CN116318257A - 一种基于电力线载波的数据传输方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力线载波通信技术领域，尤其是一种基于电力线载波的数据传输方法、系统及存储介质，所述方法包括：S100，将MSDU切割为若干个MPDU；S200，发送端根据SACK信号，依次向接收端发送MPDU；首个MPDU的retry flag＝0，其他MPDU的retry flag＝1；S300，接收端接收MPDU，并根据MPDU的retry flag，存储接收到的MPDU；S400，接收端根据CRC，分析是否正确接收MPDU，若是，则反馈的SACK信号为1。本发明提供的一种基于电力线载波的数据传输方法、系统及存储介质，能够提升数据重传效率和数据重传及时性，减少数据重传量，降低接收端需要预留的存储空间，同时保持国网的兼容性。
Description
技术领域
本发明涉及电力线载波通信技术领域，特别涉及一种基于电力线载波的数据传输方法、系统及存储介质。
背景技术
PLC在国网以及1901.1协议下的应用，需要大量的场景测试支持。在实际应用中，多变的应用场景以及环境干扰因素，使得传输效率的要求不断提高。
例如在较长地埋线的场景，或者较强干扰的场合，协议上设计了有多种FEC编码以及物理块大小组合，使其能够以不同速率进行发送而提高成功率。对于以上场景，传输时可以选用较低的速率进行发送，但是对于较大的应用层报文而言，这个就意味着要分片，即一个MSDU需要被切割为多个MPDU进行传输，以提高发送成功率。分片可以是一个MPDU一个物理块(短MPDU)，也可以一个MPDU多个物理块(长MPDU)。传输过程中，接收端如果接收到所有完整的分片，则可以组合成一个完整的MSDU，但若有未成功接收的物理块，在原始的国网协议定义中，就需要对整个报文进行重传，这样的重传方式虽然简单，但是损失了效率。比如，在一个给定的SNR的线路上，一个最佳的速率是以可变速率选择的形式计算处理的，而这个速率对应的FEC物理块，很可能是比较小的，而对于一个上层报文可能是比较大的，比如一个1024字节的报文，如果需要以单个实际载荷为134大小的物理块来传输，那么将需要8个物理块完成传输，而如果其中一个物理块发生错误，则需要将整个报文，即8个物理块全部重传，采用以上方式进行数据传输，会浪费带宽，降低传输效率。
其次，还存在另外一个问题，对于可变速率选择而言，一个重传多次均失败的报文，将会需要进行降速率发送，而对于已经部分发送成功的报文，如果只有一个物理块没有发送成功，那么中途是不能切换速率的，必须等到整个报文发送结束，才可以切换速率，否则就需要抛弃所有原来已经发送成功的物理块。
再次，原始的国网协议定义中，第一次发送MSDU时，MSDU的retry flag设置为0，在MSDU包含的MPDU未全部发送成功时，MSDU重传，此时MSDU的retry flag设置为1。但上述传输过程存在以下问题，如当前MSDU未成功发送，发送端开始重传当前MSDU，但因已达MSDU的默认重传次数等原因导致发送端不再重传当前MSDU，此时，发送端开始发送下一MSDU，但又因为发送端flush，且通信较差等原因导致该MSDU全部丢失，发送端又开始以retry flag＝1重传该MSDU。此时，对于接收端而言，因其未成功接收到发送端发送的第二个MSDU，所以其在接收到retry flag＝1的MPDU时，仍然认为在进行上一个MSDU的重传，从而将两个MSDU的数据整合到了一起，从而导致MSDU CRC错误，最终导致接收的数据全部被丢弃。
最后，对于在很低的基本速率下，发送多次仍然不成功的情况，目前的方法就会考虑切换路由，如果切换路由也解决不了，就需要人工增加中继，而对于只是少数节点或者单个节点临时通讯比较差的情况，这样做的成本会比较高。
发明内容
本发明提供了一种基于电力线载波的数据传输方法、系统及存储介质，能够提升数据重传效率和数据重传及时性，减少数据重传量，降低接收端需要预留的存储空间，同时保持国网的兼容性，从而降低速率提升成本。
