CN106506043B - 一种plc***中的数据传输方法、控制装置及设备 - Google Patents

一种plc***中的数据传输方法、控制装置及设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种PLC***中的数据传输方法、控制装置及设备，属于宽带电力载波通信技术领域。该PLC***中的数据传输方法，首先通过中央控制节点对***中的传输资源包括CSMA时隙和TDMA时隙等进行统一分配及规划。其次，将分配结果发送给***中的每级节点，每级节点只能占用分配给本级的传输资源子时隙进行数据发送，同时每级节点能够接收所有传输资源子时隙上的数据；本发明提供的一种PLC***中的数据传输方法，根据业务需求对传输资源进行了合理的分配，提高了传输资源利用效率、减少了相互之间的干扰，提升了整个PLC***的数据传输能力。

Description

一种PLC***中的数据传输方法、控制装置及设备
技术领域
本发明属于移动物联网技术领域，具体属于宽带电力载波通信技术，特别涉及到了宽带电力载波***中传输资源使用方法。
背景技术
宽带载波通信(简称：PLC)网络是以低压电力线作为通信媒介，实现低压电力用户用电信息汇聚，传输和交互的通信网络。根据电力线的结构特点，宽带载波通信的网络拓扑结构树形结构，如图1所示。该网络拓扑结构是以中央控制节点(简称：CCO)为中心，以代理节点(简称：PCO)连接所有端节点(简称：STA)的多层网络。节点B1、B2和B3属于一级设备；节点C1、C2、C3、C4属于二级设备；节点D1、D2、D3、D4、D5、D6属于三级设备；节点E1、E2属于四级设备。在图中节点之间连线表示存在路由，两个节点之间能够正常进行信息交互，需要补充说明的是没有相互连接节点之间，也可能进行相互信息交互。例如节点B1和节点B2之间没有连线，但是标识节点B1发送的数据，节点B2也能收到，反之亦然。
为了PLC***中各个节点正常相互通信，在PLC中文规范中，明确定义了两种传输资源，即载波侦听多路访问(简称：CSMA)和时分多址方式(简称：TDMA)，其中在PLC***中，所有节点都可以竞争方式使用CSMA时隙的传输资源，中央控制节点指定TDMA用于传输固定的业务，但是所有的节点共享TDMA时隙。
对于CSMA传输资源，PLC***定义了各个节点之间通信采用正交频分多址(简称OFDMA)方式，它们共享相同的频率资源，并且各个节点之间除了选定路由相同以外，还可能和其它节点相同，所以每个节点发送OFDMA数据时候，不仅仅目标节点能够收到，其他节点也能够收到。如果多个节点都需要发送数据，那么就可能造成干扰，所以现有PLC中文规范提出的CSMA传输资源使用方式效率低下，并且相互之间干扰严重，大大影响了PLC***的数据传输能力。
对于TDMA传输资源，由于所有节点都共享该TDMA传输资源区域，如果有两个节点同时需要传输报文数据，而TDMA时隙不提供冲突检测机制，存在严重相互干扰，直接导致了数据报文传输失败，所以在进行业务过程中存在很大的限制，传输资源利用效率非常低下。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种PLC***中的数据传输方法，针对PLC***规划传输资源存在的缺陷，根据业务需求对传输资源进行了合理的分配，提高了传输资源利用效率。
本发明的另一目的在于提供一种PLC***中的数据传输控制装置及数据传输设备。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种PLC***中的数据传输方法，将传输资源分成多个子时隙，并分配给***中的每级节点，每级节点占用分配给本级的传输资源子时隙进行数据发送，同时每级节点能够接收所有传输资源子时隙上的数据。
进一步，所述传输资源分配完后，中央控制节点通过中央信标广播传输资源分配结果，各个代理节点收到中央信标后，通过代理信标广播传输资源分配结果；
代理节点和端节点接收到中央控制节点分配传输资源结果，记录中央控制节点分配本节点的所在分级的传输资源子时隙；
