CN106034035A - 电力线通信网络广播通信方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种电力线通信网络广播通信方法及装置，所述通信方法包括：接收上一级传输节点发送的数据帧，对所述数据帧中的数据进行校验；当所述数据帧中的数据校验正确后，判断所述数据帧是否为广播帧；当所述数据帧为广播帧时，获取所述广播帧中的预设数值N，将所述预设数值N与预设固定值M进行比较，当N大于M时，将N更新为N‑1，并更新所述广播帧；在定时时刻到达时，将所述更新后的广播帧广播至下一级传输节点。采用所述方法及装置，可以减少电力线通信网络中的信息传输时延，提高广播信息传输可靠性。

Description

电力线通信网络广播通信方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种电力线通信网络广播通信方法及装置。

背景技术

电力线通信(Power Line Communication，PLC)是指利用电力线作为传输介质实现数据传输的一种通信技术。由于电力基础设施的广泛普及，以及电力线通信安全、可靠、高效以及低成本的技术优势，电力线通信在智能电网、智能家居、智能建筑、智能灯控等物物互联新兴领域具有广泛的应用前景。

现有的电力线通信采用异步传输方式实现全网广播通信，主控节点与传输节点之间、传输节点与传输节点之间点对点进行信息传输。不同传输节点在传输相同的广播信息时，需要分时传输。同时，为避免各传输节点转发信息时发生冲突，需要增加额外侦听和退避时延。当电力线通信网络中的传输节点较多时，广播信息在传输到最末的传输节点时存在较大的时延。

发明内容

本发明实施例解决的问题是如何减少电力线通信网络中的信息传输时延。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种电力线通信网络广播通信方法，包括：

接收上一级传输节点发送的数据帧，对所述数据帧中的数据进行校验；

当所述数据帧中的数据校验正确后，判断所述数据帧是否为广播帧；

当所述数据帧为广播帧时，获取所述广播帧中的预设数值N，将所述预设数值N与预设固定值M进行比较，当N大于M时，将N更新为N-1，并更新所述广播帧；

在定时时刻到达时，将所述更新后的广播帧广播至下一级传输节点。

可选的，在将所述更新后的广播帧广播至下一级传输节点之后，还包括：提取所述广播帧中的广播数据，并对所述广播数据进行处理，获取所述广播帧中携带的信息。

可选的，所述更新所述广播帧，包括：对预设数值N更新为N-1后的广播帧中的数据进行校验，并将校验结果设置在所述预设数值N更新为N-1后的广播帧的帧尾，得到更新后的广播帧。

可选的，以交流电过零信号为基准预先设置广播所述更新后的广播帧的发送时隙，并在定时时刻到达时，将所述更新后的广播帧广播至下一级传输节点。

可选的，所述对所述数据帧中的数据进行校验，包括：对所述数据帧中的数据采用循环冗余校验方法进行校验，并将得到的校验结果与所述数据帧中预设的循环冗余校验结果进行比较，当所述得到的校验结果与所述预设的循环冗余校验结果相同时，判定所述数据帧中的数据正确。

可选的，所述判断所述数据帧是否为广播帧，包括：获取所述数据帧中预设的适于识别帧类型的标识，当所述用于识别帧类型的标识与预设的广播帧对应的标识相同时，判定所述数据帧为广播帧。

为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种电力线通信网络广播通信装置，设置在传输节点中，包括：

校验单元，用于接收上一级传输节点发送的数据帧，对所述数据帧中的数据进行校验；

判断单元，用于当所述数据帧中的数据校验正确后，判断所述数据帧是否为广播帧；

更新单元，用于当所述数据帧为广播帧时，获取所述广播帧中的预设数值N，将所述预设数值N与预设固定值M进行比较，当N大于M时，将N更新为N-1，并更新所述广播帧；

广播单元，用于在定时时刻达到时，将所述更新后的广播帧广播至下一级传输节点。

可选的，所述电力线通信网络广播通信装置还包括：处理单元，用于提取所述广播帧中的广播数据，并对所述广播数据进行处理，获取所述广播帧中携带的信息。

可选的，所述更新单元用于：对预设数值N更新为N-1后的广播帧中的数据进行校验，并将校验结果设置在所述预设数值N更新为N-1后的广播帧的帧尾，以获取更新后的广播帧。

