通信網(wǎng)絡(luò)中基于事件的保活時間的制作方法
【專利摘要】在具有多個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)中進行通信的方法（400），多個節(jié)點包括基礎(chǔ)節(jié)點（BN）和具有至少一個交換節(jié)點（SW）和至少一個終端節(jié)點（TN）的服務(wù)節(jié)點（SN）。該方法包括a）、b）的至少一個，a）多個SN的第一SN接收（401）（i）來自BN的數(shù)據(jù)/ALV_B/ACK幀或（ii）來自BN或SW的信標(biāo)，并在接收到（i）或（ii）時重啟（402）第一SN處的第一KA計時器，以及b）一旦接收到來自第一SN的數(shù)據(jù)/ALV?S/ACK幀即重啟（403）BN處針對第一SN的ALV_S計時器。
【專利說明】通信網(wǎng)絡(luò)中基于事件的保活時間
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]公開的實施例主要涉及通信領(lǐng)域，并且更具體地涉及通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點可用性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能電網(wǎng)技術(shù)涉及從電能產(chǎn)生點到消費者的傳輸與分布的不斷改進。智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵組成是所謂的“智能計量”網(wǎng)絡(luò)。在典型的智能計量網(wǎng)絡(luò)里，位于住宅或其他建筑物處的電力(或其他設(shè)施)計量裝置/電表能夠通過電力線將實時的計量裝置讀數(shù)傳回電力集中器，并為電能提供者提供有價值的實時電能控制以及計費信息。
[0003]基于電力效率的考慮和電力線中的嚴(yán)重噪聲，通過電力線的計量信息的直接傳輸具有有限的范圍。因此，典型的智能計量網(wǎng)絡(luò)具有類似樹狀的拓?fù)?，包?1)在樹中用作根節(jié)點(也叫做基礎(chǔ)節(jié)點，BN)的數(shù)據(jù)集中器；2)位于在樹的終端節(jié)點(TN)處的計量裝置，其將其計量讀數(shù)發(fā)回BN ;以及3)在樹中用作分支節(jié)點的交換節(jié)點(SW)。Sff將數(shù)據(jù)流量中繼到直接通信范圍以外的下一跳的通信對(例如TN和BN)。網(wǎng)絡(luò)中的SW和TN在文中均被稱為服務(wù)節(jié)點(SN)。
[0004]與電力線有關(guān)的智能計量演變(PRME)是智能計量網(wǎng)絡(luò)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)。PRME標(biāo)準(zhǔn)為在42-90kHz帶寬中使用正交頻分復(fù)用(OFDM)的電力網(wǎng)絡(luò)定義電力線通信窄帶數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的低層。PRME網(wǎng)絡(luò)利用如上所述的類似樹狀的拓?fù)?。在PRME網(wǎng)絡(luò)中，介質(zhì)訪問控制(MAC)功能啟用BN和SW以周期性地發(fā)送信標(biāo)。信標(biāo)還幫助網(wǎng)絡(luò)中的全部SN同步它們的時鐘以及虛擬地將時域分成離散的時間幀。
[0005]?；?KA)過程被使用以檢測BN和SN是否是活的。KA幀允許BN在SN由于網(wǎng)絡(luò)配置/拓?fù)?壞鏈接、信道條件、負(fù)載變化、SN離開子網(wǎng)等)的改變或在SN處的不可恢復(fù)的致命錯誤而變得不可達(dá)時進行檢測。
[0006]常規(guī)的KA過程要求BN發(fā)送KA請求幀(被稱為ALV_B)到網(wǎng)絡(luò)中的每個SN并尋找來自SN的KA響應(yīng)幀(被稱為ALV_S)。然而，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)尺寸因添加多個SN而增大時，KA流量會引起如在圖1所示的通信網(wǎng)絡(luò)100中所描述的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性問題，其中圖1顯示BNllO通過顯示為SWl的SW與顯示為TN1、TN2和TN3的3個終端節(jié)點(TN)通信。所描述的高流量在網(wǎng)絡(luò)流量已經(jīng)很高時(例如由于固件升級的原因)特別可能發(fā)生。
