CN118158251A - 一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力配电网技术领域，具体公开了一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，包括中心节点和多个终端节点，为了应对配电网规模的快速增长，设置终端节点以电力线或无线通信方式接入网络。另外，该系统基于IPv6，设计了网络地址分配方式，保证地址的唯一性，还构建了混合通信网络组网树并分别分配电力线和无线组网的TDMA时隙和CSMA时隙实现节点之间的组网，以及在源节点和目的节点之间采用报文分片独立重传机制，从而将电力线载波和微功率无线通信有效融合，极大地丰富电力通信对智能电网多业务的支持与适配能力，使得网络具有更强的可扩展性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电力配电网技术领域，尤其涉及一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统。
背景技术
随着智能电网建设的加速实施，新业务要求通信网再接入层有广泛、灵活的边缘接入能力，配用电设备及相应的智能终端将呈现井喷式增长，如何在确保系统的安全、可靠、高效的前提下对数以亿计的设备及相应的智能终端进行地址分配是其亟待解决的核心问题之一。低压配网本地通信系统是低压配电业务的传输载体，对满足配电网规模快速增长，加快解决配电网薄弱环节，供电可靠性水平有效提升，保障大规模分布式电源接入具有十分重要的意义。
目前配电物联网本地通信较多采用单一电力线载波或微功率无线通信模式，无法应对配电网规模的快速增长，若能将电力线载波或微功率无线通信相融合，则可扩大覆盖范围，消除通信盲点，提高通信网的可靠性，但目前缺乏这样融合电力线与无线的通信系统。
发明内容
本发明提供一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，解决的技术问题在于：如何融合电力线载波或微功率无线通信实现混合通信网络，提高电力通信网络的可扩展性和稳定性。
为解决以上技术问题，本发明提供一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，包括中心节点和多个终端节点，终端节点以电力线或无线通信方式接入网络；
终端节点包含中继节点和普通节点，当中心节点与终端节点的距离较大时，则确定中继节点然后利用中继节点建立连接，中继节点接收信号并将信号转发出去，实现中心节点与普通节点之间的通信；选择中继节点的基本原则是要保证中继节点对下级节点数据通信的覆盖能力以及对上级节点的有效通信；
将发送的节点作为源节点，接收的节点作为目标节点，当源节点与目标节点之间存在遮挡物时则采用电力线通信方式连接，当源节点与目标节点之间存在电力线载波噪声源时则采用无线通信方式连接。
优选地，每个节点的地址采用IPv6地址格式，总长度为128比特，包含32比特的全局路由前缀，8比特的父节点ID，16比特的MAC位，8比特的自身节点ID和64比特的主机位，其中：
全局路由前缀由中心节点向全局广播，使得网络中每个节点都能接收到；
节点ID为接入网络的顺序；
MAC位为节点自身MAC地址的后2位；
主机位由节点的MAC地址构成，不足的位置置零。
优选地，节点之间采用如下步骤进行组网：
A1、为待组网节点创建混合通信网络组网树，且设置所述混合通信网络组网树的每一个节点接入网络的方式；
A2、中心节点分别安排电力线和无线组网的TDMA时隙和CSMA时隙；
A3、终端节点根据中心节点广播的报文和混合通信网络组网树来逐级接入网络。
优选地，在步骤A1中，每一个节点接入网络的方式为接入方式一、接入方式二或接入方式三，接入方式一为仅支持电力线通信，接入方式二为仅支持无线通信，接入方式三为既支持电力线通信又支持无线通信。
优选地，在步骤A2中，中心节点需要分别安排电力线和无线信道上的TDMA时隙和CSMA时隙；以TDMA为基本多址接入方式，且采用固定与动态结合的调度算法，固定分配时隙采用TDMA接入方式，动态分配采用CSMA接入方式；TDMA时隙通过中心节点的安排来指示中心节点、中继节点和普通节点发送报文，CSMA时隙用于让中继节点或普通节点通过竞争入网的方式发送报文；两节点之间报文发送选择接入方式的规则如下：
