CN105103460B - 使用帧控制数据块进行数据输送的电力线通信 - Google Patents

Abstract

方法、系统和装置包括通信设备，其被配置为依据电力线通信协议接收数据单元，提取该数据单元内的数据以提供所提取的数据，并且依据非电力线通信协议对所提取的数据进行处理。实施例还描述了一种通信设备，其被配置为根据非电力线通信协议将数据格式化为符合电力线通信协议的数据单元的一部分，依据第二通信协议、跨多个子载波对数据单元进行冗余编码，并且依据该第二通信协议将该数据单元传送至另一个通信设备。

Description

使用帧控制数据块进行数据输送的电力线通信

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年2月25日提交的名称为“In-Car Communication based onPower Line Communications”的第61/768,699号美国临时申请的权益，该美国临时申请的公开内容通过引用而被并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及通信网络，尤其涉及用于使用电力线通信协议来代替其它类型的通信协议的方法和系统。

背景技术

交通工具持续地在其设计中采用更多的电子设备，它们可以提供传感器输入、反馈，提供用户控制，等等。这些各种设备之间的通信对于确保它们的功能而言是必需的。例如，经常对诊断数据进行监控和记录以提供有关发动机状态的用户反馈。提供另一个示例，汽车中的车载计算机经常结合诸如门锁、升窗器等之类的各种电机械设备进行工作。这些各种各样的设备中的每一个都被称作交通工具内的“节点”，并且现代交通工具可以被设计为具有大量这样的节点(例如，100个或更多)。

为了与这些节点进行通信，计算机系统和/或其它类型的中央节点通常经由一系列的总线和线束而被硬线连接至每个节点。这些线束通常对于每个制造商而言都是非标准的，这就需要设计时间并且增加了成本。此外，由于大量节点可能存在于给定交通工具之中，所以形成这些总线互联的线束和线缆会增加实质性的交通工具重量，这直接影响到燃料经济性。由于消费者对于具有更为先进的电子特性的交通工具的需求增加，继续降低制造成本同时提高燃料经济性提出了严峻的挑战。

发明内容

描述了使得对非电力线协议数据的输送能够作为电力线协议数据输送的一部分的方法、系统和装置。由于电力线通信对帧控制块实施了冗余编码，所以使用冗余编码的帧控制块进行数据输送提供了鲁棒的通信。此外，由于电力线已经在采用电力线通信的节点处被使用，所以能够在电力线通信帧控制块内输送附加的通信协议而不需要另外进行布线，因此节省了重量和成本。

在一个实施例中，一种由通信设备执行的方法包括：依据电力线通信协议接收数据单元，提取该数据单元内的数据以提供所提取的数据，并且依据非电力线通信协议对所提取的数据进行处理。

在另一个实施例中，一种通信设备包括网络接口，其被配置为依据电力线通信协议接收数据单元，提取该数据单元内的数据以提供所提取的数据，并且依据非电力线通信协议对所提取的数据进行处理。

在又一个实施例中，一种由通信设备执行的方法包括：根据非电力线通信协议将数据格式化为符合电力线通信协议的数据单元的一部分，依据第二通信协议、跨多个子载波对数据单元进行冗余编码，并且依据该第二通信协议将该数据单元传送至另一个通信设备。

在另外的实施例中，一种通信设备包括网络接口设备，其被配置为根据非电力线通信协议将数据格式化为符合电力线通信协议的数据单元的一部分，依据第二通信协议、跨多个子载波对数据单元进行冗余编码，并且依据该第二通信协议将该数据单元传送至另一个通信设备。

附图说明

图1是依据本公开的实施例的示例网络10的框图。

图2A是如本领域已知的具有长类型格式的电力线通信(PLC)媒体访问控制(MAC)协议数据单元(MPDU)200的框图。

图2B是如本领域已知的具有短类型格式的PLC MPDU 250的框图。

图3是依据本公开的实施例的示例PLC MPDU 300的框图。

图4是依据本公开的实施例的示例PLC方法400的流程图。

图5是依据本公开的实施例的示例PLC方法500的流程图。

具体实施方式

图1是依据本公开的实施例的示例通信网络10的框图。网络10包括中央节点14、控制器40和节点25。

中央节点14包括主机处理器15，其耦合至网络接口16-1和网络接口16-2。网络接口16-1包括媒体访问控制(MAC)单元18和物理层(PHY)单元20。PHY单元20包括耦合至总线44的多个收发器21。如本领域技术人员将会意识到的，虽然图1中图示了三个收发器，但是中央节点14的各个实施例可以包括任意适当数量(例如，1、2、4、5个等)的收发器21。网络接口16-2具有与网络接口16-1类似的结构，在一个实施例中，其具有相对应的MAC单元、PHY单元，以及一个或多个收发器。在一些实施例中，网络接口16-1和网络接口16-2对应于不同的网络通信协议。依据这些实施例，网络接口16-2经由总线42耦合至控制器40。

虽然图1中图示了四个节点25，但是网络10的各个实施例包括任意适当数量(例如，1、2、3、5、6、…、100、…、200、300个、…、等)的节点25。节点25-1包括耦合至网络接口27的主机处理器26。网络接口27包括MAC处理单元28和PHY处理单元29。PHY处理单元29包括耦合至总线44的一个或多个收发器30。虽然图1中图示了三个收发器30，但是节点25-1的各个实施例可以包括任意适当数量(例如，1、2、4、5个等)的收发器30。

依据本公开的各个实施例，任意适当数量的节点25具有与节点25-1相同或基本上相似的结构。依据这样的实施例，在结构上与节点25-1相同或基本上相似的节点25包括任意适当数量的收发器和网络接口。例如，虽然节点25-1被图示为具有三个收发器34和单个网络接口27，但是节点25的各个实施例具有两个收发器和两个网络接口，等等。与节点25-2、25-3和25-4相关联的网络接口和收发器的数量出于简明的原因并未在图1中示出。

在一些实施例中，控制器40经由总线42耦合至网络接口16-2并且经由总线44耦合至网络接口16-1和节点25。在其它实施例中，如图1中的虚线所指示的，控制器40经由总线44耦合至网络接口16-1和节点25或者经由总线42耦合至网络接口16-2。在其它实施例中，控制器40和中央节点14被整合为单个设备的一部分。在其中中央节点14耦合至节点25和控制器40的实施例中，中央节点14能够作为节点25和控制器40之间的桥。

