CN114629529A - 一种宽带载波通信网络的信道接入方法 - Google Patents

Abstract

一种宽带载波通信网络的信道接入方法，CCO上电后开始组网，从节点完成入网；一个超帧中包括若干个第一CSMA子时隙区和一个第二CSMA子时隙区，从一个信标周期的开始，信标时隙区和第一CSMA子时隙区交替设置，第二CSMA子时隙区接在最后一个第一CSMA子时隙区之后，TDMA时隙区和绑定CSMA时隙区依次接在第二CSMA子时隙区之后；一个节点接收到信标信号后进行解析，如果发现自己在本信标周期的超帧中需要中继发送信标信号，则在对应的信标时隙上发送信标信号；已入网的节点产生业务发送需求时按需选择不同的方式对第一CSMA子时隙区进行信道接入。本发明降低了信标信号的信道占用开销，提升了网络的综合通信性能。

Description

一种宽带载波通信网络的信道接入方法

技术领域

本发明属于宽带载波通信技术领域，尤指涉及一种宽带载波通信网络的信道接入方法。

背景技术

载波通信是一种使用电力线作为信道来进行信号传输的通信技术，其凭借和电力线之间的紧密联系，在电力系统中获得了广泛应用。随着信息采集的数据类型及其采集频度的不断增加，采用70～500KHz频段的窄带载波通信技术已经渐渐无法满足电力运营企业对数据采集的不断提高的业务需求，宽带载波通信技术应运而生。和窄带载波通信技术相比，宽带载波通信技术的物理层通信宽带更大，物理层速率从几十kbps提升至Mbps水平，从而将用电信息采集系统的通信保障能力大幅度提升，网络的组网时间、网络吞吐量和抄表时间等关键性能指标都有了明显的改善，而且宽带载波通信采用较为先进的Turbo信道编码技术，具有较强的抗干扰能力，因此宽带载波通信网络的综合通信性能比窄带载波通信网络有了明显的提升。但基于现有宽带载波通信网络的超帧结构，宽带载波通信网络的报文网络传输等待时延较大，而且在网络节点规模较大的情况下，信标信号的信道开销较大，降低了网络的宽带利用效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽带载波网络的信道接入方法，在现有标准的协议框架下，对信号的信道接入方案，尤其是超帧结构进行改进，以提高网络的宽带利用效率。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种宽带载波通信网络的信道接入方法，所述宽带载波通信网络中包括CCO和从节点，所述CCO通过信标信号维持网络同步的运行，所述信标信号依次包括前导信号、帧控制信号和载荷信号，所述载荷信号的物理块长度为136字节或520字节；包括以下步骤：

S1、CCO上电后开始组网，依次运行各信标周期，在每个信标周期属于自己的时隙上发送中央信标信号，网络中的从节点完成入网；

一个所述信标周期的超帧包括信标时隙区、CSMA时隙区、TDMA时隙和绑定CSMA时隙区，其中，所述CSMA时隙区包括若干个第一CSMA子时隙区和一个第二CSMA子时隙区，所述信标时隙区有多个，从一个信标周期的开始，所述信标时隙区和所述第一CSMA子时隙区交替设置，所述第二CSMA子时隙区接在最后一个所述第一CSMA子时隙区之后，所述TDMA时隙区和所述绑定CSMA时隙区依次接在所述第二CSMA子时隙区之后；所述载荷信号携带的信息包括本超帧中第一CSMA时隙区的时间长度、下一超帧中第一CSMA子时隙区的时间长度、下一个超帧信标时隙的总数量；

S2、当一个节点接收到信标信号后，对信标信号进行解析，如果该节点发现自己在本信标周期的超帧中需要中继发送信标信号，则根据信令内容的指示在对应的信标时隙上发送信标信号，其中信标信号的前导信号和帧控制信号在本超帧的信标时隙上进行发送，信标信号的载荷信号在本超帧的信标时隙后的第一CSMA子时隙上进行发送；

