高速窄帶電力線通信中的串擾容忍競爭接入機制的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電子信息技術領域，特別涉及一種高效的媒質接入競爭機制，更具體 地，涉及一種基于雙信道的串擾容忍的高速窄帶電力線通信的媒質接入競爭機制。
【背景技術】
[0002] 高速窄帶電力線通信（HNPLC)作為建設新型智能電力系統的有力支持，為智能電 網雙向信息交互提供了極具競爭力的通信選擇方式。媒質接入控制（MAC)作為HNPLC骨干 架構中承上啟下的中間層，其核心的載波偵聽多路訪問/沖突避免（CSMA/CA)機制是影響 和制約系統效率及傳輸質量的關鍵環節，因而也成為了HNPLC工業及學術領域關注的焦點 問題。HNPLC網絡拓撲中大量存在隱藏接收節點和暴露發送節點問題嚴重制約著HNPLC系 統性能，因此設計并實現一種新型的競爭接入機制，充分挖掘MAC競爭接入機制的傳輸性 能，對推動HNPLC的發展與工業應用，進而推動智能電網的發展具有十分重要的意義。
[0003] 目前技術的缺點是：已有HNPLC競爭接入機制僅結合了電力線信道環境或PHY 層相關參數，其自底向上的著眼方式使現有機制缺少對系統整體布局的把握，從而忽視了 HNPLC網絡拓撲特性可帶來的接入性能的提高。另外，現有機制在處理業務量增加引起的競 爭接入性能下滑問題時，使用設定輔助量或引入預約機制的方法，由于受信道獨占及協議 實現機制的約束，這些方法均難以使系統整體通信效率得到合理改善。
【發明內容】
[0004] 本發明旨在至少解決上述技術問題之一。
[0005] 為此，本發明的目的在于提出一種高速窄帶電力線通信中的串擾容忍競爭接入機 制。該機制具有實現復雜度低，節點狀態的識別效率高，尋優算法穩定可靠的優點。
[0006] 為了實現上述目的，本發明的實施例公開了一種高速窄帶電力線通信中的串擾容 忍的MAC競爭接入機制，包括：利用雙信道在高速窄帶電力線通信系統HNPLC競爭接入機制 中引入并行傳輸機制，以解決HNPLC網絡拓撲中大量存在的暴露發送節點和隱藏接收節點 問題；利用基于系統信道特性和物理層參數的啟發式尋優算法解決信道分配問題；以及使 用擴展的握手協議對節點狀態進行判斷，并兼容基于優先級或參數自適應調整的媒質接入 控制MAC機制改進競爭接入策略，實現MAC機制的多途徑跨層優化與整合。
[0007] 根據本發明實施例的高速窄帶電力線通信中的串擾容忍的MAC競爭接入機制，串 擾容忍接入策略的實現復雜度低，節點狀態的識別效率高，尋優算法穩定可靠，不僅可用于 高速窄帶電力線通信系統的MAC層，還可以應用于其他通信網絡的MAC接入機制中，例如無 線個域網、Zigbee通信等。
[0008] 另外，根據本發明上述實施例的高速窄帶電力線通信中的串擾容忍的MAC競爭接 入機制還可以具有如下附加的技術特征：
[0009] 在一些示例中，所述HNPLC競爭接入機制指以子載波為單位將基于正交頻分復用 技術OFDM的HNPLC信道劃分為控制信道和數據信道。
[0010] 在一些示例中，所述利用基于系統信道特性和物理層參數的啟發式尋優算法解決 信道分配問題，包括：基于既定的物理層動態調整策略和系統參數，尋找控制信道與數據信 道的最佳帶寬比，從而最小化雙信道中信息傳輸的統計平均耗時。
[0011] 在一些示例中，所述擴展的握手協議的傳輸幀包括：握手幀類型、握手序列號、數 據包長度、收、發節點的地址信息以及校驗信息。
[0012] 在一些示例中，所述兼容基于優先級或參數自適應調整的媒質接入控制MAC機制 改進競爭接入策略，包括：在已有策略的基礎上引入TXvic標志量和RXvic標志量，以指示 節點是否受到鄰居節點的發送和接收影響。
[0013] 在一些示例中，通過實際傳輸場景仿真環境驗證所述高速窄帶電力線通信中的串 擾容忍的MAC競爭接入機制的性能，其中，實際傳輸場景仿真環境包括：網絡層Mesh拓撲、 MAC層接入機制以及物理層動態調整策略的HNPLC變包長隨機傳輸環境。
[0014] 本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0015] 本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0016] 圖1為本發明實施例的信道配置尋優算法的啟發式搜索的偽代碼；
[0017] 圖2為本發明實施例的擴展握手協議幀格式；
[0018] 圖3為本發明實施例的擴展握手協議的消息序列圖；
[0019] 圖4為本發明實施例的協議實現總體流程圖；
[0020] 圖5為本發明實施例的發送流程圖；
[0021] 圖6為本發明實施例的仿真系統拓撲結構圖；
[0022] 圖7為本發明實施例在變包長隨機傳輸環境下的仿真性能與原CSMA/CA的對比；
[0023] 圖8為本發明實施例在9節點拓撲中各節點的通信概率統計情況。
[0024] 圖9 (a)至圖9 (d)分別為CSMA/CA+CP機制暴露發送節點場景電力線噪聲示意圖、 暴露發送節點模型示意圖、隱藏接收節點場景電力線噪聲示意圖以及隱藏接收節點模型示 意圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0026] 在本發明的描述中，需要理解的是，術語"中心"、"縱向"、"橫向"、"上"、"下"、"前"、 "后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底"、"內"、"外"等指示的方位或位置關系為基于 附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所 指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發 明的限制。此外，術語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要 性。
[0027] 在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語"安裝"、"相 連"、"連接"應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可 以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是 兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本 發明中的具體含義。
[0028] 針對現有技術的不足，本發明在MAC競爭接入機制中引入基于拓撲特性的傳輸需 求，允許HNPLC網絡中大量存在的隱藏接收節點和暴露