网络10支持依据任意数量的适当通信协议的通信，诸如有线网络协议、由一个或多个IEEE标准所规定的通信协议等。适当IEEE标准的示例包括1901协议。有线网络协议的示例包括任意适当的串行或并行通信协议，或者并行和串行协议的组合。适当有线通信协议的示例包括本地互联网络(LIN)协议以及控制器局域网络(CAN)协议。虽然图1仅图示了单个中央节点14和控制器40，但是节点25的各个实施例被配置为在任意时间与多于一个的单个中央节点和/或控制器进行通信，包括使用彼此可以相同或不同的通信协议与单独中央节点和/或控制器的同时通信。

依据本公开的实施例，中央节点14、控制器40和/或节点25被实施为通信设备，并且被配置为互相传送和接收符合一种或多种适当通信协议和/或IEEE通信协议标准的数据。

依据各个实施例，网络10被实施为诸如汽车、航空器、船等交通工具的一部分。依据其它实施例，网络10被实施为任意适当有线网络的一部分而并不在交通工具中实施。

依据交通工具的实施例，控制器40被配置为监控与该交通工具相关联的功能，管理交通工具的操作，和/或向该交通工具的操作人员提供反馈。例如，控制器40可以是汽车计算机的一部分。进一步依据这样的实施例，节点25被配置为收集数据并且将该数据报告给中央节点14和/或控制器40。例如，节点25可以包括或者耦合至相关联的传感器和/或致动器，诸如速度传感器、加速计、温度传感器、压力传感器、化学传感器、气囊传感器、交通工具发动机中所使用的致动器、电动窗致动器、门锁致动器、电动后视镜电机、电动座椅电机等。依据各种实施例，节点25对从中央节点14和/或控制器40接收到的请求作出响应。例如，如果节点25-1是速度传感器，则中央节点14和/或控制器40可以针对速度数据向节点25-1发送请求，上述速度数据随后经由总线44被返回至中央节点14和/或控制器40。在其它实施例中，至少一些节点25在中央节点14和/或控制器40并未首先请求信息的情况下向中央节点14和/或控制器40提供信息。

依据非交通工具的实施例，例如，控制器40被配置为监控与其中实施网络10的设备相关联的功能，上述网络10诸如家庭网络。进一步依据这样的实施例，节点25被配置为收集数据并且将该数据报告给中央节点14和/或控制器40。依据各个实施例，节点25对从中央节点14和/或控制器40接收的请求作出响应。例如，如果节点25-1包括温度传感器或者与之相关联，则中央节点14和/或控制器40可以针对温度数据向节点25-1发送请求，该温度数据随后经由总线44被返回至中央节点14和/或控制器40。在其它实施例中，至少一些节点25在中央节点14和/或控制器40并未首先请求信息的情况下向中央节点14和/或控制器40提供信息。

依据一个实施例，中央节点14经由总线44与节点25进行通信以从节点25接收数据和向节点25发送数据，并且控制器40经由总线42和/或总线44与中央节点14进行通信以发送数据或者从中央节点14接收数据。在一些实施例中，总线44包括在向节点25提供电力的电力线之中或者被实施为电力线。在一个实施例中，总线44被实施为没有诸如并不传递电力的线路之类的其它单独通信介质的电力线。在这样的实施例中，中央节点14、节点25和/或控制器40中的任意一个被配置为依据一种或多种电力线通信(PLC)协议经由总线44互相通信。

依据一个实施例，网络接口16-1和/或处理器15被配置为依照第一通信协议将待传送的数据格式化在数据单元内，该数据单元随后依据第二通信协议协议进行传送。依据这样的实施例，接收所传送数据的节点25的网络接口，诸如节点25-1的网络接口27，例如被配置为依据第二通信协议接收数据。继续该示例，一旦依据第二通信协议接收到该数据，网络接口27就被配置为确定该数据单元是否包括对应于第一通信协议的数据。如果网络接口27和/或处理器15确定该数据单元包括对应于第一通信协议的数据，则该数据单元内的数据被网络接口27和/或处理器15提取并且依据第一通信协议被处理。

依据一些实施例，中央节点14被配置为通过生成数据单元内的一个或多个数据类型标识符、报头和/或任意其它适当标识符，来对依据第一通信协议对待传送的数据进行格式化。依据这样的实施例，每个节点25的相对应网络接口和/或处理器(例如，网络接口27和/或处理器26)被配置为依据第一通信协议提取并处理数据，以在该数据根据中央节点14所生成的标识符被识别时恢复该数据。进一步依据这样的实施例，相对应节点25的网络接口和/或处理器被配置为在并未在数据单元内找到标识符的情况下依据第二通信协议对该数据单元进行处理。

依据一个实施例，诸如节点25的接收节点的相应的网络接口和/或处理器例如被配置为将数据存储在存储器中和/或进行排队以便后续处理。在一些实施例中，这样的存储器被实施为接收节点相应的网络接口和/或处理器的一部分。如相关领域的技术人员将会意识到的，虽然本公开的各个实施例描述了在节点25之一的提取和处理，但是中央节点14和25的网络接口和/或处理器均被配置为提取并处理从彼此所接收的数据。

在一些实施例中，一旦数据被处理，接收节点25的网络接口和/或处理器就被配置为类似地将依据第一通信协议的响应连同任意适当的数据类型标识符、报头和/或数据单元内的任意其它适当标识符一起格式化在依据第二通信协议进行传送的数据单元之内。中央节点14同样被配置为依据第二通信协议接收该响应并且依据第一通信协议对该数据进行处理，以便一旦根据发送节点所生成的标识符识别了该数据就恢复该数据。

以这种方式，依据一个实施例，网络10通过对数据进行格式化以便依据第二通信协议(例如，PLC)经由现有的电力线进行通信而排除了与第一通信协议相关联的专用总线(上述数据本来要经由这样的专用总线进行传送和接收)。由于中央节点14和节点25需要电力来执行它们相关联的功能，所以利用现有电力线而使用PLC协议消除了对于附加有线总线以及线束的需求，由此节省了成本。依据交通工具的实施例，排除这些总线和线束还使得交通工具的重量减小并且带来了更好的燃料经济性。