可选的，所述广播单元用于：以交流电过零信号为基准预先设置广播所述更新后的广播帧的发送时隙，并在定时时刻到达时，将所述更新后的广播帧广播至下一级传输节点。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

在电力线通信网络中，每一个传输节点均可以采用上述通信方式，在定时时刻到达时，将更新后的广播帧广播至下一级传输节点，也就是说，多个传输节点可以在同一时刻将相同的广播帧广播至下一级传输节点，从而实现多个传输节点同步广播相同广播帧，避免异步传输方法中多个传输节点在不同时间段广播相同广播帧，即可以减少广播信息的传输时延。此外，由于多个传输节点同步广播相同广播帧，作为接收节点的传输节点接收到的广播帧的信号能量可能会叠加，因而其能量强度超出接收到单一传输节点广播的广播帧对应的信号能量，因此可以提高广播信息的传输可靠性，扩大传输范围。

附图说明

图1是一种电力线通信网络的拓扑结构图；

图2是本发明实施例中的一种电力线通信网络广播通信方法的流程图；

图3是本发明实施例中的一种电力线通信网络广播信息的时隙分布图；

图4是本发明实施例中的另一种电力线通信网络广播通信方法的流程图；

图5是本发明实施例中的一种电力线通信网络广播通信装置的结构示意图。

具体实施方式

参照图1，给出了一种现有技术中电力线通信网络的拓扑结构图，各节点之间点对点进行信息传输，包括：主控节点以及9个传输节点。以主控节点将广播信息传输至末端节点：传输节点9为例，对现有的异步传输方式进行说明。

主控节点在t0时刻发送广播信息，传输节点1接收广播信息。传输节点1在t1时刻转发广播信息，传输节点2和传输节点4接收广播信息并转发，由于在异步传输中，多个节点不能在同一时刻发送相同的广播信息，因此，传输节点2在t2时刻向传输节点3和传输节点5转发广播信息，传输节点4在t3时刻向传输节点7和传输节点5转发广播信息。传输节点3在t4时刻向传输节点6转发广播信息，传输节点5在t5时刻向传输节点6和传输节点8转发广播信息，传输节点7在t6时刻向传输节点8转发广播信息。传输节点6在t7时刻向传输节点9转发广播信息，传输节点8在t8时刻向传输节点9转发广播信息。

从上述内容中可知，现有的异步传输方式，将广播信息从主控节点传输至最远节点需要在不同的时间段转发9次广播信息，导致广播信息在传输到最末的节点时存在较大的时延。

本发明提供一种电力线通信网络广播通信方式，可以减少电力线通信网络中广播信息的传输时延，并可以提高广播信息的传输可靠性，扩大传输范围。

为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

本发明实施例提供了一种电力线通信网络广播通信方法，参照图2，以下通过具体步骤进行详细说明。

步骤S201，接收上一级传输节点发送的数据帧，对所述数据帧中的数据进行校验。

在具体实施中，当前传输节点接收上一级传输节点发送的数据帧，当前传输节点的个数可以为多个。上一级传输节点可以包括所有向当前传输节点广播发送数据帧的传输节点。

例如，参照图3，对应于传输节点5，其对应的上一级传输节点为传输节点2和传输节点4。

当前传输节点的上一级传输节点也可以是主控节点。例如，参照图3，对应于传输节点1，其对应的上一级传输节点为主控节点。

在本发明实施例中，当前传输节点在接收到上一级传输节点广播发送的数据之后，可以先对接收到的数据帧中的数据进行校验。

在本发明一实施例中，采用循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)方法对数据帧中的数据进行校验，将得到的校验结果与数据帧的帧尾处预先设置的校验结果进行比较。当得到的校验结果与预设的校验结果相同时，判定当前数据帧中的数据正确，执行步骤S202；当得到的校验结果与预设的校验结果不同时，判定当前数据帧中的数据出现错误，退出对数据帧的处理流程。

