一种电力载波网络的路由协议的制作方法

本发明涉及电力载波自动抄表技术领域，尤其是一种电力载波网络的路由协议。

背景技术：

电力载波通信具有噪声干扰强且具有时变性、信号衰减大、信道容量小等固有特点，其在具体应用中还存在很多不足；而在低压配电网中，除了具有上述载波通信固有特点外，其还具有物理拓扑结构未知的特点。因而，为了提高电力线通信可靠性，一方面可以从物理层的信道估计与选择、信道编码、滤波设计、功率分配、调制/解调方式等方面来考虑之外，另一方面也可以从电力线通信的组网方式、网络模型等角度来考虑，提高网络通信效率，抗干扰能力和可靠性，这样才能适应在相对恶劣的环境中进行数据传输。

目前经典的路由协议是轮询和邻居节点中继轮询（nrp），这两种协议无法很好的解决plc网络中寂静节点的问题，在大规模网络和高通信可靠性要求的应用中，效果不理想。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够提高电力载波网络的有效带宽、降低通信延迟的电力载波网络的路由协议。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种电力载波网络的路由协议，该协议采用可达性网络拓扑，所述可达性网络拓扑包括三层子网络，分别为第一层子网络level1，第二层子网络level2和第三层子网络level3，每一层子网络中均包含多个相互之间直接通讯的电表，电表采集器dc与第一层子网络level1中的第一通讯电表双向通讯，所述第一通讯电表与第二层子网络level2中的第二通讯电表双向通讯，所述第二通讯电表与第三层子网络level3中的第三通讯电表双向通讯。

所述协议的报文包括原地址、目标地址、请求标志和数据。

所述协议包括两种帧：请求帧和数据帧，电表采集器dc通过发送请求帧，通知电表将计量数据上送给电表采集器dc；电表收到请求帧后，发送数据帧给电表采集器dc，并且将请求帧再次广播。

所述广播出去的帧称为广播帧，广播帧中包括相对于广播源的转发次数即hoplevel，在hoplevel大于4的时候，停止广播；在初始时，所有电表的hoplevel都标记为4；当转发广播帧时，将请求标志的hoplevel加1后转发，并且将电表的hoplevel标记为此帧的hoplevel；当电表的hoplevel等于帧的hoplevel时，停止转发；当电表的hoplevel小于帧的hoplevel时，转发；当电表的hopleve大于帧的hoplevel时，将请求标志的hoplevel加1，并且将电表的hoplevel标记为此帧的hoplevel，然后追加电表数据，转发。

由上述技术方案可知，在本协议下，包括“数据”帧和“请求”帧两种报文，电表在向电表采集器dc返回计量数据的同时，再次将广播帧向邻近的节点广播出去；根据数据的可达性，建立了与实际网络拓扑无关的可达性网络模型，因此，本发明可以应用于拓扑未知的网络。在干扰较大的环境中，大于60台电表的网络里，本协议可以有效利用75%的带宽，比起电力载波nrp协议，本发明大大降低了数据采集的延迟。

附图说明

图1是广播帧结构示意图；

图2是可达性网络拓扑结构示意图；

图3、图4均是本协议的广播路由示意图。

具体实施方式

如图2所示，一种电力载波网络的路由协议，该协议采用可达性网络拓扑，所述可达性网络拓扑包括三层子网络，分别为第一层子网络level1，第二层子网络level2和第三层子网络level3，每一层子网络中均包含多个相互之间直接通讯的电表，电表采集器dc与第一层子网络level1中的第一通讯电表双向通讯，所述第一通讯电表与第二层子网络level2中的第二通讯电表双向通讯，所述第二通讯电表与第三层子网络level3中的第三通讯电表双向通讯。电表采集器dc如图2中所示的dataconcentrator。

所述协议的报文包括原地址、目标地址、请求标志和数据。

如图1所示，所述协议包括两种帧：请求帧和数据帧，电表采集器dc通过发送请求帧，通知电表将计量数据上送给电表采集器dc；电表收到请求帧后，发送数据帧给电表采集器dc，并且将请求帧再次广播。