依据一些实施例，中央节点14具有基本上类似于节点25的功能。例如，依据这样的实施例，中央节点14和节点25可以彼此发送请求并且接收相关联的响应、数据等。依据其它实施例，中央节点14与节点25相比具有另外的功能和/或处理能力。

依据一些实施例，中央节点14被配置为协调和/或调度节点25之间的通信。依据其它实施例，中央节点14被配置为按照控制器40的指示与节点25进行通信。例如，依据调度实施例，中央节点14被配置为依据预定计划协调节点25之间的通信并且向节点25发送针对数据的请求，上述预定计划可选地是周期性的或非周期性的。另外，在利用预定计划的一些实施例中，节点25被配置为依据预定计划进行传送。中央节点14可选地被配置为基于每个特定节点的实施方式来调制通信预定计划。如相关领域技术人员将要意识到的，与其它节点相比，可能期望来自一些节点25的更为频繁的请求。例如，如果节点25-4被实施为GPS系统的一部分而节点25-3被实施为发动机传感器的一部分，则与节点25-4相比，中央节点14可能对来自节点25-3的数据请求进行更为频繁的调度。

依据控制器所指示的实施例，中央节点14可以从控制器40接收指令和/或命令以请求来自节点25的数据。控制器40可选地依据预定计划或者以中断驱动为基础来命令中央节点14向节点25发送数据请求。例如，作为周期性或非周期性预定计划的一部分，控制器40可选地指示中央节点14从节点25收集数据。为了提供另一个示例，控制器40可选地响应于用户输入来命令中央节点14从一个或多个节点25收集数据。用户输入可能包括按压物理按钮，例如触发将要从中央节点14发送至节点25之一的命令，以便激活电机械开关，由此由相应的节点在被激活时返回有关开关状态的反馈。

如本领域技术人员将会意识到的，交通工具内的网络通信通常使用CAN和LIN协议。常见的LIN协议数据速率为9.6K比特/秒和19.2K比特/秒。在高速数据并非关键时，一般在汽车系统中使用LIN协议。例如，LIN协议的常见应用包括升窗、灯光、镜面命令等。常见的CAN协议数据速率为100K比特/秒和500K比特/秒。在高速数据更为重要时，一般在汽车系统中使用CAN协议。例如，CAN协议的常见应用包括发动机数据、GPS数据、速度数据、汽车制动系统(ABS)数据、气囊数据等。

网络10的各种交通工具实施例包括排除LIN或CAN总线，但是在中央节点14和节点25之间以及/或者节点25之间保持至少一些LIN和/或CAN通信功能。在这样的实施例中，总线44被用于电力线通信，并且LIN和/或CAN数据作为PLC协议的一部分而在一个或多个数据单元内被格式化。依据这样的实施例，如以下更为详细讨论的，中央节点14和节点25被配置为可选地实施IEEE 1901 PLC协议或实施一种或多种IEEE 1901协议的修改版本。

图2A是如本领域已知的具有长类型格式的电力线通信(PLC)媒体访问控制(MAC)协议数据单元(MPDU)200的框图。长类型格式的MPDU被用于在依据IEEE 1901标准进行操作的通信设备之间交换数据。依据IEEE 1901标准，前导码是在256个子载波上进行定义并且被重复10次(如果该前导码是混合帧的一部分则被重复9次)的正交频域复用(OFDM)符号。该前导码包括时间同步信息和粗略信道估计以允许后续帧控制块的解调。该帧控制块通常在每个子载波上利用低阶调制进行编码，诸如正交相移键控(QPSK)。一旦帧控制块被解调，该帧控制块就被重新编码和重新调制以提供改进的信道估计。该改进的信道估计允许对可以利用高阶调制进行映射的后续数据的解调。跟在帧控制块之后的后续数据块1至N构成数据有效载荷。

构成MPDU 200的前导码、帧控制块和数据有效载荷均与符号传输时段相关联。例如，OFDM前导码具有5.12毫秒(μs)的时间段，并且时间段t1通常被定义为该符号时段乘以前导码中重复的OFDM符号的数量(例如，对于被重复10次的前导码而言为51.2μs)。提供另一个示例，OFDM符号时间段对于帧控制和有效载荷而言为40.96μs。

帧控制块的时段由帧控制保护间隔GI(FC)以及快速傅里叶逆变换(IFFT)间隔t2来定义。依据在IEEE 1901标准中所规定的1832个时间样本，GI(FC)被固定为18.32μs。此外，依据在IEEE 1901标准中所规定的4096个时间样本，IFFT间隔通常被固定为40.96μs。因此，帧控制块的整体时段通常为59.28μs。

每个数据块1至N的时段由有效载荷保护间隔GI加上IFFT间隔t3来定义。对于有效载荷而言，GI随着所传送的有效载荷数据中的样本的数量而增加。GI的典型值在5.56μs、7.56μs和47.12μs之间变化，5.56μs、7.56μs和47.12μs分别对应于556、756和4712这样的样本大小。因此，数据块1至N中任一个的时段可以为对应于每个相应GI的46.52μs、48.52μs或88.15μs。

图2B是如本领域已知的具有短类型格式的PLC MPDU 250的框图。短类型的MPDU被用于IEEE 1901标准内的一般命令。例如，实施IEEE 1901协议的通信设备可以发送前导码和帧控制块以对在长类型格式的MPDU中所接收的数据的接收进行确认。短类型格式的MPDU帧控制块包括若干字节，这些字节包括将参考图3进一步进行讨论的相应字段。例如，在IEEE 1901标准中，包括三位定界符类型字段(DT_IH)值2的帧控制字段向接收短格式MPDU的通信设备指示该帧控制块数据是选择性确认(SACK)响应。IEEE 1901协议还定义了在接收长类型格式的MPDU与利用短类型格式的MPDU中的SACK进行响应之间的帧间间隔(IFS)时间段以避免数据争用。依据IEEE 1901标准，对应于6和7的定界符类型值得以被保留而并未被分配给特定命令或功能。

图3是依据本公开的实施例的PLC MPDU 300的框图。PLC MPDU 300包括前导码和帧控制块。依据一个实施例，利用帧控制数据块来进行数据传输，并且MPDU 300省略了有效载荷字段。