在本发明其他实施例中，也可以采用其他的校验方法对接收到的数据帧中的数据进行校验。例如，可以采用纵向冗余校验方法对数据进行校验，也可以采用奇偶校验或累加和校验方法对数据进行校验，还可以采用其他的校验方法对数据进行校验，此处不做赘述。

步骤S202，当所述数据帧中的数据校验正确后，判断所述数据帧是否为广播帧。

在具体实施中，先执行步骤S201，在判断当前接收到的数据帧中的数据校验正确之后，再判断当前接收到的数据帧是否为广播帧。

在本发明实施例中，可以预先在数据帧中设置用于识别帧类型的标识。例如，对应于广播帧，设置帧类型的标识为4。则在获取到数据帧中预设的帧类型的标识为4时，即可判定当前接收到的数据帧为广播帧。在获取到数据帧中预设的帧类型的标识为其他值时，即可判定当前接收到的数据帧为其他类型的帧。

在本发明一实施例中，在当前数据帧为广播帧时，执行步骤S203；在当前数据帧为非广播帧时，当前传输节点对当前帧中的数据进行相应的处理。

步骤S203，当所述数据帧为广播帧时，获取所述广播帧中的预设数值N，将所述预设数值N与预设固定值M进行比较，当N大于M时，将N更新为N-1，并更新所述广播帧。

在本发明实施例中，可以预先在广播帧的预设位置处设置一个数值N。在获知当前数据帧为广播帧之后，当前传输节点可以从广播帧中读取预设数值N，并将N与预设固定值M进行比较。

在本发明一实施例中，当N大于M时，将N更新为N-1，并更新广播帧；当N小于等于M时，当前传输节点对当前广播帧中的数据进行相应的处理。

例如，当前传输节点接收到广播帧时，广播帧中的预设数值N＝3＞M＝0。则当前传输节点将预设数值N＝3更新为N＝3-1＝2，并更新广播帧后，执行步骤S204。

在本发明实施例中，更新广播帧可以包括：对预设数值N更新为N＝2的广播帧中的数据进行校验，并将校验结果设置在预设数值N更新为N＝2的广播帧的帧尾，从而得到更新后的广播帧。也就是说，更新后的广播帧中，预设数值N＝2，校验信息为N＝2对应的广播帧所对应的校验信息。

在实际应用中，对预设数值N＝2的广播帧中的数据进行校验的方法可以是循环冗余校验方法，也可以是纵向冗余校验方法，也可以是奇偶校验方法或累加和校验方法，还可以为其他类型的校验方法，此处不做赘述。

步骤S204，在定时时刻到达时，将所述更新后的广播帧广播至下一级传输节点。

在具体实施中，下一级传输节点可以是指：所有接收当前传输节点广播发送广播帧的接收传输节点。在当前传输节点的个数为多个时，下一级传输节点的个数可以为多个。

在本发明实施例中，可以根据实际的应用情况选择对应的定时时刻。由于本发明上述实施例中提供的广播通信方法主要适用于电力线通信网络广播通信，因此，在实际应用中，定时时刻可以是设置为交流电信号在某一个预设的双向过零时刻对应的时隙。在定时时刻达到预设的时隙时，当前传输节点将广播帧广播发送至下一级传输节点。

