TW201325115A - 用於一電力線通訊網路之中繼節點評估裝置及其中繼節點評估方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於一電力線通訊(Power Line Communication；PLC)網路之中繼節點評估裝置及其中繼節點評估方法。PLC網路包含複數網路節點，該等網路節點其中之任二個具有一連結狀態。該等網路節點包含複數PLC節點及複數中繼節點。中繼節點評估裝置用以：根據該等連結狀態判斷該等網路節點符合連結需求；基於該連結需求，界定該等PLC節點其中之任二個之間之至少一路由路徑，該至少一路由路徑具有一通訊可靠性，該至少一路由路徑包含該等中繼節點其中之至少一個；以及判斷該至少一路由路徑之該通訊可靠性符合通訊可靠性需求後，評估該至少一路由路徑包含之該至少一中繼節點之取捨。

Description

用於一電力線通訊網路之中繼節點評估裝置及其中繼節點評估方法

本發明係關於一種用於一PLC網路之中繼節點評估裝置及其中繼節點評估方法；更具體而言，本發明係關於一種基於該PLC網路之通訊可靠性評估中繼節點之取捨之中繼節點評估裝置及其中繼節點評估方法。

電力線通訊(Power Line Communication,簡稱PLC)網路係指一網路內之裝置彼此之間藉由電力線做為載體進行通訊，並藉以傳送影像、語音、數據等數位資訊。基於PLC網路本身之優越性，例如建構成本低、涵蓋範圍廣、傳輸速率高、隨插隨用及移動性優越等等，使得PLC越來越受到人們的青睞，而PLC網路也成為眾多提供寬頻服務之中一種新的選擇模式。

雖然PLC網路具有相當多的優點與好處，但要將電力線網路普及化尚須克服相當多的問題。PLC網路之好處之一在於直接使用既有的配電網路，故不需進行額外佈線，因而降低網路的投資成本。然而，於既有的配電網路中，因各PLC節點之配置已經固定，故相鄰PLC節點可能因距離過遠或是受到電力線中其他既有電器的干擾。於是，傳輸於相鄰PLC節點之間之部分資料封包可能傳送失敗，造成傳輸速率下降或無法通訊，嚴重時更可能導致整個PLC網路癱瘓等狀況。

為了克服上述問題，習知之技術手段是在無法通訊之相鄰PLC節點之間佈建中繼節點，藉由中繼節點轉發封包，使得通訊之相鄰PLC節點得以通訊。雖然於相鄰PLC節點之間大量的佈建中繼節點，可以使相鄰PLC節點獲得更可靠之通訊品質，但佈建多餘之中繼節點亦將導致佈建之成本上升。

有鑑於此，如何在維持通訊可靠性及佈建中繼節點之間進行取捨，藉以佈建出最佳之中繼節點，確為該領域之業者亟需解決之問題。

本發明之目的在於提供一種用於一PLC網路之中繼節點評估裝置及其中繼節點評估方法。本發明之中繼節點評估裝置及其中繼節點評估方法根據該PLC網路之複數連結狀態判斷該PLC網路之複數網路節點符合一連結需求。接著，基於該等連結需求，界定該等PLC節點其中之任二個之間之至少一路由路徑，其中該至少一路由路徑具有一通訊可靠性。最後，判斷該至少一路由路徑之該通訊可靠性符合一通訊可靠性需求後，評估該至少一路由路徑包含之該至少一中繼節點之一取捨。據此，本發明之中繼節點評估裝置及其中繼節點評估方法可在維持通訊可靠性之情況下，評估出最少之中繼節點佈建數量，故已有效地克服習知技術之缺失。

為達上述目的，本發明提供一種用於一PLC網路之中繼節點評估裝置。該PLC網路包含複數網路節點，其中該等網路節點其中之任二個具有一連結狀態。該等網路節點包含複數PLC節點及複數中繼節點，其中該等PLC節點包含一第一PLC節點及一第二PLC節點。該中繼節點評估裝置包含一接收器及一處理器。該接收器電性連結至該PLC網路，並接收該PLC網路之該等連結狀態。該處理器電性連結至該接收器，並用以執行下列操作：根據該等連結狀態，判斷該等網路節點符合一連結需求；基於該連結需求，界定該第一PLC節點及該第二PLC節點之間之至少一路由路徑，該至少一路由路徑具有一通訊可靠性，該至少一路由路徑包含該等中繼節點其中之至少一個；以及判斷該至少一路由路徑之該通訊可靠性符合一通訊可靠性需求後，評估該至少一路由路徑包含之該至少一中繼節點之一取捨。