代理节点和端节点实时监听来自中央控制节点的传输资源信息，如果中央控制节点已经收回传输资源或是改变传输资源规划，则每个节点将实时更新，并且当帧起效。
进一步，所述传输资源包括时分复用访问方式的TDMA资源和载波侦听多路访问方式的CSMA资源；
在资源分配过程中，中央控制节点将总CSMA时隙长度分成多个CSMA子时隙，每级占用一个CSMA子时隙，每级的节点只能使用本级的CSMA子时隙进行数据发送，能够接收所有CSMA子时隙上的数据；
中央控制节点将总TDMA时隙长度分成多个TDMA子时隙，且为需要进行数据传输的每个节点分配一个固定的TDMA子时隙，该节点只能在分配的TDMA子时隙上发送数据，能够接收所有TDMA子时隙上的数据。
进一步，所述传输资源在进行分配前，中央控制节点需要进行业务检测，若没有检测到有业务需要执行，则仅对CSMA资源进行分配；若有业务需要执行，则同时对CSMA资源和TDMA资源进行分配。
进一步，节点如果需要发送或是转发业务相关报文，则使用本节点所在分级的TDMA子时隙传输资源进行数据发送；如果是发送或是转发网络维护报文，则使用本节点所在分级的CSMA子时隙传输资源进行数据发送；所述节点包括中央控制节点、代理节点和端节点。
进一步，所述CSMA资源通过以下方法进行分配：
中央控制节点统计每级的节点数为N0，N1，N2，N3，...，Nk；
其中，N0为中央控制节点以下所有节点总数，不包括中央节点；N1为一级节点以及一级以下所有子节点总数；N2为二级节点以及二级以下所有子节点总数；N3为三级节点以及三级以下所有子节点总数；Nk为k级节点以及k级以下所有子节点总数，k为小于15自然数；
分配给中央控制节点使用CSMA子时隙0的长度为总CSMA时隙长度的N0/(N0+N1+N2+N3+...+Nk)；分配给一级节点使用的CSMA子时隙1长度为总CSMA时隙长度的N1/(N0+N1+N2+N3+...+Nk)；分配给二级节点使用的CSMA子时隙2长度为总CSMA时隙时间长度的N2/(N0+N1+N2+N3+...+Nk)；依次推得分给三级、四级，…，k级节点使用的CSMA子时隙。
进一步，在开机组网过程中，所述CSMA资源通过以下方法进行分配：
每级组网的时候，假设该级节点数和上级相同，并且没有下级节点；
一级节点组网的时候，假定一级节点个数为N1，则中央控制节点使用CSMA子时隙0的长度是总CSMA时隙长度的N1/(N1+N1)＝1/2；一级节点使用的CSMA子时隙0的长度是总CSMA时隙长度的N1/(N1+N1)＝1/2；
二级节点组网的时候，假定一级节点个数为N1，则二级节点个数为N1，所以中央控制节点使用CSMA子时隙0的长度是总CSMA时隙长度的2N1/(2N1+2N1+N1)＝2/5；一级节点使用的CSMA子时隙1长度是总CSMA时隙长度的2N1/(2N1+2N1+N1)＝2/5；二级节点使用的CSMA子时隙2长度是总CSMA时隙长度的N1/(2N1+2N1+N1)＝1/5；
三级节点组网的时候，假定一级节点个数为N1，二级节点个数为N2，则三级节点为N2所以中央控制节点使用CSMA子时隙0的长度是总CSMA时隙长度的(N1+2N2)/(2N1+7N2)；一级节点使用的CSMA子时隙1长度是总CSMA时隙长度的(N1+2N2)/(2N1+7N2)；二级节点使用的CSMA子时隙2长度是总CSMA时隙长度的2N2/(2N1+7N2)；三级节点使用的CSMA子时隙3长度是总CSMA时隙长度的N2/(2N1+7N2)，依次推得分给四级，…，k级节点使用的CSMA子时隙。
进一步，所述TDMA资源通过以下方法进行分配：
中央控制节点统计每个节点需要承载业务的个数为M1、M2、…、Ms(S取值小于等于15),其中，M1为节点1承载的业务量，M2为节点2承载的业务量，…，Ms为节点s承载的业务量。
分配给节点1的TDMA子时隙1为总TDMA长度的M1/(M1+M2+..Ms)；分配给节点2的TDMA子时隙2为总TDMA长度的M2/(M1+M2+..Ms)；依次推得分配给节点s的TDMA子时隙s为总TDMA长度的Ms/(M1+M2+..Ms)。
