CN103391282B - 在数据链路层实现用电信息采集系统数据传输的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了在数据链路层实现用电信息采集系统数据传输的方法，将集中器发送的数据和采集器发送的数据，分别由头端模块和终端模块进行数据转换，转换成数据链路层的帧，这样在头端模块与终端模块之间的数据就是基于数据链路层协议传输的。本发明的有益效果为,在信道质量恶劣的时候也能够保证更高的采集成功率；提高了系统的灵活性，降低了系统的复杂度，提高了系统健壮性。

Description

在数据链路层实现用电信息采集系统数据传输的方法
技术领域
本发明涉及用电信息采集领域，尤其涉及一种应用层协议基于数据链路层协议的在数据链路层实现用电信息采集系统数据传输的方法。
背景技术
在当前基于电力线宽带通信网络的用电信息采集系统中，应用层协议都基于TCP/IP协议，本质上都是以OSI七层协议的网络层（L3层）、传输层（L4层）为基础在OSI七层协议的应用层实现用电信息采集系统的应用层协议。实际应用中电力线网络信道质量不高，通信效果不好，这时L3层和L4层占用大量通信开销、对信道质量要求较高的缺点变得十分严重甚至不可接受，并且这种缺点会随着中继层数的增加而更加显著。
同时，集中器必须拥有所有终端模块的IP地址信息，而用电信息采集系统中往往只记录MAC地址，这就要求终端模块的MAC地址和IP地址必须有一对一的映射关系，而且在集中器中引入了MAC地址与IP地址的映射表，终端模块的MAC地址和IP地址一对一的映射关系降低了系统的灵活性，并且集中器维护这额外的映射表增大了系统的复杂度，降低了系统健壮性。
发明内容
本发明旨在提供一种减少信道开销，提高系统灵活性、健壮性，降低系统复杂度的用电信息采集系统数据传输的方法。
为了实现上述目的，本发明提出的一种技术方案为：一种在数据链路层实现用电信息采集系统数据传输的方法，所述用电信息采集系统包括集中器，该集中器通信连接头端模块，该头端模块宽带通信连接一终端模块，该终端模块通信连接采集器，集中器向采集器发送数据时，集中器将用电信息采集系统数据发送给头端模块，头端模块将该用电信息采集系统数据转换为第一数据链路层帧并通过宽带发送给终端模块，终端模块接收头端模块发送的第一数据链路层帧，终端模块对第一数据链路层帧进行解帧后发送给采集器；采集器向集中器发送数据时，采集器将发送数据发送给终端模块，终端模块将发送数据封装成第二数据链路层帧后通过宽带通信发送给头端模块，头端模块将第二数据链路层帧转换为集中器可接受的数据发送给集中器。
其中，所述集中器与头端模块之间的数据传输基于TCP/UDP帧协议，所述用电信息采集系统的数据传输方法为，集中器向采集器发送数据时，用电信息采集系统数据在集中器中封装成第一TCP/UDP帧后发送给头端模块，头端模块将第一TCP/UDP帧转换为第一数据链路层帧并通过宽带发送给终端模块，终端模块接收头端模块发送的第一数据链路层帧，终端模块对第一数据链路层帧进行解帧后发送给采集器；采集器向集中器发送数据时，采集器将发送数据发送给终端模块，终端模块将发送数据封装成第二数据链路层帧后通过宽带通信发送给头端模块，头端模块对第二数据链路层帧进行物理层、数据链路层的解帧后再封装为第二TCP/UDP帧并发送给集中器。
其中，所述集中器与头端模块之间网口连接。
其中，所述将第一TCP/UDP帧转换为第一数据链路层帧的方法为，将第一TCP/UDP帧依次进行物理层到传输层的解帧，然后将解完帧的数据重新封装为第一数据链路层帧。
其中，所述头端模块与终端模块之间的宽带通信为电力线宽带通信。
其中，所述终端模块通信连接采集器的方式为串口连接。