為達上述目的，本發明更提供一種用於一中繼節點評估裝置之中繼節點評估方法，其中該中繼節點評估裝置用於一PLC網路。該中繼節點評估裝置包含一電性連結至該PLC網路之接收器及一電性連結至該接收器之處理器。該PLC網路包含複數網路節點，其中該等網路節點其中之任二個具有一連結狀態。該等網路節點包含複數PLC節點及複數中繼節點，其中該等PLC節點包含一第一PLC節點及一第二PLC節點。該中繼節點評估方法包含下列步驟：

(a)令該接收器接收該PLC網路之該等連結狀態；

(b)令該處理器根據該等連結狀態，判斷該等網路節點符合一連結需求；

(c)令該處理器基於該連結需求界定該第一PLC節點及該第二PLC節點之間之至少一路由路徑，該至少一路由路徑具有一通訊可靠性，該至少一路由路徑包含該等中繼節點其中之至少一個；以及

(d)令該處理器判斷該至少一路由路徑之該通訊可靠性符合一通訊可靠性需求後，評估該至少一路由路徑包含之該至少一中繼節點之一取捨。

於參閱圖式及隨後描述之實施方式後，所屬技術領域具有通常知識者便可瞭解本發明之其他目的，以及本發明之技術手段及實施態樣。

以下將透過實施例來解釋本發明之內容，本發明的實施例並非用以限制本發明須在如實施例所述之任何特定的環境、應用或特殊方式方能實施。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以限制本發明。須說明者，以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關之元件已省略而未繪示，且圖式中各元件間之尺寸關係僅為求容易瞭解，非用以限制實際比例。

本發明之第一實施例為一用於一PLC網路9之一中繼節點評估裝置1。有關第一實施例之說明請參閱第1圖及第2圖，其中第1圖為第一實施例之一元件連結示意圖，第2圖為PLC網路9之一網路節點連結示意圖。如第1圖所示，PLC網路9包含複數網路節點，該等網路節點其中之任二個具有一連結狀態20。該等網路節點包含複數PLC節點91、複數中繼節點93及一PLC控制節點99。該等網路節點透過一電力線90彼此相互連結。須說明者，PLC控制節點99為一可選擇性之節點，故於其他實施例中，PLC網路9可在不包含PLC控制節點99之情況下，執行本實施例之中繼節點評估裝置1之各項操作及功能。有關PLC控制節點99之功用將於之後繼續說明。

以下將進一步說明本實施例之連結狀態20之建立方式。於PLC網路9中，各該網路節點將主動探索相鄰網路節點，俾取得與相鄰網路節點之間之連結狀態20，其中各該網路節點與相鄰網路節點之間之跳躍數為一次。然而，於其他實施例中，各該網路節點與相鄰網路節點之間之跳躍數可多於一次，而非限定如本實施例所述之一次。

進一步言，探索相鄰網路節點之方式可包含但不受限為以下步驟：(P1)各該網路節點廣播一Hello訊息，其中該Hello訊息包含各該網路節點之位置；(P2)相鄰網路節點接收到該Hello訊息後，記錄廣播該Hello訊息之該網路節點之位置及該網路節點對本身之一連結關係；(P3)相鄰網路節點廣播另一Hello訊息，其中該另一Hello訊息包含該相鄰網路節點之位置；(P4)該網路節點於接收該相鄰網路節點發出之Hello訊息後，記錄廣播該另一Hello訊息之該相鄰網路節點之位置及該相鄰網路節點對本身之一連結關係；以及(P5)該網路節點再次發出一Hello訊息至該相鄰網路節點，使雙方連線對稱。