一种PLC***中的数据传输控制装置，该数据传输控制装置为PLC***中的中央控制节点，所述装置中包括有传输资源分配模块，用于将传输资源分成多个子时隙，并分配给***中每级节点，且所述装置占用分配给自己的传输资源子时隙进行数据发送，同时装置能够接收所有传输资源子时隙上的数据。
业务检测模块，用于进行业务检测，根据需求进行传输资源分配。具体为：所述传输资源包括时分复用访问方式的TDMA资源和载波侦听多路访问方式的CSMA资源；所述传输资源在进行分配前，中央控制节点需要进行业务检测，若没有检测到有业务需要执行，则仅对CSMA资源进行分配；若有业务需要执行，则同时对CSMA资源和TDMA资源进行分配。
一种PLC***中的数据传输设备，所述数据传输设备为PLC***中的代理节点或者端节点，所述设备中包括有传输资源信息储存模块，用于记录中央控制节点分配本节点的所在分级的传输资源子时隙，且实时监听来自中央控制节点的传输资源信息，如果中央控制节点已经收回传输资源或是改变传输资源规划，则将传输资源信息储存模块中信息实时更新。
本发明的有益效果在于：本发明通过一种PLC***中的数据传输方法、控制装置及设备，首先通过中央控制节点对***中的传输资源包括CSMA时隙和TDMA时隙等进行统一分配及规划。其次，将分配结果发送给***中的每级节点，每级节点只能占用分配给本级的传输资源子时隙进行数据发送，同时每级节点能够接收所有传输资源子时隙上的数据；本发明提供的一种PLC***中的数据传输方法，根据业务需求对传输资源进行了合理的分配，提高了传输资源利用效率、减少了相互之间的干扰，提升了整个PLC***的数据传输能力。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为宽带电子载波通信网络拓扑图；
图2为传输资源分配和使用流程图；
图3为CSMA资源分配使用示意图；
图4为TDMA资源规划使用示意图；
图5为实施例中PLC***拓扑结构图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本发明提出的一种PLC***中的数据传输方法，该方法根据业务的需求对传输资源进行了合理的分配，各级节点根据所分配的传输资源来进行数据传输，具体为，中央控制节点将传输资源分成多个子时隙，并分配给***中的每级节点，每级节点占用分配给本级的传输资源子时隙进行数据发送，同时每级节点能够接收所有传输资源子时隙上的数据。
PLC***中传输资源包括时分复用访问方式的TDMA资源和载波侦听多路访问方式的CSMA资源。
在资源分配过程中，中央控制节点将总CSMA时隙长度分成多个CSMA子时隙，每级占用一个CSMA子时隙，每级的节点只能使用本级的CSMA子时隙进行数据发送，能够接收所有CSMA子时隙上的数据。
中央控制节点将总TDMA时隙长度分成多个TDMA子时隙，且为需要进行数据传输的每个节点分配一个固定的TDMA子时隙，该节点只能在分配的TDMA子时隙上发送数据，能够接收所有TDMA子时隙上的数据。
一种PLC***中的数据传输方法，如图2所示，具体步骤如下：
步骤一：中央控制节点进行业务检测，若没有检测到有业务需要执行，则仅对CSMA资源进行分配；若有业务需要执行，则同时对CSMA资源和TDMA资源进行分配。
步骤二：中央控制节点通过中央信标广播CSMA资源和TDMA资源分配结果，各个代理节点收到中央信标后，通过代理信标广播传输资源(CSMA资源和TDMA资源)分配结果。
步骤三：各个节点，包括代理节点和端节点，收到中央控制节点分配的TDMA子时隙传输资源，则记录该TDMA子时隙信息，以及记录中央控制节点分配本节点的所在分级的CSMA子时隙传输资源。
步骤四：已经分配传输资源的节点，如果需要发送或是转发业务相关报文，则使用TDMA子时隙传输资源，如果是传输或是转发网络维护报文，则使用本节点所在分级的CSMA时隙进行传输。