本发明的有益效果为：区别于现有技术的基于宽带通信网络的用电信息采集系统中，应用层协议都基于TCP/IP协议，本质上都是以OSI七层协议的网络层、传输层为基础在OSI七层协议的应用层实现用电信息采集系统的应用层协议，本发明的在数据链路层实现用电信息采集系统数据传输的方法，在头端模块进行帧的转换，将集中器发往采集器的数据封装成数据链路层帧再发送出去，同样将采集器发送给集中器的数据链路层帧在此转换为集中器可读的帧，在终端模块进行接收数据链路层帧并解帧然后将解帧出的数据发送给采集器，以及采集器发送出的数据经过终端模块封装成数据链路层帧并发送给头端模块，这样数据在宽带网络传输过程中都是以数据链路层协议传输的，因此，1、去除网络层、传输层的通信开销，对信道质量、网络通信能力的要求随之降低，在电力线通信网络信道恶劣的时候能够保证更高的采集成功率；2、不再要求终端模块的MAC地址和IP地址有一对一的映射关系，只需在集中器中设定头端模块IP，不再需要维护全部终端模块的MAC-IP映射表，提高了系统的灵活性，降低了系统的复杂度，提高了系统健壮性。
附图说明
图1为本发明的电信息采集系统数据流的示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1，图中L2表示数据链路层。
本发明提供了一种在数据链路层实现用电信息采集系统数据传输的方法，所述用电信息采集系统包括集中器，该集中器通信连接头端模块，该头端模块宽带通信连接一终端模块，该终端模块通信连接采集器，集中器向采集器发送数据时，集中器将用电信息采集系统数据发送给头端模块，头端模块将该用电信息采集系统数据转换为第一数据链路层帧并通过宽带发送给终端模块，终端模块接收头端模块发送的第一数据链路层帧，终端模块对第一数据链路层帧进行解帧后发送给采集器；采集器向集中器发送数据时，采集器将发送数据发送给终端模块，终端模块将发送数据封装成第二数据链路层帧后通过宽带通信发送给头端模块，头端模块将第二数据链路层帧转化为集中器可接受的数据发送给集中器。
区别于现有技术的基于宽带通信网络的用电信息采集系统中，应用层协议都基于TCP/IP协议，本质上都是以OSI七层协议的网络层、传输层为基础在OSI七层协议的应用层实现用电信息采集系统的应用层协议，本发明的在数据链路层实现用电信息采集系统数据传输的方法，在头端模块进行帧的转换，将集中器发往采集器的数据帧封装成数据链路层帧再发送出去，同样将采集器发送给集中器的数据链路层帧在此转换为集中器可读的帧，在终端模块进行接收数据链路层帧并解帧然后将解帧出的数据发送给采集器，以及采集器发送出的数据经过终端模块封装成数据链路层帧并发送给头端模块，这样数据在宽带网络传输过程中都是以数据链路层协议传输的，因此，1、去除网络层、传输层的通信开销，对信道质量、网络通信能力的要求随之降低，在电力线通信网络信道恶劣的时候能够保证更高的采集成功率；2、不再要求终端模块的MAC地址和IP地址有一对一的映射关系，只需在集中器中设定头端模块IP，不再需要维护全部终端模块的MAC-IP映射表，提高了系统的灵活性，降低了系统的复杂度，提高了系统健壮性。
在本实施例中，所述集中器与头端模块之间的数据传输基于TCP/UDP帧协议，集中器向采集器发送数据时，用电信息采集系统数据在集中器中封装成第一TCP/UDP帧后发送给头端模块，头端模块将第一TCP/UDP帧依次进行物理层到传输层的解帧，然后将解完帧的数据重新封装为第一数据链路层帧并通过宽带网络发送给终端模块，终端模块接收头端模块发送的第一数据链路层帧，终端模块对第一数据链路层帧进行解帧后发送给采集器；采集器向集中器发送数据时，采集器将发送数据发送给终端模块，终端模块将发送数据封装成第二数据链路层帧后通过宽带通信发送给头端模块，头端模块对第二数据链路层帧进行物理层、数据链路层的解帧后再封装为第二TCP/UDP帧并发送给集中器。