S3、对于已入网的节点，当其产生业务发送需求时，按需选择如下4种方式之一对第一CSMA子时隙区进行信道接入：

1)如果该节点在本信标时隙正确接收信标信号的前导信号和帧控制接信号，则在载荷信号接收时间结束后启动CSMA信道接入机制；

2)如果该节点没有在本信标时隙正确接收信标信号的前导信号和帧控制接信号，但可以通过之前接收的信标信号的内容间接正确判断出本信标时隙的发送节点及信标信号的载荷信号的时间长度的具体信息，则在载荷信号完成发送后启动CSMA信道接入机制；

3)如果该节点没有在本信标时隙正确接收信标信号的前导信号和帧控制接信号，可以通过之前接收的信标信号的内容正确判断出该信标时隙的发送节点但无法判断信标信号的载荷信号的时间长度的具体信息，则进一步判断该发送节点是否属于自身N跳内的邻居节点，如果是则默认该发送节点的载荷信号使用520字节的物理块，并在对应的信号长度时间结束后启动CSMA信道接入机制，否则在第一CSMA子时隙区的起始位置启动CSMA信道接入机制；

4)如果该节点既没有在本信标时隙正确接收信标信号的前导信号和帧控制接信号也无法正确判断出该信标时隙的发送节点，则默认该发送节点的载荷信号使用520字节的物理块，并在对应的信号长度时间结束后启动CSMA信道接入机制。

进一步的，步骤S2中，从节点在第一CSMA子时隙上发送信标信号的载荷信号时，载荷信号的物理块大小根据自身需要发送的信令内容长度选择136字节或520字节。

进一步的，步骤S2中，只有被CCO节点在信标信令中安排进行信标信号发送的节点在本信标周期的超帧的信标时隙上可以进行信标信号的发送，其余节点在信标时隙上不能进行任何信号的发送。

进一步的，步骤S2中，对于单相工作的从节点来说，如果其在第一CSMA子时隙区上产生直接向CCO发送信号的需求，等待CCO的接收工作相位和自身相位相同的第一CSMA时隙区来临后启动CSMA竞争接入机制。

进一步的，一个所述信标时隙区的时间长度正好可以承载一个信标信号中的前导信号和帧控制信号。

进一步的，所述载荷信号携带的信息还包括非中央信标信息的节点数量及非中央信标信息，非中央信标信息的节点数量为本发送节点后续的发送非中央信标信号的节点数量。

进一步的，所述载荷信号携带的信息还包括本超帧第二CSMA子时隙区的分片长度及本超帧中第二CSMA子时隙区信息。

进一步的，步骤S3中，N为2～5。

由以上技术方案可知，本发明方法针对宽带载波通信网络提出了一种改进型的信道接入方案，设计了新的超帧时隙结构以及对应的时隙分配和信道接入规则，采用离散分布的方式将信标时隙均布在信标周期的时间轴上，缩短了业务报文发送的等待时间，从而降低业务报文的传输等待时延；同时改变了现有的统一时间长度的信标时隙方案，信标信号的时隙长度不再统一，而是采用非中央信标信息字段内容长度逐跳递减的机制，允许发送节点灵活按需自主决策其长度，可以让部分发送节点的信标信号的载荷信号的物理块大小从520字节降低至136字节，降低了信标信号的信道开销，实现了报文传输时延性能的优化。在网络组网节点较多的情况下，本发明也能在保障相同的信标信号信令内容全网传输效果的同时，有效减低信标信号的信道开销，从而提升了整个网络的带宽利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为宽带载波通信网络的树形网络拓扑示意图；

图2为宽带载波通信网络节点的工作相线示意图；

图3为宽带载波通信网络的超帧结构及时隙划分示意图；

图4为信标信号的信号结构示意图；

图5为非中央信标信息的内容定义示意图；

图6为本发明超帧结构及时隙划分示意图；

图7为本发明超帧中信标时隙的结构示意图；

图8为相邻两个信标周期的时隙结构示意图；

图9为非中央信标信息字段内容长度逐跳递减的原理示意图；

图10为第一CSMA时隙区a的信道接入方案对应的决策时间点示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量；术语“正”、“反”、“底”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，宽带载波通信网络一般会形成以集中器(CCO)为中心、以代理节点(PCO)为中继代理，连接所有从站点(STA)的多级关联树形网络。CCO作为网络运行的中心控制节点，使用一种基于信标周期的超帧时隙结构来进行网络通信，同时使用信标信号来维持整个网络的同步和有序运行。