藉由上述探索相鄰網路節點之方式，各該等網路節點可取得其與相鄰網路節點之間之連結關係，該連結關係即為本實施例之連結狀態20。進一步言，本實施例之該等網路節點其中之任二個之間彼此間之連結關係對稱，故各該網路節點於探索相鄰網路節點之過程中，所記錄之連結關係即為彼此間之連結狀態20。然而，於其他實施例中，該等網路節點其中之任二個之間彼此間之連結關係亦可不對稱。

於本實施例中，一較佳實施態樣為連結狀態20可包含一關聯性刻度值，且該關聯性刻度值用以界定該等網路節點其中之任二個之間之一接收/發送封包比值。關聯性刻度係用以表示該等網路節點其中之任二個之間於一時間區間中之暫態響應；而藉由關聯性刻度可於避免電力線8上之負載與阻抗不停的變化之情況下，判斷該等網路節點其中之任二個之間是否可以進行通訊。須說明者，於其他實施例中，關聯性刻度值亦可為其他參數，而非僅能限定為本實施例所述之接收/發送封包比值。

再如第1圖所示，中繼節點評估裝置1至少包含一接收器11及一電性連結至接收器11之處理器13。須說明者，除了上述元件外，本發明之中繼節點評估裝置1亦可包含其他元件，例如用以傳輸資料至PLC網路9之發射器、用以儲存PLC網路9之負數連結狀態20之儲存器等等，然考量說明簡化之原則，部分原件將於本實施例中予以省略。

接收器11電性連結至PLC網路9之PLC控制節點99，並透過PLC控制節點99接收PLC網路9之複數連結狀態20。於本實施例中，PLC網路9之PLC控制節點99用以控制PLC網路9中之該等網路節點，使該等網路節點將自己與相鄰網路節點之間之連結狀態20傳送至PLC控制節點99，俾接收器11透過PLC控制節點99接收PLC網路9之複數連結狀態20。需說明者，於其他實施例中，接收器11亦可直接電性連結至PLC網路9之電力線90該等網路節點，以直接接收PLC網路9中之該等連結狀態20，而不需透過PLC控制節點99。

以下將進一步說明本實施例之PLC控制節點99之運作方式。具體而言，PLC控制節點99之運作方式可包含但不受限為以下步驟：(Q1)PLC控制節點99向其相鄰網路節點發出一索取訊號，其中該索取訊號用以索取相鄰網路節點紀錄之連結狀態20；(Q2)接收到該索取訊號之相鄰網路節點將發出一回覆訊號至PLC控制節點99，並同時向其他相鄰網路節點發出另一索取訊號；(Q3)收到該另一索取訊號之其他相鄰網路節點將發出另一回覆訊號至發出該另一索取訊號之網路節點，並同時向其他相鄰網路節點發出另一索取訊號；(Q4)重複上述步驟直至PLC控制節點99收集到PLC網路9之該等連結狀態20，俾接收器11透過PLC控制節點99接收PLC網路9之該等連結狀態20。

於本實施例中，處理器13用以根據該等連結狀態，判斷該等網路節點符合一連結需求。進一步言，處理器13於PLC網路之該等連結狀態20包含之該關聯性刻度值皆大於一關聯性刻度門檻時，判斷該等網路節點符合該連結需求。基於相關實驗數據之佐證，PLC裝置之衰減量於高於60dB後將會大幅增加，故本實施例以衰減量60dB之接收/發送封包比值作為該關聯性刻度門檻，其中該關聯性刻度門檻之較佳值介於0.25至0.35之間，而最佳值為0.29。

假設該關聯性刻度門檻界定為0.29，則處理器13於PLC網路之該等連結狀態20包含之接收/發送封包比值皆大於0.29時，判斷該等網路節點符合該連結需求。此時，PLC網路之該等網路節點其中之任二個彼此間皆可以進行可靠的通訊。反之，若該等連結狀態20其中之一包含之接收/發送封包比值小於0.29時，則對應至該連結狀態20之二網路節點彼此間無法進行可靠的通訊。此時，處理器13將直接評估該二網路節點必須增加中繼節點93。

