技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于電力線通信(PLC)的裝置和方法。

背景技術(shù)：

電力線通信(PLC)包括用于通過(guò)也被用于向住宅、建筑以及其他場(chǎng)所傳輸電力的同一介質(zhì)(例如，導(dǎo)線、電力線或者其他導(dǎo)體)傳遞數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。以其最簡(jiǎn)單的術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，PLC將通信信號(hào)調(diào)制到現(xiàn)有的電力線上。這使得設(shè)備能夠在不引入任何新的導(dǎo)線或者電纜的情況下被網(wǎng)絡(luò)化。這個(gè)能力在能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化利用更大的智能和效率的各種各樣的應(yīng)用中極具吸引力。PLC應(yīng)用包括公共事業(yè)儀表、家域網(wǎng)(home area network)以及電器和照明控制。

PLC是使用電力線作為通信信道的任何技術(shù)的通用術(shù)語(yǔ)。在世界各地，當(dāng)前各種PLC標(biāo)準(zhǔn)工作正在進(jìn)行。不同的標(biāo)準(zhǔn)集中于不同的性能因素以及涉及特別應(yīng)用和操作環(huán)境的問(wèn)題。最知名的PLC標(biāo)準(zhǔn)之一是G3-PLC，其已經(jīng)被國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)批準(zhǔn)。

使用PLC與公共事業(yè)儀表通信在不需要安裝額外電線的情況下實(shí)現(xiàn)諸如自動(dòng)儀表計(jì)數(shù)(AMR)與自動(dòng)儀表結(jié)構(gòu)(AMI)的通信的應(yīng)用。用戶也可以使用PLC將家庭電表連接到能源監(jiān)控設(shè)備或者家用顯示器以監(jiān)控他們的能源消耗，并且基于每天時(shí)間需求使用低成本的電力定價(jià)。

隨著家域網(wǎng)擴(kuò)大到包括控制家庭電器，以便更有效地消費(fèi)能源，OEM可以使用PLC鏈接這些設(shè)備和家庭網(wǎng)絡(luò)。PLC也可以通過(guò)將智能結(jié)合到各種的照明產(chǎn)品以實(shí)現(xiàn)諸如遠(yuǎn)程控制照明、自動(dòng)激活和停用燈、監(jiān)控使用以精確計(jì)算能源消耗以及與電網(wǎng)的連接等功能來(lái)支持家庭和工業(yè)的自動(dòng)化。

實(shí)現(xiàn)PLC系統(tǒng)的方式依賴于地方性法規(guī)、當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的特性等。PLC用戶可用的頻段依賴于系統(tǒng)的位置。在歐洲，PLC段由CENELEC(歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì))定義。CENELEC-A段(3kHz-95kHz)是能源提供者專用。CENELEC-B,C,D段向終端用戶應(yīng)用開(kāi)放，其可以包括PLC用戶。典型地，PLC系統(tǒng)工作在使用36音調(diào)且以1.5675kHz間隔的CENELEC-A段中的35-90kHz。在美國(guó)，F(xiàn)CC已經(jīng)實(shí)施了開(kāi)始于535kHz的發(fā)射要求，并且因此PLC系統(tǒng)具有定義為154-487.5kHz、使用72音調(diào)且以4.6875kHz間隔的FCC段。在世界的其他地方使用不同的頻段，例如，在日本無(wú)線工業(yè)和商貿(mào)聯(lián)合會(huì)定義的段工作在10-450KHz，并且在中國(guó)電力科學(xué)研究院定義的段工作在3-90kHz。

為處理不同的優(yōu)先級(jí)別，G3-PLC允許使用高優(yōu)先級(jí)競(jìng)爭(zhēng)窗口(HPCW)，其中僅具有高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)可以競(jìng)爭(zhēng)并且傳輸幀。然而，當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有具有高優(yōu)先級(jí)幀的節(jié)點(diǎn)時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)在發(fā)送任何幀之前仍然不得不等待整個(gè)HPCW窗口。這浪費(fèi)了網(wǎng)絡(luò)資源。HPCW的這種延遲將影響可實(shí)現(xiàn)的吞吐量，因?yàn)榫哂懈邇?yōu)先級(jí)幀的節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的一段重要時(shí)間里可能不出現(xiàn)。而且，目前的G3-PLC機(jī)制僅確保避免與能夠感知信道的鄰近節(jié)點(diǎn)的沖突，而不能避免與隱藏節(jié)點(diǎn)的沖突。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供用于在G3-PLC網(wǎng)絡(luò)中重疊優(yōu)先級(jí)競(jìng)爭(zhēng)窗口的方法和系統(tǒng)的實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，允許正常優(yōu)先級(jí)競(jìng)爭(zhēng)窗口(NPCW)與HPCW重疊。正常優(yōu)先級(jí)幀的最小競(jìng)爭(zhēng)窗口(即，NPCW)等于或者長(zhǎng)于高優(yōu)先級(jí)幀的競(jìng)爭(zhēng)窗口(即，HPCW)。通過(guò)使得NPCW長(zhǎng)于HPCW，高優(yōu)先級(jí)幀將具有更好的機(jī)會(huì)訪問(wèn)信道。

