一种电力线通信的多业务突发传输方法、装置及设备与流程

本申请涉及电力线通信技术领域，尤其涉及一种电力线通信的多业务突发传输方法、装置及设备。

背景技术：

目前plc通信主要承载抄表和监测等业务，随着技术发展和生产的需求，业务具的突发性和业务量不断提高，因此，有限的信道资源无法保证一直满足传输要求，容易产生资源竞争冲突，降低通信的可靠性。密集突发业务发送会使网络延时大幅提高，造成拥塞甚至使网络瘫痪。

电力线通信突发业务传输效果不理想的原因主要是传输易受干扰，并且缺少相应的分级制度和帧结构规则。

现有电力线通信技术并未针对多业务突发传输提出相应策略。

技术实现要素：

本申请提供了一种电力线通信的多业务突发传输方法、装置及设备，使得能够提高多业务突发时电力线通信的传输效率.

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种电力线通信的多业务突发传输方法，所述方法包括：

判断发生突发任务时的业务类型；

若业务类型为大数据包业务，则向上级节点广播信号；

所述上级节点根据广播信号，反馈回可用上级节点的信息；

以发送控制帧的形式发送时间预约信息，预约信道的空闲时间段；

在所述空闲时间段发送数据帧至所述可用上级节点；

发送完所述大数据包业务的所述数据帧后，释放信道。

可选的，在所述判断发生突发任务时的业务类型，之后还包括：

若所述业务类型不是大数据包业务，则判断信道是否空闲，若是，则选择业务权重最高的业务进行优先传输。

可选的，所述以发送控制帧的形式发送时间预约信息，预约信道的空闲时间段，包括：

根据所述控制帧中包含的数据帧长度确定预约信道的时间段长度；

根据所述时间段长度预约信道的空闲时间段，所述控制帧中包括所述大数据包业务的数据帧长度信息。

可选的，所述控制帧中的字符内容包括保护带、同步带、协议类型、协议版本、帧开始字符、数据类型、源地址、目的地址、突发帧长度、信道标识、偏执时间、路由信息以及校验和。

可选的，所述数据帧中的字符内容包括保护带、同步带、突发帧开始字符、净荷类型、突发帧长度、净荷偏置位、分组个数、分组长度信息、分组净荷、填充部分以及校验和。

本申请第二方面提供一种电力线通信的多业务突发传输装置，所述装置包括：

判断单元，用于判断发生突发任务时的业务类型；

广播单元、若业务类型为大数据包业务，则向上级节点广播信号；

反馈单元，用于根据广播信号，反馈回可用上级节点的信息；

预约单元，用于以发送控制帧的形式发送时间预约信息，预约信道的空闲时间段；

发送单元，用于在所述空闲时间段发送数据帧至所述可用上级节点；

释放单元、用于发送完所述大数据包业务的所述数据帧后，释放信道。

可选的，还包括：

择优传输单元，用于当所述业务类型不是大数据包业务，则判断信道是否空闲，若是，则选择业务权重最高的业务进行优先传输。

可选的，所述预约单元还用于根据所述控制帧中包含的数据帧长度确定预约信道的时间段长度；根据所述时间段长度预约信道的空闲时间段，所述控制帧中包括所述大数据包业务的数据帧长度信息。

本申请第三方面提供一种电力线通信的多业务突发传输设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的电力线通信的多业务突发传输方法的步骤。

本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的方法。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请实施例中，提供了一种电力线通信的多业务突发传输方法，包括：判断发生突发任务时的业务类型；若业务类型为大数据包业务，则向上级节点广播信号；上级节点根据广播信号，反馈回可用上级节点的信息；以发送控制帧的形式发送时间预约信息，预约信道的空闲时间段；在空闲时间段发送数据帧至可用上级节点；发送完大数据包业务的数据帧后，释放信道。

本申请通过判断突发任务的业务类型，判断业务类型为大数据包业务，避免了重要业务和次要业务的资源竞争，提高了通信系统的整体效率；通过增加了以发送控制帧的形式发送时间预约信息，预约信道的空闲时间段，和在空闲时间段发送数据帧至可用上级节点，使得节点能够有效识别突发业务；并且通过对选取空闲时间段发送数据帧，并在发送完之后释放信道，使得对大数据包占用信道使网络时延提高的现象得到缓解。