由于当前传输节点的个数可以为多个，且多个传输节点的广播发送广播帧的时隙相同，因此，在定时时刻达到预设的时隙时，多个当前传输节点可以同步广播发送广播帧。也就是说，下一级传输节点接收到的广播帧为多个当前传输节点发送的广播帧，下一级传输节点接收到的广播帧的能量与当前传输节点的个数相关。例如，当前传输节点的个数为4个，依次为A、B、C、D，下一级传输节点上接收到当前传输节点对应的广播帧的能量依次为A1、B1、C1、D1，则下一级传输节点上接收到的广播帧的能量为A1+B1+C1+D1。

而在现有的异步传输方法中，在一个时刻下一级传输节点只能接收到一个当前传输节点广播发送的广播帧，在当前时刻接收传输节点A发送的广播帧对应的能量为A1。显而易见的，本发明实施例中，下一级传输节点上接收到的广播帧的能量大于现有技术中下一级传输节点上接收的广播帧的能量。

在本发明实施例中，在步骤S204执行完成之后，即，将更新后的广播帧发广播发送至之后，当前传输节点还可以对接收到的广播帧中的数据进行相应的处理，以获取当前接收到的广播帧中对应的信息。

参照图3，给出了在采用本发明上述实施例提供的电力线通信网络广播通信方法，主控节点在将广播信息广播至最末节点时的时隙分布图。在t0时刻，主控节点将广播信息转发至传输节点1。在t1时刻，传输节点1将广播信息转发至传输节点2和传输节点4。在t2时刻，传输节点2将广播信息转发至传输节点3和传输节点5，传输节点4将广播信息转发至传输节点5和传输节点7。在t3时刻，传输节点3将广播信息转发至传输节点6，传输节点5将广播信息转发至传输节点6和传输节点8，传输节点7将广播信息转发至传输节点8。在t4时刻，传输节点6和传输节点8将广播信息转发至传输节点9。

也就是说，通过图3可知，采用本发明实施例中提供的电力线通信网络广播通信方法，主控节点将广播信息传输至末端传输节点只需要经过5个时隙即可完成。相对于现有的异步传输方式需要经过9个时隙才可完成，本发明实施例提供的方法能够大大减少广播信息传输的时延。

由此可见，本发明提供的电力线通信网络广播通信方法中，电力线通信网络中的每一个传输节点均可以采用上述通信方式，在定时时刻到达时，将更新后的广播帧广播至下一级传输节点，也就是说，多个传输节点可以在同一时刻将相同的广播帧广播至下一级传输节点，从而实现多个传输节点同步广播相同广播帧，避免异步传输方法中多个传输节点在不同时间段广播相同广播帧，即可以减少广播信息的传输时延。此外，由于多个传输节点同步广播相同广播帧，作为接收节点的传输节点接收到的广播帧的信号能量可能会叠加，因而其能量强度超出接收到单一传输节点广播的广播帧对应的信号能量，因此可以提高广播信息的传输可靠性，扩大传输范围。

参照图4，下面对本发明上述实施例中提供的电力线通信网络广播通信方法进行举例说明。

步骤S401，接收上一级传输节点发送的数据帧。

在本发明实施例中，当前传输节点接收上一级传输节点发送的数据帧。上一级传输节点是指：所有向当前传输节点广播发送数据帧的传输节点。例如，参照图3，对应于传输节点5，其上一级传输节点为传输节点2和传输节点4。

在当前传输节点为主控节点，且主控传输节点发送的数据帧为广播帧时，可以通过主控节点对广播帧进行设置。在本发明实施例中，广播帧的帧结构包括：帧头、帧控制域、帧数据以及帧尾，其中，广播帧的帧头可以包括用于帧信号同步的帧同步域；帧控制域可以包括帧类型标识以及预设数值N；帧数据可以包括当前广播帧所要传输的数据；帧尾可以包括CRC校验结果，CRC校验结果为对帧控制域以及帧数据进行CRC校验后得到的校验结果。

