交换节点检测到的流量模式在其基本节点的控制下由交换节点关联到给定的包，等等。

在各个实施例中，在数据包被传输后，自动重复请求（ARQ）可以被实施。尤其是对于PRIME标准，本发明人在此已经意识到ARQ类型的特征仅对于控制包实施，而不对数据包实施。因此，图9是用于数据包的ARQ过程的流程图。在一些实施例中，方法900可以由图6所示的任意服务节点602-607执行。在块901，服务节点可以传输具有ID“X”的数据的非控制包。在块902，服务节点可以等待将响应于数据包传输接收的确认消息（ACK或NACK）。在块903，如果ACK消息被接收，则控制转到块904，其中指示了包“X”的成功传输。否则，控制转到块905，在此处，服务节点确定NACK消息是否被接收。如果已接收，则控制转到块906。如果未接收，则控制转到块907。在块907，服务节点确定是否已经达到最大的ARQ等待时间。如果未达到，则控制返回到块902。否则，控制转到块906。

在块906，表示ARQ尝试的次数的重试计数器被增加。在块908，如果计数器不大于ARQ重试的最大次数，则控制返回到块902。否则，在块909，服务节点可以拆除所述连接，并且在块910，服务节点可以指示包“X”的传输失败。这样，在一些实施例中，ARQ超时可以被添加到包括非控制包的每个包中。因此，如果ACK或NACK信息未到达，则发送器不需要无限期地等待。同样，最大重试限制可以被应用。因此，如果发送器接收NACK信息或已经达到重试的最大次数，则所述发送器不需要无限期地重试相同的传输。

在某些实施例中，如果图9的ARQ方法确定包“X”还没有被成功传输，则可以在稍晚的时间再次传输相同的包。在某些情况下，在所述包的再次传输之前，可以将与包关联的优先级代码增加对应于以下至少一个的量：数据包错失的若干传输机会或数据包被缓冲的时间。

在PLC网络内传输的每个包可以由给定的帧结构限定，所述给定的帧结构包括例如若干时隙、共享的争用期（SCP）和免争用期（CFP）。当在操作期间帧结构改变时，帧更新（FRA）包可以在网络中被广播（例如，通过基本节点）。进一步地，由于FRA包被广播，其通常不从接收的服务节点接收确认响应。在某些实施例中，与采用专用FRA包不同的是，本文描述的某些系统和方法可以依靠交换节点（例如，603或605）以信标包的形式发送新的帧结构。当交换节点从其父节点得知新的结构时，其可以自动改变其自身的包的结构。并且由于信标包的周期性重复，新的帧结构可以在整个网络中传播，并最终收敛。

仍然关于包和帧结构，在图5中示出的CS层501可以实施IPv6协议。在本文所述的某些实施例中，在到基本节点或来自基本节点的所有MAC帧是已知的情况下，CS层501可以实施IPv6协议，而不形成网格报头。类似地，由于分段和重组（SAR）服务经配置处理分片，所以分片报头形成也可以是不必要的。而且，在某些情况下，网络中ID（例如，由基本节点指定）可以用于获取IPv6源/目的地地址，并且因此，IPv6可以无状态地址配置实施，例如，节点可以加入网络，并且基于从网络ID至IPv6地址的1对1的映射规则设立其自身的IPv6地址。而且，在某些实施例中，服务节点可以将基本节点视作网络的缺省网关，这不同于在其他网络类型中的其他IPv6实施方式。

因此，在某些实施例中，第一服务节点可以向第二服务节点传输基于第一因特网协议（IP）的消息，所述基于第一IP的消息排除下列中的至少一个：网格报头信息、分片报头信息或第二服务节点的IP地址。而且，第一服务节点可以响应于第一消息从第二服务节点接收基于第二IP的消息，所述基于第二IP的消息也排除下列中的至少一个：网格报头信息、分片报头信息或第一服务节点的IP地址。

图10示出了根据某些实施例的集成电路的框图。在某些情况下，在图1-4中示出的一个或更多设备和/或装置可以如图10所示地实施。在某些实施例中，集成电路1002可以是数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、片上系统（SoC）电路、现场可编程门阵列（FPGA）、微处理器、微控制器或类似物。集成电路1002被耦合到一个或更多外围设备1004和外部存储器1003。在某些情况下，外部存储器1003可以用于存储和/或保持在图3和4中示出的数据库304和/或404。进一步地，集成电路1002可以包括用于将信号传递到外部存储器1003的驱动器以及用于将信号传递到外围设备1004的另一个驱动器。还提供了电源1001，其向集成电路1002提供电源电压以及向存储器1003和/或外围设备1004提供一个或更多电源电压。在某些实施例中，可以包括不止一个的集成电路1002的实例（以及也可包括不止一个的外部存储器1003）。