为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种基于电力线载波的数据传输方法，包括：S100，将MSDU切割为若干个MPDU，还包括：
S200，发送端根据SACK信号，依次向接收端发送MPDU；首个MPDU的retry flag＝0，其他MPDU的retry flag＝1。
进一步，S200包括：
S201，发送MPDU；
S202，接收SACK信号，若SACK信号为1，则执行S204，否则执行S203；
S203，重发当前MPDU；
S204，发送下一MPDU。
进一步，所述MPDU中包含有一个物理块。
进一步，所述数据传输方法还包括：
S300，接收端接收MPDU，并根据MPDU的retry flag，存储接收到的MPDU。
进一步，S300包括：
S301，接收MPDU；
S302，若MPDU的retry flag＝0，则该MPDU对应一个新的MSDU，清理之前的接收缓存并存储接收到的MPDU；若MPDU的retry flag＝1，则该MPDU属于当前MSDU，存储接收到的MPDU。
进一步，所述S200包括：若需要切换速率，则选择速率对应的物理块大小与已发送成功的物理块大小相同的速率进行切换，并替换TMI为切换后的速率的TMI。
进一步，所述MPDU还包括CRC；
S301中，接收MPDU并反馈SACK信号；根据CRC，分析是否正确接收MPDU，若是，则反馈的SACK信号为1。
本发明还公开了一种基于电力线载波的数据传输系统，包括发送端，所述发送端将MSDU切割为若干个MPDU，所述发送端：
发送MPDU；首个MPDU的retry flag＝0，其他MPDU的retry flag＝1；
接收SACK信号，若SACK信号为1，则发送下一MPDU，否则重发当前MPDU。
本发明还公开了一种基于电力线载波的数据传输系统，包括接收端，所述接收端用于接收MSDU，所述MSDU包括若干个MPDU；
所述接收端：
依次接收MPDU；MSDU内首个MPDU的retry flag＝0，其他MPDU的retry flag＝1；
若MPDU的retry flag＝0，则该MPDU对应一个新的MSDU，清理之前的接收缓存并存储接收到的MPDU；若MPDU的retry flag＝1，则该MPDU属于当前MSDU，存储接收到的MPDU；
当所有MPDU接收成功后，拼接形成MSDU。
本发明还公开了一种基于电力线载波的数据传输存储介质，用于存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时实现上述基于电力线载波的数据传输方法。
本发明的原理及优点在于：
1、本方案克服了国网协议中对retry flag的固定定义，且反而对其进行了巧妙的利用，使改进后的方案能够在原始国网协议下实现兼容，大幅降低了提升传输效率的成本。本方案中，仅首个MPDU的retry flag＝0，其他MPDU的retry flag均设置为1，而是否重发也不再等待整个MSDU发送完毕后进行判断，而是通过发送端发送的SACK信号进行判断。由此，对于接收端而言，在接收每个retry flag＝1的包时，都会认为自己接收的是一个重传数据，，并生成SACK信号向发送端反馈自己是否成功接收了其发送的内容，且在下一个retryflag＝0的MPDU发送过来之前，都不会清空缓存。也即对于一个MSDU的传输而言，在每一个分片MPDU发送完毕后，都会及时的进行接收反馈，从而可以在该MPDU接收失败或未接收时，第一时间重发当前MPDU，不仅提升了数据重传及时性，还减少了数据重传量，提升了数据重传效率，尤其对于一些边缘通信差的节点，可以用更低的速率进行通信，且产生的开销很小。
2、接收端可以节省需要预留的存储空间，特别是对于多链接的代理节点。本方案中，每次不需要保留当前链路最大的MSDU长度去保持整个MSDU的接收，而是可以一个MPDU一个MPDU的接收，最后再对各MPDU中的物理块进行拼接。本申请的技术方案中，MPDU可以包括多个物理块(长MPDU)也可以只包含一个物理块(短MPDU)，在网络通信质量较差的情况下，本申请优选采用短MPDU进行通信，以保证通信质量。