附图说明

图1为本申请一种电力线通信的多业务突发传输方法的一个实施例的方法流程图；

图2为本申请一种电力线通信的多业务突发传输方法的另一个实施例的方法流程图；

图3为本申请一种电力线通信的多业务突发传输装置的一个实施例的装置结构图；

图4为本申请实施例中数据帧的结构示意图；

图5为本申请实施例中控制帧的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请一种电力线通信的多业务突发传输方法实施例的方法流程图，如图1所示，图1中包括：

101、判断发生突发任务时的业务类型；

需要说明的是，当发生突发任务时，首先可以检测突发任务是的业务类型，根据业务类型选择合适的传输方式进行传输。

102、若业务类型为大数据包业务，则向上级节点广播信号；

需要说明的是，当下级节点接收到的突发任务的业务类型为大数据包业务时，下级节点向上级节点广播信号，使得上级节点通过广播获取到发生大数据包业务的信息，上级节点可以将可用的上级节点信息反馈至下级节点，使得下级节点可以从可用的上级节点中选择节点进传输大数据包。

103、上级节点根据广播信号，反馈回可用上级节点的信息；

104、以发送控制帧的形式发送时间预约信息，预约信道的空闲时间段；

需要说明的是，下级节点以发送控制帧的形式发送时间预约信息，预约信道的空闲时间段，使得下级节点可以选择空闲时间段发送突发业务数据帧至上级节点。

105、在空闲时间段发送数据帧至可用上级节点；

需要说明的是，下级节点可以选择信道的空闲时间段发送突发业务数据帧至可用的上级节点。

具体的，本申请中的数据帧结构可以为：

如图4所示，其中突发帧(突发业务的数据构成的帧)中的mac地址传向同一个目的节点，到达目的节点时各帧的时钟相位和振幅也相同，因此可以省去mac帧中的96比特间隔。保护带分为两部分，位于突发帧的头和尾，同为6字节。保护带中不含字符内容。为使网络数据帧要在重要数据到来之前同步输入的数据流，设置同步带，同时进行节点的时钟提取。前导码使用“1010”序列。1字节最后两位为“11”的“l010”序列表示突发帧的开始。1字节表示插人净荷的类型。为方便接收端的接收和数据部分的识别，加入帧长度位。由于一般为几十到几百k字节，至少要用17位二进制序列表示，本申请设定其为3字节。用一个净荷偏置位标示数据帧净荷部分的开始。将边缘节点收集到的数据分组，透明地填入帧的数据部分，即是分组净荷。为了接收端节点能够透明地处理这些净荷，再设置一个记录ip分组数目的位。ip数据分组大小为64-1518字节，分组的个数可以上万，因此至少要用14位二进制序列表示，本申请设定其为2字节。每个ip数据分组长度要用9—15位二进制序列表示，本申请可以设定其为2字节。为区分原每一个ip分组，将各分组的长度信息分别表示。再将每个分组净荷无间隙地填入帧里。考虑到网络的宽带利用率等，还要规定突发帧的最小帧长。如果在一定组合突发帧的时间内得到的包较小，需要填充一定的比特位，其大小为最小帧长与突发帧长度的差。另外还要考虑长连“0”和长连“1”的情况，因为这可能影响接收，需要采用自同步扰码技术(保护带、前导码不需要扰码)。校验和采用32位的crc码。数据帧最大为100kbit。数据帧结构具体如图4所示。

106、发送完大数据包业务的数据帧后，释放信道。

需要说明的是，当发送完大数据包业务的数据帧后，释放信道。

本申请通过判断突发任务的业务类型，判断业务类型为大数据包业务，避免了重要业务和次要业务的资源竞争，提高了通信系统的整体效率；通过增加了以发送控制帧的形式发送时间预约信息，预约信道的空闲时间段，和在空闲时间段发送数据帧至可用上级节点，使得节点能够有效识别突发业务；并且通过对选取空闲时间段发送数据帧，并在发送完之后释放信道，使得对大数据包占用信道使网络时延提高的现象得到缓解。

本申请还提供了一种电力线通信的多业务突发传输方法的另一个实施例，如图2所示，图2中包括：

201、判断发生突发任务时的业务类型；

202、若业务类型不是大数据包业务，则判断信道是否空闲，若是，则选择业务权重最高的业务进行优先传输；

需要说明的是，由于在plc承载的业务中，存在实时业务和非实时业务，为了使实时业务能够实时发送，在业务中增加业务权重，实时业务的权重高于非实时业务，业务类型分为实时业务，普通业务，通知业务和大数据业务。实时业务权重为11，普通业务权重为10，通知业务权重为01，大数据包业务权重为00。在发送业务时，按照高权重业务优先的原则，其中实时业务的权重最高其次是普通业务，最后是大数据包业务，本申请通过判断权重，选择权重最高的业务优先传输。