基於說明簡化原則，以下將以一第一PLC節點91a及一第二PLC節點91b做進一步的說明，其中第一PLC節點91a及第二PLC節點91b為該等PLC節點91其中中之任二個PLC節點91。換言之，該等PLC節點91包含第一PLC節點91a及第二PLC節點91b。

如第2圖所示，處理器13於判斷PLC網路之該等網路節點皆符合該連結需求後，將基於該連結需求界定該第一PLC節點及該第二PLC節點之間之三條路由路徑，分別是第一路由路徑71、第二路由路徑73及第三路由路徑75。第一路由路徑71具有一第一通訊可靠性72，第二路由路徑73具有一第二通訊可靠性74，第三路由路徑75具有一第三通訊可靠性76。須說明者，第2圖所示之路由路徑數量及中繼節點93之數量以及路由之方式僅用以說明，而非用以限制本發明僅能如第2圖所示之態樣。本領域具通常知識者可藉由第2圖之說明，輕易思及本發明之其他實施態樣。惟，該等實施態樣皆屬於本發明之保護範圍。

於本實施例中，第一通訊可靠性72、第二通訊可靠性74及第三通訊可靠性76係分別界定為第一路由路徑71、第二路由路徑73及第三路由路徑75之一傳輸成功率。然而，於其他實施例中，通訊可靠性亦可界定為其他參數，例如亦可界定接收/發送封包比值或其他參數作為通訊可靠性。

處理器13接著將分別評估第一路由路徑71、第二路由路徑73及第三路由路徑75包含之中繼節點93之一取捨。為便於說明，假設第一通訊可靠性72、第二通訊可靠性74及第三通訊可靠性76分別界定為40%、60%及80%之傳輸成功率。此外，本實施例之通訊可靠性需求界定為60%之傳輸成功率。

針對第一路由路徑71，因第一通訊可靠性72之40%之傳輸成功率遠低於60%之通訊可靠性需求，處理器13將判斷第一路由路徑71不符合界定之通訊可靠性需求，並評估第一路由路徑71上之中繼節點93必須先行增加以符合界定之通訊可靠性需求。

針對第二路由路徑73，因第二通訊可靠性74之60%之傳輸成功率未低於60%之通訊可靠性需求，處理器13將判斷第二路由路徑73符合界定之通訊可靠性需求，並接著評估第二路由路徑73包含之中繼節點93是否可以減少。由於第二通訊可靠性74之60%之傳輸成功率剛好滿足60%之通訊可靠性需求，故若減少第二路由路徑73上之中繼節點93之數量，則第二通訊可靠性74之60%之傳輸成功率將因此減少，進而無法滿足60%之通訊可靠性需求。據此，處理器13最終將評估第二路由路徑73包含中繼節點93之數量無法減少。

針對第三路由路徑75，因第三通訊可靠性76之80%之傳輸成功率未低於60%之通訊可靠性需求，處理器13將判斷第三路由路徑75符合界定之通訊可靠性需求，並接著評估第三路由路徑75包含之中繼節點93是否可以減少。假設減少2個第三路由路徑75上之中繼節點93後，第三通訊可靠性76將變為60%之傳輸成功率。於此假設下，雖然第三通訊可靠性76之數值降低，但仍然符合界定之通訊可靠性需求，處理器13最終將評估第三路由路徑75包含之中繼節點93之數量可以減少2個。

須說明者，處理器13可藉由各種最佳化之演算法，於各路徑之通訊可靠性符合界定之通訊可靠性需求之情況下，判斷各路徑包含中繼節點93之一取捨。換言之，各種輔助處理器13基於通訊可靠性符合界定之通訊可靠性需求，評估中繼節點93之一取捨之各種最佳化之演算法皆屬於本發明之保護範圍。

至此，本領域具通常知識者應已理解處理器13如何根據該PLC網路之複數連結狀態判斷該PLC網路之複數網路節點符合一連結需求；如何基於該等連結需求，界定該等PLC節點其中之任二個之間之至少一路由路徑，其中該至少一路由路徑具有一通訊可靠性；以及如何於判斷該至少一路由路徑之該通訊可靠性符合一通訊可靠性需求後，評估該至少一路由路徑包含之該至少一中繼節點之一取捨。此外，本領域具通常知識者更可藉由上述說明，輕易思及於本實施例中未揭露之本發明之其他實施態樣。