HPCW和NPCW的這種重疊將僅對(duì)高優(yōu)先級(jí)幀的性能產(chǎn)生很小的影響。打算發(fā)送正常優(yōu)先級(jí)幀的節(jié)點(diǎn)的沖突的窗口大小增加(例如，如果HPCW和NPCW最初具有相同長(zhǎng)度，則其增加2倍)。然而，高優(yōu)先級(jí)幀的窗口大小保持與原始的HPCW相等。在重發(fā)嘗試期間，正常優(yōu)先級(jí)幀的回退時(shí)段將正常優(yōu)先級(jí)幀推出HPCW，而高優(yōu)先級(jí)幀將繼續(xù)嘗試在HPCW中發(fā)送。因此，高優(yōu)先級(jí)幀在重發(fā)嘗試期間具有增加的機(jī)會(huì)以便成功發(fā)送。

所提出的解決方案在不顯著影響網(wǎng)絡(luò)提供優(yōu)先級(jí)的能力的情況下，幫助提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。此外，允許重疊NPCW和HPCW提高了在當(dāng)沒(méi)有高優(yōu)先級(jí)幀時(shí)的時(shí)段期間(這在現(xiàn)實(shí)的通信量條件中是非常長(zhǎng)的時(shí)段)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)某些實(shí)施例的PLC系統(tǒng)的圖示。

圖2是根據(jù)某些實(shí)施例的PLC設(shè)備或者調(diào)制解調(diào)器的框圖。

圖3是根據(jù)某些實(shí)施例的PLC網(wǎng)關(guān)的框圖。

圖4是根據(jù)某些實(shí)施例的PLC數(shù)據(jù)集中器的框圖。

圖5是示出被配置用于點(diǎn)到點(diǎn)PLC的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意框圖。

圖6是根據(jù)某些實(shí)施例的集成電路的框圖。

圖7示出使用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的G3-PLC網(wǎng)絡(luò)中的信道訪問(wèn)。

圖8示出通過(guò)根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的修改的正常優(yōu)先級(jí)競(jìng)爭(zhēng)窗口的G3-PLC網(wǎng)絡(luò)中的信道訪問(wèn)。

具體實(shí)施方式

G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)要求用于高優(yōu)先級(jí)幀和正常優(yōu)先級(jí)幀的獨(dú)立的競(jìng)爭(zhēng)窗口。本發(fā)明的實(shí)施例定向于修改正常優(yōu)先級(jí)幀的競(jìng)爭(zhēng)窗口(NPCW)以重疊高優(yōu)先級(jí)幀的競(jìng)爭(zhēng)窗口(HPCW)。這允許正常優(yōu)先級(jí)幀在沒(méi)有高優(yōu)先級(jí)幀時(shí)更快地訪問(wèn)信道，并且因此通過(guò)減小正常優(yōu)先級(jí)幀來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)吞吐量。下面在圖7-圖8中描述了此系統(tǒng)的示例。圖1-圖6概括地描述G3-PLC的系統(tǒng)和方法。

