CN108039938A - 电力物联网低功耗并发数据帧编码方法及*** - Google Patents

电力物联网低功耗并发数据帧编码方法及*** Download PDF

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汪自翔
刘周斌
李沁园
吕磅
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Electric Power Research Institute of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种电力物联网低功耗并发数据帧编码方法及***。在并发传输过程中，若发送端都使用最大数据帧封装网络数据，往往会极大的增加数据帧碰撞的可能，从而降低并发传输的效率。本发明的电力物联网低功耗并发数据帧编码方法，其包括：根据并发设备数目k将长数据帧动态划分为短的数据帧；使用喷泉码对划分所得的多个数据帧进行编码；本发明的电力物联网低功耗并发数据帧编码***，其包括：数据帧划分单元：根据并发设备数目k将长数据帧动态划分为短的数据帧；编码单元：使用喷泉码对划分所得的多个数据帧进行编码。本发明的并发数据帧编码方法及***，使得多个无线设备无需集中式地控制和协商，优化了信道利用率，优化了网络吞吐率。

Description

电力物联网低功耗并发数据帧编码方法及***
技术领域
本发明属于电力物联网领域，具体地说是一种面向电力物联网控制的低功耗并发数据帧编码方法及***。
背景技术
在多个无线设备中，任意无线设备均在其他设备的干扰范围之中，多个发送设备(发送端)同时向一个或者多个接收设备(接收端)传输数据的情形被称为并发传输。在多种异构网络共存的情况下，针对多无线设备并发传输时，由于潜在的信道竞争和数据包冲突，现有协议的信道访问效率低。
在电力物联网中，WiFi网络，移动网络、无线Ad-Hoc网络(传感器网络、Mesh网络)被广泛的应用，随着无线设备数量的快速增长和数据服务种类的增多，多个无线设备需要同时传输数据的情况几乎无处不在，由于频谱资源有限，可靠的并发传输技术可有效的提升信道使用效率。
在并发传输过程中，若发送端都使用最大数据帧封装网络数据，往往会极大的增加数据帧碰撞的可能，从而降低并发传输的效率。
发明内容
为解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种面向电力物联网控制的低功耗并发数据帧编码方法，可用于提高无线网络并发传输的信道访问效率。
本发明采用如下的技术方案：电力物联网低功耗并发数据帧编码方法，其包括：
1)根据并发设备数目k将长数据帧动态划分为短的数据帧，以优化信道利用率；
2)使用喷泉码(Fountain Coding)对划分所得的多个数据帧进行编码，以优化网络吞吐率。
低功耗是指本发明低功耗并发数据帧编码方法的算法复杂度比较低，适合在低功耗的MCU上运行。
作为上述技术方案的补充，设相邻数据帧之间的最大时间间隔为T，数据帧最大长度为F，并行传输效率参数为p，长数据帧的划分方法如下：
1)根据信道状态计算最优的数据帧长度lp：
2)根据最优的数据帧长度对长度为L数据帧划分成n个连续等长的短数据帧，其中n为：
若L不能被lp整除，则最后一个数据帧的末尾用0字节填充，划分得到的短数据帧被称为原始短数据帧。
当接收端接收到n个原始短数据帧时，它可以成功恢复原始数据。
作为上述技术方案的补充，在并发传输过程中，为了使接收端更快的收集齐n个原始短数据帧，减少每个原始短数据包丢包带来的影响，发送端使用随机线性(RandomLinear)喷泉码(Fountain Coding)(简称RL编码)对原始短数据帧进行编码；当接收端收到任意n个相互独立的编码数据帧时，根据随机线性喷泉码(RL编码)性质解出n个原始短数据帧。
因此，发送端将持续发送编码数据帧直至接收端成功接收到n个可解出n个原始短数据帧的编码数据帧为止。
作为上述技术方案的补充，每个编码数据帧的生成方式如下：
随机生成一个长度为n的0，1序列，这个序列被称为这个编码数据帧的编码序列，序列中每一位的0，1值相互独立且符合均匀分布；
将序列中标记为1的原始短数据帧依次作bit位XOR运算得到一个编码数据帧。
作为上述技术方案的补充，若接收端已经收到m个编码数据帧，再收到一个编码数据帧，解码过程如下：
如果m+1不小于n，根据高斯消元法对m+1个编码数据帧的编码序列进行消元，如果m+1个编码数据帧相互独立，则解出n个原始短数据帧，并向发送端回复确认帧，否则继续等待接收更多的编码数据帧。
本发明的另一目的是提供一种电力物联网低功耗并发数据帧编码***，包括：
数据帧划分单元：根据并发设备数目k将长数据帧动态划分为短的数据帧，以优化信道利用率；
编码单元：使用喷泉码对划分所得的多个数据帧进行编码，以优化网络吞吐率。
本发明的电力物联网并发数据帧编码方法及***，使得多个无线设备无需集中式地控制和协商，优化了信道利用率，优化了网络吞吐率。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种电力物联网低功耗并发数据帧编码方法，其包括：
1)根据并发设备数目k将长数据帧动态划分为短的数据帧，以优化信道利用率；
