一种使用TDMA时隙快速升级的方法与流程

一种使用tdma时隙快速升级的方法
技术领域
1.本发明属于电力通信技术领域，具体涉及一种使用tdma时隙快速升级的方法。


背景技术：

2.随着社会经济的发展，电力需求越来越大，科学技术的发展，促使物联网技术得到了广泛的应用。电力物联网技术在智能电网中的广泛应用，有效的整合了电力和通信资源，实现电力系统的核心信息感知，采集，处理，传输，加密，存储等信息化功能，提高了电力的有效管理能力，赋予了新型电力系统更广阔的发展前景。
3.电力线高速载波通信（highpower line communication，hplc）,是智能电网通信技术的一个重要部分。基于hplc技术，可实现高频数据采集、停电主动上报、时钟精准管理、相位拓扑识别、台区自动识别、id统一标识管理、档案自动同步、通信性能监测和网络优化等功能。
4.宽带低压电力载波技术hplc将宽带的无线载波，按照时间分成周期性的帧，一帧为一个信标周期，一个信标周期划分为信标时隙、tdma时隙、csma时隙和绑定csma时隙。其中信标时隙和tdma时隙统称为非竞争时隙，csma时隙和绑定csma时隙为竞争时隙。
5.csma时隙（包括绑定csma）中，站点必须通过信道竞争，冲突避免后，才能占用信道，进行报文发送。在csma时隙中发送的报文，必须保证能够在相应的csma时隙中传送完成，不能跨越时隙。尤其保证不能跨越到信标时隙和tdma时隙等非竞争时隙中。在csma时隙中进行信道竞争时，需要进行基本的冲突判断和避免，并且通过vcs机制对信道状态进一步预判，虚拟载波侦听（vcs），是主要用在csma时隙中的一种时隙预判机制，每个节点都需要支持。vcs机制根据报文传输时间以及帧间隔确定，采用vcs定时器以及定时器到期后的信道状态实现。使用竞争csma时隙首先对于单相表只有1/3时间可以使用，在1/3时间内如果节点数量较多，还需要vcs侦听和退避，发送效率较低。
6.当前的hplc电力载波技术对于软件的升级主要是通过csma竞争时隙完成相关升级命令和升级文件数据报文的传输，完成台区内站点的升级需要时间较长。对于台区内站点不多，节点数小于100的小规模网络的升级，升级文件数据通过csma竞争时隙进行发送，相比较通过tdma时分多址非竞争时隙的方式进行传输，周期要长，效率要低。


技术实现要素：

7.为达到上述目的，本发明在于hplc使用tdma时隙进行升级文件数据的传输，提高升级文件数据的传输效率，实现快速升级，当本方案中tdma时隙分割时，指明了该时隙分配给了哪个sta使用。具体的sta序列，复用了中央信标和代理信标的sta。对于tdma时隙而言，时隙已经固定分配，不存在因为时隙竞争导致一直没有某个sta的时隙的问题。具体方案如下：一种使用tdma时隙快速升级的方法，方法包括以下步骤：1)cco向sta发送开始升级命令，sta收到后，进入升级状态；2)cco向sta发送数据块，sta收到数据后保持下来，并更新本地位图；
3)cco查询sta状态，sta接收到后，返回状态及接收到数据块位图情况；4)针对sta站点缺少的数据块，cco向sta站点补包；5)重复3）和4），直到sta收齐数据为止；6)cco向sta发送执行升级，sta接收到后，验证升级包的完整性，并试运行成功后，本地保存接收到升级包的长度和crc备查；如果失败，将长度和crc置为0x00；7)cco查询站点信息，如果sta返回的长度和crc值与cco下发的相同，则认为站点升级成功，否则判断升级失败。
8.基于上述技术方案，tdma是指由cco分配给指定节点的tdma时隙，在该时隙内，节点不需要进行信道竞争，可以独占被分配的tdma时隙，从而升级文件数据能够得到有效的传输，如果使用tdma，则对于升级节点可以固定时隙进行发送，可以保证在一个信标周期内通过tdma时隙发出，且可以通过tdma时隙的分配保证不会冲突，节省了csma的vcs时间和退避时间。
9.hplc站点的升级过程分为五种状态：空闲态、接收进行态、接收完成态、升级进行态、试运行态。