圖1根據(jù)某些實(shí)施例示出在G3-PLC網(wǎng)絡(luò)中具有重疊的優(yōu)先級(jí)競(jìng)爭(zhēng)窗口的電力線通信系統(tǒng)。來(lái)自子節(jié)點(diǎn)101的中壓(MV)電力線通常運(yùn)輸在數(shù)千伏范圍內(nèi)的電壓。變壓器104將MV電力下降到低壓(LV)線105上的LV電力，LV線105運(yùn)輸100-240VAC范圍內(nèi)的電壓。變壓器104通常被設(shè)計(jì)為以50-60Hz范圍內(nèi)的非常低的頻率工作。變壓器104通常不允許高頻率諸如大于100KHz的信號(hào)通過(guò)LV線105和MV線103之間。LV線105經(jīng)由通常被安裝在住宅102a-n外部上的儀表106a-n向用戶饋送電力。雖然被稱作“住宅”，但是場(chǎng)所102a-n可以包括任何類型的建筑物、設(shè)施、電動(dòng)汽車充電節(jié)點(diǎn)或者電力被接收和/或被消耗的其他場(chǎng)地。諸如面板107的斷路器面板提供儀表106n與住宅102n內(nèi)的電線108之間的接口。電線108向插座110、開(kāi)關(guān)111以及住宅102n內(nèi)的其他電氣設(shè)備輸送電力。

圖1中所示的電力線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以被用于向住宅102a-n傳送高速通信。在某些實(shí)施例中，電力線通信的調(diào)制解調(diào)器或者網(wǎng)關(guān)112n-n可以被耦合到儀表106a-n處的LV電力線105。PLC調(diào)制解調(diào)器/網(wǎng)關(guān)112a-n可以被用來(lái)通過(guò)MV/LV線103/105發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號(hào)。這些數(shù)據(jù)信號(hào)可以被用于支持計(jì)量和電力輸送應(yīng)用(例如，智能電網(wǎng)應(yīng)用)、通信系統(tǒng)、高速互聯(lián)網(wǎng)、電話、視頻會(huì)議以及視頻傳送等。通過(guò)在電力傳輸網(wǎng)絡(luò)上傳輸電信和/或數(shù)據(jù)信號(hào)，不需要為每個(gè)用戶120a-n安裝新的電纜。因此，通過(guò)使用現(xiàn)有電力分配系統(tǒng)來(lái)傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，有可能明顯地節(jié)約成本。

通過(guò)電力線傳輸數(shù)據(jù)的說(shuō)明性方法可以使用具有不同于電力信號(hào)的頻率的載波信號(hào)。該載波信號(hào)可以被數(shù)據(jù)調(diào)制，例如，使用OFDM技術(shù)或者所描述的類似技術(shù)(例如，G3-PL標(biāo)準(zhǔn))。

在住宅102a-n處的PLC調(diào)制解調(diào)器或者網(wǎng)關(guān)112a-n使用MV/LV電網(wǎng)來(lái)傳送數(shù)據(jù)信號(hào)到PLC數(shù)據(jù)集中器或者路由器114并且傳送來(lái)自PLC數(shù)據(jù)集中器或者路由器114的數(shù)據(jù)信號(hào)，而不需要額外的布線。集中器114可以被耦合到MV線103或者LV線105。調(diào)制解調(diào)器或者網(wǎng)關(guān)112a-n可以支持諸如高速寬帶互聯(lián)網(wǎng)鏈接、窄帶控制應(yīng)用、低帶寬數(shù)據(jù)收集應(yīng)用等的應(yīng)用。在家庭環(huán)境中，例如，調(diào)制解調(diào)器或者網(wǎng)關(guān)112a-n可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)家庭和建筑物在暖氣和空調(diào)、照明以及安全上的自動(dòng)化。而且，PLC調(diào)制解調(diào)器或者網(wǎng)關(guān)112a-n可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車輛或其它電器的AC或者DC充電。AC或者DC充電器的示例被描述為PLC設(shè)備113。在場(chǎng)所外部，電力線通信網(wǎng)絡(luò)可以提供街道照明控制和遠(yuǎn)程電能表數(shù)據(jù)收集。

一個(gè)或多個(gè)PLC數(shù)據(jù)集中器或者路由器114可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)120被耦合到控制中心130(例如，公共事業(yè)公司)。網(wǎng)絡(luò)120可以包括諸如基于IP的網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、WiFi網(wǎng)絡(luò)、WiMax網(wǎng)絡(luò)等。同樣地，控制中心130可以被配置為通過(guò)(一個(gè)或多個(gè))集中器114收集來(lái)自(一個(gè)或多個(gè))網(wǎng)關(guān)112和/或(一個(gè)或多個(gè))設(shè)備113的電力消耗和其他類型的相關(guān)信息。補(bǔ)充地或可替換地，控制中心130可以被配置為通過(guò)經(jīng)由集中器114將智能電網(wǎng)政策和其它法規(guī)或者商業(yè)規(guī)則傳送到(一個(gè)或多個(gè))網(wǎng)關(guān)112和/或(一個(gè)或多個(gè))設(shè)備113中的每個(gè)來(lái)實(shí)施此類規(guī)則。