规则1：若两节点之间接入网络的方式为接入方式一，则只为其安排电力线报文时隙；
规则2：若两节点之间接入网络的方式为接入方式二，则只为其安排无线报文时隙；
规则3：若两节点之间接入网络的方式为接入方式三，以电力线为主、无线为辅，优先采用电力线通信；并且，当电力线通信效果不佳且无线通信效果良好时，将两节点的通信方式切换为接入方式二，其他情况下均切换为接入方式一；当电力线或无线通信的信噪比高于10dB且上行或下行成功率高于90％时，则认为该种通信方式通信效果良好，反之则认为该种通信方式通信效果不佳。
优选地，在步骤A3中，终端节点逐级接入网络，首先需要通过面向电力线与无线混合通信网络拓扑结构确定中继节点，终端节点能够作为中继节点的原则是信道质量达到预设指标，到达中心节点的路径低于预设距离；
确定普通节点到中心节点之间的中继节点后，普通节点按照中心节点广播的报文指示通过中继节点向中心节点发起关联请求报文；
普通节点发送关联请求报文后，等待中心节点发送的关联确认报文，确认是否需要重传报文以及是否入网。
优选地，源节点与目标节点之间采用报文分片独立重传机制进行通信，具体为：
在IPv6中，报文的分片将在源节点进行，分片重组将在目的节点进行，根据源节点的最大传输单元来对报文进行分片；
在分片过程中，输入的数据包称为原始数据报文，由不可分片部分和可分片部分两部分组成，不可分片部分包括IPv6头部和到达目的节点之前需要由中间节点处理的扩展头部，包括路由头部之前的所有头部；可分片部分包括原始数据报文的其余部分，即目的节点头部、上层头部和有效载荷数据；
若原始数据报文能够全部填充到一个帧中，就无需分片处理，反之则进行分片处理。
优选地，进行分片处理的具体过程为：
将原始数据报文分为起始片帧和后续片帧，除了最后一个分片帧外，其余分片帧的封装数据都是8位的整数倍；
起始片帧以5位二进制组合11000开头，随后依次是datagram_size字段、datagram_tag字段；
后续片帧以5位二进制组合11000开头，随后依次是datagram_size字段、datagram_tag字段和datagram_offset字段；
二进制组合11000是固定格式搭配，表示是经过分片的数据帧；
所述datagram_size字段表示原始数据报文的长度，原始数据报文经过分片之后的所有分片帧的该字段值全部相等；所述datagram_tag字段表示数据报文标记，用来标识一个被拆分的IPv6数据报文；所述datagram_offset字段表示数据报文偏移，是一个八字节长度的自增1的数据，用来标识该分片帧在重组时的排列序号。
优选地，目的节点接收到源节点发送的数据帧后，对数据帧进行重组，包括步骤：
B1、根据片头是否为11000判断所接收的数据帧是否为分片帧，如果是分片帧，则继续执行步骤B2，否则进行不是分片帧的相应处理；
B2、如果之前收到过datagram_tag字段，则执行步骤B4，否则执行步骤B3；
B3、缓存datagram_tag字段，并根据数据帧中的datagram_size字段准备链表；
B4、若识别到该分片帧为起始片帧，则将其存放到单链表表头节点，并跳转到步骤B6，否则进入步骤B5；
B5、根据datagram_offset字段将该分片帧填入新链表节点中，并加入到链表中；
B6、若已经接收完成，则将链表组装成完整的数据包，并释放占用的缓冲区，否则执行步骤B7；
B7、继续接收新的数据帧，重复步骤B1至B6。
优选地，当目的节点接收到首个分片帧后，启动组合超时定时器，在规定的重组超时时间内对收到分片帧的组合没有完成，则丢弃已经接收到的分片帧；目的节点收到最后一片IPv6分片帧后，开始检测是否存在分片帧的丢失，若没有分片帧丢失则表明完成了IPv6报文传输，若存在分片帧丢失，则根据丢失的分片帧信息生成分片帧重传请求消息，并发送给源节点；