基于PLC系统的类型，外围设备1004可以包括任意所需的电路。例如，在一个实施例中，外围设备1004可以实施本地通信接口303和包括用于各种无线通信类型的设备，例如WI-FI、ZIGBEE、蓝牙、蜂窝系统、全球定位系统等。外围设备1004还可以包括附加的贮存器，所述附加的贮存器包括RAM贮存器、固态贮存器或磁盘贮存器。在某些情况下，外围设备1004可以包括用户接口设备，例如包括触摸显示屏或多点触控显示屏的显示屏、键盘或其他输入设备、麦克风、扬声器等。

外部存储器1003可以包括任意类型的存储器。例如，外部存储器1003可以包括SRAM、非易失性RAM（NVRAM，例如“闪存”存储器）和/或动态RAM（DRAM），例如同步DRAM（SDRAM）、双数据速率（DDR，DDR2，DDR3等）SDRAM、DRAM等。外部存储器1003可以包括安装有存储器设备的一个或更多存储器模块，例如单列直插式存储器模块（SIMM）、双列直插式存储器模块（DIMM）等

应当理解，关于图1-9讨论的各个操作可以被同时执行和/或顺序执行。还应当理解，每个操作可以任意次序执行，并且可以被执行一次或重复执行。在各个实施例中，在图2-4中示出的模块可以表示软件例程、逻辑函数和/或经配置执行规定操作的数据结构的集合。虽然这些模块被示为不同的逻辑块，不过在其他实施例中，由这些模块执行的至少某些操作可以被合并到更少的块中。相反，在图2-4中示出的模块中的任意给定的模块可以被实施为使得其操作在两个或更多的逻辑块之间划分。而且，虽然示出的是特定配置，但是在其他实施例中，这些不同的模块可以其他合适的方式被重新布置。

本文所述的许多操作可以硬件、软件和/或固件，和/或其任意组合实施。当以软件实施时，代码段执行必要的任务或操作。程序或代码段可以被存储在处理器可读、计算机可读或机器可读的介质中。所述处理器可读、计算机可读或机器可读的介质可以包括能够存储或传输信息的任意设备或介质。这样的处理器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、闪存、ROM、可擦写ROM（EROM）、软盘、压缩磁盘、光盘、硬盘、光纤介质等。

软件代码段可以被存储在任意的易失性或非易失性存储设备中，例如硬盘驱动器、闪存、固态存储器、光盘、CD、DVD、计算机程序产品，或为处理器或中间件贮存器服务提供有形的计算机可读或机器可读存储的其他存储器设备中。在其他实施例中，存储器可以是一些物理存储设备的虚拟化，其中所述物理存储设备是相同或不同种类的。代码段可以经由内部总线、其他计算机网络例如因特网或内联网或经由其他有线或无线网络从存储器下载或传递到处理器或贮存器。

本领域的技术人员应当明白，在本发明要求保护的范围内，可以对上述实施例做出修改，并且实现许多其他的实施例。

Claims (20)

1.一种方法，其包括：

通过电力线通信即PLC设备执行：

接收在PLC网络上传输的多个包，所述多个包中的每个与优先级代码关联，每个优先级代码与其相应的包的时间或到达所述PLC设备的次序无关（801）；

执行载波侦听多路访问即CSMA操作（802）；

响应于允许传输的CSMA操作，传输所述多个包的第一子集，其中与所述第一子集中的包关联的优先级代码高于与所述多个包中的第二子集中的包关联的优先级代码（803）；以及

缓冲在所述第二子集中的所述包，以便稍后在随后的CSMA操作后传输（804）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中执行CSMA操作包括，在补偿时间后执行物理载波侦听即PCS操作。

3.根据权利要求1所述的方法，其中每个优先级代码通过各自的包始发设备添加到其相应的包，所述包始发设备中的至少一个与所述PLC设备不同。

4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：在稍后的传输之前，由所述PLC设备执行增加所述第二子集中的给定包的优先级代码。

5.根据权利要求4所述的方法，其中增加所述优先级代码包括：将所述优先级代码增加对应于所述给定包错失的若干传输机会的量。

6.根据权利要求4所述的方法，其中增加所述优先级代码包括将所述优先级代码增加对应于缓冲所述给定包的时间的量。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个包包括数据包和控制包；所述方法进一步包括：由所述PLC设备执行所述数据包的再次传输，以响应于在超时期满之前未收到确认。