当然，在另一实施例中，集中器和头端模块之间的数据传输是基于串口协议传输的，此时，头端模块具有将串口数据转换为数据链路层帧的功能，同时也具有将数据链路层帧转换为串口数据的功能；或者，集中器和头端模块之间的数据传输是其他形式的数据，只要在头端模块上加入适当的数据转换功能即可。
在本实施例中，所述头端模块与终端模块之间的宽带通信为电力线宽带通信，即数据传输的主要部分是在电力线宽带上进行的，由于电力线分布广使得用电采集系统的安装和使用既方便，范围有广泛，同时实际应用中电力线网络信道质量不高，通信效果不好，这时网络层和传输层占用大量通信开销、对信道质量要求较高的缺点变得十分严重甚至不可接受，并且这种缺点会随着中继层数的增加而更加显著，因此采用本发明的在数据链路层实现用电信息采集系统数据传输的方法是具有突出的实用效果的，使得电力线宽带网络在用电信息采集领域可以应用的更加广泛和让用户实用更加的放心。
在本实施例中，所述终端模块通信连接采集器的方式为串口连接，所述集中器与头端模块之间网络接口连接。
本发明的原理是：将集中器发送的数据和采集器发送的数据，分别由头端模块和终端模块进行数据转换，转换成数据链路层的帧，这样在头端模块与终端模块之间的数据就是基于数据链路层协议传输的。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种在数据链路层实现用电信息采集系统数据传输的方法，所述用电信息采集系统包括集中器，该集中器通信连接头端模块，该头端模块宽带通信连接一终端模块，该终端模块通信连接采集器，所述集中器与头端模块之间网口连接，所述终端模块通信连接采集器的方式为串口连接，其特征在于，
集中器向采集器发送数据时，集中器将用电信息采集系统数据发送给头端模块，头端模块将该用电信息采集系统数据转换为第一数据链路层帧并通过宽带发送给终端模块，终端模块接收头端模块发送的第一数据链路层帧，终端模块对第一数据链路层帧进行解帧后发送给采集器；
采集器向集中器发送数据时，采集器将发送数据通过串行通信接口发送给终端模块，终端模块将发送数据封装成第二数据链路层帧后通过宽带通信发送给头端模块，头端模块将第二数据链路层帧转化为集中器可接受的数据发送给集中器。
2.根据权利要求1所述的在数据链路层实现用电信息采集系统数据传输的方法，其特征在于，所述集中器与头端模块之间的数据传输基于TCP/UDP帧协议，所述用电信息采集系统的数据传输方法为，
集中器向采集器发送数据时，用电信息采集系统数据在集中器中封装成第一TCP/UDP帧后发送给头端模块，头端模块将第一TCP/UDP帧转换为所述第一数据链路层帧并通过宽带发送给终端模块，终端模块接收头端模块发送的第一数据链路层帧，终端模块对第一数据链路层帧进行解帧后发送给采集器；
采集器向集中器发送数据时，采集器将发送数据发送给终端模块，终端模块将发送数据封装成所述第二数据链路层帧后通过宽带通信发送给头端模块，头端模块对第二数据链路层帧进行物理层、数据链路层的解帧后再封装为第二TCP/UDP帧并发送给集中器。
3.根据权利要求2所述的在数据链路层实现用电信息采集系统数据传输的方法，其特征在于，所述将第一TCP/UDP帧转换为第一数据链路层帧的方法为，将第一TCP/UDP帧依次进行传输层到物理层的解帧，然后将解完帧的数据重新封装为第一数据链路层帧。
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