当源节点收到分片帧重传请求消息后，首先验证分片帧重传消息的datagram_size和datagram_tag字段的值是否与自身缓存中IPv6分片帧的datagram_size和datagram_tag字段相等，如果不相等则丢弃该分片帧重传请求消息，如果相等则根据分片帧重传请求消息中的丢失的分片帧信息进行相应丢失分片帧的重传；当源节点发送丢失的第一个IPv6分片帧后，启动发送超时定时器，所有丢失的IPv6分片帧发送完后，并不立即释放缓存中的IPv6分片帧，而是等到发送超时定时器溢出，或者接收到目的节点对收到的分片帧成功组合的消息后再释放缓存中的IPv6分片帧，否则在规定的发送超时内根据分片帧重传请求消息对丢失的分片帧再次进行重传。
本发明提供的一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，包括中心节点和多个终端节点，终端节点可以电力线或无线通信方式接入网络，当源节点与目标节点之间存在遮挡物时则采用电力线通信方式连接，当源节点与目标节点之间存在电力线载波噪声源时则采用无线通信方式连接。另外，本发明基于IPv6，设计了网络地址分配方式，保证地址的唯一性，构建了混合通信网络组网树并分别分配电力线和无线组网的TDMA时隙和CSMA时隙实现节点之间的组网，以及在源节点和目的节点之间采用报文分片独立重传机制进行通信，从而将电力线载波和微功率无线通信有效融合，极大地丰富电力通信对智能电网多业务的支持与适配能力，使得网络具有更强的可扩展性和稳定性，对保障大规模分布式电源接入具有十分重要的意义。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统的网络拓扑图；
图2是本发明实施例提供的一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统的所采用方法、策略的示意图；
图3是本发明实施例提供的IPv6数据报文分片示意图；
图4是本发明实施例提供的数据包重组程序处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
本发明实施例提供的一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，包括中心节点和多个终端节点，终端节点以电力线或无线通信方式接入网络；终端节点包含中继节点和普通节点，当中心节点与终端节点的距离较大时，则确定中继节点然后利用中继节点建立连接，中继节点接收信号并将信号转发出去，实现中心节点与普通节点之间的通信。中继节点的选择可以是固定的，也可以是随机的，选择中继节点的基本原则是要保证中继节点对下级节点数据通信的覆盖能力以及对上级节点的有效通信。将发送的节点作为源节点，接收的节点作为目标节点，当源节点与目标节点之间存在遮挡物(比如建筑物)时则采用电力线通信方式连接，当源节点与目标节点之间存在电力线载波噪声源时则采用无线通信方式连接。
当中心节点与终端节点的距离较大时，利用中继节点建立连接，从而保证该通信网络的安全性和有效性。值得注意的是，中继节点只有满足其选择原则的时候才确定，并不是网络中必需的节点。
图1为电力线与无线融合通信系统网络拓扑的一种示例，其中节点A为中心节点，节点B、C为中继节点，D、E、F、G为普通节点，中心节点A与中继节点B之间采用电力线为主和无线方式为辅的接入方式，中心节点A与中继节点C之间因建筑物遮挡，采用电力线接入方式，中继节点B与普通节点D和E之间均采用电力线为主和无线方式为辅的接入方式，中继节点C与普通节点F和G之间均采用电力线为主和无线方式为辅的接入方式。中继节点B和C的作用是接收中心节点A的信息并在需要的时候转发给其所连的普通节点D和E、F和G，或接收普通节点D和E、F和G的信息并将其转发给中心节点A。
在该系统中，本发明设计了基于IPv6的电力线与无线融合通信网络地址分配策略，基于IPv6的电力线和无线融合通信组网方法，基于IPv6的电力线与无线融合通信的报文分片独立重传机制，如图2所示。
(1)基于IPv6的电力线与无线融合通信网络地址分配策略
基于IPv6的电力线与无线融合通信网络地址分配策略具体如下：
每个节点的地址采用IPv6地址格式，总长度为128比特，包含32比特的全局路由前缀，8比特的父节点ID，16比特的MAC位，8比特的自身节点ID和64比特的主机位，其中：
全局路由前缀由中心节点向全局广播，使得网络中每个节点都能接收到，减少在后续过程中的能量损耗；