帧控制块是16字节的字段并且包括1个保留字节、用于变体字段VF_IH的12个字节、以及用于帧控制校验序列的3个字节。保留字节包括用于定界符类型字段DT_IH的3个比特、用于接入字段的一个比特、以及用于短网络标识符字段的4个比特。依据一个实施例，这些字段对应于在IEEE 1901协议中所使用的那些字段。依据这样的实施例，定界符类型字段的值6和7得以被保留。

在示例性实施例中，网络接口16-1被配置为依据并非PLC协议的通信协议对数据进行格式化并且将经格式化的数据放置于图3所示的变体字段内。例如，在一个实施例中，网络接口16-1被配置为根据CAN或LIN协议将数据格式化为构成图3的变体字段的12个字节数据的一部分。在一个实施例中，被实施为中央节点14和/或节点25的一部分的相应网络接口和/或处理器被配置为可选地生成数据类型指示符字段和/或适当的标识符，以便以信号通知接收节点该帧控制块包括根据CAN或LIN协议格式化的数据。

在各个实施例中，被实施为中央节点14和/或节点25的一部分的相应网络接口和/或处理器被配置为生成具有值为6或7的定界符类型字段DT_IH以向接收节点提供指示。由于这些值在IEEE 1901协议中被保留，所以中央节点14和节点25可以使用该值而不会以其它方式影响IEEE 1901通信。依据一个实施例，如对应于定界符字段值的IEEE 1901协议值所指示的，在定界符字段值为6或7以外的值时，中央节点14和/或节点25依据IEEE 1901协议对MPDU 300进行处理。

例如，定界符字段值为2将向中央节点14和/或节点25指示将帧控制块数据视为SACK。假设节点被配置为仅依据IEEE 1901标准进行通信，例如其无法提取和处理诸如这里所描述的帧控制块之内的数据，并且这样的节点接收具有值为6或7的定界符字段值的帧控制块，则该节点将忽略该帧控制块的内容，因为IEEE 1901协议所保留的值并不与帧控制块数据类型相关联。以这种方式，系统能够包括识别定界符字段值6或7的一些节点以及无法对此进行识别的一些节点。因此，在一些实施例中，被配置为识别定界符字段值6或7的新的节点能够被添加至系统而并不要求对现有的无法进行识别的节点进行修改。如相关领域的技术人员将要意识到的，在一些实施例中，被配置为仅依据IEEE 1901协议进行操作的节点能够进行适配以通过改变PHY层和/或对相关联的PHY固件和/或PHY控制器重新编程而采用贯穿本公开所描述的通信技术。

除了被实施为中央节点14和/或节点25的一部分的相应网络接口和/或处理器所生成的定界符字段值之外，如图3所示，依据各个实施例，可选地能够生成附加数据并且将其放置于变体字段的起始处作为报头。进一步依据这些实施例，中央节点14和/或节点25被配置为生成12字节的变体字段内的报头，将剩余空间留给对应于PLC协议以外的另一种通信协议的数据。例如，依据一个实施例，该报头包括识别传送节点(例如，中央节点)和接收节点(例如，节点25-1)之间的链路的信息。作为另一个示例，依据一个实施例，该报头包括消息标识符。进一步依据一个实施例，该报头可选地包括识别所发送的消息的长度的长度标识符。

依据各个实施例，该消息标识符包括任意适当数量的比特以促进传送节点的识别，诸如唯一地址、MAC地址等。该长度标识符包括任意适当数量的比特以促进在一个或多个变体字段内所传送的消息的长度的识别。依据一个实施例，该报头包括2字节的数据，其具有构成消息ID字段的12个比特以及构成长度识别字段的4个比特。依据该实施例，变体字段中的12个字节中的10个字节保持被用作对应于PLC协议以外的通信协议的数据传输的“有效载荷”。

依据一个实施例，该报头由中央节点14传送，以及由节点25在对来自中央节点14的请求作出响应时进行传送。依据其它实施例，仅中央节点14在向节点25的传输中传送该报头。在其中中央节点14依据预定计划向节点25发送传输的实施例中，中央节点14并不要求消息ID被包括在来自节点25的响应中的报头之中。也就是说，中央节点14被配置为识别进行响应的节点25，因为中央节点14知晓该传输发往哪个节点以及是否在所调度的时隙内接收到响应。然而，时隙和节点之间的相关性会需要额外的处理时间和/或在网络接口16-1和/或处理器15内所实施的存储器的搜索。因此，该报头可选地可以被包括在节点25所发送的响应之中，以例如降低固件复杂度，提供用于调试目的的有价值数据，等等。如相关领域的技术人员将会意识到的，能够基于特定应用而相对数据速率的可能损失而权衡由于决定由节点25传送报头所导致的便利和/或复杂度降低。

依据各个实施例，多个MPDU 300可以由中央节点14和/或节点25进行传送以促进根据PLC以外的适当通信协议进行格式化的数据的输送。例如，如果对应于非PLC协议的数据单元比变体字段中的可用剩余字节更长，则长度识别字段可选地能够指示数据单元的长度以促进多个MPDU的处理。例如，如果非PLC数据单元的长度为14个字节，则数据长度标识符能够指示该14字节的长度。当在相应节点接收到MPDU 300时，该节点能够使用该长度识别字段来确定是否预期包含14字节消息的剩余部分的附加MPDU 300。依据一个实施例，后续帧控制块的报头中的长度识别字段可选地包括指示剩余数据的更新的长度值。依据另一个实施例，后续帧控制块的报头可选地包括在每个后续帧控制块中重复初始长度值的固定长度识别字段。依据固定长度识别字段的实施例，接收节点被配置为对帧控制块进行计数以确定整个非PLC数据单元何时已经被递送。

依据各个实施例，长度识别字段可替换地包括是否后跟有后续帧控制块的指示或者被其所替代。例如，在一些实施例中，长度识别字段包括单比特字段或者被其所替代，其中逻辑值“0”指示当前帧控制块是所要传送的最后一个，而逻辑值“1”则指示预期另外的帧控制块。使用单比特逻辑值的实施例对于进一步减小报头大小以节省变体字段中用于数据有效载荷的额外空间而言是有利的。