如图2所示，目前的宽带载波通信网络中，为节约设备硬件成本，网络中所有节点，包括单相通信模块(对应电表为单相表)和三相通信模块(对应电表为三相表)，都是半双工和单物理通信通道的，即其信号收发机在每个时间点上只能在A/B/C三个相线中的某一个相线上进行信号发射或接收。CCO可以随时通过切换来自主改变工作相线，网络中其它通信模块在完成安装后，不管是放置在单相表或三相表中，其都只能一直固定在A/B/C三个相线中的某一个相线上进行工作，无法进行切换。

图3为现有宽带载波通信网络的超帧结构及时隙划分示意图，如图3所示，一个信标周期的超帧包括4种时隙，依次分别为：信标时隙区、TDMA时隙区、CSMA时隙区和绑定CSMA时隙区。TDMA时隙区和绑定CSMA时隙区一般仅在网络远程升级时会使用，因此在网络正常通信时，信标周期实际只包含信标时隙区和CSMA时隙区，其余两种时隙区的长度都设置为0。

CCO通过使用信标信号来实现整个网络时隙结构的同步有序管理，信标信号有3种类型：中央信标信号、代理信标信号和发现信标信号。在每个信标周期的起始时间位置，CCO开始进行中央信标信号的发送，其信号信令内容中携带有本信标周期的时隙参数信息和网络管理信息。其中，时隙参数信息包括信标时隙的时间长度，三种类型信标信号时隙的数量(X、Y和Z的数值)，Y个代理信标时隙和Z个发现信标时隙所一一对应的Y+Z个发送节点的网络短地址(TEI)，以及CSMA时隙区和绑定CSMA时隙区的相关参数。

网络中的一个节点收到另一个节点所发送的信标信号后，如果通过信令内容解析发现自己是上述Y+Z个发送节点中的一员，且自己所分配的信标时隙在时间轴上尚未来临，则会在该信标时隙的时间到达后在属于自己的时隙上中继发送代理信标信号或发现信标信号。基于这种机制以及合适的代理中继节点的选择，中央协调器可以利用这X+Y+Z个信标时隙在一个信标周期内实现自己的信标信令信息的下行全网广播发送。

宽带载波的物理层在一次信号发送时，所有类型的信号，包括中央信标信号、代理信标信号及发现信标信号都采用形式相同的信号结构，如图4所示，信标信号均包括前导信号、帧控制信号和载荷信号。前导信号用于信号捕获和同步，帧控制信号固定使用事先规定的调制编码方案，且固定使用长度为16字节的物理块。帧控制信号中信令内容除了包括网络名称、网络时间信息等基本信息外，还进一步指示了后面的载荷信号的物理层格式，从而帮助接收端对载荷信号的正确接收和内容解析(本发明不涉及帧控制信号，因此不详细描述该信号的信令内容)。

现有的国网协议和南网协议对载荷信号均规定了其只支持一个136字节或者一个520字节长度的物理块。载荷字段的定义见表1，对载荷字段中的信标管理信息的定义见表2，对信标管理信息中的管理信息类型的定义见表3，对管理信息类型中的时隙分配消息的定义见表4。南网标准对时隙分配信息的设计思路与国网基本一致，此处以国网标准为例进行说明。

表1信标信号载荷字段的定义

表2信标管理消息的字段定义

表3管理消息的类型定义和内容说明

表4时隙分配消息字段的内容定义

根据协议规定，当TDMA时隙长度为0时，则本超帧中的TDMA时隙区长度为0，TDMA时隙长度非0时，则中央协调器获得3个TDMA时隙(A/B/C相轮流发送)，其它代理节则依次各获得1个TDMA时隙。

现有协议中非中央信标信息字段长度为动态值，其携带的信息是用于指示Y+Z个非中央信标时隙的分配信息，包括时隙的分配节点短地址和该时隙的信标类型，具体如图5所示。为满足该信标信息的全网覆盖传输要求，在非中央信标信息中，代理节点集合的选择必须保障其中央信标+代理信标信号的覆盖范围要包含网络所有已入网节点，同时发现信标信号的功能包括用于进行未入网节点的引导以及入网节点之间的拓扑发现和质量探测，因此所有网络从站点(STA)都需要周期性进行发现信标信号的发送。