步骤S402，判断CRC校验结果是否正确。

在本发明一实施例中，当前传输节点对接收到的数据帧中的帧控制域以及帧数据进行CRC校验，将得到的校验结果与数据帧的帧尾中预设的CRC校验结果进行比较。当二者相同时，判定CRC校验结果相同，执行步骤S403；当二者不同时，判定CRC校验失败，退出处理流程。

步骤S403，判断数据帧是否为广播帧。

在本发明一实施例中，读取帧控制域中预设的帧类型标识。在帧类型标识为广播帧对应的标识时，判定数据帧为广播帧，执行步骤S404；在帧类型标识为其他类型帧对应的标识时，判定数据帧为非广播帧，执行步骤S409。

例如，预先设定广播帧对应的帧类型标识为4，在读取到帧控制域中预设的帧类型标识为4时，判定当前帧为广播帧；在读取到帧控制域中预设的帧类型标识为3时，则判定当前帧为非广播帧。

步骤S404，获取所述广播帧中的预设数值N。

在本发明一实施例中，读取帧控制域中的预设数值N，并执行步骤S405。

步骤S405，判断N是否为0。

在本发明一实施例中，在N＝0时，执行步骤S409；在N≠0时，执行步骤S406。

步骤S406，将预设数值N更新为N-1。

例如，在主控节点广播发送广播帧时，设置帧控制域中的预设数值N＝4。当前传输节点接收主控节点广播发送的广播帧后，判断预设数值N＝4≠0，则当前传输节点将帧控制域中的预设数值N更新为N＝4-1＝3。

步骤S407，更新广播帧。

在本发明一实施例中，在将帧控制域中的预设数据N进行更新后，采用CRC校验方法对更新了预设数据的广播帧中的数据进行校验，广播帧中的数据包括：帧控制域以及帧数据，并将CRC校验结果作为更新后的校验结果设置在广播帧的帧尾，从而获取更新后的广播帧。

步骤S408，在到达预设时隙时，将更新后的广播帧广播发送至下一级传输节点。

在本发明一实施例中，预设时隙是指交流电信号双向过零时刻。在实际的应用中，电力线载波通信传输一般采用过零传输的方式，也即电力线载波传输节点在50Hz交流电信号过零点附近接收或者发送电力线载波信号，以避免峰值干扰。

在实际的应用中，对于非过零传输的传输方法，只要非过零传输电路中存在过零检测电路，也可以采用本发明上述实施例中提供的通信方法，此处不做赘述。

在本发明一实施例中，通过过零检测装置检测50Hz交流电信号双向过零时刻。在检测到交流电信号双向过零时，输出过零触发信号至微控制器的时序控制单元，微控制器的时序控制单元在接收到过零检测装置发送的过零触发信号后，开始延时。在延时的时长达到交流电信号在某一时刻双向过零触发前，向所有的当前传输节点发送控制信号。所有的当前传输节点在接收到微控制器发送的控制信号后，将更新后的广播帧同步广播至下一级传输节点。

步骤S409，对帧数据进行相应的处理。

参照图5，本发明实施例还提供了一种电力线通信网络广播通信装置50，设置在传输节点中，包括：校验单元501、判断单元502、更新单元503以及广播单元504，其中：

校验单元501，用于接收上一级传输节点发送的数据帧，对所述数据帧中的数据进行校验；

判断单元502，用于当所述数据帧中的数据校验正确后，判断所述数据帧是否为广播帧；

更新单元503，用于当所述数据帧为广播帧时，获取所述广播帧中的预设数值N，将所述预设数值N与预设固定值M进行比较，当N大于M时，将N更新为N-1，并更新所述广播帧；

广播单元504，用于在定时时刻达到时，将所述更新后的广播帧广播至下一级传输节点。

在具体实施中，所述电力线通信网络广播通信装置50还可以包括：处理单元505，可以用于提取所述广播帧中的广播数据，并对所述广播数据进行处理，获取所述广播帧中携带的信息。