圖2是根據(jù)某些實(shí)施例的PLC設(shè)備113的框圖。如所描述的，AC接口201可以以這樣的方式被耦合到場(chǎng)所112n內(nèi)的電線108a和108b：允許PLC設(shè)備113使用開(kāi)關(guān)電路等斷開(kāi)線108a和108b之間的連接。然而，在其他實(shí)施例中，AC接口201可以被連接到單一線108(即，沒(méi)有將線108分成線108a和108b)，并且不需要提供此種切換能力。在操作中，AC接口201可以允許PLC引擎202通過(guò)線108a-b接收并且發(fā)送PLC信號(hào)。在某些情況下，PLC設(shè)備113可以是PLC調(diào)制解調(diào)器。補(bǔ)充或可替換地，PLC設(shè)備113可以是智能電網(wǎng)設(shè)備的一部分(例如，AC或者DC充電器、儀表等)、電器或者用于位于場(chǎng)所112n的內(nèi)部或者外部的其他電氣元件的控制模塊(例如，街道照明等)。

PLC引擎202可以被配置為使用特定的頻帶經(jīng)由AC接口201在線108a和/或108b上發(fā)送和/或接收PLC信號(hào)。在某些實(shí)施例中，PLC引擎202可以被配置為發(fā)送OFDM信號(hào)，盡管也可以使用其他類型的調(diào)制方案。同樣地，PLC引擎202可以包括或者以其他方式被配置為與測(cè)量或者監(jiān)控電路(未示出)通信，該測(cè)量或者監(jiān)控電路進(jìn)而被配置為經(jīng)由線108、108a和/或108b測(cè)量某些設(shè)備或者電器的電力消耗特征。PLC引擎202可以接收此種電力消耗信號(hào)，將其編碼成一個(gè)或多個(gè)PLC信號(hào)，并且通過(guò)線108、108a和/或108b將其發(fā)送到高等級(jí)PLC設(shè)備(例如，PLC網(wǎng)關(guān)112n，數(shù)據(jù)聚合器114等)以便進(jìn)一步處理。相反地，PLC引擎202可以接收被編碼在PLC信號(hào)中的來(lái)自此類高等級(jí)PLC設(shè)備的指令和/或其他信息，例如，以允許PLC引擎202選擇其中的特定頻帶來(lái)操作。

圖3是根據(jù)某些實(shí)施例的PLC網(wǎng)關(guān)112的框圖。如這個(gè)示例所描述的，網(wǎng)關(guān)引擎301被耦合到儀表接口302、本地通信接口304以及頻帶使用數(shù)據(jù)庫(kù)304。儀表接口302被耦合到儀表106，并且本地通信接口304被耦合到諸如PLC設(shè)備113的各種PLC設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)。本地通信接口304可以提供各種通信協(xié)議，例如，ZigBee、Bluetooth、Wi-Fi、Wi-Max、以太網(wǎng)等，這些通信協(xié)議可以使網(wǎng)關(guān)能夠與各種各樣的不同設(shè)備和電器通信。在操作中，網(wǎng)關(guān)引擎301可以被配置為收集來(lái)自PLC設(shè)備113和/或其他設(shè)備以及儀表106的通信，并且用作這些各種設(shè)備與PLC數(shù)據(jù)集中器114之間的接口。網(wǎng)關(guān)引擎301也可以被配置為向具體的設(shè)備分配頻帶和/或向這些設(shè)備提供信息使得它們能夠自分配其各自的工作頻率。

在某些實(shí)施例中，PLC網(wǎng)關(guān)112可以被設(shè)置在場(chǎng)所102n內(nèi)或者附近，并且用作到達(dá)和/或來(lái)自場(chǎng)所102n的所有PLC通信的網(wǎng)關(guān)。然而，在其他實(shí)施例中，可以沒(méi)有PLC網(wǎng)關(guān)112，并且PLC設(shè)備113(以及儀表106n和/或其他電器)可以直接與PLC數(shù)據(jù)集中器114通信。當(dāng)存在PLC網(wǎng)關(guān)112時(shí)，其可以包括具有諸如由場(chǎng)所102n內(nèi)的各種PLC設(shè)備113當(dāng)前所用的頻帶記錄的數(shù)據(jù)庫(kù)304。此類記錄的示例可以包括，例如，設(shè)備識(shí)別信息(例如，序列號(hào)、設(shè)備ID等)、電器的配置文件、設(shè)備類別和/或當(dāng)前所分配的頻帶。同樣地，網(wǎng)關(guān)引擎301可以使用數(shù)據(jù)庫(kù)305來(lái)指定、分配或者以其他方式管理被分配給其各種PLC設(shè)備的頻帶。