步骤五：每个节点实时监听来自中央控制节点的传输资源信息，如果中央控制节点已经收回传输资源或是改变传输资源规划，则每个节点将实时更新，并且当帧起效。
PLC***中，CSMA传输资源的使用方法是将总CSMA时隙长度分成多个CSMA子时隙，每级占用一个CSMA子时隙，每级的节点只能使用本级的CSMA子时隙进行数据发送，但是可以接收所有CSMA子时隙上的数据，如图3所示。
CSMA子时隙的大小是由传输线路承载的子节点数来确定，中央控制节点统计每级节点数，包括本级节点数目。假定总节点数N0；一级节点以及一级以下所有子节点总数为N1个节点；二级节点以及二级以下所有子节点总数为N2个节点；三级节点以及三级以下所有子节点总数为N3个节点，类似方法计算出每级的总节点数N4，N5，...N15。
那么中央控制节点可以使用CSMA子时隙0长度是总CSMA时隙长度的N0/(N0+N1+N2+N3+...+N15)；一级节点可以使用的CSMA子时隙1长度是总CSMA时隙时间长度的N1/(N0+N1+N2+N3+...+N15)；二级节点可以使用的CSMA子时隙2长度是总CSMA时隙的时间长度的N2/(N0+N1+N2+N3+...+N15)；依次类似方法可以得到三级、四级、...十五级的CSMA时隙长度。
在节点数目总计过程中，不计中央控制节点本身。
在开机组网过程中，中央控制节点和子节点使用CSMA时隙进行通信，但是该阶段中央控制节点没有完整路由信息，没有获得每级的节点数目，此种情况通过以下方法来进行CSMA资源分配。
每级组网的时候，假设该级节点数和上级相同，并且没有下级节点。
例如在组网过程中，一级节点组网，那么一级节点和中央控制节点占用整个CSMA时隙，所以中央控制节点使用CSMA子时隙0的长度是总CSMA时隙长度的1/2；一级节点使用CSMA子时隙1的长度是总CSMA时隙长度的1/2。
二级组网的时候，如果一级节点数为N1，那么假定该网络中，一级以下所有节点总数为N1，则中央控制节点以下总节点数N1+N1；一级以及一级以下节点总数：N1+N1；二级节点总数N1；所以中央控制节点使用CSMA子时隙0的长度是总CSMA时隙长度的2N1/(2N1+2N1+N1)＝2/5；CSMA子时隙1长度是总CSMA时隙长度的(2N1)/(2N1+2N1+N1)＝2/5，CSMA子时隙2长度是总CSMA时隙长度的N1/(2N1+2N1+1N1)＝1/5。
三级组网的时候，假定一级节点数为N1，二级节点数为N2，则总计中央控制节点以下总节点数：N1+N2+N2＝N1+2N2；一级和一级以下节点总数：N1+2N2；二级以及二级以下节点总数：2N2；三级以及三级以下节点总数N2。所以中央控制节点使用CSMA子时隙0长度是总CSMA时隙长度的(N1+2N2)/(N1+2N2+N1+2N2+2N2+N2)＝(N1+2N2)/(2N1+7N2)；CSMA子时隙1长度是总CSMA时隙长度的(N1+2N2)/(2N1+7N2)，则CSMA子时隙2长度是总CSMA时隙长度的(2N2)/(2N1+7N2)，则CSMA子时隙3长度是总CSMA时隙长度的N2/(2N1+7N2)，依次类推可以得到各级组网时候每级CSMA子时隙占在CSMA时隙的比例。
TDMA时隙传输资源，其使用方式是将总TDMA时隙长度分成多个TDMA子时隙，将为需要进行数据传输的每个节点分配一个固定的TDMA子时隙，该节点只能在分配的TDMA子时隙上发送数据，但是可以接收所有TDMA子时隙上的数据。
TDMA资源通过以下方法进行分配：
TDMA子时隙长度是由节点承载业务量来确定的，中央控制节点在规划业务过程的时候，统计每个节点需要承载业务的数目，然后进行TDMA子时隙长度划分。例如中央控制节点发起业务1，业务2，...业务N，中央控制节点根据路由信息表规划每个业务涉及的节点，如果节点1需要处理或是转发1个业务，那么业务量定义为1。处理或是转发两个业务则为业务量为2，以此类推，每个节点最大的业务量为N。统计过程中每个节点的业务量统计结果假定为M1、M2、Ms(S取值小于等于15)，那么每个节点分配到的TDMA子时隙长度大小是总TDMA时隙长度的M1/(M1+M2+..Ms)、M2/(M1+M2+..Ms)、...Ms/(M1+M2+..Ms)。