2)使用喷泉码(Fountain Coding)对划分所得的多个数据帧进行编码，以优化网络吞吐率。
设相邻数据帧之间的最大时间间隔为T，数据帧最大长度为F，并行传输效率参数为p，长数据帧的划分方法如下：
1)根据信道状态计算最优的数据帧长度lp：
2)根据最优的数据帧长度对长度为L数据帧划分成n个连续等长的短数据帧，其中n为：
若L不能被lp整除，则最后一个数据帧的末尾用0字节填充，划分得到的短数据帧被称为原始短数据帧。
当接收端接收到n个原始短数据帧时，它可以成功恢复原始数据。
在并发传输过程中，为了使接收端更快的收集齐n个原始短数据帧，减少每个原始短数据包丢包带来的影响，发送端使用随机线性(Random Linear)喷泉码(FountainCoding)(简称RL编码)对原始短数据帧进行编码；当接收端收到任意n个相互独立的编码数据帧时，根据随机线性喷泉码(RL编码)性质解出n个原始短数据帧。
因此，发送端将持续发送编码数据帧直至接收端成功接收到n个可解出n个原始短数据帧的编码数据帧为止。
每个编码数据帧的生成方式如下：
随机生成一个长度为n的0，1序列，这个序列被称为这个编码数据帧的编码序列，序列中每一位的0，1值相互独立且符合均匀分布；
将序列中标记为1的原始短数据帧依次作bit位XOR运算得到一个编码数据帧。
若接收端已经收到m个编码数据帧，再收到一个编码数据帧，解码过程如下：如果m+1不小于n，根据高斯消元法对m+1个编码数据帧的编码序列进行消元，如果m+1个编码数据帧相互独立，则解出n个原始短数据帧，并向发送端回复确认帧，否则继续等待接收更多的编码数据帧。
实施例2
本实施例提供一种电力物联网低功耗并发数据帧编码***，其包括：
数据帧划分单元：根据并发设备数目k将长数据帧动态划分为短的数据帧，以优化信道利用率；
编码单元：使用喷泉码对划分所得的多个数据帧进行编码，以优化网络吞吐率。
在并发传输过程中，发送端使用随机线性喷泉码对原始短数据帧进行编码；当接收端收到任意n个相互独立的编码数据帧时，根据随机线性喷泉码性质解出n个原始短数据帧。
若接收端已经收到m个编码数据帧，再收到一个编码数据帧，解码过程如下：如果m+1不小于n，根据高斯消元法对m+1个编码数据帧的编码序列进行消元，如果m+1个编码数据帧相互独立，则解出n个原始短数据帧，并向发送端回复确认帧，否则继续等待接收更多的编码数据帧。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.电力物联网低功耗并发数据帧编码方法，其特征在于，包括：
1)根据并发设备数目k将长数据帧动态划分为短的数据帧，以优化信道利用率；
2)使用喷泉码对划分所得的多个数据帧进行编码，以优化网络吞吐率。
2.根据权利要求1所述的电力物联网低功耗并发数据帧编码方法，其特征在于，设相邻数据帧之间的最大时间间隔为T，数据帧最大长度为F，并行传输效率参数为p，长数据帧的划分方法如下：
1)根据信道状态计算最优的数据帧长度lp：
<mrow> <msub> <mi>l</mi> <mi>p</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>T</mi> <mo>+</mo> <mi>F</mi> </mrow> <mi>k</mi> </mfrac> </mrow>
2)根据最优的数据帧长度对长度为L数据帧划分成n个连续等长的短数据帧，其中n为：
若L不能被lp整除，则最后一个数据帧的末尾用0字节填充，划分得到的短数据帧被称为原始短数据帧。
3.根据权利要求2所述的电力物联网低功耗并发数据帧编码方法，其特征在于，在并发传输过程中，发送端使用随机线性喷泉码对原始短数据帧进行编码；当接收端收到任意n个相互独立的编码数据帧时，根据随机线性喷泉码性质解出n个原始短数据帧。
4.根据权利要求3所述的电力物联网低功耗并发数据帧编码方法，其特征在于，每个编码数据帧的生成方式如下：
随机生成一个长度为n的0，1序列，这个序列被称为这个编码数据帧的编码序列，序列中每一位的0，1值相互独立且符合均匀分布；
将序列中标记为1的原始短数据帧依次作bit位XOR运算得到一个编码数据帧。
5.根据权利要求4所述的电力物联网低功耗并发数据帧编码方法，其特征在于，若接收端已经收到m个编码数据帧，再收到一个编码数据帧，解码过程如下：
如果m+1不小于n，根据高斯消元法对m+1个编码数据帧的编码序列进行消元，如果m+1个编码数据帧相互独立，则解出n个原始短数据帧，并向发送端回复确认帧，否则继续等待接收更多的编码数据帧。
6.电力物联网低功耗并发数据帧编码***，其特征在于，包括：
数据帧划分单元：根据并发设备数目k将长数据帧动态划分为短的数据帧，以优化信道利用率；
编码单元：使用喷泉码对划分所得的多个数据帧进行编码，以优化网络吞吐率。
7.根据权利要求6所述的电力物联网低功耗并发数据帧编码***，其特征在于，
在并发传输过程中，发送端使用随机线性喷泉码对原始短数据帧进行编码；当接收端收到任意n个相互独立的编码数据帧时，根据随机线性喷泉码性质解出n个原始短数据帧。
8.根据权利要求7所述的电力物联网低功耗并发数据帧编码***，其特征在于，若接收端已经收到m个编码数据帧，再收到一个编码数据帧，解码过程如下：
