一种单频通信方法、系统及通信系统与流程

1.本发明涉及一种单频通信方法、系统及通信系统，具体涉及一种应用于电力线载波通信的单频通信方法、系统及通信系统，属于通信领域。


背景技术：

2.目前常见的电力线通信标准，如国网hplc、南网hplc及ieee 1901.1标准(通称宽带载波标准)，为避免互相干扰，每个通信设备转发广播报文时的时间各不相同，或以csma的方式减少相互干扰。这种方式的通信的可靠性较差，完成广播报文所需的时间较长。因此，在不修改宽带载波标准物理层的情况下，急需一种与上述标准兼容的新的通信方法。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种，解决了背景技术中披露的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
5.一种单频通信方法，包括，
6.接收上游通信设备广播的报文；
7.对报文的帧头和载荷进行修改，并将修改后的报文进行广播；其中，自身广播的报文帧头和载荷与同层其余通信设备广播的报文帧头和载荷一致，同层通信设备为所有接收同一个报文的通信设备，同层通信设备广播报文的时间一致，并且播出报文耦合到电力线上时的相位一致。
8.一种单频通信系统，包括，
9.报文接收模块：接收上游通信设备广播的报文；
10.修改模块：对报文的帧头和载荷进行修改，并将修改后的报文进行广播；其中，自身广播的报文帧头和载荷与同层其余通信设备广播的报文帧头和载荷一致，同层通信设备为所有接收同一个报文的通信设备，同层通信设备广播报文的时间一致，并且播出报文耦合到电力线上时的相位一致。
11.一种通信系统，包括中央协调器和若干通信设备，中央协调器广播报文，各个通信设备内装载有单频通信系统。
12.若通信系统只支持单频通信，信标时隙只保留单频通信的时间片，广播的报文在信标时隙、非绑定tdma时隙和绑定tdma时隙内传输，上报的报文在绑定tdma时隙内传输。
13.若通信系统支持单频通信和宽带载波通信，信标时隙内有部分单频通信的时间片，单频通信的报文在非绑定tdma时隙和绑定tdma时隙内传输，上报的报文在绑定tdma时隙内传输。
14.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行单频通信方法。
15.一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理
器执行，所述一个或多个程序包括用于执行单频通信方法中的指令。
16.本发明所达到的有益效果：本发明对接收报文的帧头和载荷进行修改，使同层通信设备所播报文的帧头和载荷一致，在不修改宽带载波标准物理层的情况下实现了单频通信，减少了广播报文从源到目的设备的转发次数，同时极大地提高了通信的可靠性，大大缩短了完成广播报文所需的时间。
附图说明
17.图1为信标周期；
18.图2为宽带载波通信网络拓扑图；
19.图3为单频通信方法的流程图。
20.图4.a为通信设备发出的信号；
21.图4.b为下一层通信设备接收到4个信号；
22.图4.c为叠加后的信号。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
24.宽带载波通信，是基于时隙的ofdm通信系统，如图1所示，其基本时隙是信标时隙和csma时隙，非绑定tdma时隙(即图中的tdma时隙，为非竞争时隙)和绑定tdma时隙是可选项时隙，这些时隙的时间长度，是动态可调的。
25.如图2所示的通信系统，cco(中央协调器)发出中央信标，接收到中央信标的pco(代理协调器)和sta(站点)根据中央信标安排的时隙转发中央信标，其中嵌套的cco的ntb(网络时钟)，将被转发设备(stax或pco)的本地ntb所替代，根据宽带载波通信规约，系统安排的信标时隙的时间片的个数，需要大于系统中的pco的个数。
26.例如：在现有的宽带载波通信系统中，一个典型的300个设备的系统中，信标时隙的长度可能是100
×
20ms，csma时隙的长度可能是4000ms，20ms是一个信标时隙里的时间片长度，信标时隙是由多个信标时间片组成。
27.在图2的系统中，同时接收到cco的pco1、sta1、sta2、sta3，可能需要占有4个时间片发送或转发信标帧。
28.但是若采用单频通信，同时接收到cco的这4个设备，可以同时转发cco的信标，仅仅只占有一个时间片，这样极大地减少了信标时隙的占用时间，相对地增加了csma时隙的长度，减少了报文在csma时隙内的碰撞的可能性，提高了抄通率。
29.如果信标广播采用单频通信的方式，根据经验和宽带载波通信系统的规约，设备的层级最大为15，信标时隙的最大长度是16
×
20ms。pco1、sta1、sta2、sta3同时转发cco的信标，其信号强度有叠加的效果，通信的成功率也比现在的宽带载波通信的为高。
30.为了实现单频通信，实现信号强度的叠加的效果，转播报文的fch(帧头)及载荷需要一致，并且其转播时间需一致，因此在接收到上游通信(如cco)设备广播的报文后，对报文的fch和载荷进行修改，再将修改后的报文进行广播；其中，自身广播的报文fch和载荷与同层其余通信设备广播的报文fch和载荷一致，同层通信设备为所有接收同一个报文的通
信设备，同层通信设备广播报文的时间一致，并且播出报文耦合到电力线上时的相位一致。
31.以信标帧和sof帧为例：
32.表1为已有标准信标帧的fch可变区域规范；
33.表1信标帧的可变区域规范
[0034][0035][0036]
为了保证转播报文的fch的一致，修改后的可变区域规范见表2；
[0037]
表2单频信标帧的可变区域规范
[0038][0039][0040]
取消了造成不一致的非必需的域，增加了防止单频通信是可能导致反复转发报文的单频帧id和单频帧计数这2个域。