依据一个实施例，中央节点14用作LIN主设备而节点25则用作LIN从设备，因为LIN协议实施主从协调。此外，LIN协议包括从主设备(中央节点14)所发送的报头消息，其包含构成LIN数据请求的34个比特。依据该实施例，中央节点14在MPDU 300的帧控制块内格式化34比特的报头，对如图3所示的报头字段添加了消息和长度ID字段。进一步依据该实施例，例如，中央节点14还生成DT_IH定界符类型字段值为诸如6的保留值，并且随后使用IEEE1901协议的修改版本传送MPDU 300。

进一步依据一些实施例，节点25接收从中央节点14发送的MPDU 300并且基于消息ID字段中所包含的数据来验证其是MPDU 300的接收方。接收节点随后对帧控制块数据进行处理，并且基于等于6的DT_IH值确定该帧控制块包括LIN消息。一旦作出该确定，接收方节点25就提取36比特的LIN报头并且依据LIN协议对其进行处理。

进一步依据该实施例，一旦36比特的LIN报头在接收方节点处被提取并处理，则生成响应以便传输回中央节点14。依据LIN协议，从设备利用1-8字节的有效载荷和1字节的校验和对34比特的报头消息作出响应。此外，LIN协议利用起始比特和停止比特来包围每个有效载荷字节和校验和字节以便进行流控制。作为结果，LIN响应将包括对应于1-8字节的有效载荷的20-90个之间的比特。

在其中接收方节点并不在针对中央节点的响应中包括报头的实施例中，最多90个比特适合12字节的帧控制块。依据这些实施例，例如，接收方节点生成具有诸如6的保留值的DT_IH定界符类型字段值，并且利用包括LIN响应数据的帧控制块将MPDU发送回中央节点14。

在其中接收方节点生成针对中央节点的响应中的报头的实施例中，最多90个比特并不适合12字节的帧控制块。在这样的实施例中，可以从接收方节点发送多个MPDU并且长度ID字段可选地被用来指示所发送的多个MPDU包含LIN响应数据。

类似于接收方节点，控制节点14接收一个或多个MPDU，对帧控制块进行处理，验证DT_IH定界符类型字段值，提取一个或多个帧控制块内的LIN响应数据，并且依据LIN协议对LIN响应数据进行处理。如果多于一个的MPDU被发送至控制节点14，则控制节点14可选地使用如之前关于节点25的实施例所讨论的长度ID字段提取多个MPDU的每个帧控制块内的LIN响应数据并且对其进行处理。

依据一个实施例，诸如根据CAN协议所规定的多主控协调系统，中央节点14用作一个主设备并且一个或多个节点25用作附加的主设备。CAN协议包括0-8字节的有效载荷以及108比特的最大帧长度。CAN协议还提供了128比特的扩展帧格式。例如，中央节点14对MPDU300的帧控制块内的有效载荷进行格式化，为如图3所示的报头字段增加消息和长度ID字段。例如，类似于LIN协议的示例，中央节点14还生成DT_IH定界符类型字段值为诸如6的保留值。进一步依据该实施例，中央节点14随后依据IEEE 1901协议传送该MPDU。

进一步依据CAN的实施例，诸如节点25-1的节点例如接收从中央节点14所发送的MPDU，并且基于消息ID字段中所包含的数据验证其是MPDU 300的接收方。接收节点随后对帧控制块数据进行处理并且基于等于6的DT_IH值而确定该帧控制块包括CAN消息。一旦作出该确定，接收方节点就从帧控制块提取CAN消息并且依据CAN协议对该CAN消息进行处理。

如之前关于LIN协议的实施例所讨论的，大于帧控制块中的可用空间的数据消息能够使用所生成的报头中的长度指示字段而利用多个MPDU进行寻址。类似于LIN协议的示例，在CAN的实施例中，中央节点14和/或节点15同样对一个或多个帧控制块内的CAN进行格式化，利用适当的DT_IH字段值对此进行指示，以及提取CAN消息数据并依据CAN协议对其进行处理。

通过如以上所讨论的将帧控制块用于数据输送，本公开的各个实施例通过消除有效载荷而减小了数据通信之间的时延。此外，在一些实施例中，诸如MPDU 300的MPDU并不要求接收设备传送对该MPDU的确认，因此进一步减小了时延以及业务量。在一个实施例中，中央节点14和/或节点25被配置为使用在如图3所示的帧控制块中的帧校验序列以验证帧控制块的正确解调和解密。该帧校验序列例如可以包括循环冗余校验(CRC)值。依据一个实施例，帧控制校验序列如IEEE 1901协议中所规定的那样进行计算。如以上所讨论的，依据一个实施例，在响应所接收到的传输时并不从中央节点14或节点25发送确认。相反，依据各个实施例，中央节点14和/或节点25使用帧控制校验序列对帧控制块进行验证并且随后利用在帧控制块内包括所请求数据的另一个MPDU 300对所接收到的传输进行响应。

此外，虽然图3所示的IFS被呈现以避免MPDU的交换之间的数据争用，但是在其中不发送ACK的实施例中，能够从依据IEEE 1091标准中所要求的IFS中缩减该IFS。作为结果，该IFS仅由收发器时延来限制。因此，排除长类型格式MPDU的使用与缩减IFS的组合提供了比IEEE 1901标准中所支持的更快的数据速率。例如，如果t1为51.12μs，则GI(FC)为18.32μs，并且t2为40.96μs，则与接收VF_IH字段内的12字节数据相关联的总符号时段为110.48μs。在该示例中，数据速率能够如下以等式1来表达：

等式1：

当IFS接近零时，这基于等式1而导致数据速率的最大值868.93K比特/秒。由于LIN和CAN协议的数据速率小于该数据速率(例如，CAN的最大数据速率为500K比特/秒)，所以贯穿本公开所描述的各个实施例非常适用于LIN和CAN协议所针对的应用。

依据各个实施例，数据速率能够通过采用数据格式化过程而进一步提高。例如，诸如LIN的一些通信协议利用开始和/或停止比特对数据字节进行填补。依据一个实施例，中央节点14和/或节点25被配置为通过去除这些开始和/或停止比特对LIN数据进行重新格式化以便经由MPDU 300进行传输。例如，典型的90比特LIN响应包括8字节的有效载荷、1字节的校验和、以及18个开始/停止比特。

