用于G3电力线通信网络的重叠优先级竞争窗口制造技术

本发明专利技术公开了在G3-PLC网络中用于重叠优先级竞争窗口(707,801)的方法和系统的实施例。在一个实施例中，允许正常优先级竞争窗口(NPCW)(801)与高优先级竞争窗口(HPCW)(707)重叠。正常优先级帧(即，NPCW)的最小竞争窗口(801)等于或者长于高优先级帧(即，HPCW)的竞争窗口(707)。通过使NPCW(801)长于HPCW(707)，高优先级帧将比正常优先级帧在传输重新尝试上具有更好的机会访问信道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于访问G3电力线通信网络中的信道的方法
本专利技术涉及用于电力线通信(PLC)的装置和方法。
技术介绍
电力线通信(PLC)包括用于通过也被用于向住宅、建筑以及其他场所传输电力的同一介质(例如，导线、电力线或者其他导体)传递数据的系统。以其最简单的术语来说，PLC将通信信号调制到现有的电力线上。这使得设备能够在不引入任何新的导线或者电缆的情况下被网络化。这个能力在能够通过网络化利用更大的智能和效率的各种各样的应用中极具吸引力。PLC应用包括公共事业仪表、家域网(homeareanetwork)以及电器和照明控制。PLC是使用电力线作为通信信道的任何技术的通用术语。在世界各地，当前各种PLC标准工作正在进行。不同的标准集中于不同的性能因素以及涉及特别应用和操作环境的问题。最知名的PLC标准之一是G3-PLC，其已经被国际电信联盟(ITU)批准。使用PLC与公共事业仪表通信在不需要安装额外电线的情况下实现诸如自动仪表计数(AMR)与自动仪表结构(AMI)的通信的应用。用户也可以使用PLC将家庭电表连接到能源监控设备或者家用显示器以监控他们的能源消耗，并且基于每天时间需求使用低成本的电力定价。随着家域网扩大到包括控制家庭电器，以便更有效地消费能源，OEM可以使用PLC链接这些设备和家庭网络。PLC也可以通过将智能结合到各种的照明产品以实现诸如远程控制照明、自动激活和停用灯、监控使用以精确计算能源消耗以及与电网的连接等功能来支持家庭和工业的自动化。实现PLC系统的方式依赖于地方性法规、当地电网的特性等。PLC用户可用的频段依赖于系统的位置。在欧洲，PLC段由CENELEC(欧洲电工标准化委员会)定义。CENELEC-A段(3kHz-95kHz)是能源提供者专用。CENELEC-B,C,D段向终端用户应用开放，其可以包括PLC用户。典型地，PLC系统工作在使用36音调且以1.5675kHz间隔的CENELEC-A段中的35-90kHz。在美国，FCC已经实施了开始于535kHz的发射要求，并且因此PLC系统具有定义为154-487.5kHz、使用72音调且以4.6875kHz间隔的FCC段。在世界的其他地方使用不同的频段，例如，在日本无线工业和商贸联合会定义的段工作在10-450KHz，并且在中国电力科学研究院定义的段工作在3-90kHz。为处理不同的优先级别，G3-PLC允许使用高优先级竞争窗口(HPCW)，其中仅具有高优先级数据包的节点可以竞争并且传输帧。然而，当在网络中没有具有高优先级帧的节点时，其他节点在发送任何帧之前仍然不得不等待整个HPCW窗口。这浪费了网络资源。HPCW的这种延迟将影响可实现的吞吐量，因为具有高优先级帧的节点在网络中的一段重要时间里可能不出现。而且，目前的G3-PLC机制仅确保避免与能够感知信道的邻近节点的冲突，而不能避免与隐藏节点的冲突。
技术实现思路
本专利技术提供用于在G3-PLC网络中重叠优先级竞争窗口的方法和系统的实施例。在一个实施例中，允许正常优先级竞争窗口(NPCW)与HPCW重叠。正常优先级帧的最小竞争窗口(即，NPCW)等于或者长于高优先级帧的竞争窗口(即，HPCW)。通过使得NPCW长于HPCW，高优先级帧将具有更好的机会访问信道。HPCW和NPCW的这种重叠将仅对高优先级帧的性能产生很小的影响。打算发送正常优先级帧的节点的冲突的窗口大小增加(例如，如果HPCW和NPCW最初具有相同长度，则其增加2倍)。然而，高优先级帧的窗口大小保持与原始的HPCW相等。在重发尝试期间，正常优先级帧的回退时段将正常优先级帧推出HPCW，而高优先级帧将继续尝试在HPCW中发送。因此，高优先级帧在重发尝试期间具有增加的机会以便成功发送。所提出的解决方案在不显著影响网络提供优先级的能力的情况下，帮助提高网络吞吐量。此外，允许重叠NPCW和HPCW提高了在当没有高优先级帧时的时段期间(这在现实的通信量条件中是非常长的时段)的网络吞吐量。附图说明图1是根据某些实施例的PLC系统的图示。图2是根据某些实施例的PLC设备或者调制解调器的框图。图3是根据某些实施例的PLC网关的框图。图4是根据某些实施例的PLC数据集中器的框图。图5是示出被配置用于点到点PLC的系统的一个实施例的示意框图。图6是根据某些实施例的集成电路的框图。图7示出使用现有标准的G3-PLC网络中的信道访问。图8示出通过根据一个实施例的修改的正常优先级竞争窗口的G3-PLC网络中的信道访问。具体实施方式G3-PLC标准要求用于高优先级帧和正常优先级帧的独立的竞争窗口。本专利技术的实施例定向于修改正常优先级帧的竞争窗口(NPCW)以重叠高优先级帧的竞争窗口(HPCW)。这允许正常优先级帧在没有高优先级帧时更快地访问信道，并且因此通过减小正常优先级帧来提高整个系统吞吐量。