CN103703749A

CN103703749A - 在同位置的plc和rf网络中的链路对称性的动态改进

Info

Publication number: CN103703749A
Application number: CN201280036453.9A
Authority: CN
Inventors: Y·孙; G·徐; S-H·崔; B·桑德皮; X·陆; A·哈发; M·付; R·W·梁; S·严
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2032-07-23
Also published as: CN103703749B

Abstract

一种电子通信装置（102，104）包括能够在第一通信媒介（114）上进行双向通信会话的第一收发器（106，110）；能够在第二通信媒介（116）上进行双向通信会话的第二收发器（108，112）；以及耦合到第一收发器和第二收发器并且能够实现汇聚层的控制逻辑（118，110），其中控制逻辑被配置为从第一收发器接收第一信号；并且响应于第一信号，导致由第一收发器（106，110）在第一通信媒介（114）上作为通信会话的一部分接收和传输的数据反而由第二收发器（108，112）在第二通信媒介（116）上接收和传输。

Description

在同位置的PLC和RF网络中的链路对称性的动态改进

技术领域

本发明涉及特别是对于使用电力线通信和射频收发器进行双向通信有用的电子通信设备和方法。

背景技术

可以在传感器网络和智能电网中使用窄带电力线通信（PLC）收发器和低功率射频（RF）收发器。收发器能够发送和接收数据；因此，其可以被称为双向通信装置。当包递送比率在传输和接收方向上是等价的或基本上等价时，可以说双向通信装置显示了对称性。另一个方面，当包递送比率不是基本上等价时，可能会出现非对称性。由于噪声，可出现非对称通信并且它可能限制网络吞吐量。例如无线局域网（WLAN）传输的噪声会干扰RF通信，并且来自例如洗衣机的家电的脉冲噪声会干扰PLC传输。例如使用自动重发请求（ARQ）的媒介访问控制（MAC）的一些协议可以选择不采用展现非对称性的媒介或链路。随着PLC、RF和其他技术发展，嵌入式装置可以包含PLC、RF和其他技术的组合来提高网络连通性。例如，一些智能仪表可以结合PLC收发器和802.15.4RF收发器。由于这种装置在多种类型的网络上工作，所以其可以被称为混合装置。

发明内容

在一些实施例中，电子通信装置被公开为包括能够在第一通信媒介上进行双向通信会话的第一收发器；能够在第二通信媒介上进行双向通信会话的第二收发器；以及耦合到第一收发器和第二收发器的控制逻辑，其中控制逻辑被配置为从第一收发器接收第一信号，并且响应于第一信号，导致由第一收发器在第一通信媒介上作为通信会话的一部分传输的数据反而由第二收发器在第二通信媒介上传输，同时第一收发器继续接收数据作为通信会话的一部分。

在其他实施例中，一种用于电子通信装置的方法被公开为包括提供能够在第一通信媒介上进行双向通信会话的第一收发器，能够在第二通信媒介上进行双向通信会话的第二收发器，以及耦合到第一收发器和第二收发器的控制逻辑；由控制逻辑从第一收发器接收第一信号；并且响应于第一信号，通过控制逻辑导致由第一收发器在第一通信媒介上作为通信会话的一部分传输的数据反而由第二收发器在第二通信媒介上传输，同时第一收发器继续接收数据作为通信会话的一部分。

在另外的其他实施例中，一种电子通信装置被公开为包括能够在第一通信媒介上进行双向通信会话的第一收发器；能够在第二通信媒介上进行双向通信会话的第二收发器；以及耦合到第一收发器和第二收发器的控制逻辑，其中控制逻辑被配置为从第一收发器接收第一信号，确定在第一通信媒介中非对称通信的存在，向邻近节点广播与第一信号有关的信息和与第一通信媒介中非对称通信的存在有关的信息，并且响应于第一信号和在第一通信媒介中非对称通信的存在的至少一个，耦合第一通信媒介和第二通信媒介。