在TDMA时隙规划过程中，如图4所示，由于中央控制节点可以同时规划多个业务传输的资源，所以随着业务数目增加，那么涉及的节点也越来多，可能导致了每个TDMA子时隙太短，不能传输一个完整的报文数据，那么中央控制节点将在同一时刻减少业务个数，达到分配的每个TDMA子时隙都能承载一个报文的传输。
本发明提供的一种PLC***中的数据传输控制装置，该数据传输控制装置为PLC***中的中央控制节点，装置中包括有传输资源分配模块，用于将传输资源分成多个子时隙，并分配给***中每级节点，且装置占用分配给自己的传输资源子时隙进行数据发送，同时装置能够接收所有传输资源子时隙上的数据；业务检测模块，用于进行业务检测，根据需求进行传输资源分配。
一种PLC***中的数据传输设备，数据传输设备为PLC***中的代理节点或者端节点，所述设备中包括有传输资源信息储存模块，用于记录中央控制节点分配本节点的所在分级的传输资源子时隙，且实时监听来自中央控制节点的传输资源信息，如果中央控制节点已经收回传输资源或是改变传输资源规划，则将传输资源信息储存模块中信息实时更新。
实施例：
为了说明该发明在实际PLC***中的具体应用方法，先就使用图5拓扑结构的PLC网络来说明组网过程。
在图5的拓扑结构中，PLC网络分成三级，其中的节点A是中央控制节点；一级节点是节点B1、节点B2和节点B3组成；二级节点是节点C1、节点C2、节点C3、节点C4组成；三级节点是节点D1和节点D2组网。节点之间实线标识节点之间路由，虚线标识节点之间可以进行信息交互，但是不是选定的路由。
下面将从两个方面描述，开机上电的拓扑结构路由建立，其次是中央控制节点完成一次抄表的流程。
首先介绍如何使用该发明完成开机上电的初始路由建立过程，具体过程如下：
步骤一：中央控制节点上电之后，中央控制节点将传输资源分成两个部分，一个是信标时隙，另外一个区域则是CSMA时隙，并且中央控制节点将传输资源分配信息携带在中央信标中，由中央控制节点在中央信标中进行广播。
步骤二：根据图5的拓扑结构，中央控制节点广播的中央信标，将被节点B1、节点B2和节点B3监听到，并且解析中央控制节点的中央信标内容，得到了传输资源CSMA时隙的信息，中央控制节点和节点B1、节点B2和节点B3共享这个CSMA时隙。收到中央信标的节点，将在CSMA时隙上采用竞争方式发送自己的关联请求报文。中央控制节点收到来自节点B1、节点B2和节点B3的关联请求报文，则分别发送关联请求确认到节点B1、节点B2和节点B3。
步骤三：中央控制节点完成了节点B1、节点B2和节点B3的入网过程(关联请求过程)，中央控制节点重新规划CSMA时隙和信标时隙。其中，将CSMA时隙分成三个CSMA子时隙，CSMA子时隙0用于中央控制节点发送报文；CSMA子时隙1用于一级节点的发送报文；CSMA时隙2用于新节点上报报文请求。同时，中央控制节点将为节点B1、节点B2和节点B3分配发现信标传输资源，中央控制节点重新分配的传输资源将在中央信标中广播，节点B1、节点B2和节点B3收到中央信标之后，保存传输资源分配信息。其中，CSMA子时隙1作为一级节点的发送数据的传输资源，然后将中央信标中的传输资源信息在发现信标上转发。
进一步补充说明，在该步骤中，在计算CSMA子时隙时候，不清楚二级节点数目，所以在计算的时候，假定一级节点和二级节点数目相同，并且没有三级节点，则在中央控制节点使用CSMA子时隙0的长度是总CSMA长度的6/(6+6+3)＝6/15；CSMA子时隙1的长度是CSMA总长度的6/(6+6+3)＝6/15，CSMA子时隙2长度是CSMA总长度的3/(6+6+3)＝3/15。
步骤四:节点B1、节点B2和节点B2广播的发现信标，那么根据图5拓扑结构，节点C1、节点C2和节点C3可以收到节点B1的发现信标；节点C3和节点C4可以收到节点B2的发现信标。二级节点C1、节点C2、节点C3和节点C4将传输资源信息，其中CSMA子时隙2的传输资源作为二级节点发送数据使用。