下面在图7-图8中描述了此系统的示例。图1-图6概括地描述G3-PLC的系统和方法。图1根据某些实施例示出在G3-PLC网络中具有重叠的优先级竞争窗口的电力线通信系统。来自子节点101的中压(MV)电力线通常运输在数千伏范围内的电压。变压器104将MV电力下降到低压(LV)线105上的LV电力，LV线105运输100-240VAC范围内的电压。变压器104通常被设计为以50-60Hz范围内的非常低的频率工作。变压器104通常不允许高频率诸如大于100KHz的信号通过LV线105和MV线103之间。LV线105经由通常被安装在住宅102a-n外部上的仪表106a-n向用户馈送电力。虽然被称作“住宅”，但是场所102a-n可以包括任何类型的建筑物、设施、电动汽车充电节点或者电力被接收和/或被消耗的其他场地。诸如面板107的断路器面板提供仪表106n与住宅102n内的电线108之间的接口。电线108向插座110、开关111以及住宅102n内的其他电气设备输送电力。图1中所示的电力线拓扑结构可以被用于向住宅102a-n传送高速通信。在某些实施例中，电力线通信的调制解调器或者网关112n-n可以被耦合到仪表106a-n处的LV电力线105。PLC调制解调器/网关112a-n可以被用来通过MV/LV线103/105发送和接收数据信号。这些数据信号可以被用于支持计量和电力输送应用(例如，智能电网应用)、通信系统、高速互联网、电话、视频会议以及视频传送等。通过在电力传输网络上传输电信和/或数据信号，不需要为每个用户120a-n安装新的电缆。因此，通过使用现有电力分配系统来传送数据信号，有可能明显地节约成本。通过电力线传输数据的说明性方法可以使用具有不同于电力信号的频率的载波信号。该载波信号可以被数据调制，例如，使用OFDM技术或者所描述的类似技术(例如，G3-PL标准)。在住宅102a-n处的PLC调制解调器或者网关112a-n使用MV/LV电网来传送数据信号到PLC数据集中器或者路由器114并且传送来自PLC数据集中器或者路由器114的数据信号，而不需要额外的布线。集中器114可以被耦合到MV线103或者LV线105。调制解调器或者网关112a-n可以支持诸如高速宽带互联网链接、窄带控制应用、低带宽数据收集应用等的应用。在家庭环境中，例如，调制解调器或者网关112a-n可以进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于访问由高优先级帧和正常优先级帧使用的信道(503)的方法，其包括：由电力线通信发射器设备即PLC发射器设备(501)执行以下操作，生成正常优先级数据包；使用回退指数值计算回退时间；在高优先级竞争窗口(707)的起始处开始所述回退时间的延迟；以及在所述回退时间延迟之后，尝试在所述高优先级竞争窗口(707)期间访问所述信道(503)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.28 US 61/616,518;2013.03.20 US 13/848,0561.一种用于访问由高优先级帧和正常优先级帧使用的信道(503)的方法，其包括：由电力线通信发射器设备即PLC发射器设备(501)执行以下操作，生成正常优先级数据包；使用回退指数值计算回退时间；在高优先级竞争窗口(707)的起始处开始所述回退时间的延迟；以及在所述回退时间延迟之后，尝试在所述高优先级竞争窗口(707)期间访问所述信道(503)。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：确定所述信道(503)繁忙；增加所述回退指数值；以及使用所述增加的回退指数值计算更新的回退时间；在所述高优先级竞争窗口(707)的起始处开始所述增加的回退时间的延迟；以及在所述增加的回退时间延迟之后，尝试在所述高优先级竞争窗口(707)期间访问所述信道。3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：确定所述信道(503)繁忙；仅增加正常优先级帧的回退指数值，而不增加高优先级帧的回退指数值；以及使用所述增加的回退指数值计算更新的回退时间；在所述高优先级竞争窗口(707)的起始处开始所述增加的回退时间的延迟；以及在所述增加的回退时间延迟之后，尝试访问所述信道。4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：确定所述信道(503)空闲；以及在所述高优先级竞争窗口(707)期间，发送所述正常优先级数据包。5.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：确定所述信道(503)在所述增加的回退时间之后空闲；以及在所述高优先级竞争窗口(707)期间，发送所述正常优先级数据包。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述PLC发送器设备的所述高优先级竞争窗口(707)和正常优先级竞争窗口...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·维亚雅三克尔，R·为丹特姆，T·潘德，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US