依据一个实施例，中央节点14和/或客户端25被配置为在将数据包括在帧控制字段中之前去除这样的开始/停止比特，由此将上述90比特示例中的传送数据的量减少为72比特，这使得大小总体上减小了20％。在一个实施例中，开始/停止比特是否已经被移除的指示例如可选地包括在所传送的报头信息中。例如，除了消息ID和/或长度ID字段之外或者作为其一部分，格式化字段被包括在如图3所示的报头之中。一旦接收方节点接收到该MPDU，该格式化字段就被用来确定开始/停止比特是否已经被去除。在一个实施例中，如果格式化字段指示该开始/停止比特已经被去除，则接收方节点插入开始/停止比特，从而所提取的LIN数据随后能够依据LIN协议进行处理。依据一个实施例，重新加入开始/停止比特例如能够被实施为比特解析系统，该比特解析系统对每8个比特进行计数并且随后通过在处理之前将开始/停止比特添加至每个所提取的数据字节而对该8个比特进行格式化。

在一些实施例中，采用对帧控制块的冗余编码。例如，在广播掩码内、在多个子载波上对帧控制块进行冗余编码以消除数据冲突。例如，在一个实施例中，在2-30MHz的广播掩码上、在917个子载波上对帧控制块进行编码。在一个实施例中，采用turbo卷积编码器对具有256比特的16字节的帧控制块进行编码，所编码的比特进行交织，并且利用多样性拷贝器(diversity copier)将经交织的编码帧控制比特在917个子载波上进行扩展。

依据各个实施例，中央节点14和/或节点25的相应网络接口和/或处理器被配置为跨多个子载波对已经在帧控制块内格式化的数据进行冗余编码。另外，依据这样的实施例，中央节点14和/或节点25的相应网络接口和/或处理器被配置为对冗余帧控制块进行解码以恢复所传送的帧控制块。由于现有的IEEE 1901协议采用冗余帧控制块编码和解码技术，所以在一些实施例中，可以采用现有IEEE网络接口和处理器的至少一部分，诸如PHY层固件。类似地，冗余编码和解码能够在各个实施例中使用现有的IEEE 1901硬件(例如，turbo卷积编码器、交织器、多样性拷贝器等)来实施。冗余帧控制块的实施例在网络10在诸如交通工具的高电气噪声环境中进行操作时特别有用，原因在于采用冗余编码技术的通信在嘈杂环境中提供了更大的免疫力和鲁棒性。

图4是依据本公开实施例的用于传送数据的示例方法400的流程图。在本公开的实施例中，方法400在诸如如图1所示的一个或多个中央节点14和/或节点25-1的适当通信设备中执行。出于说明的目的参考图1对图4进行讨论。然而，在其它实施例中，方法400由图1中的设备以外的适当通信设备实施。

在框402，第一通信设备根据第一通信协议将数据格式化为符合第二通信协议的数据单元。该第一通信设备例如对应于中央节点14。在一个实施例中，该数据单元例如包括如图3所示的帧控制块。在一个实施例中，该第一和第二通信协议例如分别包括串行互联协议和PLC协议。依据各个实施例，该串行互联协议包括LIN和/或CAN协议，并且在一些实施例中，该PLC协议包括IEEE 901协议的修改版本。

在框404，该第一通信设备生成该数据单元内的数据类型标识符和/或报头。在一个实施例中，该数据类型标识符例如包括指示该数据块包括符合第一通信协议的格式化数据的标识。依据一个实施例，该数据类型标识符是DT_IH定界符类型字段，其被设置为一个值以提供数据符合第一通信协议的指示。在一个实施例中，该报头例如包括如图3所示的消息标识和/或长度标识。

在框406，第一通信设备依据第二通信协议、跨多个子载波频率对数据单元进行冗余编码。在一个实施例中，依据IEEE 1901协议而在多个子载波上对该数据单元进行冗余编码。

在框408，该第一通信设备依据第二通信协议向第二通信设备传送该数据单元。该第二通信设备例如可以包括如图1所示的节点25-1。

图5是依据本公开的实施例的用于接收并处理数据的示例方法500的流程图。在本公开的实施例中，方法500在诸如如图1所示的一个或多个中央节点14和/或节点25-1的适当通信设备中执行。出于说明的目的参考图1对图5进行讨论。然而，在其它实施例中，方法500由图1中的设备以外的适当通信设备实施。

在框502，通信设备依据第一通信协议接收数据单元。在一个实施例中，该通信设备例如包括节点25-1。在一个实施例中，该数据单元例如是从如图1所示的中央节点14发送的如图3所示的帧控制块。该第一通信协议例如包括PLC协议。依据一个实施例，该PLC协议是经修改的IEEE 1901标准协议。

在框504，通信设备对数据单元进行解码。在一个实施例中，解码涉及对如以上所讨论的已经在多个子载波上进行冗余编码的数据进行解码。依据其中帧控制块依据IEEE1901标准进行编码的实施例，框504包括对冗余编码的数据进行解码以依据IEEE 1901标准恢复帧控制块。

在框506，通信设备识别数据单元内的数据类型标识符和/或报头。该数据类型标识符例如可以包括该数据块包括符合第一通信协议的格式化数据的标识或者该数据块包括符合第二通信协议的格式化数据的标识。依据一个实施例，该数据类型标识符是DT_IH定界符类型字段，其被设置为适当值以指示该数据是根据第一协议还是根据第二协议被格式化的。例如，在一个实施例中，该报头包括如图3所示的消息标识符和/或长度标识符。

在框508，通信设备确定数据类型标识符是否对应于与根据第二通信协议进行格式化的数据相对应的预定值。在一个实施例中，该预定值例如是IEEE 1901标准的保留值，诸如6或7。如果在框508确定该标识符对应于该预定值，则方法500继续进行至框510。在另一方面，如果在框508确定该标识符并不对应于该预定值，则方法500继续进行至框514。

在框510，该通信设备依据第二通信协议提取该数据单元内的数据和/或对其进行格式化。例如，在一个实施例中，提取数据单元内的数据包括根据第二通信协议所规定的格式对数据单元内的数据进行解析。在数据单元内的数据开始和/或停止比特在传送器被去除的实施例中，对数据进行格式化例如包括插入开始比特和停止比特。在数据单元内的数据已经依据第二通信协议进行格式化的一些实施例中，该格式化被省略。

