[发明专利]基于多主站模式的低压电力线通信网络层管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于多主站模式的低压电力线通信网络层管理方法，属于电力线通信中的网络层管理技术领域。

背景技术

随着智能电网、智能家居的普及，将会有大量电气设备通过网络实现数据交换、远程监控和信息共享，电力线通信(Power Line Communication，简称PLC)技术将在其中发挥重要作用。采用电力线通信的设备具有种类繁多、运行灵活、即插即用等特点，如何进行有效的网络管理是当前广泛关注的热点。根据美国国家标准与技术局(NIST)的PAP-15工作组发布的最新PLC标准协议框架，PLC技术的物理层(PHY)和媒介访问控制层(MAC)标准已日趋成熟，但在网络层协议方面至今仍缺乏统一的技术标准。

目前在PLC通信的具体实施中，对于网络的管理基本都采用主从模式。主控节点除了实现网关的功能以外，还要对PLC网络中的节点通信进行管理和调度，如向网络中其它节点分配网络地址，在网络通信中执行轮询、转发等功能。这虽然简化了网络中其他节点的功能，但同时也使得主从模式的应用受到了限制，主要原因是：1)支持PLC通信的设备种类繁多，来自不同制造商，如果设备的通信协议与主节点不兼容，就无法接入网络；2)任何节点加入或退出网络都需要主节点的管理，网络构架缺乏灵活性；3)一旦主节点发生故障，其他节点也将无法正常通信。TCP/IP协议虽然能够作为PLC网络管理的一种解决方案，但对于家用电器或普通的办公设备来说会显著提高产品的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多主站模式的低压电力线通信网络层管理方法，该方法能解决低压电力网中大量存在的、无强实时性要求的通信设备如何在电力线通信网络中进行网络管理的问题，且该网络层管理方法简便、灵活，系统资源占用少，非常适用于智能家居和办公系统。

本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种基于多主站模式的低压电力线通信网络层管理方法，该基于多主站模式的低压电力线通信网络结构，包括网关和电力线通信节点，网关一端通过以太网与上位机或局域网的互连，网关的另一端通过电力线连接电力线通信网络，电力线通信网络采用总线型拓扑结构，电力线通信节点数为1至N个；其中网关具有固定的网络地址，接入电力线通信网络的其它节点需要通过动态地址分配过程配置一个合法的网络地址，才能进入正常数据通信状态；网络地址的长度为1个字节，即地址空间为0～255，其中“255”为全局地址，只能作为目的地址使用，“0”为网关地址，剩余的254个地址供节点自由申请；所述网络层管理方法的开发在电力线通信模块提供的物理层(PHY)及介质访问控制层(MAC)的协议软件基础上进行，如此软硬件结构的低压电力线通信网络层管理方法，其特征在于包括以下过程：

1)动态地址分配过程的通信、仲裁方式以及采用的报文

网络中的节点在获得合法的网络地址以前使用其具有的唯一的48位介质访问控制层(MAC)地址进行动态地址分配过程的通信，同时介质访问控制层(MAC)地址也是地址竞争的仲裁因素，节点的介质访问控制层(MAC)地址越小，则节点在地址竞争中具有的优先级越高；动态地址分配过程共使用了三种报文，分别为：

(1)地址申请报文：

源地址：节点的介质访问控制层(MAC)地址；

目的地址：全局地址；

报文类型：广播报文；

报文信息：申请的网络地址；

(2)冲突回应报文：

源地址：节点的介质访问控制层(MAC)地址；

目的地址：与本节点进行地址竞争的节点的介质访问控制层(MAC)地址；

报文类型：单播报文；

报文信息：正在申请的网络地址；

(3)地址声明报文：

源地址：节点的介质访问控制层(MAC)地址；

目的地址：申请本节点地址的节点的介质访问控制层(MAC)地址；

报文类型：单播报文；

报文信息：本节点的网络地址；

2)节点上电完成软硬件初始化后，进行动态地址分配的步骤是：

(1)确定首选地址，首选地址就是动态地址分配过程中申请的第一个地址，首选地址这样产生：节点上电后，检测上电标志位，若是第一次接入网络，且其介质访问控制层(MAC)地址的最后1个字节不为“0x00”和“0xFF”，则用其MAC地址的最后1个字节作为首选地址，若其介质访问控制层(MAC)地址的最后1个字节为“0x00”和“0xFF”，则将其首选地址设为1；若非第一次上电，则将上次保存的地址作为首选地址；