203、若业务类型为大数据包业务，则向上级节点广播信号；

204、上级节点根据广播信号，反馈回可用上级节点的信息；

205、以发送控制帧的形式发送时间预约信息；

206、根据控制帧中包含的数据帧长度确定预约信道的时间段长度；

207、根据时间段长度预约信道的空闲时间段；

需要说明的是，本申请中控制帧中包括定义数据帧长度的字符，即可以根据数据帧长度确定预约信道的时间段长度，从而从信道的空闲时间段中选择一段时间段用于传输数据帧。

具体的，本申请遵循以太网的帧结构来定义电力线通信的多业务传输网络中的控制帧。本申请中的控制帧结构可以为：

如图5所示，本申请中控制帧需要设定详细的资源预留时间段信息。由于在全网进行时间统一是一件非常困难的事情，引入偏置时间量来确定控制帧和突发数据之间的时序关系由于交换机端口竞争的存在，以及信令处理能力的差异引入的信令延时不确定性在节点的累积效应，会造成信令和数据的时序紊乱。为了保证控制帧和数据帧之间的精确时差，控制帧达到交换节点时，应立即贴上交换节点的本地时间标记，直至完成资源预约。处理完控制帧的资源预约请求后，通过与本地时间对得到处理延时时间t，写入控制帧偏置时间位，并转发至下一节点。还要设置好路由信息和qos的偏置时间。路由在发起控制帧的边缘节点处就要确定一条完整的源地址到目的地址的通路。

控制帧的保护带、同步带的设置和数据帧相同。协议类型、协议版本、数据类型如考虑网络的可扩展性和兼容性，本申请均设定为1字节表示。源地址和目的地址分别是发送端边缘节点和接收端边缘节点。帧长度记录了数据帧的长度，由于最大的数据帧设定为100kbit，所以帧长用3字节表示，以作预定资源的时间之用。偏置时间是控制帧和数据帧发送的偏差时间。服务质量用bit表示，可将服务质量分为8类，设定为1字节表示。信道标识是用来记录该控制帧所占用的波长信息。用来选择通过的路由记录在路由信息位。校验和负责对从前导码到路由的检错，仍采用32位crc码。控制帧结构具体如图5所示。

208、在空闲时间段发送数据帧至可用上级节点；

209、发送完大数据包业务的数据帧后，释放信道。

本申请特点是分离控制、数据信道，网络中传送的分组也分为控制分组和数据分组。工作机制：一个突发数据分组对应一个控制分组，在传送突发包前先发出控制分组，由控制分组去预约空闲信道,以动态分配数据信道带宽资源。优势：控制、数据信道的隔离，突发包的粒度等降低了核心节点的复杂度；控制分组长度非常短，使高速处理得以实现；由于提前预约资源，减少了核心节点缓存使用率，因此实现成本相对较低。

以上是本申请的方法的实施例，本申请还提供了一种电力线通信的多业务突发传输装置的一个实施例，如图3所示，图3中包括：

判断单元301，用于判断发生突发任务时的业务类型；

广播单元302、若业务类型为大数据包业务，则向上级节点广播信号；

反馈单元303，用于根据广播信号，反馈回可用上级节点的信息；

预约单元304，用于以发送控制帧的形式发送时间预约信息，预约信道的空闲时间段；

发送单元305，用于在空闲时间段发送数据帧至可用上级节点；

释放单元306、用于发送完大数据包业务的数据帧后，释放信道。

在一种具体的实施方式中，还包括：

择优传输单元，用于当业务类型不是大数据包业务，则判断信道是否空闲，若是，则选择业务权重最高的业务进行优先传输。

预约单元304还用于根据控制帧中包含的数据帧长度确定预约信道的时间段长度；根据时间段长度预约信道的空闲时间段，控制帧中包括大数据包业务的数据帧长度信息。

本申请还提供一种电力线通信的多业务突发传输设备，设备包括处理器以及存储器：存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；处理器用于根据程序代码中的指令，执行如上述本申请的电力线通信的多业务突发传输方法的实施例。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行的本申请的电力线通信的多业务突发传输方法的实施例。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。