1.一种智能电网通信中的电力线载波IPv6与无线ZigBee间的通信方法,其特征在于,该通信方法是以数据包的多空间共存调度策略和过滤阻塞机制为核心,以不改变ZigBee和电力线载波IPv6协议为基础,通过控制异构网络中的数据包使得电力线载波IPv6网络与无线ZigBee网络之间相互通信,从而实现异构网络之间无缝连接,其中电力线载波IPv6网络和无线ZigBee网络之间通信相互转换的网关装置包括电力线载波模块、主控单元、电源管理单元、无线ZigBee射频模块和存储器模块,所述电力线载波IPv6的协议栈包括有基于OFDM的物理层、基于IEEE 802.15.4标准的MAC层、6LoWPAN适配层、IPv6网络层和采用UDP协议的传输层及IPv6应用层协议,其中6LoWPAN实现了IPv6报文在MAC层的传输;所述无线ZigBee的协议栈包括有2.4GHz的射频物理层、基于IEEE 802.15.4标准的MAC层、无线ZigBee网络层及无线ZigBee应用层协议,所述通信方法包括以下步骤:
101、对电力线载波IPv6与无线ZigBee间的通信模块进行初始化,包括主控单元初始化、电力线载波模块初始化和无线ZigBee射频模块初始化;所述的主控单元初始化,包括:I/O口的初始化,看门狗清零,中断响应处理,控制器定义所需的变量、常量和数据类型,Flash存储器处理,串行通信处理,定时器处理,以及Linux操作系统初始化;
102、在不改变ZigBee和电力线载波IPv6协议的前提下,电力线载波IPv6协议栈和无线ZigBee协议栈均被设置在主控单元,通过数据包的多空间共存调度策略和过滤阻塞机制,所述多空间共存调度策略为:当数据包需从ZigBee节点到ZigBee节点时,ZigBee模块直接从其内核空间进行数据读写访问;当有数据包从电力线载波IPv6节点到电力线载波IPv6节点时,电力线载波IPv6模块直接从其内核空间进行数据访问;当有电力线载波IPv6数据包需从ZigBee节点传输时,则先将电力线载波IPv6数据包拷贝到ZigBee用户空间,ZigBee模块从该空间获取相应数据包;当有ZigBee数据包需从电力线载波IPv6节点传输时,则先将ZigBee数据包拷贝到电力线载波IPv6用户空间,电力线载波IPv6模块从该空间获取相应数据包,从而实现对数据包的多空间共存调度;过滤阻塞机制为:由于多空间共存,内核空间和用户空间对接收的数据包的目的地址与地址池中的地址比对,若相符则进行处理,反之则进行阻塞,从而实现过对数据包的过滤阻塞;载波IPv6数据包和ZigBee数据包进行处理;
电力线载波模块通过轮询方式查询电力线上是否有数据传输,提取电力线上的有效数据,进行解析并传递给主控单元,主控单元根据接收到的报文产生中断,主控单元接收到电力线载波模块解析后的数据,则执行步骤103;无线ZigBee子网的接入模块等待接收2.4GHz无线网络的数据,如果在设定的时间内没有进行收、发数据,无线射频模块则进入休眠状态,当有数据传输时会对射频模块进行唤醒并传输数据,主控单元接收到无线ZigBee数据,则执行步骤104;
103、电力线载波模块将接收到的数据信息传给主控单元,主控单元将接收到的电力线载波数据报文转换为无线ZigBee数据报文,再将无线ZigBee数据报文通过串行发送缓冲器经射频天线进行无线发射;
104、主控单元的控制器对从射频天线经串行接收缓冲器接收到的无线ZigBee数据报文信息进行解析,提取有效数据包后,将会对该数据进行无线ZigBee数据报文到电力线载波数据报文的转换,并将转换后的数据经电力线载波模块耦合到电力线传输媒介进行传输。