本發明之第二實施例為一用於一中繼節點評估裝置之中繼節點評估方法，其中該中繼節點評估裝置用於一PLC網路。該中繼節點評估裝置包含一電性連結至該PLC網路之接收器及一電性連結至該接收器之處理器。該PLC網路包含複數網路節點，其中該等網路節點其中之任二個具有一連結狀態。該等網路節點包含複數PLC節點及複數中繼節點，其中該等PLC節點包含一第一PLC節點及一第二PLC節點。須說明者，本實施例之中繼節點評估裝置可為第一實施例之中繼節點評估裝置1，故本實施例之接收器及處理器可為第一實施例之接收器11及處理器13。此外，本實施例之PLC網路同樣可為第一實施例之PLC網路9。

本實施例中所述之中繼節點評估方法可由一電腦程式產品執行。當該電腦程式產品載入一電腦裝置時，該電腦裝置會執行包含於該電腦程式產品中之複數個指令，進而可完成本實施例中所述之中繼節點評估方法。該電腦程式產品可儲存於一有形之機器可讀取記錄媒體中，例如唯讀記憶體(read only memory；ROM)、快閃記憶體、軟碟、硬碟、光碟、隨身碟、磁帶、可由網路存取之資料庫或熟習此項技藝者所習知且具有相同功能之任何其它儲存媒體中。

如第3圖所示，於步驟S21，令該接收器接收該PLC網路之該等連結狀態。於步驟S23，令該處理器根據該等連結狀態，判斷該等網路節點符合一連結需求。於步驟S25，令該處理器基於該連結需求界定該第一PLC節點及該第二PLC節點之間之至少一路由路徑，該至少一路由路徑具有一通訊可靠性，該至少一路由路徑包含該等中繼節點其中之至少一個。於步驟S27，令該處理器判斷該至少一路由路徑之該通訊可靠性符合一通訊可靠性需求後，評估該至少一路由路徑包含之該至少一中繼節點之一取捨。

須說明者，除了上述步驟，第二實施例亦能執行第一實施例所描述之所有操作及功能，所屬技術領域具有通常知識者可直接瞭解第二實施例如何基於上述第一實施例以執行此等操作及功能，故不贅述。

綜上所述，本發明之用於一PLC網路之中繼節點評估裝置及其中繼節點評估方法根據該PLC網路之複數連結狀態判斷該PLC網路之複數網路節點符合一連結需求。接著，基於該等連結需求，界定該等PLC節點其中之任二個之間之至少一路由路徑，其中該至少一路由路徑具有一通訊可靠性。最後，判斷該至少一路由路徑之該通訊可靠性符合一通訊可靠性需求後，評估該至少一路由路徑包含之該至少一中繼節點之一取捨。據此，本發明之中繼節點評估裝置及其中繼節點評估方法可在維持通訊可靠性之情況下，評估出最少之中繼節點佈建數量，故已有效地克服習知技術之缺失。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

1．．．中繼節點評估裝置

11．．．接收器

13．．．處理器

20．．．連結狀態

9．．．PLC網路

90．．．電力線

91．．．PLC節點

91a．．．第一PLC節點

91b．．．第二PLC節點

93．．．中繼節點

99．．．PLC控制節點

第1圖為本發明之第一實施例之一元件連結示意圖；

第2圖為本發明之第一實施例之一PLC網路9之一網路節點連結示意圖；以及

第3圖為本發明之第二實施例之一流程圖。

Claims (16)