节点ID为接入网络的顺序，中心节点的节点ID设置为1，其余节点按照顺序增加；
MAC位为节点自身MAC地址的后2位；
主机位由节点的MAC地址构成，不足的位置置零。
基于IPv6的电力线与无线融合通信网络地址分配策略可以保证地址的唯一性。
(2)基于IPv6的电力线和无线融合通信组网方法
基于IPv6的电力线和无线融合通信组网方法包括步骤：
A1、为待组网节点创建混合通信网络组网树，且设置混合通信网络组网树的每一个节点接入网络的方式；
A2、中心节点分别安排电力线和无线组网的TDMA时隙和CSMA时隙；
A3、终端节点根据中心节点广播的报文和混合通信网络组网树来逐级接入网络。
在步骤A1中，每一个节点接入网络的方式为接入方式一、接入方式二或接入方式三，接入方式一为仅支持电力线通信，接入方式二为仅支持无线通信，接入方式三为既支持电力线通信又支持无线通信。
在步骤A2中，中心节点需要分别安排电力线和无线信道上的TDMA时隙和CSMA时隙；以TDMA为基本多址接入方式，且采用固定与动态结合的调度算法，固定分配时隙采用TDMA接入方式，动态分配采用CSMA接入方式；TDMA时隙通过中心节点的安排来指示中心节点、中继节点和普通节点发送报文，CSMA时隙用于让中继节点或普通节点通过竞争入网的方式发送报文；两节点之间报文发送选择接入方式的规则如下：
规则1：若两节点之间接入网络的方式为接入方式一，则只为其安排电力线报文时隙；
规则2：若两节点之间接入网络的方式为接入方式二，则只为其安排无线报文时隙；
规则3：若两节点之间接入网络的方式为接入方式三，以电力线为主、无线为辅，优先采用电力线通信；并且，当电力线通信效果不佳且无线通信效果良好时，将两节点的通信方式切换为接入方式二(无线)，其他情况下均切换为接入方式一(电力线)；当电力线或无线通信的信噪比高于10dB且上行或下行成功率高于90％时，则认为该种通信方式通信效果良好，反之则认为该种通信方式通信效果不佳。
在步骤A3中，终端节点逐级接入网络，首先需要通过面向电力线与无线混合通信网络拓扑结构确定中继节点，终端节点能够作为中继节点的原则是信道质量达到预设指标，到达中心节点的路径低于预设距离；
确定普通节点到中心节点之间的中继节点后，普通节点按照中心节点广播的报文指示通过中继节点向中心节点发起关联请求报文；
普通节点发送关联请求报文后，等待中心节点发送的关联确认报文，确认是否需要重传报文以及是否入网。
基于IPv6的电力线和无线融合通信组网方法可将电力线与无线接入方式进行有效融合，极大地丰富电力通信对智能电网多业务的支持与适配能力，使得网络具有更强的可扩展性和稳定性。
(3)基于IPv6的电力线与无线融合通信的报文分片独立重传机制
基于IPv6的电力线与无线融合通信的报文分片机制按照IPv6网络提供链路层最大传输单元为1280byte服务支持；在IPv6中，报文的分片将在源节点进行，分片重组将在目的节点进行，根据源节点的最大传输单元来对报文进行分片；实现了端到端的通信以及提升报文的转发效率。
在分片过程中，输入的数据包称为原始数据报文，由不可分片部分和可分片部分两部分组成，不可分片部分包括IPv6头部和到达目的节点之前需要由中间节点处理的扩展头部，包括路由头部之前的所有头部；可分片部分包括原始数据报文的其余部分，即目的节点头部、上层头部和有效载荷数据；
若原始数据报文能够全部填充到一个帧中，就无需分片处理，反之则进行分片处理。
参考图3所示的IPv6数据报分片示意图，进行分片处理的具体过程为：
将原始数据报文分为起始片帧和后续片帧，除了最后一个分片帧外，其余分片帧的封装数据都是8位的整数倍；
起始片帧以5位二进制组合11000开头，随后依次是datagram_size字段、datagram_tag字段；
后续片帧以5位二进制组合11000开头，随后依次是datagram_size字段、datagram_tag字段和datagram_offset字段，包括最后一个分片帧也是这个结构；
二进制组合11000是固定格式搭配，表示是经过分片的数据帧；