从以上宽带载波标准的协议内容，现有宽带载波网络的信道接入存在以下不足：

1)超帧结构中用于发送信标信号的时隙在时间轴上紧密相连(见图3)，导致在该较长的一个时间段中网络节点都无法进行业务报文的传输，从而在该时间段里需要传输的报文要等待所有信标时隙都结束后才可以进行信道传输，对应的报文网络传输等待时延较大，不利于对时间比较敏感的时敏业务类报文的通信服务质量保障。

2)在网络节点规模较大的情况下，非中央信标信息字段内容长度是所有信令内容中占比最高的，网络中每增加一个信标信号发送节点，信令中则需要增加2个字节的内容，当发送节点数量达到约30时(在典型拓扑网络中，网络节点数量大于80个时，此时X值也就会大于30)，信标载荷字段的长度就会超过136字节物理块的承载能力，网络节点都将被迫使用物理层中分块长度最大的520字节物理块，从而导致信标信号长度非常大，信令的信道开销急剧增加；此外，根据协议的规定，超帧结构中三种信标时隙(中央信标时隙、代理信标时隙和发现信标时隙)的长度相同，而实际上随着信标信号的逐跳传递，传递路径上的相关节点无需发送和CCO的中央信标信号相同的信令内容，在不影响信令传输效果的前提下，其中继发送的信标载荷中的信令内容是可以逐跳减少的，因此如果中央信标信号的载荷信号使用了520字节长度的物理块，而部分远离CCO的代理节点，和全部发送发现信标的节点的非中央信标信号的载荷信号只需要使用136字节长度的物理块，而所有信标时隙的长度相同，这会造成不必要的信道资源浪费。

基于此，本发明在现有协议的信标体系及树形拓扑框架的基础上，重新设计了超帧时隙结构及与其对应的信道接入规则，以此提高通信网络的利用效率。如图6所示，本发明一个信标周期的超帧包括信标时隙区、CSMA时隙区、TDMA时隙区和绑定CSMA时隙区，其中，CSMA时隙区包括若干个第一CSMA子时隙区a和一个第二CSMA子时隙区b，一个信标周期中含有K个信标时隙区，从一个信标周期的开始，信标时隙区和第一CSMA子时隙区a交替设置，即一个信标时隙区后接一个第一CSMA子时隙区a，第一CSMA子时隙区a后接一个信标时隙区，以此重复，第二CSMA子时隙区b接在最后一个第一CSMA子时隙区a之后，TDMA时隙区和绑定CSMA时隙区依次接在第二CSMA子时隙区b之后。

本发明对时隙分配消息字段的内容增加了如表5所示的定义(表5中未示出的内容和表4中的内容保持一致)。

表5时隙分配消息字段新增内容的定义

一个信标时隙区的时间长度为T1，如图7所示，一个信标时隙区的时间长度T1正好可以承载一个信标信号中的前导信号和帧控制信号，即T1等于物理层1次信号发送时的前导信号+帧控制信号的长度之和。信标信号的载荷信号在随后的第一CSMA子时隙a中进行发送。前导信号和帧控制信号都只采用固定的一种调制编码方案，其长度固定不变且对所有类型通信节点都是已知，因此无需使用信令内容进行公告。

信标信号中一个很重要信令内容是携带CSMA时隙区的具体时间位置信息，以保障全网节点在指定的时间位置上启动自身非信标信号的信道CSMA竞争接入机制，避免和信标信号的碰撞冲突。本发明的时隙分配消息字段中除了定义说明本超帧时隙划分的相关参数外，还进一步提供下一个超帧时隙划分的部分参数(如参数K2和T4的数值)，从而在可以正确接收信标信号的前提下，保障网络中不同层级的所有入网节点都能正确解析出所有CSMA时隙区(第一CSMA子时隙区a和第二CSMA子时隙区b)的具体位置。