2.根据权利要求1所述的智能电网通信中的电力线载波IPv6与无线ZigBee间的通信方法,其特征在于,步骤101中所述的电力线载波模块初始化,包括以下步骤:
(1)电力线载波模块的硬件底层初始化,包括有时钟、I/O口、定时器、串口通信和中断优先级设置;
(2)电力线载波模块中IPv6协议栈的初始化,包括有应用层的收、发状态和应用层的属性,物理层的收、发状态和OFDM调制解调,以及物理层的属性、标志位和内存空间分配,MAC层的收、发状态和MAC层的属性及地址,适配层的收、发状态和适配层的属性,网络层的收、发状态和网络层的属性、IPv6的地址及网络管理;
(3)网关载波模块的组网,载波节点通过发送入网请求、连接请求交互过程完成入网,网关载波模块为入网的载波节点分配全球唯一的IPv6地址,从而形成支持IPv6技术的电力线载波通信网络。
3.根据权利要求1所述的智能电网通信中的电力线载波IPv6与无线ZigBee间的通信方法,其特征在于,所述步骤102中采用多空间共存调度策略和过滤阻塞机制,处理待转换的电力线载波IPv6和无线ZigBee数据包,以及对其他数据包的滤除,对于数据包的多空间共存调度策略和过滤阻塞机制,主控单元中具有用户空间和内核空间,电力线载波IPv6协议栈和无线ZigBee协议栈均被设置在主控单元,其中用户空间主要处理异构网络转换的数据包,而内核空间主要负责同构网络的相关数据包,同时处理以太网数据;流经主控单元的数据包有电力线载波IPv6节点到电力线载波IPv6节点、无线ZigBee节点到ZigBee节点、电力线载波IPv6节点到无线ZigBee节点、无线ZigBee节点到电力线载波IPv6节点;针对不同类型的数据包,通过设置内核空间模块和用户空间模块,当待转换的数据包经过内核挂接点时,内核将该数据包拷贝一份给挂接点模块处理,并返回一个信息给内核,交由用户空间进行相应的数据包处理,从而实现对数据包的多空间共存调度策略,对于所述的数据包过滤阻塞机制,通过对接收到的数据包地址与相应地址池进行比对,判断其是否与所属地址池中的地址相符,若相符则进行处理,反之则进行阻塞;针对同构网络而言,其地址池所存储的为所属同构网络地址;而对于异构网络,其地址池所存储的为需要转换为异构网络的载波IPv6或ZigBee节点地址。
4.根据权利要求1所述的智能电网通信中的电力线载波IPv6与无线ZigBee间的通信方法,其特征在于,步骤103中所述的主控单元将接收到的电力线载波数据报文转换为无线ZigBee数据报文的过程中,具体包括以下步骤:(1)主控单元通过SLIP协议获取电力线载波模块对IPv6报文解析后的数据及长度、源地址、目的地址、源端口和目的端口,解析后的报文作为ZigBee协议的应用层负载;
(2)主控单元将ZigBee协议报文的设备地址与电力线载波报文的目的地址绑定,通过目的地址来获取ZigBee协议地址;
(3)加载应用层帧头、网络层帧头和MAC层帧头,完成ZigBee数据报文的封装,并经过SLIP协议由射频天线发送到2.4GHz无线网络。
5.根据权利要求1所述的智能电网通信中的电力线载波IPv6与无线ZigBee间的通信方法,其特征在于,步骤104中无线ZigBee数据报文到电力线载波数据报文的转换的步骤具体为:(1)ZigBee模块主控单元对收到的报文进行解析,获取无线ZigBee子网接入节点的源地址、目的地址和数据及长度,提取有效数据后通过SLIP协议发给主控单元,并将解析后的数据作为电力线载波数据报文;
(2)将该数据报文按照电力线载波IPv6协议栈封装成IPv6协议的数据报文,从而转换成电力线载波IPv6报文;
(3)通过SLIP协议由电力线载波IPv6子网接入模块传输给电力线载波IPv6网络节点,最终通过电力线载波模块耦合到电力线传输媒介上进行传输。