[0007]在高流量條件期間，網(wǎng)絡(luò)擁塞因添加的數(shù)據(jù)流量而加劇，所以可能很難保證KA消息的端到端傳遞。例如,在網(wǎng)絡(luò)中，例如在PRME兼容網(wǎng)絡(luò)中，KA消息的丟失可能導(dǎo)致意外的節(jié)點從網(wǎng)絡(luò)注銷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]公開的實施例包括通過新算法實現(xiàn)的通信網(wǎng)絡(luò)中保活(KA)丟失減少的方法，這些新算法通過網(wǎng)絡(luò)中KA計時器基于事件的重啟來減少網(wǎng)絡(luò)流量其功能是向KA計時器添加時間。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)延長KA計時器的時間會導(dǎo)致傳輸?shù)腒A幀的數(shù)量大幅減少。[0009]一個實施例包括在具有多個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)中進行通信的方法，此多個節(jié)點包括基礎(chǔ)節(jié)點(BN)和多個服務(wù)節(jié)點(SN)。如文中所使用的，SN可以是交換節(jié)點(SW)或終端節(jié)點(TN)。網(wǎng)絡(luò)包括至少一個SW和至少一個TN。第一 SN (i)接收來自于BN的數(shù)據(jù)/ALV_B/ACK幀或(ii )接收來自BN或SW的信標(biāo)。一旦(i )或(ii )，第一 SN節(jié)點處的第一個KA計時器被重啟。一旦接收到來自第一 SN的數(shù)據(jù)/ALV_S/ACK幀，BN處的第一 SN的ALV_SKA計時器也可以被重啟。
[0010]還公開了包括處理器的調(diào)制解調(diào)器，該處理器通信耦合到具有存儲指令的非瞬時性存儲器，存儲的指令用于實現(xiàn)公開的KA丟失減少的算法。還公開了包括所公開的調(diào)制解調(diào)器和收發(fā)器的通信裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1顯示一通信網(wǎng)絡(luò)，在高流量條件期間，此通信網(wǎng)絡(luò)具有通過顯示為SWl的SW與顯示為TN1、TN2和TN3的TN進行通信的BN，傳送KA消息。
[0012]圖2顯示用于運行模擬以量化KA丟失的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。
[0013]圖3顯示根據(jù)一示例實施例具有公開的處理器的通信裝置的示意框圖，此處理器實現(xiàn)公開的KA消息丟失減少的算法。
[0014]圖4是根據(jù)一示例實施例使用示例KA消息丟失減少算法進行通信的方法的流程圖消息。
[0015]圖5A顯示用于示例部分描述的模擬的60節(jié)點3級拓?fù)?；圖5B顯示不同的KA超時值內(nèi)電表讀取周期延遲的模擬數(shù)據(jù)；圖5C顯示一些例子的KA超時值內(nèi)上千個總的成功的電表讀數(shù)的模擬數(shù)據(jù)，以及顯示示例KA超時值內(nèi)由BN發(fā)送的上百個總的ALV幀的模擬數(shù)據(jù)。
【具體實施方式】
[0016]圖2顯示用于運行文中公開的模擬的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置200，該網(wǎng)絡(luò)設(shè)置利用已知的PRMEKA過程量化KA消息丟失，不同于公開的實施例，其不考慮網(wǎng)絡(luò)流量以獲得關(guān)于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點可用性的信息，從而重啟網(wǎng)絡(luò)中的KA計時器。重啟如本文所使用的應(yīng)用于所公開的實施例的KA計時器指的是在導(dǎo)致延遲超時條件的事件發(fā)生時，向網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點處的KA計時器增加時間，這減少意外的節(jié)點從網(wǎng)絡(luò)注銷的發(fā)生。
[0017]如圖2所示，包括BN208、SW211、SW212、SW213以及TM218的5個節(jié)點沿直線定位以提供4級網(wǎng)絡(luò)，此4級網(wǎng)絡(luò)在相應(yīng)的節(jié)點之間具有IOOm (米)的距離。具有0.05s的平均到達(dá)間隔時間和73字節(jié)幀的泊松分布數(shù)據(jù)流量被考慮用于模擬，此泊松分布數(shù)據(jù)流量模擬固件升級情形(基于實驗室測量)。以下是使用的模擬參數(shù):