圖4是根據(jù)某些實(shí)施例的PLC數(shù)據(jù)集中器或者路由器114的框圖。網(wǎng)關(guān)接口401被耦合到數(shù)據(jù)集中器引擎402，并且可以被配置為與一個(gè)或多個(gè)PLC網(wǎng)關(guān)112a-n通信。網(wǎng)絡(luò)接口403也被耦合到數(shù)據(jù)集中器引擎402，并且可以被配置為與網(wǎng)絡(luò)120通信。在操作中，數(shù)據(jù)集中器引擎402可以被用來(lái)在向控制中心130轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)之前收集來(lái)自多個(gè)網(wǎng)關(guān)112a-n的信息和數(shù)據(jù)。在缺少PLC網(wǎng)關(guān)112a-n的情況下，網(wǎng)關(guān)接口401可以用被配置為與儀表116a-n、PLC設(shè)備113和/或其他電器直接通信的儀表和/或設(shè)備接口(未示出)來(lái)替換。進(jìn)一步，如果缺少PLC網(wǎng)關(guān)112a-n，則頻率使用數(shù)據(jù)庫(kù)404可以被配置為儲(chǔ)存與以上關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)304所描述的那些記錄類似的記錄。

圖5是描述被配置用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)PLC的系統(tǒng)500的一個(gè)實(shí)施例的示意框圖。系統(tǒng)500可以包括PLC發(fā)送器501和PLC接收器502。例如，PLC網(wǎng)關(guān)112可以被配置作為PLC發(fā)送器501，并且PLC設(shè)備113可以被配置作為PLC接收器502?？商鎿Q地，PLC設(shè)備113可以被配置作為PLC發(fā)送器501，并且PLC網(wǎng)關(guān)112可以被配置作為PLC接收器502。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)集中器114可以被配置作為PLC發(fā)送器501或者PLC接收器502，并且與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)500中的PLC網(wǎng)關(guān)112或者PLC設(shè)備113結(jié)合來(lái)配置。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，在如圖5所描述的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)PLC系統(tǒng)500中，多個(gè)PLC設(shè)備113可以被配置為直接通信。此外，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)500中，子節(jié)點(diǎn)101可以按照上述來(lái)配置。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到用于圖5所述的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)PLC系統(tǒng)500的各種適合的配置。

圖6是根據(jù)某些實(shí)施例用于在G3-PLC網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)重疊的優(yōu)先級(jí)競(jìng)爭(zhēng)窗口的電路的框圖。在某些情況下，圖1-5所示的設(shè)備和/或裝置中的一個(gè)或多個(gè)可以如圖6所示的來(lái)實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí)施例中，處理器602可以是數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、片上系統(tǒng)(SoC)電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、微處理器、微控制器等。處理器602被耦合到一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備604和外部存儲(chǔ)器603。在某些情況下，外部存儲(chǔ)器603可以被用于儲(chǔ)存和/或維護(hù)圖3和圖4所示的數(shù)據(jù)庫(kù)304和/或404。此外，處理器602可以包括用于將信號(hào)傳送到外部存儲(chǔ)器603的驅(qū)動(dòng)器以及用于將信號(hào)傳送到外圍設(shè)備604的另一驅(qū)動(dòng)器。電源601向處理器602提供電源電壓，也向存儲(chǔ)器603和/或外圍設(shè)備604提供一個(gè)或多個(gè)電源電壓。在某些實(shí)施例中，可以包括多于處理器602的一個(gè)實(shí)例(并且也可以包括多于一個(gè)的外部?jī)?nèi)存器603)。