datagram_size字段表示原始数据报文的长度，原始数据报文经过分片之后的所有分片帧的该字段值全部相等；datagram_tag字段表示数据报文标记，用来标识一个被拆分的IPv6数据报文；datagram_offset字段表示数据报文偏移，是一个八字节长度的自增1的数据，用来标识该分片帧在重组时的排列序号。
参考如4所示的数据包重组程序处理流程，目的节点接收到源节点发送的数据帧后，对数据帧进行重组，包括步骤：
B1、根据片头是否为11000判断所接收的数据帧是否为分片帧，如果是分片帧，则继续执行步骤B2，否则进行不是分片帧的相应处理；
B2、如果之前收到过datagram_tag字段，则执行步骤B4，否则执行步骤B3；
B3、缓存datagram_tag字段，并根据数据帧中的datagram_size字段准备链表；
B4、若识别到该分片帧为起始片帧，则将其存放到单链表表头节点，并跳转到步骤B6，否则进入步骤B5；
B5、根据datagram_offset字段将该分片帧填入新链表节点中，并加入到链表中；
B6、若已经接收完成，则将链表组装成完整的数据包，并释放占用的缓冲区，否则执行步骤B7；
B7、继续接收新的数据帧，重复步骤B1至B6。
基于IPv6的电力线与无线融合通信的独立重传机制用于源节点向目的节点重新发送丢失的分片帧。
当目的节点接收到首个分片帧后，启动组合超时定时器，在规定的重组超时时间内对收到分片帧的组合没有完成，则丢弃已经接收到的分片帧；目的节点收到最后一片IPv6分片帧后，开始检测是否存在分片帧的丢失，若没有分片帧丢失则表明完成了IPv6报文传输，若存在分片帧丢失，则根据丢失的分片帧信息生成分片帧重传请求消息，并发送给源节点。
当源节点收到分片帧重传请求消息后，首先验证分片帧重传消息的datagram_size和datagram_tag字段的值是否与自身缓存中IPv6分片帧的datagram_size和datagram_tag字段相等，如果不相等则丢弃该分片帧重传请求消息，如果相等则根据分片帧重传请求消息中的丢失的分片帧信息进行相应丢失分片帧的重传。
当源节点发送丢失的第一个IPv6分片帧后，启动发送超时定时器，所有丢失的IPv6分片帧发送完后，并不立即释放缓存中的IPv6分片帧，而是等到发送超时定时器溢出，或者接收到目的节点对收到的分片帧成功组合的消息后再释放缓存中的IPv6分片帧，否则在规定的发送超时内根据分片帧重传请求消息对丢失的分片帧再次进行重传。
综上所述，本发明实施例提供的一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，包括中心节点和多个终端节点，，终端节点可以电力线或无线通信方式接入网络，当源节点与目标节点之间存在遮挡物时则采用电力线通信方式连接，当源节点与目标节点之间存在电力线载波噪声源时则采用无线通信方式连接。另外，本发明基于IPv6，设计了网络地址分配方式，保证地址的唯一性，并构建了混合通信网络组网树并分别分配电力线和无线组网的TDMA时隙和CSMA时隙实现节点之间的组网，以及在源节点和目的节点之间采用报文分片独立重传机制进行通信，从而将电力线载波和微功率无线通信有效融合，极大地丰富电力通信对智能电网多业务的支持与适配能力，使得网络具有更强的可扩展性和稳定性，对保障大规模分布式电源接入具有十分重要的意义。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，其特征在于，包括中心节点和多个终端节点，终端节点以电力线或无线通信方式接入网络；
终端节点包含中继节点和普通节点，当中心节点与终端节点的距离较大时，则确定中继节点然后利用中继节点建立连接，中继节点接收信号并将信号转发出去，实现中心节点与普通节点之间的通信；选择中继节点的基本原则是要保证中继节点对下级节点数据通信的覆盖能力以及对上级节点的有效通信；
将发送的节点作为源节点，接收的节点作为目标节点，当源节点与目标节点之间存在遮挡物时则采用电力线通信方式连接，当源节点与目标节点之间存在电力线载波噪声源时则采用无线通信方式连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，其特征在于，每个节点的地址采用IPv6地址格式，总长度为128比特，包含32比特的全局路由前缀，8比特的父节点ID，16比特的MAC位，8比特的自身节点ID和64比特的主机位，其中：