3、现有国网协议中，对于可变速率选择而言，对于一个重传多次均失败的报文，将会进行降速率发送，而对于已经部分发送成功的报文，那么中途是不能切换速率的，必须等到整个报文发送结束，才可以切换速率，否则就需要抛弃所有原来已经发送成功的物理块。采用本方案，当需要切换速率时，只需要控制切换前后的速率所对应的物理块的大小是一样的，即可通过直接替换速率表下标(TMI)的方式进行无缝衔接，仅仅只有在没有对应的相同物理块大小的速率的情况时，才需要整个报文的重传。
附图说明
图1为本发明实施例一种基于电力线载波的数据传输方法的流程框图。
图2为本发明实施例一种基于电力线载波的数据传输方法中MPDU生成示意图。
图3为本发明实施例一种基于电力线载波的数据传输方法中MPDU整合示意图。
图4为本发明实施例一种基于电力线载波的数据传输方法中发送端的流程框图。
图5为本发明实施例一种基于电力线载波的数据传输方法中接收端的流程框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例1：
一种基于电力线载波的数据传输方法，如图1所示，包括以下步骤(本申请中，各步骤的标号仅作为步骤的区分，不用于限定步骤的顺序)：
S100，如图2所示，将MSDU切割为若干个MPDU，为便于了解原理，图中所示的示例将MSDU切割为了两个MPDU，本实施例中，将MSDU切割为4个MPDU(pbnum＝4)。
所述MPDU中包含有CRC和物理块头，本实施例中，MPDU中包含一个物理块。
S200，发送端根据SACK信号，依次向接收端发送MPDU；首个MPDU的retry flag＝0，其他MPDU的retry flag＝1。S300，接收端接收MPDU，并根据MPDU的retry flag，存储接收到的MPDU。
具体的：
S201，如图4所示，发送端发送MPDU；本实施例中，从重传标志位为0(pb_sn＝0)开始发送MPDU，一共分别为0/1/2/3共4个MPDU，其中第一次发送短MPDU的retry flag＝0，第一个pb_sn＝0的短MPDU，必须成功接收到SACK，才能够让retry flag＝1，否则一直是0(从这个意义上来说，retry flag表示0是一个新的MSDU开始，这里是一个兼容性考虑，因为这样做可以跟现有的协议互联互通，同时提高效率)。
S301，如图5所示，接收端接收MPDU并反馈SACK信号；并根据CRC，分析是否正确接收MPDU，若是，则反馈的SACK信号为1。任何时候如果接收到一个retry flag＝0的包，那么就意味着一个新的MSDU开始接收了，过去接收到的任何MPDU都需要刷新掉。
S202，发送端接收SACK信号，若SACK信号为1，则执行S204，否则执行S203。S203，重发当前MPDU；S204，发送下一MPDU。
如果发送端发送当前MPDU后接收到的SACK信号为0，或者在预设时间内没有接收到SACK信号，那么就需要继续发送该MPDU，pb_sn不增加；如果接收到SACK信号为1，表示MPDU接收成功，此后retry flag＝1，继续发送下一个MPDU，pb_sn+1，直到最后一个发送完毕。
S302，若MPDU的retry flag＝0，则该MPDU对应一个新的MSDU，清理之前的接收缓存并存储接收到的MPDU；若MPDU的retry flag＝1，则该MPDU属于当前MSDU，存储接收到的MPDU。
对于retry flag＝0的包，一般pb_sn必须是从0开始，表示第一个块，而且从物理块头中可以得到该MSDU一共有多少个MPDU(帧结束标志的帧序列号+1，因为帧序列号从0开始)，每个MPDU的大小(pbsz)可以从这个块的TMI得到，从而计算出MSDU的数据量，然后为该MSDU分配对应的缓存空间。