根據(jù)PLC系統(tǒng)的類型，外圍設(shè)備604可以包括任何需要的電路。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，外圍設(shè)備604可以實(shí)現(xiàn)本地通信接口303，并且包括諸如Wi-Fi、ZigBee、Bluetooth、蜂窩、全球定位系統(tǒng)等各種類型的無(wú)線通信的設(shè)備。外圍設(shè)備604也可以包括額外的存儲(chǔ)設(shè)備，包括RAM存儲(chǔ)設(shè)備、固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備或者磁盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備。在某些情況下，外圍設(shè)備604可以包括用戶界面設(shè)備，例如包括觸摸顯示屏或者多點(diǎn)觸摸顯示屏的顯示屏、鍵盤(pán)或者其他輸入設(shè)備、傳聲器、揚(yáng)聲器等。

外部存儲(chǔ)器603可以包括任何類型的存儲(chǔ)器。例如，外部存儲(chǔ)器603可以包括SRAM，易失性RAM(NVRAM，例如，快閃存儲(chǔ)器)和/或諸如同步DRAM(SDRAM)、雙數(shù)據(jù)速率(DDR、DDR2、DDR3等)SDRAM、DRAM等的動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)。外部存儲(chǔ)器603可以包括存儲(chǔ)器設(shè)備被安裝到其上的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器模塊，例如，單列直插式內(nèi)存模塊(SIMM)、雙列直插式內(nèi)存模塊(DIMM)等。

圖7示出G3-PLC網(wǎng)絡(luò)中使用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的信道訪問(wèn)。信道訪問(wèn)通過(guò)使用具有隨機(jī)回退時(shí)間的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突避免(CSMA/CA)被實(shí)現(xiàn)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)試圖發(fā)送時(shí)，隨機(jī)回退將時(shí)間展開(kāi)，由此減小兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間沖突的機(jī)率。每次設(shè)備希望傳送數(shù)據(jù)幀時(shí)，設(shè)備將等待隨機(jī)的時(shí)段(即，隨機(jī)回退)。如果隨機(jī)回退之后信道空閑，則設(shè)備發(fā)送其數(shù)據(jù)。如果隨機(jī)回退之后信道繁忙，則設(shè)備在嘗試再次訪問(wèn)信道之前等待另一隨機(jī)時(shí)段。

在以下的情況中沖突發(fā)生或者推測(cè)其發(fā)生：當(dāng)期望應(yīng)答時(shí)，發(fā)射節(jié)點(diǎn)接收到不同于確認(rèn)(ACK)或者否定確認(rèn)(NACK)應(yīng)答的一些信息，或者當(dāng)期望應(yīng)答時(shí)，對(duì)發(fā)送沒(méi)有任何應(yīng)答。

在圖7中，之前的傳輸701結(jié)束，并且其后是應(yīng)答幀間間隔(RIFS)702。RIFS 702間隔在傳輸701的結(jié)束和關(guān)聯(lián)應(yīng)答(例如，確認(rèn)703)的開(kāi)始之間。在傳輸交換701/703結(jié)束之后，競(jìng)爭(zhēng)幀間間隔(CIFS)704發(fā)生。幀間間隔說(shuō)明與完成之前的傳輸和應(yīng)答相關(guān)的傳播時(shí)間和處理時(shí)間。CIFS 704之后，針對(duì)新的傳輸開(kāi)始競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)705。

競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)705以無(wú)競(jìng)爭(zhēng)間隙(contention free slot)(CFS)706開(kāi)始，CFS 706可以被用于之前傳送的介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC)數(shù)據(jù)包的后續(xù)段的傳輸，而不需要回退過(guò)程。CFS 706防止來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的可能的中斷，并且針對(duì)所接收的段簡(jiǎn)化MAC包重組過(guò)程。第一段使用正?；蛘吒邇?yōu)先級(jí)競(jìng)爭(zhēng)窗口來(lái)發(fā)送，并且剩余段使用CFS 706來(lái)發(fā)送。

在CFS 706之后，在目前的G3-PLC網(wǎng)絡(luò)中，具有高優(yōu)先級(jí)幀的節(jié)點(diǎn)在高優(yōu)先級(jí)競(jìng)爭(zhēng)窗口(HPCW)707期間爭(zhēng)奪信道。接著，具有正常優(yōu)先級(jí)幀的節(jié)點(diǎn)爭(zhēng)奪正常優(yōu)先級(jí)競(jìng)爭(zhēng)窗口(NPCW)708。因?yàn)镠PCW 707位于NPCW 708之前，因此具有高優(yōu)先級(jí)幀的節(jié)點(diǎn)將在具有正常優(yōu)先級(jí)幀的節(jié)點(diǎn)之前訪問(wèn)信道。

