一种适用于高丢包率环境的PLC链路层通信方法技术

本发明专利技术提供一种适用于高丢包率环境的PLC链路层通信方法，针对发送端，包括以下步骤：接收到上层应用或链路层控制数据包时，将其映射到某个虚拟连接中；采用P2SP协议将每个虚拟连接中的数据包汇聚成数据流；将数据流进行分段封装；选择虚拟连接，进行数据包传输。针对接收端，包括以下步骤：接收到物理层数据包且CRC正确时，向发送端发送确认消息；将接收到的数据包上传至链路层；去掉链路层包头，并将数据包映射到相应的虚拟连接中；采用P2SP协议解析出上层应用数据包或链路层控制数据包。该方法可提高短数据包的抗干扰能力，在时隙系统中解决因短数据包传输造成信道利用率低下的问题，在高丢包率环境下实现可靠的数据传输，且传输媒体利用率接近100％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通信方法，具体涉及一种适用于高丢包率环境的PLC链路层通信 方法。
技术介绍
电力线载波通信（Power Line Communication，PLC)环境恶劣，物理层的丢包率通 常在5~20%。承载电力通信业务的数据包通常较短，很难通过编码、交织技术对抗信道突 发干扰。此外，在电力线载波通信网络中，大规模的节点部署，业务的高可靠性、高实时性需 求，有限的通信带宽和恶劣的载波信道环境，对传输媒体的利用率提出了更高的要求。 大部分窄带电力线载波通信系统采用基于IEEE 802. 15. 4的媒体接入控制（Media Access Control，MAC)协议，如PRME、PLC-G3、IEEE P1901.2。数据传输通常采用竞争期的 载波监听多址接入 / 冲突避免（Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance， CSMA/CA)方式。由于隐藏终端等问题，采用CSMA/CA方式时不可避免地会发生一些数据传 输冲突，且接收端无法判定数据包丢失是由于冲突、干扰或者信道衰减造成的。对于IEEE 802. 11无线系统来说，当系统中包含若干个节点时，信道的利用率仅为20-40% 。与此 同时，在非竞争期采用非竞争信道接入方式时，额外开销同样会降低智能读表和智能控制 的效率。 采用集中式资源管理时隙系统的信道利用率很高，例如GSM/GPRS系统等。也 有研宄者将时隙传输模式引入到PLC系统中。时隙系统的时隙长度通常是固定的，但每 项传输任务占用的时隙个数是可变的。为了适应电力线载波信道状态，几乎所有的电力线 载波通信技术都支持多种调制编码方式。不同传输模式的频带效率不同，这导致了各模式 下固定时隙的长度依赖于包长，故要求链路层能够处理这种不同。 此外，基于IEEE 802. 15. 4的MAC协议使用停止等待协议重传数据包。当且 仅当传播时延可以忽略时，停止等待协议是有效的。在电力线载波通信网络中，当使用 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing，0FDM)调制方式时，有相当大的处 理时延，相当于有较大的传播时延。对于经济、能量有效的系统来说，处理时延相当于1~ 2个OFDM符号的长度。 因此，研宄高丢包率环境下链路层的可靠、有效重传非常有意义。 参考文献如下： W. Liu, G. Bumiller，H. Gao, " On (Power-) Line Defined PLC System"，IEEE ISPLC 2014, International Symposium on Power Line Communication and its Applica tions, Glasgow, Scottland, April 2014. DKE AK 0· 141，PLC of K461, "National Requirements for narrowband PLC solutions^；www. dke. de/de/Service/Installationstechnik/Seiten/NationaleAnforde rungenanSchmalbandPLC. asp x. IEEE Standard P1901. 2, December 2013. BumiHer, G. , "Single Frequency Network Technology for Fast ad-hoc Networks over Power Lines^1ISBN 978-3-86553-346-3, WiKu Verlag, Koln, 2010. Siegmund M. Redl, Matthias K. Weber, Malcolm W. Oliphant: An Introduction to GSM, Artech House, March 1995, ISBN 978-0-89006-785-7. Power Line Communications, Theory and Applications for Narrowband and Broadband Communications over Power Lines ；Editors:Hendrik C. Ferreira, Lutz Lampe,John Newbury,Theo G.Swart.John Wiley&Sons Ltd, Chichester,United Kingdom, 2010, ISBN 978-0-470-74030-9.
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种适用于高丢包率环境的PLC链路 层通信方法，可在高丢包率环境中为智能电网监测、远程控制等业务提供可靠的通信服务， 主要应用于中低压电力通信领域。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案： 本专利技术提供一种适用于高丢包率环境的PLC链路层通信方法，所述方法包括以下 步骤： 步骤1 :发送端接收到数据包时，首先将数据包映射到某个虚拟连接中； 步骤2 :发送端将每个虚拟连接中的数据包汇聚成数据流； 步骤3 :发送端链路层将数据流进行分段封装； 步骤4 :发送端选择虚拟连接，并进行数据包传输。 所述步骤1中，数据包包括上层应用数据包和链路层控制数据包。 所述步骤2中，发送端采用P2SP协议将每个虚拟连接中的数据包汇聚成数据流。 所述发送端采用P2SP协议将每个虚拟连接中的数据包汇聚成数据流的具体过程 如下： 所述发送端根据数据包的类型填充P2SP协议头，将所有数据包串联，将数据包汇 聚成数据流。 所述P2SP协议头长度为2个字节，其由关键字和码字构成；关键字长度为12位， 为固定的序列，表示数据包的开始；码字长度为4位，表示数据包的类型。 所述步骤3中，发送端链路层将数据流进行分段封装，具体是将数据流分装成长 度相同的数据段，并在数据段之前添加链路层包头。 所述数据段的长度和系统采用的调制模式有关；具体为： 1)当系统采用增强模式时，数据段的长度是常规模式时的二倍； 2)当系统采用鲁棒模式时，数据段的长度是常规模式的二分之一。 所述链路层包头包括重启标识、初始标识、连接ID、起始地址、数据包长度、响应标 识和发送标识。 所述步骤4中，有数据包发送需求时，发送端选择发送虚拟连接，被选中的虚拟连 接开始进行数据包传输。 单个虚拟连接包含4种数据包传输状态，分别为：调制、发送、解调、上层数据处 理。 所述发送端选择虚拟连接时，确保不同的虚拟连接处于不同的数据包传输状态。 被选中的虚拟连接开始发送数据包，若收到确认消息，则表明数据包发送成功，重 置发送标识；否则，等待发送端再次选择该虚拟连接时重传数据包。 一种适用于高丢包率环境的PLC链路层通信方法，所述方法包括以下步骤： 步骤1 :接收端接收到物理层数据包后，检验CRC是否正确，若正确，则向发送端发 送确认消息，进入步骤2,否则直接将物理层数据包丢弃； 步骤2 :接收端将接收到的物理层数据包上传至链路层； 步骤3 :链路层去掉链路层包头，并将数据包映射到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于高丢包率环境的PLC链路层通信方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：发送端接收到数据包时，首先将数据包映射到某个虚拟连接中；步骤2：发送端将每个虚拟连接中的数据包汇聚成数据流；步骤3：发送端链路层将数据流进行分段封装；步骤4：发送端选择虚拟连接，并进行数据包传输。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟麟，安春燕，李建岐，陆阳，高鸿坚，李超，赵勇，赵涛，禇广斌，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国网智能电网研究院，国家电网公司，国网浙江省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11