附图说明

参照附图描述了多个示例实施例，其中：

图1根据本公开的一个实施例示出了在两个电子通信装置之间进行通信的系统；

图2根据本公开的另一个实施例示出了在两个电子通信装置之间进行通信的系统；以及

图3根据本公开的一个实施例示出了用于电子通信的方法。

具体实施方式

PLC通常是指在也被用于携带交流（AC）电力的导线，例如在大约110VAC、60Hz或者大约220VAC、50Hz传递电力的电力线上的数据通信。可以在电力线上进行PLC通信，该电力线以步降电压将功率分配给住宅建筑或在建筑物内如办公楼内分配。在某些情况下，如果没有某种形式的信号处理来桥接主体变压器的两侧或者绕组，PLC不会穿过配电变压器例如降压变压器传播。PLC技术包括电力线智能计量发展（PRIME）、G3和电气与电子工程师学会（IEEE）1901.2。RF通信通常是指在3kHz至300GHz频率范围内的无线电波上的数据通信。RF技术包括Zigbee、Wi-Fi的WLAN和Bluetooth（蓝牙）。

图1根据本公开的实施例示出了在第一电子通信装置102和第二电子通信装置104之间进行通信的系统100。第一装置102可以包括第一PLC收发器106、第一RF收发器108和第一控制模块118。第二装置可以包括第二PLC收发器110、第二RF收发器112和第二控制模块120。可以将第一PLC收发器106、第一RF收发器108和第一控制模块118实现为单个集成电路或者实现为片上系统（SOC）。同样地，可以将第二PLC收发器110、第二RF收发器112和第二控制模块120实现为单个集成电路或者实现为SOC。可替代地，控制模块118、120可以独立于收发器106、108、110、112而被单独实现。

装置102、104可以被称为混合装置。在一个实施例中，装置102、104可以是智能电表，其中第一PLC收发器106和第二PLC收发器110是窄带PLC收发器并且第一RF收发器108和第二RF收发器112是802.15.4RF收发器。可替代地，第一装置102可以是智能电表，并且第二装置104可以是监测器或数据收集装置，其促进从多个智能电表收集使用报表并且将其转发到配电公司的集中处理点。智能电表通常是指记录与电能消耗有关的信息的电表。智能电表通常包括实时或近实时传感器并且提供断电通知和电力质量监测。智能电表可以将该信息提供给与电力供应商相关联的中心系统。智能电表也可以在高密度人口区域相互通信或者否则使用协作网络技术。装置102、104同样可以包括采用其他技术的收发器。在其他实施例中，装置102、104可能不是智能电表，而且作为代替，可以是其他装置。

第一PLC收发器106和第二PLC收发器110可以在第一方向114a和第二方向114b通过PLC链路114相互通信。PLC链路可以指电力线或提供数据通信和AC电力的导体本身。第一RF收发器108和第二RF收发器112可以在第一方向116a和第二方向116b通过RF链路116相互通信。

控制模块118、120可以与其相应的收发器106、108、110、112进行通信。可以通过与其相应的装置102、104相关联的单独处理器来执行控制模块118、120的每一个。控制模块118、120的每一个可以监测、接收、处理和分发来自其相应的收发器106、108、110、112和链路114、116的数据并且可以通过至少一个子模块来这样做。该数据和在下文中被进一步描述的通信质量相关。当装置102、104在下文中被描述为监测、接收、处理、分发或者执行类似的功能时，可以理解的是其通过各自相应的控制模块118、120来这样做。控制模块118、120的每一个也会导致在其相应的收发器106、108、110、112和链路114、116中的通信行为的变化，并且可以通过至少一个其他的子模块来这样做。当装置102、104在下文中被描述为导致通信行为的变化或者执行类似的功能时，可以理解的是其通过各自相应的控制模块118、120来这样做。在某些情况下，控制模块118、120可以被称为控制逻辑。