1. 一種用於一電力線通訊(Power Line Communication；PLC)網路之中繼節點評估裝置，該PLC網路包含複數網路節點，該等網路節點其中之任二個具有一連結狀態，該等網路節點包含複數PLC節點及複數中繼節點，該等PLC節點包含一第一PLC節點及一第二PLC節點，該中繼節點評估裝置包含：一接收器，電性連結至該PLC網路，並接收該PLC網路之該等連結狀態；以及一處理器，電性連結至該接收器，並用以執行下列操作：根據該等連結狀態，判斷該等網路節點符合一連結需求，基於該連結需求，界定該第一PLC節點及該第二PLC節點之間之至少一路由路徑，該至少一路由路徑具有一通訊可靠性，該至少一路由路徑包含該等中繼節點其中之至少一個，以及判斷該至少一路由路徑之該通訊可靠性符合一通訊可靠性需求後，評估該至少一路由路徑包含之該至少一中繼節點之一取捨。
2. 如請求項1所述之中繼節點評估裝置，其中各該連結狀態包含一關聯性刻度值。
3. 如請求項2所述之中繼節點評估裝置，其中該關聯性刻度值表示該等網路節點其中之任二個之一接收/發送封包比值，該等網路節點其中之任二個之一跳躍數為一次。
4. 如請求項3所述之中繼節點評估裝置，其中該處理器於各該關聯性刻度值皆大於一關聯性刻度門檻時，判斷該等網路節點符合該連結需求。
5. 如請求項4所述之中繼節點評估裝置，其中該關聯性刻度門檻為0.29。
6. 如請求項1所述之中繼節點評估裝置，其中各該路由路徑之一通訊可靠性為一傳輸成功率。
7. 如請求項1所述之中繼節點評估裝置，其中該等網路節點更包含一PLC控制節點，該接收器係藉由該PLC控制節點接收該PLC網路之該等連結狀態。
8. 如請求項1所述之中繼節點評估裝置，其中該至少一路由路徑包含複數路由路徑，各該路由路徑具有一通訊可靠性，各該路由路徑包含該等中繼節點之至少一，該處理器判斷各該路由路徑之該通訊可靠性符合一通訊可靠性需求後，評估各該路由路徑包含之該至少一中繼節點之一取捨。
9. 一種用於一中繼節點評估裝置之中繼節點評估方法，該中繼節點評估裝置用於一PLC網路，該中繼節點評估裝置包含一電性連結至該PLC網路之接收器及一電性連結至該接收器之處理器，該PLC網路包含複數網路節點，該等網路節點其中之任二個具有一連結狀態，該等網路節點包含複數PLC節點及複數中繼節點，該等PLC節點包含一第一PLC節點及一第二PLC節點，該中繼節點評估方法包含下列步驟：(a)令該接收器接收該PLC網路之該等連結狀態；(b)令該處理器根據該等連結狀態，判斷該等網路節點符合一連結需求；(c)令該處理器基於該連結需求，界定該第一PLC節點及該第二PLC節點之間之至少一路由路徑，該至少一路由路徑具有一通訊可靠性，該至少一路由路徑包含該等中繼節點其中之至少一個；以及(d)令該處理器判斷該至少一路由路徑之該通訊可靠性符合一通訊可靠性需求後，評估該至少一路由路徑包含之該至少一中繼節點之一取捨。
10. 如請求項9所述之中繼節點評估方法，其中各該連結狀態包含一關聯性刻度值。
11. 如請求項10所述之中繼節點評估方法，其中該關聯性刻度值表示該等網路節點其中之任二個之一接收/發送封包比值，該等網路節點其中之任二個之一跳躍數為一次。
12. 如請求項11所述之中繼節點評估方法，其中該處理器於各該關聯性刻度值皆大於一關聯性刻度門檻時，判斷該等網路節點符合該連結需求。
13. 如請求項12所述之中繼節點評估方法，其中該關聯性刻度門檻為0.29。
14. 如請求項9所述之中繼節點評估方法，其中各該路由路徑之一通訊可靠性為一傳輸成功率。
15. 如請求項9所述之中繼節點評估方法，其中該等網路節點更包含一PLC控制節點，該接收器係藉由該PLC控制節點接收該PLC網路之該等連結狀態。
16. 如請求項9所述之中繼節點評估方法，其中該至少一路由路徑包含複數路由路徑，各該路由路徑具有一通訊可靠性，各該路由路徑包含該等中繼節點其中之至少一個，該處理器判斷各該路由路徑之該通訊可靠性符合一通訊可靠性需求後，評估各該路由路徑包含之該至少一中繼節點之一取捨。