对于pb_sn！＝0的包，那么retry flag应该都是为1的，此时就表示接收到的MPDU都是当前的MSDU的，如果MPDU的CRC正确，就回复SACK＝1表示正确接收；如果物理块的数量(pbnum)达到了应该要接收的数量，那么就可以尝试计算MSDU的CRC，如果CRC正确就可以向上层报告，否则就继续等待下一个PB。
在此过程中，接收端不会主动刷新当前MSDU，完全被动接收，发送的状态机由发送端控制，如果发送端超时或者刷新，那么会跳到S301来发送一个新的MSDU。
如图3所示，接收端接收完当前MSDU的所有MPDU后，整合所有MPDU形成MSDU。
本发明还公开了一种基于电力线载波的数据传输系统，包括发送端，所述发送端将MSDU切割为若干个MPDU，并依次发送MPDU；首个MPDU的retry flag＝0，其他MPDU的retryflag＝1；且第一个MPDU的pb_sn＝0，后续MPDU的pb_sn依次加1。
接收SACK信号，若SACK信号为1，则发送下一MPDU，否则重发当前MPDU。如果发送端发送当前MPDU后接收到的SACK信号为0，或者在预设时间内没有接收到SACK信号，那么就需要继续发送该MPDU，pb_sn不增加；如果接收到SACK信号为1，表示MPDU接收成功，此后retryflag＝1，继续发送下一个MPDU，pb_sn+1，直到最后一个MPDU发送完毕。
本发明还公开了一种基于电力线载波的数据传输系统，包括接收端。
所述接收端：
接收MSDU，所述MSDU包括若干个MPDU；
依次接收MPDU；MSDU内首个MPDU的retry flag＝0，其他MPDU的retry flag＝1。
若MPDU的retry flag＝0，则该MPDU对应一个新的MSDU，清理接收缓存并存储接收到的MPDU；若MPDU的retry flag＝1，则该MPDU属于当前MSDU，将所述MPDU存储到对应的缓存空间；任何时候如果接收到一个retry flag＝0的包，那么就意味着一个新的MSDU开始接收了，过去接收到的任何MPDU都需要刷新掉。对于retry flag＝0的包，一般pb_sn必须是从0开始，表示第一个块，而且从物理块头中可以得到该MSDU一共有多少个MPDU(帧结束标志的帧序列号+1，因为帧序列号从0开始)，每个MPDU的大小(pbsz)可以从这个块的TMI得到，从而计算出MSDU的数据量。对于pb_sn！＝0的包，那么retry flag应该都是为1的，此时就表示接收到的MPDU都是当前的MSDU的，如果MPDU的CRC正确，就回复SACK＝1表示正确接收；如果物理块的数量(pbnum)达到了应该要接收的数量，那么就可以尝试计算MSDU的CRC，如果CRC正确就可以向上层报告，否则就继续等待下一个PB。
接收端接收完当前MSDU的所有MPDU后，整合所有MPDU。
本发明还公开了一种基于电力线载波的数据传输存储介质，用于存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时实现上述基于电力线载波的数据传输方法。
其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
实施例2：
实施例2的基本原理与实施例1相同，其区别在于实施例2中，所述MPDU中物理块的数量为两个以上，相应的，接收端的SACK回复报文采用bitmap形式，由此发送端可以通过bitmap得知接收端的失败情况，从而在重传MPDU时，只重传接收失败的物理块。
具体重传方式如下：
本实施例中，设当前MSDU被切割为5个MPDU，每个MPDU包含4个物理块。
若发送端发送的首个MPDU已被成功接收，而发送端发送的第二个MPDU中，第一个和第二个物理块未被成功接收，则SACK回复为0011。此时，发送端根据SACK信号，将第一个和第二个物理块整合为一个新的MPDU，并将其retry flag设置为1进行重传。后续MPDU包未被成功接收时均采用上述方式进行重传，且在后续重传时的retry flag均为1，也即在一个MSDU的数据重传中，除重传发送的第一个MPDU时retry flag＝0，后续的重传retry flag均为1。在本申请的其他实施例中，也可以采用短MPDU对需要重传的物理块依次进行重传。