在框512，通信设备对在框510依据第二通信协议提取和/或格式化的数据进行处理。在一个实施例中，框512例如包括对从中央节点14发送的LIN或CAN命令进行处理。

在框514，该通信设备依据第一通信协议对数据单元进行处理。在一个实施例中，这例如包括依据PLC协议对帧控制块进行处理。

在一些实施例中，框506、508和514或者它们的一部分被省略。例如，在一些实施例中，假设数据单元中的数据根据第二通信协议进行格式化。

这里所给出的附图是出于说明的目的。贯穿附图所图示的各个部件之间的通信和/或耦合可以使用任意类型的耦合或通信手段来执行以实现如这里所描述的相对应操作。例如，即使使用单个线条图示一些部件之间的通信，但是该通信可以利用任意数量的连线和/或总线来实施。此外，这样的通信可以利用任意适当通信协议来实施，诸如串行或并行通信，而无论所图示的耦合如何。

本发明另外的方面涉及以下条款中的一个或多个。

在第一实施例中，一种方法由通信设备所执行并且包括：依据电力线通信协议接收数据单元，提取所述数据单元内的数据以提供所提取的数据，以及依据非电力线通信协议对所提取的数据进行处理。

第一和其它实施例的变化形式包括该通信设备识别该数据单元内的数据类型标识符，确定该数据类型标识符对应于预定值，并且当确定该数据类型标识符对应于该预定值时依据非电力线通信协议对所提取的数据进行处理。

第一和其它实施例的另外变化形式包括该通信设备在确定该数据类型标识符并不对应于预定值时依据电力线通信协议对该数据单元进行处理。

第一和其它实施例的进一步的变化形式包括该非电力线通信协议是串行网络协议。

第一和其它实施例的再进一步的变化形式包括：该串行网络协议包括以下各项中的一项或多项：(i)局部互联网络(LIN)协议，和(ii)控制器局域网络(CAN)协议。

此外，第一和其它实施例的变化形式包括从该数据单元的帧控制块的变体字段内提取数据。

此外，第一和其它实施例的变化形式包括该数据类型标识符对应于该帧控制块内的定界符类型字段值，并且该预定值为i)6或ii)7之一。

此外，第一和其它实施例的变化形式包括该非电力线通信协议是局部互联网络(LIN)协议，并且向所提取的数据添加开始和停止比特。

在第二实施例中，一种通信设备包括网络接口，其被配置为依据电力线通信协议接收数据单元，提取该数据单元内的数据以提供所提取的数据，并且依据非电力线通信协议对所提取的数据进行处理。

第二和其它实施例的变化形式包括该网络接口被配置为确定该数据单元内的数据类型标识符是否对应于预定值，并且响应于确定该数据类型标识符对应于该预定值而依据非电力线通信协议对该所提取的数据进行处理。

此外，第二和其它实施例的变化形式包括该网络接口被配置为在确定该数据类型标识符并不对应于预定值时依据电力线通信协议对该数据单元进行处理。

此外，第二和其它实施例的变化形式包括该非电力线通信协议是串行网络协议。

再进一步，第二和其它实施例的变化形式包括：该串行网络协议包括以下各项中的一项或多项：(i)局部互联网络(LIN)协议，和(ii)控制器局域网络(CAN)协议。

此外，第二和其它实施例的变化形式包括该网络接口设备被进一步配置为通过从该数据单元的帧控制块提取数据而提供所提取的数据。

此外，第二和其它实施例的变化形式包括该数据类型标识符对应于该帧控制块内的定界符类型字段值，并且该网络接口设备被进一步配置为确定该预定值是否为i)6或ii)7之一。

此外，第二和其它实施例的变化形式包括该第二通信协议是局部互联网络(LIN)协议，并且该网络接口设备被进一步配置为向所提取的数据添加开始和停止比特。

在第三实施例中，一种由通信设备执行的方法包括：根据非电力线通信协议将数据格式化为符合电力线通信协议的数据单元的一部分，依据第二通信协议、跨多个子载波对数据单元进行冗余编码，并且依据该第二通信协议将该数据单元传送至另一个通信设备。

第三和其它实施例的变化形式包括该非电力线通信协议是串行网络协议。

第三和其它实施例的另外变化形式包括该串行网络协议是以下各项中的一项或多项：(i)局部互联网络(LIN)协议，和(ii)控制器局域网络(CAN)协议。

此外，第三和其它实施例的变化形式包括：该数据单元包括帧控制块，并且该格式化包括将符合该非电力通信协议的数据包括在该数据单元的该帧控制块内。

此外，第三和其它实施例的另外变化形式包括将该数据单元内的定界符类型字段值设置为指示该数据单元包括根据该非电力线通信协议进行格式化的数据的值。

再进一步，第三和其它实施例的变化形式包括该非电力线通信协议是局部互联网络(LIN)协议，并且格式化的操作包括从数据中去除开始和停止比特。

在第四实施例中，一种通信设备包括网络接口，其被配置为根据非电力线通信协议将数据格式化为符合电力线通信协议的数据单元的一部分，依据第二通信协议、跨多个子载波对数据单元进行冗余编码，并且依据该第二通信协议将该数据单元传送至另一个通信设备。

第四和其它实施例的变化形式包括该非电力线通信协议是串行网络协议。

此外，第四和其它实施例的另外变化形式包括：该串行网络协议包括以下各项中的一项或多项：(i)局部互联网络(LIN)协议，和(ii)控制器局域网络(CAN)协议。

此外，第四和其它实施例的变化形式包括该数据单元包括帧控制块，并且该格式化的操作包括将符合该非电力通信协议的数据包括在该数据单元的该帧控制块内。

此外，第四和其它实施例的变化形式包括将该数据单元内的定界符类型字段值设置为指示该数据单元包括根据该非电力线通信协议进行格式化的数据的值。

再进一步，第四和其它实施例的变化形式包括该非电力线通信协议是局部互联网络(LIN)协议，并且格式化的操作包括从数据中去除开始和停止比特。

以上所描述的各个框、操作和技术中的至少一些可以利用硬件、执行固件指令的处理器、执行软件指令的处理器或者它们的任意组合来实施。当利用执行软件或固件指令的处理器来实施时，该软件或固件指令可以被存储在任意计算机可读存储介质之中，诸如磁盘、光谱、RAM或ROM或闪存、带式驱动器等。同样，该软件或固件指令可以经由任意已知或所期望的传递方法而被传递给用户或系统。该软件或固件指令可以包括机器可读指令，当被处理器所执行时，其使得该处理器执行各种操作。