从理论上说，宽带载波网络的树形拓扑建立机制可以保障网络中任意一个入网节点在一个超帧时间内至少可以正确接收到一个节点所发送的中央信标信号或代理信标信号。如图8所示，假设网络中某个已入网节点D在信标周期k中收到节点P1发送的信标信号，在信标周期k+1中收到节点P2发送的信标信号(节点P1和节点P2可能相同，也可能不同)，基于节点P1的信标信号内容，该已入网节点D可以知道本超帧剩余时隙的相关参数，包括本超帧剩余第一CSMA子时隙区a的时间位置，和第二CSMA子时隙区b的时间位置，同时还可以进一步获知下一个超帧所有第一CSMA时隙区a的时间位置。则，以信标周期为单位进行递推，除了信标周期1以外，入网节点只要在每个超帧时间内都至少正确接收到一个节点所发送的信标信号，就可以正确获取所有第一CSMA子时隙区a和第二CSMA子时隙区b的时间位置，从而保障其非信标信号在正确的时间位置上进行信道CSMA竞争接入。

除了携带CSMA时隙区的具体时间位置信息外，信标信号的另一个重要的信令内容是携带本超帧中信标信号发送节点的信息，以保障相关节点在指定的时间位置上有序中继发送自身的信标信号。如表4所示，现有协议中‘时隙分配消息’字段中‘非中央信标信息’字段携带了所有的发送代理信标信号和发送发现信标信号的Y+Z个节点信息。但在宽带载波网络的树形拓扑机制中，所有业务报文的信源节点和信宿节点中必定有一个节点为CCO，且报文在多跳中继传输过程中，其路由机制是使用逐跳决策机制，因此对任意一个非CCO的入网节点而言，它无需获取所有代理节点的信息，只需要获取和其邻近的代理节点信息即可，因此在节点中继发送本超帧的信标信号发送节点的信息时，其无需再携带在其之前已经完成信号发送的那些节点的信息，因此本发明在‘非中央信标信息’字段定义为本发送节点后续的发送非中央信标信号的节点数量Y1+Y2，即删除了排序在自身之前的所有节点的信息，以降低信令内容长度，在相同的信令内容传输效果的前提下，为部分节点的信标信号的载荷信号部分的物理块长度从520字节减小至136字节提供机制保障。图8示出了本发明非中央信标信息字段内容长度逐跳递减的原理，在逐跳中继传输过程中信令内容长度递减。

基于以上的超帧结构，本发明的信道接入方法包括以下步骤：

S1、CCO上电后开始组网，依次运行各信标周期，CCO在每个信标周期属于自己的时隙上发送中央信标信号，网络中的非CCO节点(从节点)采用现有的入网流程完成入网；

S2、已入网的各节点通过对信标信号的接收来实现同步，某个信标周期中，当一个节点接收到信标信号后，对信标信号中所携带的各种类型时隙的位置进行解析，如果该节点在接收到的信标信号的载荷信号的非中央信标信息字段中发现自己在本信标周期的超帧中需要中继发送信标信号，则根据信令内容的指示在对应的信标时隙上发送信标信号，其中信标信号的前导信号+帧控制信号部分在本超帧的信标时隙上进行发送，信标信号的载荷信号在该信标时隙后的第一CSMA子时隙a上进行发送，载荷信号的物理块大小根据自身需要发送的信令内容长度选择136字节或520字节；

更具体的，只有被CCO节点在信标信令中安排进行信标信号发送的节点在本信标周期的超帧的信标时隙上可以进行信标信号的发送，其余非安排节点在信标时隙上不能进行任何信号的发送；由于从节点都只能在固定的某一相线上进行工作，而CCO可以切换工作相线，进一步的，对于单相工作的从节点来说，如果其在第一CSMA子时隙区a上产生直接向CCO发送信号的需求，需要等待CCO的接收工作相位和自身相位相同的第一CSMA时隙区a来临后再启动CSMA竞争接入机制，以此为保障在第一CSMA子时隙区a上单相工作的从节点和三相工作的CCO之间的直接有序通信；CCO节点在本信标周期的超帧的第一CSMA子时隙区a处于信号接收状态时，CCO节点的工作相位由其信标时隙的编号决定，该信标时隙的编号所对应的具体工作相位预先设定，如设某个信标时隙的编号为R，可定义R模除3的数值为0时CCO对应的工作相位为A相，数值为1时对应的工作相位为B相，数值为为2时对应的工作相位为C相；单相工作的从节点之间的通信无需考虑相位问题；

