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专利号: 2020113618811
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高效的BPLC网络组网方法,其特征在于,包括设计CCO自适应组播发送关联确认帧机制和关联请求帧自适应等待重发机制;所述自适应组播发送关联确认帧机制中,在有多个关联回复帧待发时,用一个关联确认组播帧发送一组回复信息;所述关联请求帧自适应等待重发机制中,通过给CCO节点一段时间发送上一CSMA时隙未能发送的关联回复帧,使STA重发关联请求报文的时刻落在信标周期的任意时隙都能有效减少关联请求帧的不必要重传。

2.根据权利要求1所述的一种高效的BPLC网络组网方法,其特征在于:所述CCO自适应组播发送关联确认帧机制的步骤如下:步骤1:CCO开机时启动邻居网络监听定时器,如果在侦听时间T内接收到网间协调帧,进行网间网络标识NID和时隙的协调,如果在侦听时间T内接没有收到网间协调帧则进行单网络组网,CCO在信标时隙广播中央信标;

步骤2:邻居节点收到中央信标,检查信标的“开始关联标志位”是否为1,准备发送关联请求帧,站点准备发送前先侦听一下总线上是否有数据正在传送,若在侦听中发现信道闲,该STA站点向CCO直接发送关联请求帧,若在侦听中发现线路忙,则等待一个延时后再次侦听,若仍然忙,则继续延迟等待,若等待次数n超过阈值16,STA重发关联请求帧并标记此帧,每次延时的时间不一致,由截断的二进制指数退避算法确定延时值;若STA在一定时间内没有收到关联回复帧,则等待T时间重新发送关联请求帧,并对帧进行标记;

步骤3:CCO收到申请入网节点发出的关联请求帧,查询该关联请求帧对应STA站点信息,进行白名单认证,CCO查询站点的层数,确定下一跳目的地址,如果是一级站点,则目的地址是本节点,如果是多层,则目的地址是请求站点对应最低级别的PCO,CCO为节点分配TEI和时隙,保存在关联回复帧中;CCO对一级站点进行关联回复,若发送关联回复时发现信道繁忙,CCO会把关联回复帧放到专门的关联回复队列中;

步骤4:检测队列中的关联回复个数,如果为1,则等待信道空闲单播发送关联确认消息,如果大于1,则取出队列里的所有关联消息,获取每个节点地址信息,形成关联确认组播帧,关联确认组播帧长度小于最大帧长,否则形成第二组播帧,第二组播帧同样不能大于最大帧长,以此类推,待信道空闲时,发送给一级节点;

步骤5:一级节点判断自己是否是申请入网的节点,如果是,入网成功;如果不是,则该节点是申请入网节点最低级别的PCO,该节点通过CCO给自己发送的关联回复帧形成关联确认帧发给下一级节点,下一级节点也先判断自己是否是申请入网节点,如果不是,则该节点是入网节点的二级PCO,该节点安装地址信息继续发送该关联确认消息给自己的下级节点,以此类推,直到找到关联请求节点,入网成功;

步骤6:CCO收到STA发出的关联请求帧,判断是否有重发标志,如果有,则停止发送关联确认帧,在该时隙内,只接受关联请求帧,取出节点ID和原地址等信息,形成关联确认组播帧;在Tmax时刻组播发送关联确认组播帧。组播发送关联确认组播帧的算法和自适应组播回复关联确认帧机制中一致;

步骤7:一级节点判断自己是否是申请入网的节点,如果是,入网成功。如果不是,则该节点是申请入网节点最低级别的PCO,继续向下级节点发送,直到发送到入网申请节点,入网成功。

3.根据权利要求2所述的一种高效的BPLC网络组网方法,其特征在于;

所述CCO在发送关联回复帧前,先检查自己消息队列中关联确认帧的个数,如果个数等于1,则直接发送关联确认帧;如果缓存队列中的关联确认帧大于1,将缓存队列中的关联确认帧整合,组播发送,将此组播帧命名为关联确认组播帧;CCO发送的关联回复帧有两种帧格式,一种是关联确认帧,一种是关联确认组播帧;当CCO查询到自己缓存队列中有大于1个的关联确认帧等待发送,就将这些帧组合成关联确认组播帧组播发送,如果整合过程中发现加入一个关联确认帧后关联确认组播帧就大于最大帧长,则不再继续组合,将该最大的关联确认组播帧组播发送。