如果m+1不小于n，根据高斯消元法对m+1个编码数据帧的编码序列进行消元，如果m+1个编码数据帧相互独立，则解出n个原始短数据帧，并向发送端回复确认帧，否则继续等待接收更多的编码数据帧。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111869142A (zh) * 2020-02-20 2020-10-30 深圳市汇顶科技股份有限公司 数据传输方法、装置、设备、***及介质
CN114584847A (zh) * 2022-02-22 2022-06-03 广州广哈通信股份有限公司 一种数据传输方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101286819A (zh) * 2008-05-07 2008-10-15 中兴通讯股份有限公司 一种数据接收方法及装置
CN101553036A (zh) * 2009-05-19 2009-10-07 北京理工大学 一种基于喷泉编码的随机接入方法
CN101820586A (zh) * 2010-02-26 2010-09-01 清华大学 一种在无线局域网中进行可靠广播的方法
DE102012001048A1 (de) * 2012-01-20 2012-08-16 Daimler Ag Verfahren zur Verteilung eines Datenpakets für ein Remote Update an eine Vielzahl von Endgeräten
CN103378931A (zh) * 2012-04-26 2013-10-30 国民技术股份有限公司 数据发送方法、数据接收方法及信号处理模块
CN103716134A (zh) * 2013-11-21 2014-04-09 浙江大学 一次反馈条件下度渐增的喷泉码的编码方法
US20160352357A1 (en) * 2015-05-27 2016-12-01 Quantum Corporation Dynamically Variable Error Correcting Code (ECC) System With Hybrid Rateless Reed-Solomon ECCs
CN107196732A (zh) * 2017-04-24 2017-09-22 辽宁工业大学 基于喷泉码编码的防窃听编码方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101286819A (zh) * 2008-05-07 2008-10-15 中兴通讯股份有限公司 一种数据接收方法及装置
CN101553036A (zh) * 2009-05-19 2009-10-07 北京理工大学 一种基于喷泉编码的随机接入方法
CN101820586A (zh) * 2010-02-26 2010-09-01 清华大学 一种在无线局域网中进行可靠广播的方法
DE102012001048A1 (de) * 2012-01-20 2012-08-16 Daimler Ag Verfahren zur Verteilung eines Datenpakets für ein Remote Update an eine Vielzahl von Endgeräten
CN103378931A (zh) * 2012-04-26 2013-10-30 国民技术股份有限公司 数据发送方法、数据接收方法及信号处理模块
CN103716134A (zh) * 2013-11-21 2014-04-09 浙江大学 一次反馈条件下度渐增的喷泉码的编码方法
US20160352357A1 (en) * 2015-05-27 2016-12-01 Quantum Corporation Dynamically Variable Error Correcting Code (ECC) System With Hybrid Rateless Reed-Solomon ECCs
CN107196732A (zh) * 2017-04-24 2017-09-22 辽宁工业大学 基于喷泉码编码的防窃听编码方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王洪云: "数字喷泉码的编译码研究与实现", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111869142A (zh) * 2020-02-20 2020-10-30 深圳市汇顶科技股份有限公司 数据传输方法、装置、设备、***及介质
CN111869142B (zh) * 2020-02-20 2023-05-02 深圳市汇顶科技股份有限公司 数据传输方法、装置、设备、***及介质
CN114584847A (zh) * 2022-02-22 2022-06-03 广州广哈通信股份有限公司 一种数据传输方法
CN114584847B (zh) * 2022-02-22 2023-11-28 广州广哈通信股份有限公司 一种数据传输方法

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