在一个实施例中，系统100可以在114a和114b这两个方向上发起穿过PLC链路114的通信会话，但是优选地不会穿过RF链路116。在某些情况下，PLC链路114可以比RF链路116支持更高的吞吐量和/或更高的通信速率。当收发器106、110在两个方向114a和114b上都通信时，可以说PLC链路114在全双工操作模式下操作。术语“通信会话”和“多于一个通信会话”可以被广义的理解为指的是两个装置之间的任何不间断通信。通信会话不需要与任何具体的通信层相关联，但是反而可以指通信活动，该通信活动具有一段持续时间并且包括多个被抽象为通信或通信会话的一部分的包。例如，通信会话可以包括例如智能电表响应于请求来传输每月用电报告。每月用电报告可以包括使用数据和服务质量度量。

电气或电磁噪声122会在系统100附近发生。例如，噪声122会在装置102附近发生并且影响附近的包接收，但不会影响附近的包传输。此外，如上所述，如果该噪声122是来自例如洗衣机的家电的脉冲噪声，那么该噪声122会影响PLC通信，但不影响RF通信。简而言之，噪声122只会影响在方向114b上从第二装置104到第一装置102的PLC通信。由于方向114b上的通信的相对于方向114a上的通信的降低的包递送比率或者降低的通信质量，因此，可以说PLC链路114是非对称的。除了噪声之外，包括网络部署、障碍物和流量负荷的源也会导致这种不对称。除了包递送比率之外，可以依据吞吐量、信噪比、包数据率、包递送延迟、每比特能量、预期的传输计数、在给定窗口中接收到的探测包数量和其他质量度量来测量通信质量。

如果RF链路116是可用的，那么系统100可以选择在114b方向上中止PLC通信并且在RF链路116中在116b方向上发起通信。因此，在系统100中的通信可以通过耦合PLC链路114与RF链路116来展现改进的对称性，换句话说，通过在114a方向上通过PLC链路114以及在116b方向上通过RF链路116进行通信来展现改进的对称性。在这种配置中，可以说PLC链路114是在半双工操作模式下操作（例如，在114a方向上而不是在114b方向上），并且可以说RF链路116在半双工操作模式下操作（例如，在116b方向上而不是在116a方向上）。词语“耦合”（couple）和“耦合”（coupling）并不一定意味着物理耦合，而且还可以包括虚拟耦合，在这种意义上，两个媒介中的每一个同时为单个通信会话提供链路；一个媒介为通信会话中的一个方向上的通信提供链路，并且另一个媒介为同一通信会话中的相反方向上的通信提供链路。由于改进对称性并不一定提高吞吐量，所以系统100可以选择在第一次比较改进对称性的能力、与耦合相关联的成本和其他可能的性能增益之后来耦合这些链路。为了将通信从PLC链路114的114b方向上转变到RF链路116的116b方向上，系统100可以采用握手过程。

如果通信质量在PLC链路114的114b方向上改进，并且PLC链路114因此再次展现基本上对称的通信质量，那么系统100可以选择在RF链路116的116b方向上中止通信会话并且在PLC链路114的114b方向上重新发起该会话。因此，收发器106、110可以返回到PLC链路114的操作的全双工模式。系统100可以再次采用握手过程，这次将通信会话从RF链路116转变到PLC链路214。由于例如，与RF链路116提供的吞吐量相比，PLC链路114提供的吞吐量更高，所以系统100可能更喜欢恢复到PLC链路114通信。

虽然在上文中描述了从在114b方向的PLC链路114到在114b方向的RF链路116的切换，依据链路条件和其他因素，系统100反而可以选择从RF链路116切换到PLC链路114，或者系统100可以选择从PLC链路114和RF链路116的其他方向进行切换。随后描述的实施例也会允许这种链路灵活性。

在一个实施例中，系统100可以向邻近节点广播通信质量以及与装置102、104和链路114、116有关的非对称通信的存在。这些节点可以依次向其邻近节点广播相同的信息，等等。在这方面，可以说该系统100是分布式的。