[0041]
表3为已有标准sof帧的fch可变区域规范；
[0042]
表3 sof帧的可变区域规范
[0043][0044][0045]
为了保证转播报文的fch的一致，修改后的可变区域规范见表4；
[0046]
表4单频sof帧的可变区域规范
[0047][0048][0049]
取消了造成不一致的非必需的域，增加了防止单频通信是可能导致反复转发报文的单频帧id和单频帧计数这2个域，同时重新定义了源tei和目的tei。
[0050]
新的源tei和目的tei与原先的不同之处在于：原先的源tei是转发设备tei，目的tei是下一层的tei；而修改后的(即单频通信)源tei是最初发送报文的设备tei，而目的tei是预期报文通过层层转发后到达设备的tei。
[0051]
载荷里的报文，如果有在转发时候可变的域，也按fch可变区域同样的方式处理。
[0052]
尽管同层通信设备转发广播报文的时间一致，由于通信路径不同，到达下层同一接收设备的时间还是有细小差别。由于宽带载波通信标准都采用基于ofdm的调制方式，接收端算法可以有效的处理多径信号，不需任何调整。
[0053]
还是以图2为例，同层设备pco1、sta1、sta2、sta3接收到cco的报文，各设备均会对报文的fch和载荷进行修改，使pco1、sta1、sta2、sta3同一时间转播报文的fch和载荷一致，从而实现信号强度有叠加。
[0054]
为了和已有的标准兼容，即同时支持单频通信和宽带载波通信，系统可以保留现有的通信系统的csma时隙，在现有的tdma时隙(非绑定tdma时隙和绑定tdma)内执行单频通信。如果设备只支持单频广播，信标时隙只保留单频通信的时间片，可取消csma时隙。
[0055]
根据现有规约，上报报文，如由设备sta或pco到cco的报文的传输或发送，需要发生在cmsa时隙。为了和已有的标准兼容，即同时支持单频通信和宽带载波通信，上报报文，如由设备sta或pco到cco的单频广播，可以发生在绑定tdma时隙。如果设备都只支持单频广播，上报报文可以发生在绑定tdma时隙内执行，csma可以取消。
[0056]
基于上述分析，可获得如下单频通信方法，具体如图3所示，包括以下步骤：
[0057]
步骤1，接收上游通信设备广播的报文；
[0058]
步骤2，对报文的帧头和载荷进行修改，并将修改后的报文进行广播；其中，自身广播的报文帧头和载荷与同层其余通信设备广播的报文帧头和载荷一致，同层通信设备为所有接收同一个报文的通信设备，同层通信设备广播报文的时间一致，并且播出报文耦合到电力线上时的相位一致。
[0059]
上述方法对接收报文的帧头和载荷进行修改，使同层通信设备所播报文的帧头和载荷一致，在不修改宽带载波标准物理层的情况下实现了单频通信，减少了广播报文从源到目的设备的转发次数，同时极大地提高了通信的可靠性，大大缩短了完成广播报文所需的时间。
[0060]
由于广播的报文一致、广播报文的时间一致、且耦合到电力线上时的相位一致，下一层通信设备接收到的是信号强度叠加的报文，因为信号强度的叠加，接收通信设备解码报文的成功率较高，显著提高通信可靠性。
[0061]
同层4个通信设备同时转发了报文，某一通信设备发出的波形如图4所示，幅度为500mv；图4.b为下一层通信设备接收到的4个经过不同衰减信道的报文，信号强度分别为50mv、75mv、100mv、125mv，假设收发时候通信设备的输入输出阻抗不变，叠加后的信号强度为350mv，如图4.c。明显地，采用单频通信，可以更好地接收到源设备发出的报文。
[0062]
上述方法在不修改宽带载波标准物理层的情况下，可以极大地提高通信成功率，尤其是在远程集抄应用中，在确保高抄通率的基础上，极大地减少了抄表的时间。
[0063]
上述方法相应的软件系统，即单频通信系统，包括：
[0064]
报文接收模块：接收上游通信设备广播的报文；
[0065]
修改模块：对报文的帧头和载荷进行修改，并将修改后的报文进行广播；其中，自身广播的报文帧头和载荷与同层其余通信设备广播的报文帧头和载荷一致，同层通信设备为所有接收同一个报文的通信设备，同层通信设备广播报文的时间一致，并且播出报文耦合到电力线上时的相位一致。
[0066]
基于上述单频通信方法的通信系统，包括中央协调器和若干通信设备，中央协调
器广播报文，各个通信设备内装载有上述的单频通信系统；
[0067]
若通信系统只支持单频通信，信标时隙只保留单频通信的时间片，广播的报文在信标时隙、非绑定tdma时隙和绑定tdma时隙内传输，上报的报文在绑定tdma时隙内传输；
[0068]
若通信系统支持单频通信和宽带载波通信，信标时隙内有部分单频通信的时间片，单频通信的报文在非绑定tdma时隙和绑定tdma时隙内传输，上报的报文在绑定tdma时隙内传输。
[0069]
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行单频通信方法。
[0070]
一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行单频通信方法中的指令。
[0071]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0072]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0073]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0074]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0075]
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。