一种基于随机退避的电表即插即用方法与流程

本发明涉及一种基于随机退避的电表即插即用方法，属于电力技术领域。

背景技术：

随着我国自动抄表技术的快速发展，电力信息采集系统的智能性和可靠性越来越受到重视。在电力信息采集的应用中，一个电表下连接多个电表的场景较为普遍。电表需要对其下游的电表信息进行搜索，并将新搜索到的电表信息上报主站，实现电能表的自动注册和“即插即用”。在传统的dl/t645协议中，注册机制是使用通配符操作完成的。采集器首先依次发出抄表地址为aaaaaaaaaaan(n为0～9之间固定值，a表示通配符)的报文，然后各电表查询自身的表号是否匹配，匹配的电表回复报文。如果在最后一位为m时发生报文冲突，则采集器会固定下抄表地址的最后一位m，选择对倒数第二位进行依次查询，即选择报文地址为aaaaaaaaaanm(n为0～9，m为固定值)。采取上述步骤直到没有冲突发生来完成整个抄表过程。这一方法总体上采用逐级匹配轮询搜表算法，存在大量的无效搜表操作，平均搜表时间长，且存在搜索不全的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种在采集器发出注册命令时，在一个注册命令周期提供了多个并行注册时隙，电表可以从多个不同的时隙中选择一个发送注册请求，大大提高了电表注册效率，并在发生冲突时对冲突节点进行了有效冲突分解的基于随机退避的电表即插即用方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于随机退避的电表即插即用方法，在采集器发出注册命令时，在一个注册命令周期提供了多个并行注册时隙，电表可以从多个不同的时隙中选择一个发送注册请求，并在发生冲突时对冲突节点进行有效冲突分解；

完整的注册机制包括采集器上电或者重启时整个采集网络中电表的注册机制以及电表注册完成后注册信息的保活机制。

本发明在一个注册命令周期提供了多个并行注册时隙，电表可以从多个不同的时隙中选择一个发送注册请求，大大提高了电表注册效率，并在发生冲突时对冲突节点进行了有效冲突分解，注册时提供了注册确认机制提高了注册可靠性；实验验证和分析表明，与现有的基于dl/t645协议的注册机制相比，所提出的方法可有效提高电力采集系统中电表注册的效率，缩短注册时间，同时提高了电表注册的可靠性。

作为优选技术措施，

具体包括以下步骤：

第一步：由采集器发出注册类型为重新注册的注册发起报文；

第二步：电表在收到该报文后，根据信道的访问方式选择适当的访问时槽，并在该访问时槽内向采集器发送注册请求报文；

第三步：采集器在收到该报文后，回复注册回复报文；

第四步：电表回复注册回复确认报文，以保证电表已经知道完成注册。

本发明处理方案详尽，切实可行，实现提高了电表注册效率的目的。

作为优选技术措施，

在完成重新注册后，如果存在电表因上电晚等原因没有完成注册的情况；此时采集器需要采用广播注册类型为继续注册的注册发起报文的方式，供未完成注册的电表进行注册。

作为优选技术措施，整个注册机制定义了六种报文，分别是注册发起报文、注册请求报文、注册回复报文、注册回复确认报文、注册保活报文和注册保活确认报文，充分考虑各种情况，避免遗漏。

作为优选技术措施，所述注册发起报文内含的信息主要包括注册类型、响应起始时间、响应时槽长度、信道访问参数；

所述注册类型包括重新注册或继续注册；

所述响应起始时间的单位毫秒，值为200～500；

所述响应时槽长度的单位毫秒，值为150；

所述信道访问参数，由信道访问方式确定，其包括退避窗口大小、退避单位时长、注册周期总长。

作为优选技术措施，

采集器发出注册发起报文后，电表会按照信道访问方式发出注册请求报文；

s个电表，表号分别为电表1、电表2、电表3、……电表s；

步骤1：电表发起注册，且注册类型为“重新注册”；s个电表获取的随机退避值分别为t、2t、4t……2*(s-1)*t；每经过a毫秒各电表随机退避值减1，当该值为0时，电表发送“注册请求报文”，其他电表收到后立即停止退避，待n毫秒后，电表2发送完注册请求报文，再次启动退避，直到随机退避值减为0或本注册周期结束；若在注册周期总长l毫秒结束后仍未完成退避，则等待下一周期再次注册；设置合理的判据，提高分析计算的准确率。

步骤2：电表依次向发起注册请求的电表发送注册回复报文进行确认，电表在收到该注册回复报文后回复注册回复确认报文；

若在注册周期内产生冲突，则需要通过改变随机退避值的方式来进行冲突分解，并将注册类型更改为“继续注册”，直至无冲突发生；

在电表发送“注册发起报文”后的注册周期内都没有收到“注册请求报文”，认定本次电表注册业务结束。

上述方案详实、切实可行，提高了电表注册效率，并在发生冲突时对冲突节点进行了有效冲突分解。

作为优选技术措施，综合考虑各方面因素，对变量进行赋值，所述t＝5。

作为优选技术措施，

注册保活机制

电表注册完成后，由于信道环境改变或者设备掉电和重启等因素影响会出现注册信息的改变；注册保活机制能够实现对于网络设备注册信息的更新，使得采集器能够及时了解网络情况；