图2示出了基本上类似于图1所示的系统100的通信系统200。如图1中所示，如果由于噪声122，114b方向上的通信存在相对于114a方向上的通信的降低的包递送比率，那么系统200可以选择采用RF通信。然而，在系统200中，第一RF收发器108和第二RF收发器112也许不能直接地相互通信。例如，这可能是由于第一RF收发器108和第二RF收发器112之间的距离。由于RF是无线技术，所以距离对于RF通信来说可能是个问题，但是由于PLC是有线技术，所以距离对于PLC通信来说可能不是问题。

因此，系统200可以通过第一节点204和第二节点206在202b方向在新的RF链路202上进行通信。节点204、206可以是类似于第一装置102和第二装置104的混合装置。可替代地，节点204、206可以不是混合装置并且可以只经由RF链路进行通信。因此，在系统200中的通信可以通过在114a方向上穿过PLC链路114以及在202b方向上穿过RF链路202进行通信来展现改进的对称性。如图1所示，如果通信质量在PLC链路114的114b方向上改进，并且PLC链路114因此再次展现基本上对称的通信质量，那么系统200可以选择在202b方向上中止RF链路202中的通信会话并且在PLC链路114的114b方向上重新发起该会话。

当采用RF链路202时，由于确认可路由通过例如第一节点204和第二节点206的多个节点，换句话说，与图1所示的在114a方向上穿过PLC链路114的直接路由相比要通过两个附加的节点，确认过程会比通常预期的时间花费更长的时间。其结果是，为了允许延迟的确认，在装置102、104中修改媒介访问控制（MAC）协议可能是可取的。可替代地，由于确认表示相对少量的数据并且因此较小可能受到噪声122的影响，即使PLC链路114在114b方向上相对于114a方向展现更差的质量，系统200仍然可以在114b方向上发送确认。

虽然在上文中描述了第一RF收发器108和第二RF收发器112可能不能直接地相互通信的通信会话，但是其他实施例可以提供当第一PLC收发器106和第二PLC收发器110不能直接地相互通信时的情况。这种无能为力可能是由于例如沿PLC链路114的链路噪声造成的。因此，系统200可以通过多个节点在新的PLC链路上进行通信，而同时地在RF链路116上直接地从第一RF收发器108到第二RF收发器112进行通信。

在一个实施例中，将装置102、104耦合的PLC链路114可以通过多个其他的节点（未示出）。例如，PLC中继器（repeater）节点和/或PLC桥接节点可以被定位于PLC链路114中从而促进更长距离的PLC通信。当穿过降压变压器时，PLC桥接节点会在降压变压器的一个绕组侧解调PLC传输、调制PLC传输以及在降压变压器的第二绕组侧重传该PLC传输。在一个实施例中，PLC桥接节点和/或PLC中继器节点可能不是混合装置或者可能在RF链路上不携带承载流量。

图3根据公开的实施例示出了一种方法300。一些动作会以不同于图3所示的顺序被执行，并且两个或更多个动作会被并行而非顺序地执行。在框302中，系统会提供能够在第一通信媒介上进行双向通信会话的第一收发器。系统可以是系统100，第一收发器可以是第一PLC收发器106，并且第一通信媒介可以是PLC链路114。

在框304中，系统会提供能够在第二通信媒介上进行双向通信会话的第二收发器。第二收发器可以是第一RF收发器108，并且第二通信媒介可以是RF链路116。

在框306中，系统会提供耦合到第一收发器和第二收发器的控制逻辑。控制逻辑可以是第一控制逻辑118。

在框308中，控制逻辑118会从第一收发器接收第一信号。第一信号可能与噪声122的存在有关。

在框310中，响应于第一信号，控制逻辑118会导致由第一收发器在第一通信媒介上作为通信会话的一部分传输的数据反而由第二收发器在第二通信媒介上传输，同时第一收发器继续接收数据作为通信会话的一部分。

在框312中，控制逻辑118会从第一收发器接收第二信号。第二信号可能与噪声122不存在有关。

在框314中，响应于第二信号，控制逻辑118会导致由第二收发器在第二通信媒介上传输的数据反而由第一收发器在第一通信媒介上传输，同时第一收发器继续接收数据作为通信会话的一部分。