10.sta没有进行在线升级时，处于空闲状态。sta进行在线升级时，若正传输文件数据，且文件数据尚未传输完成，则处于接收进行态。sta进行在线升级时，若已完成文件数据传输，且文件数据crc校验正确，则处于接收完成态。sta进行在线升级时，若文件数据crc校验正确，且收到执行升级命令，还未进行重启，则处于升级进行态。sta进行在线升级时，若已经重启，且未到试运行结束时刻，则处于试运行态。
11.作为本发明的一种改进，cco进行升级具体过程包括以下步骤：2.1）cco发送查询站点信息报文，查看sta的站点信息以及是否需要进行站点升级；2.2）若sta站点信息显示可以进行升级，则cco发送开始升级报文，否则结束升级流程；2.3）cco收到sta的开始升级应答报文，则开始向sta传输文件数据，否则结束升级流程；2.4）cco发送完升级文件报文，发送查询sta站点升级状态，判断所有sta回复的升级状态报文，校验sta收到的文件信息的位图是否完整，判断sta是否完整收完整个升级文件；2.5）若cco收到的sta站点升级状态响应信息显示sta已经完整接收到了升级文件，则cco向sta发送执行升级报文；否则需要根据sta响应的状态信息的位图信息继续向sta补发缺失的升级报文；2.6）cco查询站点信息，判断sta是否成功升级完成。
12.作为本发明的一种改进，sta进行升级具体过程包括以下步骤：3.1）sta收到cco的查询站点信息报文，将协议版本号和升级id信息放进查询站点信息上行报文发给cco；3.2）sta收到cco的开始升级命令，则sta进入接收进行态，sta开始接收cco的升级报文；3.3）sta响应cco的升级状态查询报文，将协议版本号、升级状态、有效块数、起始
块号、升级id以及位图放进查询站点升级状态上行报文中响应给cco；3.4）sta若完整接收完升级报文，则进入接收完成态；当收到cco下发的执行升级报文命令，则转为升级进行态；3.5）sta升级之后，进行重启，进入试运行态，试运行成功结束则转为空闲态；试运行失败则将长度和crc置为0x00，升级失败；3.6）sta处于空闲态的时候，cco会下发查询站点信息，sta响应cco（和步骤1）中的响应过程相同），cco判断sta是否升级成功；3.7）sta若在升级的任一过程中收到cco下发的停止升级命令，则sta需要停止当前的升级操作。
13.作为本发明的一种改进，单播进行升级文件数据传输步骤如下：4.1）从cco到具体sta节点的路由上，cco通过bcn为每个节点均分配两个时隙，中每个时隙又分为req/ind时隙（请求或者指示）和rep/cnf时隙（回复或者确认）；4.2）cco通过bcn进行tdma时隙的分配，中间的代理节点pco通过层层转发，最后将tdma时隙分配转发给sta，sta收到时隙分配后开始启用tdma时隙；4.3）cco通过tdma时隙进行关键数据的召测req或者下发ind，sta收到后也通过tdma时隙进行回复rep或者确认cnf；4.4）升级报文就是通过tdma时隙从节点网络cco发出，经过pco转发或者直接发给sta，sta收到升级报文便可以进行升级相关的操作。
14.作为本发明的一种改进，广播进行升级文件数据传输步骤如下：5.1）从cco到具体sta节点的路由上，cco通过bcn进行tdma时隙的分配，中间的代理节点pco通过层层转发最后将tdma时隙分配转发给sta，sta收到时隙分配后开始启用tdma时隙；5.2）cco通过tdma时隙进行关键数据的召测req或者下发ind，sta收到后也通过tdma时隙进行数据接收存储；5.3）升级报文就是通过tdma时隙从节点网络cco发出，经过pco转发或者直接发给sta，sta收到升级报文便可以进行升级相关的操作。
15.作为本发明的一种改进，hplc组网由一个头结点和若干个从节点自组网组成，其中部分从节点作为代理节点承担转发中继的角色；hplc现在最多支持15层级深度的组网，每个节点均有自己的唯一设备标识tei；cco的tei设定为1，当cco对sta或pco进行任务的下发或查询时，根据具体尾端节点的层级进行时隙分配。