在一個(gè)實(shí)施例中，HPCW 707和NPCW 708的持續(xù)時(shí)間計(jì)算如下。

CFS時(shí)間＝aSlotTime； (公式.1)

HPCW時(shí)間＝macHighPriorityWindowSize×aSlotTime；以及 (公式.2)

NPCW時(shí)間＝(2^maxBE×aSlotTime) (公式.3)

其中aSlotTime是競(jìng)爭(zhēng)間隙時(shí)間的持續(xù)時(shí)間，macHighPriorityWindowSize是在多個(gè)間隙中高優(yōu)先級(jí)競(jìng)爭(zhēng)窗口的大小，并且maxBE是回退指數(shù)的最大值。

CSMA-CA算法將時(shí)間展開(kāi)，在該時(shí)間上節(jié)點(diǎn)使用截短的二進(jìn)制指數(shù)回退機(jī)制以減小沖突的機(jī)率。該算法使用被稱為回退時(shí)段的時(shí)間單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中一個(gè)回退時(shí)段等于預(yù)定數(shù)量的符號(hào)。每個(gè)設(shè)備為每次傳輸嘗試維護(hù)兩個(gè)變量：NB和BE。NB是在嘗試當(dāng)前傳輸時(shí)，CSMA-CA算法已經(jīng)被用作回退的次數(shù)。在每次新的傳輸嘗試之前，NB被初始化為0。BE是回退指數(shù)，其與嘗試訪問(wèn)信道之前設(shè)備將等待的回退時(shí)段的個(gè)數(shù)有關(guān)。BE被初始化為最小值minBE。

MAC子層在0到(2^BE-1)的范圍中延遲的隨機(jī)數(shù)量的完整回退時(shí)段?；赝藭r(shí)段的隨機(jī)數(shù)量計(jì)算如下：

回退次數(shù)＝Random(2^BE-1)*aSlotTime (公式.4)

在回退時(shí)段結(jié)束時(shí)，MAC子層請(qǐng)求PHY執(zhí)行物理載波偵聽(tīng)。如果估計(jì)信道繁忙，則MAC子層將NB和BE都增加1，保證BE將不超過(guò)maxBE。對(duì)于高優(yōu)先級(jí)包，maxBE等于minBE。

如果NB的值小于或者等于CSMA回退的最大數(shù)量，則CSMA-CA算法延遲新的回退時(shí)間，并且再次執(zhí)行物理載波偵聽(tīng)。如果NB的值大于CSMA回退的最大數(shù)量，則CSMA-CA算法識(shí)別信道訪問(wèn)失敗狀態(tài)。

如果物理載波偵聽(tīng)確定信道接下來(lái)空閑，則MAC子層立即開(kāi)始傳輸幀。

因此，在當(dāng)前的G3-PLC系統(tǒng)中，具有正常優(yōu)先級(jí)幀的節(jié)點(diǎn)必須等待直到HPCW 707已經(jīng)完成，并且隨后使用CSMA/CA與信道訪問(wèn)的其他正常優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)。當(dāng)沒(méi)有節(jié)點(diǎn)具有高優(yōu)先級(jí)幀時(shí)，正常優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)必須仍然等到HPCW時(shí)段結(jié)束，這降低了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)吞吐量和效率。

圖8示出G3-PLC網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)根據(jù)一個(gè)實(shí)施例修改的正常優(yōu)先級(jí)競(jìng)爭(zhēng)窗口的信道訪問(wèn)。正常優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)窗口801已經(jīng)被擴(kuò)展，使得當(dāng)CFS 706結(jié)束時(shí)其開(kāi)始。整個(gè)競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)705保持相同，但是NPCW 801現(xiàn)與HPCW 707重疊達(dá)間隔802，間隔802對(duì)應(yīng)于HPCW 707的持續(xù)時(shí)間。在間隔802期間，高優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)和正常優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)都可以訪問(wèn)信道。

NPCW 801的持續(xù)時(shí)間可以等于或者大于HPCW 707的持續(xù)時(shí)間。圖8示出NPCW 801長(zhǎng)于HPCW 707的實(shí)施例；然而，在其他的實(shí)施例中，NPCW 801和HPCW 707都可以是相同的持續(xù)時(shí)間802。如果NPCW 801長(zhǎng)于HPCW 707，那么高優(yōu)先級(jí)幀將具有更好機(jī)會(huì)訪問(wèn)信道。