如图4所示，所述广播出去的帧称为广播帧，广播帧中包括相对于广播源的转发次数即hoplevel，在hoplevel大于4的时候，停止广播；在初始时，所有电表的hoplevel都标记为4；当转发广播帧时，将请求标志的hoplevel加1后转发，并且将电表的hoplevel标记为此帧的hoplevel；当电表的hoplevel等于帧的hoplevel时，停止转发；当电表的hoplevel小于帧的hoplevel时，转发；当电表的hopleve大于帧的hoplevel时，将请求标志的hoplevel加1，并且将电表的hoplevel标记为此帧的hoplevel，然后追加电表数据，转发。

以下结合图1至4对本发明作进一步的说明。

在新一轮计量数据收集初始时，所有电表的跳跃数hopnumber都标记为4；

hop1可以达到level1中的“好的”电表，hop2可以到达level1中“坏的”电表，以及level2中“好的”电表，hop3可以到达level3中“好的”电表以及level2中“坏的”电表，hop4可以到达level3中“坏的”电表；在这里，所述“好的”是指第一通讯电表，或第二通讯电表，或第三通讯电表；所述“坏的”是指除第一通讯电表之外的电表，或除第二通讯电表之外的电表，或除第三通讯电表之外的电表；

当电表采集器dc开始计量数据收集时，电表采集器dc广播带有请求标志为0的请求帧；由于信号衰减，该请求帧仅仅被level1中靠近电表采集器dc的“好的”的电表收到，这些电表被标记为h1；

当h1电表收到请求帧时，发现源地址为dc，h1电表将计量数据插入到地址域中，修改源地址为电表地址，将请求标志加1，然后重新广播，然后将本机的hopnumber设为1；

h1发送的广播帧会被电表采集器dc、level1中的所有电表、level2中好的电表收到；

当level1中其他h1收到来源于h1的广播帧时，直接丢弃，即当电表的hopnumber等于请求标志的hoplevel时，丢弃该帧；

当h1的广播帧被h2电表收到时，因为h2的hopnumber大于广播帧中请求标志的hoplevel，所以该帧被h2电表处理，即添加计量数据，更改源地址和目的地址，将请求标志中的hoplevel加1，重新广播；

当h1收到h2的广播帧时，由于广播帧中的hoplevel大于h1的hopnumber，所以不做处理，直接广播；

当h3收到h2的广播帧时，因为h3的hopnumber（4）大于广播帧中期请求标志的hoplevel，所以该帧被h3电表处理，即添加数据，更改源地址和目的地址，将请求标志中的hoplevel加1，重新广播；

当其他h3收到该广播帧时，由于广播帧中的hoplevel等于hopnumber，直接丢弃；

当h4收到该广播帧时，由于h4的hopnumber（4）大于广播帧中请求标志的hoplevel（3），所以该帧被处理，即添加计量数据，更改源地址和目的地址，将请求标志加1，然后重新广播，将本机的hopnumber设置为3。

本发明适用于复杂网络拓扑结构的低压电力线路载波通信，该协议与载波侦听多路访问（csma/ca）的数据链路层协议，宽带或者窄带载波的物理层协议，一起组成的协议栈适用于300至600个终端的电力线路网络。

该协议的适用场景包括1个或多个电表采集器dc和多个电力终端，比如电表。单个电表采集器dc可以和多个电力终端组成子网络，各个子网络之间可以使用同样的电力载波通讯或者其他通讯方式。

当一个抄表周期开始时，首先由电表采集器dc发出抄表初始化的广播帧，各个电力终端，收到初试化广播帧后，将本节点的hopnumber设置为4，初试化广播帧的转发或者丢弃的判断条件和后续的数据广播帧相同。在转发时，修改请求标志，源地址和目的地址，并不修改数据域。

然后按照图4的转发广播判断条件，开始广播抄表报文。