节点C1、节点C2、节点C3和节点C4，根据接收到一级节点的发现信标的信号质量选择作为自己临时代理节点，例如节点C3收到了来自节点B1和节点B2的发现信标，根据信号质量，节点C3优先选择节点B1为自己的临时代理节点。
节点C1、节点C2、节点C3和节点C4将在CSMA子时隙2传输资源上采用竞争方式发送自己的关联请求报文，各个节点在关联请求报文中，必须指明自己的临时代理节点。节点B1、节点B2、节点B3收到来自二级节点的关联请求报文，如果关联请求报文中指明本节点是关联请求报文的临时代理节点，则一级节点在CSMA子时隙的传输资源上采用竞争方式将关联请求报文转发到上一级，即转发到中央控制节点。
步骤五：中央控制节点收到来自新增加节点的关联请求报文，则发送关联请求确认报文到新增加节点，在关联请求确认报文中携带新增加节点的节点标识，以及新增加节点的代理节点标识。在该实例中，假定节点C3发送的关联请求报文，那么在关联请求确认中，包括了为节点C3分配的节点标识(简称：TEI)，以及代理节点B1的节点标识。中央控制节点在一级CSMA子时隙中发送关联请求确认报文，节点B1、节点B2和节点B3都可以收到该关联请求报文数据，但是只有节点B1是节点C3的代理节点，所以只有节点B1转发该关联请求报文。同样原理，完成节点C1、节点C2和节点C4的关联请求过程。
步骤六：中央控制节点完成二级节点的关联请求之后，再次重新分配信标传输资源和CSMA区传输资源。在信标传输资源中，为节点B1和节点B2分配代理信标传输资源，由于节点B3没有子节点，所以不分配代理信标资源。中央控制节点为中央信标和代理信标以及发现信标分配的传输资源，在时间上不重叠，不共享，独占方式使用。在CSMA传输资源上，将CSMA时隙分成四个时隙，CSMA子时隙0用于中央控制节点使用，CSMA子时隙1用于一级节点使用，CSMA子时隙2用于二级节点使用，CSMA子时隙3用于新增加节点使用。
进一步补充说明，在该步骤中，中央控制节点已经明确，并且节点数是3，二级节点数是4，则假定三级节点数为4，并且没有5级节点，则可以计算出CSMA子时隙0长度为总CSMA时隙长度的11/(11+11+8+4)＝11/34，CSMA子时隙1长度是CSMA总长度的11/(11+11+8+4)＝11/34，CSMA子时隙2长度是CSMA总长度的8/(11+11+8+4)＝8/34，CSMA子时隙3长度是CSMA总长度的4/(11+11+8+4)＝4/34。
重新规划的传输资源将在中央控制节点的中央信标上广播各个一级节点，即该实施例中的节点B1、节点B2和节点B3收到中央信标之后，删除原来记录的CSMA资源信息，保存新CSMA资源信息，并且将CSMA子时隙2作为自己发送数据的传输资源。如果在中央信标中指定该节点是代理节点，则该节点指定的代理信标传输上广播代理信标，代理信标上承载中央信标携带的传输资源分配信息。节点C1、节点C1、节点C3和节点C4收到来自上级节点B1和节点B2的代理信标。
如果中央控制节点请求节点C1、节点C2、节点C3和节点C4发送发现信标，那么节点D1和节点D2会收到来自节点C3和节点C4的发现信标，则节点D1和节点D2将保存发现信标中的传输资源，并且设定CSMA子时隙3作为三级节点发送数据的传输资源。
然后根据步骤五相同的处理方式，完成节点D1和节点D2的关联请求。
以此类推，采用相同方式中央控制节点完成所有节点的关联请求过程，即完成图5拓扑结构的组网过程。
上面介绍如何使用本发明完成PLC***初始组网过程，下面介绍本发明在电力抄表过程中的应用。
为了更加清楚说明处理流程，在图5中，假定中央控制节点在节点C2、节点C3和节点D1进行抄表功能。则具体处理流图如下：
步骤一：统计每个节点处理任务，并且需要发送数据量，节点A为3、节点C2为1、节点D1为1、节点C3为2、节点B2为3。
