[发明专利]一种适用于高丢包率环境的PLC链路层通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信方法，具体涉及一种适用于高丢包率环境的PLC链路层通信方法。

背景技术

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[1]。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PRIME、PLC-G3、IEEE P1901.2[2-3]。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％[4]。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[5]。也有研究者将时隙传输模式引入到PLC系统中[6]。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，OFDM)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[6]。

因此，研究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：

[1]W.Liu,G.Bumiller,H.Gao,”On(Power-)Line Defined PLC System”,IEEE ISPLC 2014,International Symposium on Power Line Communication and its Applications,Glasgow,Scottland,April 2014.

[2]DKE AK 0.141,PLC of K461,“National Requirements for narrowband PLC solutions”；www.dke.de/de/Service/Installationstechnik/Seiten/NationaleAnforderungenanSchmalbandPLC.asp x.

[3]IEEE Standard P1901.2,December 2013.

[4]Bumiller,G.,“Single Frequency Network Technology for Fast ad-hoc Networks over Power Lines”,ISBN 978-3-86553-346-3,WiKu Verlag,2010.

[5]Siegmund M.Redl,Matthias K.Weber,Malcolm W.Oliphant:An Introduction to GSM,Artech House,March 1995,ISBN 978-0-89006-785-7.