4.根据权利要求3所述的一种高效的BPLC网络组网方法,其特征在于,当CCO查询自己队列里面的关联确认消息个数,在个数为1时单播关联确认帧,当个数大于1时,使用关联确认组播帧,关联确认组播帧本身可以携带多个关联确认消息,基于关联确认帧提出关联确认组播帧,其修改如下:1.利用管理类型字段的剩余值表示此帧带有的关联确认消息的数量;2.删除管理消息帧头中的保留字段,减少帧的长度。

5.根据权利要求3所述的一种高效的BPLC网络组网方法,其特征在于:所述关联确认组播帧格式中,对管理消息帧头中的保留字段进行删除;关联确认组播帧的消息类型的最高位设置为1,在关联确认帧的数量大于1个情况下使用关联确认组播帧,使用0x1002‑0x1400范围表示关联确认组播帧中的关联确认帧数量,汇总站点数最多包含1022个,0x1401‑

0x14FF范围定义为关联确认帧数量的保留部分,通过关联确认组播帧中所携带的不同的关联确认消息的目的地址来区分不同的关联确认组播帧。

6.根据权利要求1‑5之一所述的一种高效的BPLC网络组网方法,其特征在于,所述关联请求帧自适应等待重发机制的步骤具体包括:

1)STA站点发送入网请求消息,并开启重发请求帧时钟;

2)CCO收到关联请求帧后,根据“CCO自适应组播回复关联确认帧”新机制发送关联回复帧;

3)若关联回复帧在CSMA时隙被STA成功接收,则STA入网成功,如果关联回复帧在该CSMA时隙未成功竞争到信道,则等待到下个CSMA时隙优先发送关联回复帧;

4)入网申请站点如若在重发帧计时器溢出后仍未收到关联回复帧且关联请求帧只能在下一CSMA时段重发,则先在CSMA时隙中等待一段时间,推荐值为CSMA时段长度值的一半,看是否有CCO发给该STA的关联回复。

7.根据权利要求6所述的一种高效的BPLC网络组网方法,其特征在于,步骤1)重发关联请求帧会出现以下几种情况:

0‑重发时间过短,落在当前信标周期的TDMA时隙或绑定CSMA时隙;1‑重发时间落在下一信标周期的信标时隙;2‑重发时间落在下一周期的CSMA时隙;3‑重发时间落在下一信标周期的TDMA时隙和绑定CSMA时隙;4‑重发时间落在下个信标时隙以后。

8.根据权利要求6所述的一种高效的BPLC网络组网方法,其特征在于:所述步骤4)等待重发有以下几种情况:

(1)如果收到CCO发给自己的关联回复帧,则无需重发关联请求帧;

(2)如果在等待时间内收到长度未达到最大帧长的关联确认组播帧,且组播帧中并无发送给该STA的关联确认消息,则表明CCO已没有给自己的关联确认信息,于是重发一个关联请求帧重新申请入网;

(3)如果在等待时间内收到达到最大帧长的关联确认组播帧,且组播帧中并无发送给该STA的关联确认消息,则还需继续侦听,直到等待时间结束;

(4)如果在等待时间内没有收到CCO发给自己的关联回复帧,则重发一个关联请求帧重新申请入网。

9.根据权利要求8所述的一种高效的BPLC网络组网方法,其特征在于:当STA重新发送关联请求帧的时刻落在下一信标周期的CSMA时隙时,先判断落在CSMA时隙前半段还是后半段,如果是前半段,则同样先侦听是否有CCO发送给自己的关联请求帧,到CSMA时隙一半处如果还未侦听到CCO发送给自己的关联回复帧,则在CSMA一半时刻重新竞争发送关联请求帧;如果从CSMA开始到CSMA一半时隙侦听到发送给自己的关联回复,则入网成功,则不必重发关联请求帧;

当STA重新发送关联请求帧的时刻落在下一信标周期的TDMA和绑定CSMA时隙时,本信标周期不作处理,在下一信标周期进行处理;

当STA重新发送关联请求帧的时刻落在其他信标周期时,需要停止等待到CSMA时隙进行处理。