16.作为本发明的一种改进，一个信标周期分为信标时隙、tdma时隙、csma时隙等，tdma时隙分割时，指明了该时隙分配给了哪个sta使用，具体的sta序列，复用了中央信标和代理信标的sta，每个tdma时隙的所属的sta和中央信标时隙和代理信标时隙所属cco和sta序列保持一致，每个时隙的长度，由tdma时隙长度确定，单位是1毫秒，所有的tdma时隙，只能指定给同一业务使用，指定的业务由tdma时隙链路标识符确定。
17.相对于现有技术,本发明的有益效果为：本方案中在该tdma时隙内，节点不需要进行信道竞争，可以独占被分配的tdma时隙，从而升级文件数据能够得到有效的传输。如果使用tdma时隙，则对于升级节点可以固定时隙进行发送，可以保证在一个信标周期内通过tdma时隙发出，且可以通过tdma时隙的分配保证不会冲突，节省了csma的vcs时间和退避时
间；本发明利用tdma时隙来进行升级文件数据的快速传输，从而实现节点的快速升级。
附图说明
18.图1为本发明中升级业务传输流程图。
19.图2为本发明中基本hplc组网示意图。
20.图3为tdma时隙分割示意图。
21.图4为单播tdma时隙图。
22.图5为单播tdma时隙节点路由图。
23.图6为广播tdma时隙图。
24.图7为广播tdma时隙节点路由图。
25.图8为cco进行升级操作的业务流程图。
26.图9为sta收到开始升级之后进行的相关升级操作业务的流程图。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
28.实施例：在本实施例中：hplc：宽带低压电力载波技术；tdma：时分多址（time division multiple access）level:层级；bcn：beacon信标；cco：头端通信节点pco：代理转发节点；sta：尾端通信节点；req：request，请求；ack：acknowledge确认；cnf：confirm 确认；rep：reply 回复；tei：终端设备标识terminal equipment identifier。
29.如图1所示，一种使用tdma时隙快速升级的方法，方法包括以下步骤：1)cco向sta发送开始升级命令，sta收到后，进入升级状态；2)cco向sta发送数据块，sta收到数据后保持下来，并更新本地位图；3)cco查询sta状态，sta接收到后，返回状态及接收到数据块位图情况；4)针对sta站点缺少的数据块，cco向sta站点补包；5)重复3）和4）步，直到sta收齐数据为止；6)cco向sta发送执行升级，sta接收到后，验证升级包的完整性，并试运行成功后，本地保存接收到升级包的长度和crc备查；如果失败，将长度和crc置为0x00；7)cco查询站点信息，如果sta返回的长度和crc值与cco下发的相同，则认为站点升级成功，否则判断升级失败。
30.tdma是指由cco分配给指定节点的tdma时隙，在该时隙内，节点不需要进行信道竞争，可以独占被分配的tdma时隙，从而升级文件数据能够得到有效的传输，如果使用tdma，则对于升级节点可以固定时隙进行发送，可以保证在一个信标周期内通过tdma时隙发出，且可以通过tdma时隙的分配保证不会冲突，节省了csma的vcs时间和退避时间。
31.如图2所示，hplc组网由一个头结点和若干个从节点自组网组成，其中部分从节点作为代理节点承担转发中继的角色；hplc现在最多支持15层级深度的组网，每个节点均有自己的唯一设备标识tei；cco的tei设定为1，当cco对sta或pco进行任务的下发或查询时，根据具体尾端节点的层级进行时隙分配。
32.如图3所示，一个信标周期分为信标时隙、tdma时隙、csma时隙等，如图4和图6所
示，tdma时隙分割时，指明了该时隙分配给了哪个sta使用，具体的sta序列，复用了中央信标和代理信标的sta，每个tdma时隙的所属的sta和中央信标时隙和代理信标时隙所属cco和sta序列保持一致，每个时隙的长度，由tdma时隙长度确定，单位是1毫秒，所有的tdma时隙，只能指定给同一业务使用，指定的业务由tdma时隙链路标识符确定。