[0018]-MCS_SCHEME=0(BPSK FEC)
[0019]_MacMaxReTxTimer=15.0 秒(s)
[0020]-MacMaxCtrIReTx=3
[0021]-macSCPMaxTxAttempts=7
[0022]-macFrameLength=276 (符號)
[0023]-macBeaconLength=5 (符號)[0024]-macSCPLength=251 (符號)
[0025]-symbolTime=0.00224 (s)
[0026]-preambIeTime=0.002048 (s)
[0027]-CsmaSenseDelay=0.004096 (s)
[0028]-ALV_TIMER_INTERVAL=16.0(s)
[0029]-NUM_WAIT_BEAC0N_F0R_REG=3
[0030]-TIME_WAIT_F0R_SEND_PNPDU=5.0(s)
[0031 ] -TIME_RETRY_REG_AFTER_FAIL=10.0(s)
[0032]節(jié)點傳輸范圍被設(shè)置為150m，其引起2跳距離的節(jié)點(200m)以及更大距離的節(jié)點被彼此隱藏以獲得碰撞/沖突率(=ALV/DATA丟失率)的上限。該碰撞率與報告的傳輸范圍被設(shè)置為250m的情形相比具有低的ALV/DATA丟失率的下限。下限和上限模擬結(jié)果顯示在下表1中:
[0033]
【權(quán)利要求】
1.在具有多個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)中進行通信的方法，所述多個節(jié)點包括基礎(chǔ)節(jié)點和多個服務(wù)節(jié)點，所述服務(wù)節(jié)點包括至少一個交換節(jié)點和至少一個終端節(jié)點，所述方法包括以下步驟中的至少一個: a)自所述多個服務(wù)節(jié)點的第一服務(wù)節(jié)點接收(i)來自所述基礎(chǔ)節(jié)點的數(shù)據(jù)/ALV_B/ACK幀,或(ii )來自所述基礎(chǔ)節(jié)點或所述交換節(jié)點的信標(biāo)，并且一旦接收到(i )或(i ),即重啟所述第一服務(wù)節(jié)點處的第一?；罴碖A計時器；以及 b)接收到來自所述第一服務(wù)節(jié)點的數(shù)據(jù)/ALV_S/ACK幀時重啟所述基礎(chǔ)節(jié)點處的針對所述第一服務(wù)節(jié)點的ALV_S計時器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法包括a)和b)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括所述基礎(chǔ)節(jié)點通過在ALV_B幀中傳送ALV.TIME字段為所述第一 KA計時器設(shè)置KA超時即KA_TO值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述KA_TO值由所述基礎(chǔ)節(jié)點使用具體實現(xiàn)算法來設(shè)置，其中所述基礎(chǔ)節(jié)點使用ALV_B計時器追蹤最后發(fā)送到所述第一服務(wù)節(jié)點的數(shù)據(jù)幀或所述以確保在所述KA_TO值定義的每個時間間隔內(nèi)所述基礎(chǔ)節(jié)點發(fā)送至少一些幀到所述第一服務(wù)節(jié)點。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括使用存儲在所述第一服務(wù)節(jié)點的恒定的KA_TO值設(shè)置所述第一 KA計時器的KA超時即KA_TO值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述網(wǎng)絡(luò)利用正交頻分復(fù)用即OFDM收發(fā)信號。
7.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的方法，其中所述通信包括電力線通信。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述通信包括無線通信。