步骤二：中央控制节点为节点A分配的TDMA时隙长度是总TDMA时隙总长度的3/(3+3+2+1+1)＝3/10，假定为TDMA子时隙1；为节点B2分配的TDMA子时隙长度是总TDMA时隙长度的3/(3+3+2+1+1)＝3/10，假定为TDMA子时隙2；为节点C2分配的TDMA子时隙长度是总TDMA时隙长度的1/(3+3+2+1+1)＝1/10，假定为TDMA子时隙3；为节点D1分配的TDMA子时隙长度是总TDMA时隙长度的1/(3+3+2+1+1)＝1/10，假定为TDMA子时隙4；为节点C3分配的TDMA子时隙长度是总TDMA时隙长度的2/(3+3+2+1+1)＝2/10，假定为TDMA子时隙5。
表1：TDMA子时隙分配表
步骤三：中央控制节点将根据业务量计算的每个节点占据总TDMA的比例，计算出每个TDMA时隙的开始和结束时间，并且在中央信标中进行广播，节点B1收到之后将在代理信标中转发TDMA资源分配参数，节点C3收到代理信标之后也在自己代理信标中转发TDMA资源分配参数。每个节点收到中央信标或是代理信标中的传输资源TDMA分配参数，将保存在自己的节点中。每个节点将在中央控制节点为自己分配的TDMA区间发送数据包(业务报文)。
步骤四：根据任务要求，中央控制节点在TDMA子时隙1上分别发送抄表报文到节点C2、节点C3和节点D1，节点B2将在TDMA子时隙2上进行转发，节点C3在TDMA子时隙5上转发节点D1的抄表报文。在每个报文中都包括了节点C2、节点C3和节点D1的节点标识(简称：TEI值)。
步骤五：节点C2、节点C3和节点D1收到来自中央控制节点的抄表报文，分别在分配的TDMA子时隙上发送抄表结果报文。具体来讲，节点C2在TDMA子时隙3上发送业务报文；节点C3在TDMA子时隙3上发送业务报文；节点D1在TDMA子时隙4上发送业务报文。
在路由过程中，节点C3在TDMA子时隙3上转发节点D1的报文；节点B2在TDMA子时隙2上转发来自节点A、节点C1、节点C3的报文。
步骤六：中央控制节点在完成了节点C2、节点C3或是节点D1的抄表任务之后，重新调整TDMA子时隙分配，并且立即在中央信标中广播调整TDMA时隙参数。在该实施例中，中央控制节点同时进行节点C2、节点C3和节点D1抄表功能，只要完成某个节点的抄表任务，那么中央控制节点认为业务量已经发生变化，则需要重新TDMA子时隙参数。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种PLC***中的数据传输方法，其特征在于：将传输资源分成多个子时隙，并分配给***中的每级节点，每级节点占用分配给本级的传输资源子时隙进行数据发送，同时每级节点能够接收所有传输资源子时隙上的数据；
所述传输资源分配完后，中央控制节点通过中央信标广播传输资源分配结果，各个代理节点收到中央信标后，通过代理信标广播传输资源分配结果；
代理节点和端节点接收到中央控制节点分配传输资源结果，同时记录中央控制节点分配本节点的所在分级的传输资源子时隙；
代理节点和端节点实时监听来自中央控制节点的传输资源信息，如果中央控制节点已经收回传输资源或是改变传输资源规划，则每个节点将实时更新；
所述传输资源包括时分复用访问方式的TDMA资源和载波侦听多路访问方式的CSMA资源；
在资源分配过程中，中央控制节点将总CSMA时隙长度分成多个CSMA子时隙，每级占用一个CSMA子时隙，每级的节点只能使用本级的CSMA子时隙进行数据发送，能够接收所有CSMA子时隙上的数据；
中央控制节点将总TDMA时隙长度分成多个TDMA子时隙，且为需要进行数据传输的每个节点分配一个固定的TDMA子时隙，所述需要进行数据传输的每个节点只能在分配的TDMA子时隙上发送数据，能够接收所有TDMA子时隙上的数据；
所述传输资源在进行分配前，中央控制节点需要进行业务检测，若没有检测到有业务需要执行，则仅对CSMA资源进行分配；若有业务需要执行，则同时对CSMA资源和TDMA资源进行分配；
节点如果需要发送或是转发业务相关报文，则使用本节点所在分级的TDMA子时隙传输资源进行数据发送；如果是发送或是转发网络维护报文，则使用本节点所在分级的CSMA子时隙传输资源进行数据发送；所述节点包括中央控制节点、代理节点和端节点；
所述CSMA资源通过以下方法进行分配：