实施例3：
实施例3的基本原理与实施例1相同，其区别在于实施例3中，S200包括：若需要切换速率，则选择速率对应的物理块大小与已发送成功的物理块大小相同的速率进行切换，并替换TMI为切换后的速率的TMI。
根据国网协议，物理块的大小通常是72、136、264、520等，存在不同速率对应同一个物理块大小的情况。本实施例中，当发生需要切换速率的情况时(如重传多次均失败的报文，将会需要进行降速率发送)，发送端会选择速率对应的物理块大小与已发送成功的物理块大小相同的速率进行切换，即尝试控制切换前后的速率所对应的物理块的大小是一样的，这样就可通过直接替换速率表下标(TMI)的方式进行无缝衔接已经发送成功的物理块，而无需重新将整个报文重发。
以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种基于电力线载波的数据传输方法，包括：S100，将MSDU切割为若干个MPDU，其特征在于：还包括：
S200，发送端根据SACK信号，依次向接收端发送MPDU；首个MPDU的retry flag＝0，其他MPDU的retry flag＝1。
2.根据权利要求1所述的基于电力线载波的数据传输方法，其特征在于：S200包括：
S201，发送MPDU；
S202，接收SACK信号，若SACK信号为1，则执行S204，否则执行S203；
S203，重发当前MPDU；
S204，发送下一MPDU。
3.根据权利要求1所述的基于电力线载波的数据传输方法，其特征在于：所述MPDU中包含有一个物理块。
4.根据权利要求1所述的基于电力线载波的数据传输方法，其特征在于：所述数据传输方法还包括：
S300，接收端接收MPDU，并根据MPDU的retry flag，存储接收到的MPDU。
5.根据权利要求4所述的基于电力线载波的数据传输方法，其特征在于：S300包括：
S301，接收MPDU；
S302，若MPDU的retry flag＝0，则该MPDU对应一个新的MSDU，清理之前的接收缓存并存储接收到的MPDU；若MPDU的retry flag＝1，则该MPDU属于当前MSDU，存储接收到的MPDU。
6.根据权利要求1所述的基于电力线载波的数据传输方法，其特征在于：S200包括：若需要切换速率，则选择速率对应的物理块大小与已发送成功的物理块大小相同的速率进行切换，并替换TMI为切换后的速率的TMI。
7.根据权利要求5所述的基于电力线载波的数据传输方法，其特征在于：所述MPDU还包括CRC；
S301中，接收MPDU并反馈SACK信号；根据CRC，分析是否正确接收MPDU，若是，则反馈的SACK信号为1。
8.一种基于电力线载波的数据传输系统，包括发送端，所述发送端将MSDU切割为若干个MPDU，其特征在于：
所述发送端：
发送MPDU；首个MPDU的retry flag＝0，其他MPDU的retry flag＝1；
接收SACK信号，若SACK信号为1，则发送下一MPDU，否则重发当前MPDU。
9.一种基于电力线载波的数据传输系统，包括接收端，其特征在于：
所述接收端用于接收MSDU，所述MSDU包括若干个MPDU；
所述接收端：
依次接收MPDU；MSDU内首个MPDU的retry flag＝0，其他MPDU的retry flag＝1；
若MPDU的retry flag＝0，则该MPDU对应一个新的MSDU，清理之前的接收缓存并存储接收到的MPDU；若MPDU的retry flag＝1，则该MPDU属于当前MSDU，存储接收到的MPDU；
当所有MPDU接收成功后，拼接形成MSDU。
10.一种基于电力线载波的数据传输存储介质，用于存储计算机可执行指令，其特征在于：所述计算机可执行指令在被执行时实现上述权利要求1-7中任一项所述的基于电力线载波的数据传输方法。
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