9.一種調(diào)制解調(diào)器，其包括: 實現(xiàn)?；钣嫊r器即KA計時器的處理器，其通信耦合到非瞬時性存儲器，此非瞬時性存儲器存儲用于在網(wǎng)絡(luò)中的第一節(jié)點處實現(xiàn)的KA丟失減少算法的指令，所述網(wǎng)絡(luò)具有多個節(jié)點，所述多個節(jié)點包括基礎(chǔ)節(jié)點和多個服務(wù)節(jié)點，所述多個服務(wù)節(jié)點具有至少一個交換節(jié)點以及至少一個終端節(jié)點，所述指令被執(zhí)行時所述處理器: 當(dāng)所述調(diào)制解調(diào)器位于所述多個服務(wù)節(jié)點的第一服務(wù)節(jié)點處時，一旦所述第一服務(wù)節(jié)點接收到:(i)來自所述基礎(chǔ)節(jié)點的數(shù)據(jù)/ALV_B/ACK幀或(ii)來自所述基礎(chǔ)節(jié)點或所述交換節(jié)點的信標(biāo)，即重啟所述第一服務(wù)節(jié)點處的第一保活計時器即KA計時器；以及 當(dāng)所述調(diào)制解調(diào)器在所述基礎(chǔ)節(jié)點處時，一旦接收到來自所述第一服務(wù)節(jié)點的數(shù)據(jù)/ALV_S/ACK幀，即重啟第一基礎(chǔ)節(jié)點處的對于所述第一服務(wù)節(jié)點的ALV_S計時器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的調(diào)制解調(diào)器，其中所述調(diào)制解調(diào)器形成在集成電路上，所述集成電路包括具有半導(dǎo)體表面的襯底，并且其中所述處理器包括數(shù)字信號處理器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的調(diào)制解調(diào)器，其中所述調(diào)制解調(diào)器包括電力線調(diào)制解調(diào)器。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的調(diào)制解調(diào)器，其中所述調(diào)制解調(diào)器包括無線調(diào)制解調(diào)器。
13.—種通信裝置，其包括: 調(diào)制解調(diào)器，其包括； 實現(xiàn)?；钣嫊r器即KA計時器的處理器，其通信耦合到非瞬時性存儲器，此非瞬時性存儲器存儲用于在網(wǎng)絡(luò)中的第一節(jié)點處實現(xiàn)的KA丟失減少算法的指令，所述網(wǎng)絡(luò)具有多個節(jié)點，所述多個節(jié)點包括基礎(chǔ)節(jié)點和多個服務(wù)節(jié)點，所述多個服務(wù)節(jié)點具有至少一個交換節(jié)點以及至少一個終端節(jié)點，所述指令被執(zhí)行時所述處理器: 當(dāng)所述調(diào)制解調(diào)器位于所述多個服務(wù)節(jié)點的第一服務(wù)節(jié)點處時，一旦所述第一服務(wù)節(jié)點接收到:(i)來自所述基礎(chǔ)節(jié)點的數(shù)據(jù)/ALV_B/ACK幀或(ii)來自所述基礎(chǔ)節(jié)點或所述交換節(jié)點的信標(biāo)，即重啟所述第一服務(wù)節(jié)點處的第一?；钣嫊r器即KA計時器；以及 當(dāng)所述調(diào)制解調(diào)器在所述基礎(chǔ)節(jié)點處時，一旦接收到來自所述第一服務(wù)節(jié)點的數(shù)據(jù)/ALV_S/ACK幀，即重啟第一基礎(chǔ)節(jié)點處的針對所述第一服務(wù)節(jié)點的ALV_S計時器；和通信耦合到所述調(diào)制解調(diào)器的收發(fā)器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的通信裝置，其中所述調(diào)制解調(diào)器和所述非瞬時性存儲器形成在集成電路上，所述集成電路包括具有半導(dǎo)體表面的襯底，并且其中所述處理器包括數(shù)字信號處理器。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的通信裝置，其中所述調(diào)制解調(diào)器包括電力線調(diào)制解調(diào)器，并且所述收發(fā)器包括電力線收發(fā)器。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的通信裝置，其中所述調(diào)制解調(diào)器包括無線調(diào)制解調(diào)器，并且所述收發(fā)器包括無線收發(fā)器。`
【文檔編號】H04L29/02GK103782563SQ201280036935
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月26日
【發(fā)明者】K·維亞雅三克爾, R·為丹特姆, X·陸 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司