全局路由前缀由中心节点向全局广播，使得网络中每个节点都能接收到；
节点ID为接入网络的顺序；
MAC位为节点自身MAC地址的后2位；
主机位由节点的MAC地址构成，不足的位置置零。
3.根据权利要求2所述的一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，其特征在于，节点之间采用如下步骤进行组网：
A1、为待组网节点创建混合通信网络组网树，且设置所述混合通信网络组网树的每一个节点接入网络的方式；
A2、中心节点分别安排电力线和无线组网的TDMA时隙和CSMA时隙；
A3、终端节点根据中心节点广播的报文和混合通信网络组网树来逐级接入网络。
4.根据权利要求3所述的一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，其特征在于：在步骤A1中，每一个节点接入网络的方式为接入方式一、接入方式二或接入方式三，接入方式一为仅支持电力线通信，接入方式二为仅支持无线通信，接入方式三为既支持电力线通信又支持无线通信。
5.根据权利要求4所述的一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，其特征在于，在步骤A2中，中心节点需要分别安排电力线和无线信道上的TDMA时隙和CSMA时隙；以TDMA为基本多址接入方式，且采用固定与动态结合的调度算法，固定分配时隙采用TDMA接入方式，动态分配采用CSMA接入方式；TDMA时隙通过中心节点的安排来指示中心节点、中继节点和普通节点发送报文，CSMA时隙用于让中继节点或普通节点通过竞争入网的方式发送报文；两节点之间报文发送选择接入方式的规则如下：
规则1：若两节点之间接入网络的方式为接入方式一，则只为其安排电力线报文时隙；
规则2：若两节点之间接入网络的方式为接入方式二，则只为其安排无线报文时隙；
规则3：若两节点之间接入网络的方式为接入方式三，以电力线为主、无线为辅，优先采用电力线通信；并且，当电力线通信效果不佳且无线通信效果良好时，将两节点的通信方式切换为接入方式二，其他情况下均切换为接入方式一；当电力线或无线通信的信噪比高于10dB且上行或下行成功率高于90％时，则认为该种通信方式通信效果良好，反之则认为该种通信方式通信效果不佳。
6.根据权利要求5所述的一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，其特征在于：在步骤A3中，终端节点逐级接入网络，首先需要通过面向电力线与无线混合通信网络拓扑结构确定中继节点，终端节点能够作为中继节点的原则是信道质量达到预设指标，到达中心节点的路径低于预设距离；
确定普通节点到中心节点之间的中继节点后，普通节点按照中心节点广播的报文指示通过中继节点向中心节点发起关联请求报文；
普通节点发送关联请求报文后，等待中心节点发送的关联确认报文，确认是否需要重传报文以及是否入网。
7.根据权利要求1～6任一项所述的一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，其特征在于，源节点与目标节点之间采用报文分片独立重传机制进行通信，具体为：
在IPv6中，报文的分片将在源节点进行，分片重组将在目的节点进行，根据源节点的最大传输单元来对报文进行分片；
在分片过程中，输入的数据包称为原始数据报文，由不可分片部分和可分片部分两部分组成，不可分片部分包括IPv6头部和到达目的节点之前需要由中间节点处理的扩展头部，包括路由头部之前的所有头部；可分片部分包括原始数据报文的其余部分，即目的节点头部、上层头部和有效载荷数据；
若原始数据报文能够全部填充到一个帧中，就无需分片处理，反之则进行分片处理。
8.根据权利要求7所述的一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，其特征在于，进行分片处理的具体过程为：
将原始数据报文分为起始片帧和后续片帧，除了最后一个分片帧外，其余分片帧的封装数据都是8位的整数倍；
起始片帧以5位二进制组合11000开头，随后依次是datagram_size字段、datagram_tag字段；