S3、信标信号的载荷信号的物理块有2种格式，因此其信号长度是一个动态值，因此在一个第一CSMA子时隙区a来临时(见图10的时间决策点)，对于已入网的某个节点Q，如果其产生了业务发送需求，按需选择如下4种方式之一对第一CSMA子时隙区a进行信道接入：

1)如果节点Q在本信标时隙正确接收信标信号的前导信号和帧控制接信号，由于帧控制信号中携带了载荷信号的时间长度的具体信息，则节点Q在载荷信号接收时间结束后启动CSMA信道接入机制；

2)如果节点Q没有在本信标时隙正确接收信标信号的前导信号和帧控制接信号，但可以通过之前接收的信标信号的内容间接正确判断出本信标时隙的发送节点及信标信号的载荷信号的时间长度的具体信息，则节点Q在载荷信号完成发送后启动CSMA信道接入机制；

发送信号中载荷信号是否存在需要判断，当接收节点可以明确判断出载荷信号的存在时，则要等待载荷信号完成发送后再启动CSMA；而如果接收节点无法明确判断是否存在载荷信号，则默认其存在，等待载荷信号接收时间结束后启动；等待在和信号完成后再启动CSMA和等待载荷信号接收时间结束后再启动CSMA，本质都是接收节点的发送信号避开发送节点的载荷信号，以避免产生信号碰撞；

3)如果节点Q没有在本信标时隙正确接收信标信号的前导信号和帧控制接信号，但可以通过之前接收的信标信号的内容正确判断出该信标时隙的发送节点，但无法判断信标信号的载荷信号的时间长度的具体信息，则如果该发送节点属于节点Q的N跳内的邻居节点(N可为2～5，本实施例为2跳内的邻居节点)，则节点Q默认该发送节点的载荷信号使用520字节的物理块，且在对应的信号长度时间结束后启动CSMA信道接入机制；反之如果该发送节点不属于节点Q的两跳内的邻居节点，则节点Q在第一CSMA子时隙区a的起始位置启动CSMA信道接入机制；

4)如果节点Q既没有在本信标时隙正确接收信标信号的前导信号和帧控制接信号也无法正确判断出该信标时隙的发送节点，则节点Q默认该发送节点的载荷信号使用520字节的物理块，且在对应的信号长度时间结束后启动CSMA信道接入机制。

本发明中网络节点在第二CSMA子时隙b、TDMA时隙和绑定CSMA时隙的信道接入方案继续和现有协议一致。根据现有标准的协议内容，网络节点会周期性发送发现列表报文来向自身的邻居节点告知自己的邻居节点名单，因此网络节点可以据此来判断另一个节点是否是自己的两跳范围内的节点。而根据信道信号干扰理论可知，如果一个节点和其两跳外的节点同时发送信号，则两者信号不会产生碰撞问题，即互相不影响各自信号的通信效果。

信道接入协议很大程度决定了信道资源的利用效率，本发明方法所设计新的超帧，结构简单稳定，将原来的信标时隙集中分布方案修改为离散分布，因此所有的业务报文最多只需要等待一个信标信号的发送结束后即可启动CSMA信道接入机制，从而可以大幅度降低业务报文的传输等待时延。同时本发明放弃了现有的统一时间长度的信标时隙方案，非中央信标信息字段内容长度逐跳递减的机制可以让部分发送节点的信标信号的载荷信号的物理块大小从520字节降低至136字节，从而在维持相同的信令内容传输效果的前提下，有效降低了信标信号的信道占用开销，提升了网络的综合通信性能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (8)

1.一种宽带载波通信网络的信道接入方法，所述宽带载波通信网络中包括CCO和从节点，所述CCO通过信标信号维持网络同步的运行，所述信标信号依次包括前导信号、帧控制信号和载荷信号，所述载荷信号的物理块长度为136字节或520字节；其特征在于，包括以下步骤：