使用以上的公式4來(lái)計(jì)算高優(yōu)先級(jí)幀和正常優(yōu)先級(jí)幀的回退次數(shù)。然而，對(duì)于高優(yōu)先級(jí)幀，回退指數(shù)BE_HP被限制為最小值minBE，但是回退指數(shù)BE_NP可以增加到最大值maxBE。在一個(gè)實(shí)施例中，可以選擇minBE，以便高優(yōu)先級(jí)幀的回退時(shí)間保持在HPCW間隔707之內(nèi)。另一方面，因?yàn)檎?yōu)先級(jí)幀的回退時(shí)間可以增長(zhǎng)到maxBE，所以其可以增長(zhǎng)到HPCW 707之外但仍在NPCW 801之內(nèi)的區(qū)域803。

如果高優(yōu)先級(jí)幀和正常優(yōu)先級(jí)幀在HPCW間隔707期間發(fā)生沖突，則正常優(yōu)先級(jí)幀的回退時(shí)間將最終增加，并且將正常優(yōu)先級(jí)信道訪問(wèn)嘗試移動(dòng)到區(qū)域803。這將消除在區(qū)域802中與高優(yōu)先級(jí)幀沖突。

圖8所描述的修改僅會(huì)對(duì)高優(yōu)先級(jí)幀的性能產(chǎn)生很小的影響。一旦沖突，打算發(fā)送正常優(yōu)先級(jí)幀的節(jié)點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)窗口大小被加倍，但是具有高優(yōu)先級(jí)幀的節(jié)點(diǎn)的競(jìng)爭(zhēng)窗口大小保持等于HPCW 707。因此，高優(yōu)先級(jí)幀在重發(fā)嘗試期間具有增加的機(jī)會(huì)以便成功傳輸。

應(yīng)當(dāng)理解的是，在各種實(shí)施例中，圖1-6所示的模塊可以表示被配置為執(zhí)行具體操作的軟件程序、邏輯功能和/或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的集合。雖然這些模塊被示為不同的邏輯塊，但是在其他實(shí)施例中，由這些模塊執(zhí)行的至少某些操作可以被組合為更少的塊。相反地，圖1-6所示的任何給定的一個(gè)模塊可以被實(shí)施，以使得其操作被分成兩個(gè)或多個(gè)邏輯塊。此外，盡管以特定的配置示出，但是在其他實(shí)施例中這些各種模塊可以以其他適合的方式被重新配置。

本文中所描述的許多操作可以在硬件、軟件和/或固件和/或其任何組合中實(shí)現(xiàn)。當(dāng)在軟件中實(shí)現(xiàn)時(shí)，代碼段執(zhí)行必要的任務(wù)或者操作。程序或者代碼段可以被存儲(chǔ)在處理器可讀、計(jì)算機(jī)可讀或者機(jī)器可讀的介質(zhì)中。處理器可讀、計(jì)算機(jī)可讀或者機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括能夠儲(chǔ)存或者轉(zhuǎn)移信息的任何設(shè)備或者介質(zhì)。此類處理器可讀的介質(zhì)的示例包括電子電路、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備、閃速存儲(chǔ)器、ROM、可擦除ROM(EROM)、軟盤(pán)、激光光盤(pán)、光盤(pán)、硬盤(pán)、光纖介質(zhì)等。

軟件代碼段可以存儲(chǔ)在任何易失性或者非易失性存儲(chǔ)設(shè)備中，例如，硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、閃速存儲(chǔ)器、固態(tài)存儲(chǔ)器、光盤(pán)、CD、DVD、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或者針對(duì)處理器或者中間件容器服務(wù)提供有形的計(jì)算機(jī)可讀或者機(jī)器可讀的存儲(chǔ)的其他存儲(chǔ)器設(shè)備。在其他實(shí)施例中，存儲(chǔ)器可以是幾個(gè)物理存儲(chǔ)設(shè)備的虛擬化，其中物理存儲(chǔ)設(shè)備具有相同或者不同的類型。可以經(jīng)由內(nèi)部總線、另一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)諸如互聯(lián)網(wǎng)或者內(nèi)部網(wǎng)，或者經(jīng)由其他有線或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，將代碼段從存儲(chǔ)器下載或者轉(zhuǎn)移到處理器或者容器。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在所聲明的發(fā)明的范圍內(nèi)許多其他實(shí)施例和變化是可能的。