8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：在所述数据包的再次传输之前，由所述PLC设备执行增加与所述数据包关联的优先级代码，其中增加所述优先级代码包括将所述优先级代码增加对应于下列至少一个的量：所述数据包错失的若干传输机会或缓冲所述数据包的时间。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个包中的每个包括基于IP的消息，所述基于IP的消息排除下列中的至少一个：网格报头信息、分片报头信息或IP地址。

10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括，在接收所述多个包之前：

由所述PLC设备执行

识别与所述PLC网络中的PLC设备相邻的多个服务节点中的每个关联的链路质量指示即LQI（701）；

选择所述多个服务节点中具有最高LQI的一个（702）；以及

向排除了其他服务节点的选择的服务节点传输提升所需要的包数据单元即PNPDU（703）。

11.一种电力线通信即PLC设备，其包括：

处理器（1002）；以及

耦合到所述处理器的存储器（1003），所述存储器配置为存储可由所述处理器执行以使所述PLC设备执行以下操作的程序指令：

识别与PLC网络中的所述PLC设备相邻的多个服务节点中的每个关联的链路质量指示即LQI（701）；

选择所述多个服务节点中具有最高LQI的一个（702）；以及

向排除了其他服务节点的选择的服务节点传输提升所需要的包数据单元即PNPDU（703）。

12.根据权利要求11所述的PLC设备，其中所述处理器包括：数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC、片上系统SoC电路、现场可编程门阵列FPGA、微处理器或微控制器。

13.根据权利要求11所述的PLC设备，其中所述选择的服务节点配置为在随机选择的时间间隔期满后向基本节点发送提升请求。

14.根据权利要求13所述的PLC设备，其中所述基本节点配置为保持用于所述PLC网络中的每个节点的保持活跃表，并且其中所述选择的服务节点不保持与所述基本节点关联的保持活跃定时器。

15.根据权利要求11所述的PLC设备，所述程序指令可由所述处理器进一步执行以使所述PLC设备：接收来自所述选择的服务节点的信标包；并且响应于从所述选择的服务节点接收到所述信标并且未接收到保持活跃消息而将所述选择的服务节点指明为活跃。

16.根据权利要求10所述的PLC设备，所述程序指令可由所述处理器进一步执行以使所述PLC设备：

接收在PLC网络上传输的多个包，所述多个包中的每个与优先级代码关联，每个优先级代码与其相应的包的时间或到达所述PLC设备的次序无关（801）；

执行载波侦听多路访问即CSMA操作（802）；

响应于允许传输的CSMA操作，传输所述多个包的第一子集，其中与所述第一子集中的包关联的优先级代码高于与所述多个包中的第二子集中的包关联的优先级代码（803）；以及

缓冲所述第二子集中的所述包，以便稍后在随后的CSMA操作后传输（804）。

17.根据权利要求16所述的PLC设备，其中所述多个包中的每个包括基于IP的消息，所述基于IP的消息排除下列中的至少一个：网格报头信息、分片报头信息或IP地址。

18.一种具有存储在其上的程序指令的有形电子存储介质，所述程序指令在由电力线通信即PLC设备内的处理器执行后，促使所述PLC设备：

在PLC网络上将基于第一因特网协议即IP的消息传输到其他PLC设备，所述基于第一IP的消息排除下列中的至少一个：网格报头信息、分片报头信息或其他PLC设备的IP地址；以及

响应于所述PLC网络上的所述第一消息，接收来自所述其他PLC设备的基于第二IP的消息，所述基于第二IP的消息排除下列中的至少一个：网格报头信息、分片报头信息或所述PLC设备的IP地址。

19.根据权利要求18所述的有形电子存储介质，其中在由所述处理器执行后，所述程序指令进一步使所述PLC设备：

识别与PLC网络中的所述PLC设备相邻的多个服务节点中的每个关联的链路质量指示即LQI（701）；

选择所述多个服务节点中具有最高LQI的一个（702）；以及

向排除了其他服务节点的选择的服务节点传输提升所需要的包数据单元即PNPDU（703）。

20.根据权利要求18所述的有形电子存储介质，其中在由所述处理器执行后，所述程序指令进一步使所述PLC设备：

接收在PLC网络上传输的多个包，所述多个包中的每个与优先级代码关联，每个优先级代码与其相应的包的时间或到达所述PLC设备的次序无关（801）；

执行载波侦听多路访问即CSMA操作（802）；

响应于允许传输的所述CSMA操作，传输所述多个包的第一子集，其中与所述第一子集中的包关联的优先级代码高于与所述多个包中的第二子集中的包关联的优先级代码（803）；以及

缓冲所述第二子集中的所述包，以便稍后在随后的CSMA操作后传输（804）。

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