在具体实施中，所述更新单元503用于对预设数值N更新为N-1后的广播帧中的数据进行校验，并将校验结果设置在所述预设数值N更新为N-1后的广播帧的帧尾。

在具体实施中，所述广播单元504可以用于：以交流电过零信号为基准预先设置广播所述更新后的广播帧的发送时隙，并在定时时刻达到时，将所述更新后的广播帧广播至下一级传输节点。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指示相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种电力线通信网络广播通信方法，其特征在于，包括：

接收上一级传输节点发送的数据帧，对所述数据帧中的数据进行校验；

当所述数据帧中的数据校验正确后，判断所述数据帧是否为广播帧；

当所述数据帧为广播帧时，获取所述广播帧中的预设数值N，将所述预设数值N与预设固定值M进行比较，当N大于M时，将N更新为N-1，并更新所述广播帧；

在定时时刻到达时，将所述更新后的广播帧广播至下一级传输节点。

2.如权利要求1所述的电力线通信网络广播通信方法，其特征在于，在将所述更新后的广播帧广播至下一级传输节点之后，还包括：提取所述广播帧中的广播数据，并对所述广播数据进行处理，获取所述广播帧中携带的信息。

3.如权利要求1所述的电力线通信网络广播通信方法，其特征在于，所述更新所述广播帧，包括：对预设数值N更新为N-1后的广播帧中的数据进行校验，并将校验结果设置在所述预设数值N更新为N-1后的广播帧的帧尾，得到更新后的广播帧。

4.如权利要求3所述的电力线通信网络广播通信方法，其特征在于，以交流电过零信号为基准预先设置广播所述更新后的广播帧的发送时隙，并在定时时刻到达时，将所述更新后的广播帧广播至下一级传输节点。

5.如权利要求1所述的电力线通信网络广播通信方法，其特征在于，所述对所述数据帧中的数据进行校验，包括：对所述数据帧中的数据采用循环冗余校验方法进行校验，并将得到的校验结果与所述数据帧中预设的循环冗余校验结果进行比较，当所述得到的校验结果与所述预设的循环冗余校验结果相同时，判定所述数据帧中的数据正确。

6.如权利要求1所述的电力线通信网络广播通信方法，其特征在于，所述判断所述数据帧是否为广播帧，包括：获取所述数据帧中预设的适于识别帧类型的标识，当所述用于识别帧类型的标识与预设的广播帧对应的标识相同时，判定所述数据帧为广播帧。

7.一种电力线通信网络广播通信装置，其特征在于，设置在传输节点中，包括：

校验单元，用于接收上一级传输节点发送的数据帧，对所述数据帧中的数据进行校验；

判断单元，用于当所述数据帧中的数据校验正确后，判断所述数据帧是否为广播帧；

更新单元，用于当所述数据帧为广播帧时，获取所述广播帧中的预设数值N，将所述预设数值N与预设固定值M进行比较，当N大于M时，将N更新为N-1，并更新所述广播帧；

广播单元，用于在定时时刻达到时，将所述更新后的广播帧广播至下一级传输节点。

8.如权利要求7所述的电力线通信网络广播通信装置，其特征在于，还包括：处理单元，用于提取所述广播帧中的广播数据，并对所述广播数据进行处理，获取所述广播帧中携带的信息。

9.如权利要求7所述的电力线通信网络广播通信装置，其特征在于，所述更新单元用于：对预设数值N更新为N-1后的广播帧中的数据进行校验，并将校验结果设置在所述预设数值N更新为N-1后的广播帧的帧尾，以获取更新后的广播帧。

10.如权利要求7所述的电力线通信网络广播通信装置，其特征在于，所述广播单元用于：以交流电过零信号为基准预先设置广播所述更新后的广播帧的发送时隙，并在定时时刻到达时，将所述更新后的广播帧广播至下一级传输节点。