采集器发送注册保活报文，已经注册成功的电表在收到该报文后会回复注册保活确认报文；然后采集器根据收到的报文来删除已经离开网络的电表设备的注册信息。

作为优选技术措施，

可靠性机制

采集器回复注册回复报文对电表的注册请求进行答复后，为了保证注册回复报文正确发送给电表，要求电表在收到该报文后回复注册回复确认报文。如果没有收到注册回复确认报文，采集器会重新发送注册回复报文；连续发送k次后仍未收到注册回复确认报文，则认为注册失败。

作为优选技术措施，综合考虑各方面因素，对变量进行赋值，k＝3。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明在一个注册命令周期提供了多个并行注册时隙，电表可以从多个不同的时隙中选择一个发送注册请求，大大提高了电表注册效率，并在发生冲突时对冲突节点进行了有效冲突分解，注册时提供了注册确认机制提高了注册可靠性；实验验证和分析表明，与现有的基于dl/t645协议的注册机制相比，所提出的方法可有效提高电力采集系统中电表注册的效率，缩短注册时间，同时提高了电表注册的可靠性。

附图说明

图1为本发明注册发起报文格式示图；

图2为本发明其他类型格式示图；

图3为本发明注册流程示图；

图4为本发明重新注册流程示图；

图5为本发明注册确认流程示图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

如图1-5所示，一种基于随机退避的电表即插即用方法，在采集器发出注册命令时，在一个注册命令周期提供了多个并行注册时隙，电表可以从多个不同的时隙中选择一个发送注册请求，大大提高了电表注册效率，并在发生冲突时对冲突节点进行了有效冲突分解。注册时提供了注册确认机制提高了注册可靠性。完整的注册机制包括采集器上电或者重启时整个采集网络中电表的注册机制以及电表注册完成后注册信息的保活机制。

本发明在一个注册命令周期提供了多个并行注册时隙，电表可以从多个不同的时隙中选择一个发送注册请求，大大提高了电表注册效率，并在发生冲突时对冲突节点进行了有效冲突分解，注册时提供了注册确认机制提高了注册可靠性；实验验证和分析表明，与现有的基于dl/t645协议的注册机制相比，所提出的方法可有效提高电力采集系统中电表注册的效率，缩短注册时间，同时提高了电表注册的可靠性。

本发明具体包括以下步骤：

第一步：由采集器发出注册类型为重新注册的注册发起报文；

第二步：电表在收到该报文后，根据信道的访问方式选择适当的访问时槽，并在该访问时槽内向采集器发送注册请求报文；

第三步：采集器在收到该报文后，回复注册回复报文；

第四步：电表回复注册回复确认报文，以保证电表已经知道完成注册。

本发明处理方案详尽，切实可行，实现提高了电表注册效率的目的。

在完成重新注册后，如果存在电表因上电晚等原因没有完成注册的情况；此时采集器需要采用广播注册类型为继续注册的注册发起报文的方式，供未完成注册的电表进行注册。

整个注册机制定义了六种报文，分别是注册发起报文、注册请求报文、注册回复报文、注册回复确认报文、注册保活报文和注册保活确认报文，充分考虑各种情况，避免遗漏。

注册发起报文格式

该报文格式如图1所示，主要字段定义如下：

(1)注册类型

01：重新注册；

02：继续注册；

其他：保留。

(2)响应起始时间，单位ms，建议值为200～500；

(3)响应时槽长度，单位ms，建议值为150；

(4)信道访问参数，由信道访问方式确定。

1)退避窗口大小[9]，不包含单位；

2)退避单位时长，单位ms；

3)注册周期总长，单位ms。

其它类型报文格式相同，如图2所示。

注册机制说明

采集器发出注册发起报文后，电表会按照信道访问方式发出注册请求报文。

假设有3个电表，表号分别为电表1(600000000002)，电表2(700000000035)，电表3(800000000065)。

首先采集设备发起注册，且注册类型为“重新注册”，如图4所示。三个电表获取的随机退避值分别为5、10、20；每经过a(ms)各电表随机退避值减1，当该值为0时，电表发送“注册请求报文”，其他电表收到后立即停止退避，待n(ms)后(电表2发送完注册请求报文)再次启动退避，直到随机退避值减为0或本注册周期结束；若在注册周期总长l(ms)结束后仍未完成退避，则等待下一周期再次注册。

然后采集设备依次向发起注册请求的电表发送注册回复报文进行确认，电表在收到该注册回复报文后回复注册回复确认报文，如图5所示。

若在注册周期内产生冲突，则需要通过改变随机退避值的方式来进行冲突分解，并将注册类型更改为“继续注册”，直至无冲突发生。

在采集设备发送“注册发起报文”后的注册周期内都没有收到“注册请求报文”，认定本次电表注册业务结束。

上述方案详实、切实可行，提高了电表注册效率，并在发生冲突时对冲突节点进行了有效冲突分解。

注册保活

电表注册完成后，由于信道环境改变或者设备掉电和重启等因素影响会出现注册信息的改变；注册保活机制能够实现对于网络设备注册信息的更新，使得采集器能够及时了解网络情况；

采集器发送注册保活报文，已经注册成功的电表在收到该报文后会回复注册保活确认报文；然后采集器根据收到的报文来删除已经离开网络的电表设备的注册信息。

作为优选技术措施，

可靠性机制

采集器回复注册回复报文对电表的注册请求进行答复后，为了保证注册回复报文正确发送给电表，要求电表在收到该报文后回复注册回复确认报文。如果没有收到注册回复确认报文，采集器会重新发送注册回复报文；连续发送k次(建议值为3次)后仍未收到注册回复确认报文，则认为注册失败。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。