[发明专利]电力线载波通信实现分布式网络交换的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是涉及本发明涉及一种电力线载波通信实现分布式网络交换的方法。

背景技术

电力线载波通信是指利用现有的电力传输介质(电缆、架空线)作为信息传输媒介，通过载波方式将模拟或数字信号进行传输的一种特殊通信方式。电力线载波最大的优势就是可以利用电力线网络作为一种通信媒介，这是世界上分布范围最广的、最经济的有线通信资源。国外很早就有对电力线载波通讯技术的研究，但是因各个国家的使用频率范围不同，国外的电力线载波产品均是根据本地区电网特性、电网结构而设计。而我国配电网结构复杂，配电自动化系统中的信息接入点多，且地理位置分布广，有一个稳定的通信信息平台是建设智能电网的重要保证。我国单个通信点信息量少，通信设备工作环境差，其通信组网方式也必须找到一个技术性能、造价和建设维护方面都能满足需求的通信解决方案。

目前，现有的中压配电载关键设备是电力线载波通信机(简称载波机)。如图1所示，电力线载波通信机挂接在电力线上，连接配电自动化控制中心的载波机(称为主载波机)将配电自动化控制中心发送的配电命令调制到电力线，经远端的载波机(称为从载波机)解调后发送给相应的配电自动化终端。根据配电自动化控制中心、终端设备的接口不同，载波机通常支持以太网口、串口两种方式。早期设备以串口设备为主，现越来越多的配电自动化设备采用以太网口连接。

在基于以原有太网接口的载波通信网络中，配电自动化控制中心与主载波机之间通过TCP方式连接，配电自动化控制中心作为客户端，主载波机作为服务器。主载波机通过不同端口区分不同配电自动化终端，如7000对于DTU1,7001对DTU2。配电自动化终端与从载波机之间也是通过TCP方式连接，从载波机作为客户端，配电自动化终端作为服务器。但是基于网络应用层端口模式的数据转发过程中，电力线载波数据转发过程中，只需要转发网络数据包的应用层数据，并不转发应用层以下的数据帧报文。从最大限度上节约了载波网络的数据容量，提高了数据的传输效率。但是随着以太网的拓展和延伸， 采用基于应用层端口的数据派发模式隔离了各个通信数据源的局域网效应，各个数据源并不是在同一个局域网内工作，为以后的网络设备通信带来了诸多不便因素，例如：各数据终端直接不能直接建立网络TCP或者UDP连接，不能通过ICMP查询网络状态，难以开展VOIP等IP附加业务、端口配置和应用非常复杂等等。上述方式的本质是，TCP报文段在应用层转发，所以现有的载波机不支持非TCP报文段封装的消息，主要表现在：

(1)不支持ICMP协议。

通过运行ICMP协议，配电自动化控制中心获悉配电自动化终端在线状态和运行状态，但ICMP消息不是基于TCP报文段的。

(2)难以开展VOIP等增值业务。

现有增值业务通常是基于端到端通过TCP和UDP协议实现，而基于应用层转发显然不是端到端的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于电力线载波通信技术实现分布式网络交换的方法，使承载IP类型的网络数据帧能在电力线载波通信机之间透明传输，使通过电力线连接的多台载波机效果上等同于一个以太网交换机，即用多台电力线载波机构建一个分布式以太网交换机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电力线载波通信实现分布式网络交换的方法；

由于距离及信号衰减原因，主载波机并不能与挂接在同一对电力线的每一台从载波机通信，也不能在全网范围广播，所以，配电自动化终端新上线时，并不能向网络发送广播消息，配电自动化控制中心没有该配电自动化终端的MAC地址信息。当配电控制中心向该配电自动化终端发送命令消息时，首先要进行ARP地址解析，即试图通过主载波机发送ARP广播消息，但电力载波机通信并不能进行全网广播，所以结果是ARP解析失败。本发明设计了主从载波机间状态同步方法，本方法主要分为以下两大步骤(一、二)，本方法的两大步骤实施无先后顺序要求也可同时实施。

一、主从载波机之间状态同步进行MAC地址学习，通过以下步骤：

1、各载波机通过以太网的数据信息解析出网络数据帧，通过分析网络数据帧结构，载波机自动学习挂接在本载波机下的所有设备信息(IP、MAC地址、VLAN ID)，生成包 含所述设备信息的本地状态表；

2、当载波设备网络状态或者载波设备附属终端设备(即配电自动化终端)的网络状态变化时，向载波的附属主载波设备(即向载波网络的主载波机)同步网络状态信息，通过状态同步，各载波机生成载波设备状态表，载波设备状态表记录载波机设备信息；