后续片帧以5位二进制组合11000开头，随后依次是datagram_size字段、datagram_tag字段和datagram_offset字段；
二进制组合11000是固定格式搭配，表示是经过分片的数据帧；
所述datagram_size字段表示原始数据报文的长度，原始数据报文经过分片之后的所有分片帧的该字段值全部相等；所述datagram_tag字段表示数据报文标记，用来标识一个被拆分的IPv6数据报文；所述datagram_offset字段表示数据报文偏移，是一个八字节长度的自增1的数据，用来标识该分片帧在重组时的排列序号。
9.根据权利要求8所述的一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，其特征在于，目的节点接收到源节点发送的数据帧后，对数据帧进行重组，包括步骤：
B1、根据片头是否为11000判断所接收的数据帧是否为分片帧，如果是分片帧，则继续执行步骤B2，否则进行不是分片帧的相应处理；
B2、如果之前收到过datagram_tag字段，则执行步骤B4，否则执行步骤B3；
B3、缓存datagram_tag字段，并根据数据帧中的datagram_size字段准备链表；
B4、若识别到该分片帧为起始片帧，则将其存放到单链表表头节点，并跳转到步骤B6，否则进入步骤B5；
B5、根据datagram_offset字段将该分片帧填入新链表节点中，并加入到链表中；
B6、若已经接收完成，则将链表组装成完整的数据包，并释放占用的缓冲区，否则执行步骤B7；
B7、继续接收新的数据帧，重复步骤B1至B6。
10.根据权利要求9所述的一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统，其特征在于：当目的节点接收到首个分片帧后，启动组合超时定时器，在规定的重组超时时间内对收到分片帧的组合没有完成，则丢弃已经接收到的分片帧；目的节点收到最后一片IPv6分片帧后，开始检测是否存在分片帧的丢失，若没有分片帧丢失则表明完成了IPv6报文传输，若存在分片帧丢失，则根据丢失的分片帧信息生成分片帧重传请求消息，并发送给源节点；
当源节点收到分片帧重传请求消息后，首先验证分片帧重传消息的datagram_size和datagram_tag字段的值是否与自身缓存中IPv6分片帧的datagram_size和datagram_tag字段相等，如果不相等则丢弃该分片帧重传请求消息，如果相等则根据分片帧重传请求消息中的丢失的分片帧信息进行相应丢失分片帧的重传；当源节点发送丢失的第一个IPv6分片帧后，启动发送超时定时器，所有丢失的IPv6分片帧发送完后，并不立即释放缓存中的IPv6分片帧，而是等到发送超时定时器溢出，或者接收到目的节点对收到的分片帧成功组合的消息后再释放缓存中的IPv6分片帧，否则在规定的发送超时内根据分片帧重传请求消息对丢失的分片帧再次进行重传。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410394777.4A CN118158251A (zh) | 2024-04-02 | 2024-04-02 | 一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202410394777.4A CN118158251A (zh) | 2024-04-02 | 2024-04-02 | 一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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| CN202410394777.4A Pending CN118158251A (zh) | 2024-04-02 | 2024-04-02 | 一种基于IPv6的电力线与无线融合通信系统 |
Country Status (1)
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2024
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