S1、CCO上电后开始组网，依次运行各信标周期，在每个信标周期属于自己的时隙上发送中央信标信号，网络中的从节点完成入网；

一个所述信标周期的超帧包括信标时隙区、CSMA时隙区、TDMA时隙和绑定CSMA时隙区，其中，所述CSMA时隙区包括若干个第一CSMA子时隙区和一个第二CSMA子时隙区，所述信标时隙区有多个，从一个信标周期的开始，所述信标时隙区和所述第一CSMA子时隙区交替设置，所述第二CSMA子时隙区接在最后一个所述第一CSMA子时隙区之后，所述TDMA时隙区和所述绑定CSMA时隙区依次接在所述第二CSMA子时隙区之后；所述载荷信号携带的信息包括本超帧中第一CSMA时隙区的时间长度、下一超帧中第一CSMA子时隙区的时间长度、下一个超帧信标时隙的总数量；

S2、当一个节点接收到信标信号后，对信标信号进行解析，如果该节点发现自己在本信标周期的超帧中需要中继发送信标信号，则根据信令内容的指示在对应的信标时隙上发送信标信号，其中信标信号的前导信号和帧控制信号在本超帧的信标时隙上进行发送，信标信号的载荷信号在本超帧的信标时隙后的第一CSMA子时隙上进行发送；

S3、对于已入网的节点，当其产生业务发送需求时，按需选择如下4种方式之一对第一CSMA子时隙区进行信道接入：

1)如果该节点在本信标时隙正确接收信标信号的前导信号和帧控制接信号，则在载荷信号接收时间结束后启动CSMA信道接入机制；

2)如果该节点没有在本信标时隙正确接收信标信号的前导信号和帧控制接信号，但可以通过之前接收的信标信号的内容间接正确判断出本信标时隙的发送节点及信标信号的载荷信号的时间长度的具体信息，则在载荷信号完成发送后启动CSMA信道接入机制；

3)如果该节点没有在本信标时隙正确接收信标信号的前导信号和帧控制接信号，可以通过之前接收的信标信号的内容正确判断出该信标时隙的发送节点但无法判断信标信号的载荷信号的时间长度的具体信息，则进一步判断该发送节点是否属于自身N跳内的邻居节点，如果是则默认该发送节点的载荷信号使用520字节的物理块，并在对应的信号长度时间结束后启动CSMA信道接入机制，否则在第一CSMA子时隙区的起始位置启动CSMA信道接入机制；

4)如果该节点既没有在本信标时隙正确接收信标信号的前导信号和帧控制接信号也无法正确判断出该信标时隙的发送节点，则默认该发送节点的载荷信号使用520字节的物理块，并在对应的信号长度时间结束后启动CSMA信道接入机制。

2.如权利要求1所述的宽带载波通信网络的信道接入方法，其特征在于：步骤S2中，从节点在第一CSMA子时隙上发送信标信号的载荷信号时，载荷信号的物理块大小根据自身需要发送的信令内容长度选择136字节或520字节。

3.如权利要求1所述的宽带载波通信网络的信道接入方法，其特征在于：步骤S2中，只有被CCO节点在信标信令中安排进行信标信号发送的节点在本信标周期的超帧的信标时隙上可以进行信标信号的发送，其余节点在信标时隙上不能进行任何信号的发送。

4.如权利要求1所述的宽带载波通信网络的信道接入方法，其特征在于：步骤S2中，对于单相工作的从节点来说，如果其在第一CSMA子时隙区上产生直接向CCO发送信号的需求，等待CCO的接收工作相位和自身相位相同的第一CSMA时隙区来临后启动CSMA竞争接入机制。

5.如权利要求1所述的宽带载波通信网络的信道接入方法，其特征在于：一个所述信标时隙区的时间长度正好可以承载一个信标信号中的前导信号和帧控制信号。

6.如权利要求1所述的宽带载波通信网络的信道接入方法，其特征在于：所述载荷信号携带的信息还包括非中央信标信息的节点数量及非中央信标信息，非中央信标信息的节点数量为本发送节点后续的发送非中央信标信号的节点数量。

7.如权利要求1所述的宽带载波通信网络的信道接入方法，其特征在于：所述载荷信号携带的信息还包括本超帧第二CSMA子时隙区的分片长度及本超帧中第二CSMA子时隙区信息。

8.如权利要求1所述的宽带载波通信网络的信道接入方法，其特征在于：步骤S3中，N为2～5。

Images