本领域的技术人员将认识到可以对所描述的实施例进行修改，并且也认识到其他许多实施例在所要求保护的发明的范围内是可能的。

Claims

1.一种电子通信装置，包括：

能够在第一通信媒介上进行双向通信会话的第一收发器；

能够在第二通信媒介上进行双向通信会话的第二收发器；以及

耦合到所述第一收发器和所述第二收发器的控制逻辑，其中所述控制逻辑被配置为

从所述第一收发器接收第一信号，以及

响应于所述第一信号，导致由所述第一收发器在所述第一通信媒介上作为通信会话的一部分传输的数据反而由所述第二收发器在所述第二通信媒介上传输，同时所述第一收发器继续接收数据作为所述通信会话的一部分。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制逻辑进一步被配置为

从所述第一收发器接收第二信号，以及

响应于所述第二信号，导致由所述第二收发器在所述第二通信媒介上传输的数据反而由所述第一收发器在所述第一通信媒介上传输，同时所述第一收发器继续接收数据作为通信会话的一部分。

3.根据权利要求2所述的装置，所述第一和第二信号的每一个与以下中的至少一个相关：a）吞吐量，b）信噪比，c）包递送比率，d）包数据率，e）包递送延迟，f）每比特能量，g）预期的传输计数，以及f）在给定时间窗口中接收到的探测包的数量。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一通信媒介和所述第二通信媒介是射频链路和电力线通信链路中不同的一个。

5.根据权利要求1所述的装置，进一步包括扩展的确认超时参数。

6.根据权利要求1所述的装置，其中通过至少一个中继节点来传输由所述第二收发器在所述第二通信媒介上传输的数据。

7.根据权利要求6所述的装置，其中在所述第二通信媒介上传输的确认不是通过中继节点被发送或接收的。

8.一种用于电子通信的方法，包括：

提供能够在第一通信媒介上进行双向通信会话的第一收发器、能够在第二通信媒介上进行双向通信会话的第二收发器和耦合到所述第一收发器和所述第二收发器的控制逻辑；

通过所述控制逻辑从所述第一收发器接收第一信号；以及

响应于所述第一信号，通过控制逻辑导致由所述第一收发器在所述第一通信媒介上作为通信会话的一部分传输的数据反而由所述第二收发器在所述第二通信媒介上传输，同时所述第一收发器继续接收数据作为所述通信会话的一部分。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

通过所述控制逻辑从所述第一收发器接收第二信号；以及

响应于所述第二信号，通过控制逻辑导致由所述第二收发器在所述第二通信媒介上传输的数据反而由所述第一收发器在所述第一通信媒介上传输，同时所述第一收发器继续接收数据作为所述通信会话的一部分。

10.根据权利要求8所述的方法，所述第一和第二信号的每一个与下列至少其中之一相关：a）吞吐量，b）信噪比，c）包递送比率，d）包数据率，e）包递送延迟，f）每比特能量，g）预期的传输计数，以及f）在给定时间窗口中接收到的探测包的数量。

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一通信媒介和所述第二通信媒介是射频链路和电力线通信链路中不同的一个。

12.根据权利要求8所述的方法，其中在单个装置中接入所述第一通信媒介和所述第二通信媒介。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述单个装置用扩展的确认超时参数被配置。

14.根据权利要求8所述的方法，其中通过至少一个中继节点来传输由所述第二收发器在所述第二通信媒介上传输的数据。

15.一种电子通信装置，包括：

能够在第一通信媒介上进行双向通信会话的第一收发器；

从所述第一收发器接收第一信号，

确定在所述第一通信媒介中非对称通信的存在，

向邻近节点广播与所述第一信号有关的信息和与所述第一通信媒介中非对称通信的存在有关的信息，以及

响应于所述第一信号和所述第一通信媒介中非对称通信的存在中的至少一个，耦合所述第一通信媒介和所述第二通信媒介。