中央控制节点统计每级的节点数为N0，N1，N2，N3，...，Nk；
其中，N0为中央控制节点以下所有节点总数，不包括中央控制节点；N1为一级节点以及一级以下所有子节点总数；N2为二级节点以及二级以下所有子节点总数；N3为三级节点以及三级以下所有子节点总数；Nk为k级节点以及k级以下所有子节点总数，k为小于15自然数；
分配给中央控制节点使用CSMA子时隙0的长度为总CSMA时隙长度的N0/(N0+N1+N2+N3+...+Nk)；分配给一级节点使用的CSMA子时隙1长度为总CSMA时隙长度的N1/(N0+N1+N2+N3+...+Nk)；分配给二级节点使用的CSMA子时隙2长度为总CSMA时隙时间长度的N2/(N0+N1+N2+N3+...+Nk)；依次推得分给三级、四级，…，k级节点使用的CSMA子时隙。
2.根据权利要求1所述的一种PLC***中的数据传输方法，其特征在于：在开机组网过程中，所述CSMA资源通过以下方法进行分配：
每级组网的时候，假设该级节点数和上级相同，并且没有下级节点；
一级节点组网的时候，假定一级节点个数为N1，则中央控制节点使用CSMA子时隙0的长度是总CSMA时隙长度的N1/(N1+N1)＝1/2；一级节点使用的CSMA子时隙0的长度是总CSMA时隙长度的N1/(N1+N1)＝1/2；
二级节点组网的时候，假定一级节点个数为N1，则二级节点个数为N1，所以中央控制节点使用CSMA子时隙0的长度是总CSMA时隙长度的2N1/(2N1+2N1+N1)＝2/5；一级节点使用的CSMA子时隙1长度是总CSMA时隙长度的2N1/(2N1+2N1+N1)＝2/5；二级节点使用的CSMA子时隙2长度是总CSMA时隙长度的N1/(2N1+2N1+N1)＝1/5；
三级节点组网的时候，假定一级节点个数为N1，二级节点个数为N2，则三级节点为N2所以中央控制节点使用CSMA子时隙0的长度是总CSMA时隙长度的(N1+2N2)/(2N1+7N2)；一级节点使用的CSMA子时隙1长度是总CSMA时隙长度的(N1+2N2)/(2N1+7N2)；二级节点使用的CSMA子时隙2长度是总CSMA时隙长度的2N2/(2N1+7N2)；三级节点使用的CSMA子时隙3长度是总CSMA时隙长度的N2/(2N1+7N2)，依次推得分给四级，…，k级节点使用的CSMA子时隙。
3.根据权利要求1所述的一种PLC***中的数据传输方法，其特征在于：所述TDMA资源通过以下方法进行分配：
中央控制节点统计每个节点需要承载业务的个数为M1、M2、…、Ms，S取值小于等于15，其中，M1为节点1承载的业务量，M2为节点2承载的业务量，…，Ms为节点s承载的业务量；
分配给节点1的TDMA子时隙1为总TDMA长度的M1/(M1+M2+..Ms)；分配给节点2的TDMA子时隙2为总TDMA长度的M2/(M1+M2+..Ms)；依次推得分配给节点s的TDMA子时隙s为总TDMA长度的Ms/(M1+M2+..Ms)。
4.一种用于实施权利要求1-3任一所述PLC***中的数据传输方法的PLC***中的数据传输控制装置，其特征在于：该数据传输控制装置为PLC***中的中央控制节点，所述装置中包括有传输资源分配模块，用于将传输资源分成多个子时隙，并分配给***中每级节点，且所述装置占用分配给自己的传输资源子时隙进行数据发送，同时装置能够接收所有传输资源子时隙上的数据；
业务检测模块，用于进行业务检测，根据需求进行传输资源分配。
5.一种用于实施权利要求1-3任一所述PLC***中的数据传输方法的PLC***中的数据传输设备，其特征在于：所述数据传输设备为PLC***中的代理节点或者端节点，所述设备中包括有传输资源信息储存模块，用于记录中央控制节点分配本节点的所在分级的传输资源子时隙，且实时监听来自中央控制节点的传输资源信息，如果中央控制节点已经收回传输资源或是改变传输资源规划，则将传输资源信息储存模块中信息实时更新。
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