当以硬件实施时，该硬件可以包括分立组件、集成电路、ASIC、可编程逻辑器件(PLD)等中的一个或多个。

虽然已经参考具体示例对本发明的各个方面进行了描述，但是这意在仅是说明性的而并非对本发明进行限制，可以针对所公开的实施例进行改变、增加和/或删除而并不背离本发明的范围。

Claims (24)

1.一种用于通信的方法，包括：

通过通信设备，依据电力线通信协议接收数据单元；

通过所述通信设备，提取所述数据单元内的数据以提供所提取的数据；以及

通过所述通信设备，依据非电力线通信协议对所提取的数据进行处理；

其中所述提取包括：

当所述数据单元内的数据类型标识符对应于预定值时，从所述数据单元的帧控制块的变体字段提取所述数据。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

通过所述通信设备，识别所述数据单元内的数据类型标识符；

通过所述通信设备，确定所述数据类型标识符是否对应于预定值；

其中当确定所述数据类型标识符对应于所述预定值时，执行依据所述非电力线通信协议对所提取的数据进行处理。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：

在确定所述数据类型标识符并不对应于所述预定值时，通过所述通信设备依据所述电力线通信协议对所述数据单元进行处理。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述非电力线通信协议是串行网络协议。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述串行网络协议包括以下各项中的一项或多项：

局部互联网络(LIN)协议；以及

控制器局域网络(CAN)协议。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述数据类型标识符对应于所述帧控制块内的定界符类型字段值，并且其中所述预定值为i)6或ii)7之一。

7.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述非电力线通信协议是局部互联网络(LIN)协议；并且

所述方法进一步包括向所提取的数据添加开始比特和停止比特。

8.一种通信设备，包括：

网络接口设备，被配置为：

依据电力线通信协议接收数据单元；以及

提取所述数据单元内的数据以提供所提取的数据；以及

依据非电力线通信协议对所提取的数据进行处理；

其中所述网络接口设备被进一步配置为：

当所述数据单元内的数据类型标识符对应于预定值时，通过从所述数据单元中的帧控制块的变体字段提取数据来提供所提取的数据。

9.根据权利要求8所述的通信设备，其中所述网络接口设备被进一步配置为：

确定所述数据单元内的数据类型标识符是否对应于预定值，以及

响应于确定所述数据类型标识符对应于所述预定值而依据所述非电力线通信协议对所提取的数据进行处理。

10.根据权利要求9所述的通信设备，其中所述网络接口设备被进一步配置为：

在确定所述数据类型标识符并不对应于所述预定值时，依据所述电力线通信协议对所述数据单元进行处理。

11.根据权利要求8所述的通信设备，其中所述非电力线通信协议是串行网络协议。

12.根据权利要求11所述的通信设备，其中所述串行网络协议包括以下各项中的一项或多项：

局部互联网络(LIN)协议；以及

控制器局域网络(CAN)协议。

13.根据权利要求8所述的通信设备，其中所述数据类型标识符对应于所述帧控制块内的定界符类型字段值，并且其中所述网络接口设备被进一步配置为确定所述定界符类型字段值是否为i)6或ii)7之一。

14.根据权利要求8所述的通信设备，其中所述电力线通信协议是局部互联网络(LIN)协议，并且

其中所述网络接口设备被进一步配置为向所提取的数据添加开始比特和停止比特。

15.一种用于通信的方法，包括：

通过通信设备，根据非电力线通信协议将数据格式化为符合电力线通信协议的数据单元的一部分，其中所述格式化的操作包括：将符合所述非电力通信协议的所述数据包括在所述数据单元的帧控制块的变体字段内；

通过所述通信设备，生成所述数据单元内的数据类型标识符，其中所述数据类型标识符指示所述帧控制块包括根据所述非电力线通信协议格式化的所述数据，并且所述数据类型标识符对应于预定值；

通过所述通信设备，依据所述电力线通信协议跨多个子载波对所述数据单元进行冗余编码；以及

通过所述通信设备，依据所述电力线通信协议传送所述数据单元。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述非电力线通信协议是串行网络协议。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述串行网络协议包括以下各项中的一项或多项：

局部互联网络(LIN)协议；以及

控制器局域网络(CAN)协议。

18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

将所述数据单元中的定界符类型字段值设置为指示所述数据单元包括根据所述非电力线通信协议进行格式化的数据的值。

19.根据权利要求15所述的方法，其中所述非电力线通信协议是局部互联网络(LIN)协议，

其中所述格式化的操作包括从所述数据中去除开始比特和停止比特。

20.一种通信设备，包括：

网络接口设备，被配置为：

根据非电力线通信协议将数据格式化为符合电力线通信协议的数据单元的一部分，其中所述格式化的操作包括：将符合所述非电力通信协议的所述数据包括在所述数据单元的帧控制块的变体字段内；

生成所述数据单元内的数据类型标识符，其中所述数据类型标识符指示所述帧控制块包括根据所述非电力线通信协议格式化的数据，并且所述数据类型标识符对应于预定值；

依据所述电力线通信协议，跨多个子载波对所述数据进行冗余编码；以及

依据所述电力线通信协议传送所述数据单元。

21.根据权利要求20所述的通信设备，其中所述非电力线通信协议是串行网络协议。

22.根据权利要求21所述的通信设备，其中所述串行网络协议包括以下各项中的一项或多项：

局部互联网络(LIN)协议；以及

控制器局域网络(CAN)协议。

23.根据权利要求20所述的通信设备，进一步包括将所述数据单元内的定界符类型字段值设置为指示所述数据单元包括根据所述非电力线通信协议进行格式化的数据的值。

24.根据权利要求20所述的通信设备，其中所述非电力线通信协议是局部互联网络(LIN)协议，

其中所述格式化的操作包括从所述数据中去除开始比特和停止比特。