33.hplc站点的升级过程分为五种状态：空闲态、接收进行态、接收完成态、升级进行态、试运行态。sta没有进行在线升级时，处于空闲状态。sta进行在线升级时，若正传输文件数据，且文件数据尚未传输完成，则处于接收进行态。sta进行在线升级时，若已完成文件数据传输，且文件数据crc校验正确，则处于接收完成态。sta进行在线升级时，若文件数据crc校验正确，且收到执行升级命令，还未进行重启，则处于升级进行态。sta进行在线升级时，若已经重启，且未到试运行结束时刻，则处于试运行态。
34.如图8所示，cco进行升级具体过程包括以下步骤：2.1）cco发送查询站点信息报文，查看sta的站点信息以及是否需要进行站点升级；2.2）若sta站点信息显示可以进行升级，则cco发送开始升级报文，否则结束升级流程；2.3）cco收到sta的开始升级应答报文，则开始向sta传输文件数据，否则结束升级流程；2.4）cco发送完升级文件报文，发送查询sta站点升级状态，判断所有sta回复的升级状态报文，校验sta收到的文件信息的位图是否完整，判断sta是否完整收完整个升级文件；2.5）若cco收到的sta站点升级状态响应信息显示sta已经完整接收到了升级文件，则cco向sta发送执行升级报文；否则需要根据sta响应的状态信息的位图信息继续向sta补发缺失的升级报文；2.6）cco查询站点信息，判断sta是否成功升级完成。
35.如图9所示，sta进行升级具体过程包括以下步骤：3.1）sta收到cco的查询站点信息报文，将协议版本号和升级id信息放进查询站点信息上行报文发给cco；3.2）sta收到cco的开始升级命令，则sta进入接收进行态，sta开始接收cco的升级报文；3.3）sta响应cco的升级状态查询报文，将协议版本号、升级状态、有效块数、起始块号、升级id以及位图放进查询站点升级状态上行报文中响应给cco；3.4）sta若完整接收完升级报文，则进入接收完成态；当收到cco下发的执行升级报文命令，则转为升级进行态；3.5）sta升级之后，进行重启，进入试运行态，试运行成功结束则转为空闲态；试运行失败则将长度和crc置为0x00，升级失败；3.6）sta处于空闲态的时候，cco会下发查询站点信息，sta响应cco（和步骤1）中的响应过程相同），cco判断sta是否升级成功；3.7）sta若在升级的任一过程中收到cco下发的停止升级命令，则sta需要停止当前的升级操作。
36.如图4和图5所示，单播进行升级文件数据传输步骤如下：4.1）从cco到具体sta节点的路由上，cco通过bcn为每个节点均分配两个时隙，每个时隙又分为req/ind时隙和rep/cnf时隙；4.2）cco通过bcn进行tdma时隙的分配，中间的代理节点pco通过层层转发，最后将tdma时隙分配转发给sta，sta收到时隙分配后开始启用tdma时隙；4.3）cco通过tdma时隙进行关键数据的召测req或者下发ind，sta收到后也通过tdma时隙进行回复rep或者确认cnf；4.4）升级报文就是通过tdma时隙从节点网络cco发出，经过pco转发或者直接发给sta，sta收到升级报文便可以进行升级相关的操作。
37.如图6和图7所示，广播进行升级文件数据传输步骤如下：5.1）从cco到具体sta节点的路由上，cco通过bcn进行tdma时隙的分配，中间的代理节点pco通过层层转发最后将tdma时隙分配转发给sta，sta收到时隙分配后开始启用tdma时隙；5.2）cco通过tdma时隙进行关键数据的召测req或者下发ind，sta收到后也通过tdma时隙进行数据接收存储；5.3）升级报文就是通过tdma时隙从节点网络cco发出，经过pco转发或者直接发给sta，sta收到升级报文便可以进行升级相关的操作。
38.需要说明的是，以上内容仅仅说明了本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均落入本发明权利要求书的保护范围之内。