CN114915394B - 双模通信装置、双模通信方法及存储介质 - Google Patents

双模通信装置、双模通信方法及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双模通信装置、双模通信方法及存储介质，该装置包括：数据链路层，包括融合网络管理子层、第一MAC子层和第二MAC子层；物理层，包括第一物理子层和第二物理子层，第一物理子层分别与第一MAC子层、融合网络管理子层连接，第二物理子层分别与第二MAC子层、融合网络管理子层连接；其中，第一MAC子层、第一物理子层设在第一信道中，第二MAC子层、第二物理子层设在第二信道中，融合网络管理子层用于在第一信道和第二信道同时发送业务报文时，根据上报信息确定报文发送模式，并发送业务报文，其中，在发送业务报文时，采用自适应退避机制控制第一信道和第二信道执行退避流程。该装置可以减少业务报文的无效冗余发送，降低信道占用率。

Description

双模通信装置、双模通信方法及存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种双模通信装置、双模通信方法及存储介质。
背景技术
低压宽带电力线载波通信技术是目前国内电网高级计量***中广泛应用的通信技术。HPLC(High speed wide-band Power Line Carrier，高速电力线载波)技术通过传输于电力线中的信号进行信息传递，使用单一的有线通信媒介。2021年5月，国网正式发布了双模通信互联互通技术规范。双模通信，即基于电力线有线媒介的HPLC和基于无线空口媒介的HRF(High speedRadio Frequency，高速无线通信)技术组合通信方式。国网计量中心《双模双发双收方案宣贯》针对双模双发提出两种业务场景：业务场景1：HPLC与HRF信道同时发送相同的业务报文，在此种场景中，相同的业务报文可以通过HPLC和HRF双信道发送，在接收端通过链路层报文过滤机制去除重复接收的报文；业务场景2：HPLC与HRF信道同时发送不同的业务报文，在此种场景中，为提高传输实时性，站点之间在发送队列中同时存在多个业务报文需要发送时，可通过双信道同时发送。然而，相关技术中提出的基于电力线有线媒介的HPLC和基于无线空口媒介的HRF技术组合通信方式存在如下的技术问题：
由于双模***要求HPLC和HRF使用独立MAC层，两通道未有关于退避相关的信息交互，缺乏两通道的协调发送机制，由应用层下发相同业务报文后，两通道各自进入退避发送流程，若由于两通道退避等待时间差别较大(通常由于对冲突检测不一致)，导致第一个通道已经发送成功并进入后续流程，而第二个通道仍在等待发送此报文。从业务信息传递角度，由于报文已被成功接收，信息已传递，此时第二通道等待发送的相同报文没有信息量增益，相反若等待完毕后发送，在接收端还要进行去重处理；从站点发送效率和网络效率角度，第二个通道等待过程浪费了可能的其余业务报文的传输时间，例如此时已退避等待了一段时间，仍在继续等待直至计算设定的退避时间到达，然后执行发送，然后才可进入下一次的重新退避过程，耗时较久，因此导致报文冗余发送较多，通道利用率较低；无效的冗余发送增加功耗，同时对网络中其他站点的发送机会造成影响。
另外，在发送业务报文的过程中，相关技术中提出一种退避机制，但该退避机制仍然不够灵活，冲突的发生会成倍增加退避时间，且在一次退避时间计算完成后无法根据信道实时情况进行自适应调整。而成倍增加退避时间是较为保守的，且仍然无法消除冲突发生的概率。当多个站点检测到冲突，各自进行更长时间的退避，互相等待时间窗内信道空闲则信道使用率较低，无法自适应根据实时信道侦听情况动态调整退避时间窗长，信道占用率较低；无法保证站点的最少发送机会，可能导致某些站点的发送机会显著少于其他站点的情况。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种双模通信装置，该装置可以减少业务报文的无效冗余发送，降低信道占用率。
本发明的第二个目的在于提出一种双模通信方法。
本发明的第三个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
为达到上述目的，本发明第一方面提出一种双模通信装置，该装置包括：数据链路层，包括融合网络管理子层、第一MAC子层和第二MAC子层，所述第一MAC子层、所述第二MAC子层均与所述融合网络管理子层连接；物理层，包括第一物理子层和第二物理子层，所述第一物理子层分别与所述第一MAC子层、所述融合网络管理子层连接，所述第二物理子层分别与所述第二MAC子层、所述融合网络管理子层连接；其中，所述第一MAC子层、所述第一物理子层设在第一信道中，所述第二MAC子层、所述第二物理子层设在第二信道中，所述融合网络管理子层用于在所述第一信道和所述第二信道同时发送业务报文时，根据所述第一信道和所述第二信道的上报信息确定报文发送模式，并按照所述报文发送模式发送所述业务报文，其中，在按照所述报文发送模式发送所述业务报文时，采用自适应退避机制控制所述第一信道和所述第二信道执行退避流程。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种双模通信方法，该方法用于本发明第一方面实施例中提出的一种双模通信装置，所述方法包括：当第一信道和第二信道同时发送业务报文时，根据所述第一信道和所述第二信道的上报信息确定报文发送模式；按照所述报文发送模式发送所述业务报文，其中，在按照所述报文发送模式发送所述业务报文时，采用自适应退避机制控制所述第一信道和所述第二信道执行退避流程。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如本发明第二方面实施例所述的双模通信方法。
根据本发明实施例的双模通信装置、双模通信方法及存储介质，该装置中通过在融合网络管理子层中设置协调控制模块，对获取的信道的上报信息进行统一协调处理，并根据上报信息下发控制命令，实现双通道协调双发；另外，融合网络管理子层在按照报文发送模式发送业务报文的过程中，可根据业务报文在信道中的发送状态不同，自动调整报文发送模式，减少无效冗余发送，降低信道占用率；且在采用自适应退避机制控制各信道执行退避流程的过程中，设置最大累积等待时间阈值，保证业务报文的最低发送概率；且根据信道空闲时间的不同，实时调整退避时间窗长，提高信道使用率。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例的双模通信装置的结构示意图；
图2是本发明一个示例的双模通信装置的结构示意图；
图3是本发明具体实施例的双模通信装置的结构示意图；
图4是本发明实施例双模通信方法的流程图。
具体实施方式
为了解决相关技术中提出的双模通信技术方案中，由于缺乏HPLC和HRF两通道的协调发送机制，导致冗余发送较多，通道利用率较低；退避机制无法自适应根据实时信道侦听情况动态调整退避时间窗长，信道占用率较低；无法保证站点的最少发送机会的技术问题，本发明实施例中提出一种双模通信装置、双模通信方法及存储介质，该双模通信装置中可以在融合网络管理子层发送业务报文的过程中，根据业务报文发送情况自动调整发送模式，减少无效冗余发送；同时在采用自适应退避机制控制信道执行退避流程的过程中，设置最大累积等待时间阈值，保证业务报文的最低发送概率；且根据信道所处状态的不同，实时调整退避时间窗长，在信道处于持续空闲时，缩短退避时间窗长，从而提高信道使用率。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图1-4以及具体的实施方式描述本发明实施例的双模通信装置、双模通信方法及存储介质。
图1是本发明实施例的双模通信装置的结构示意图。
如图1所示，双模通信装置1包括：数据链路层2、物理层3。
在一些可实现方式中，数据链路层2使用软件在处理器中实现，物理层3使用硬件逻辑实现。
其中，参见图1，数据链路层2包括融合网络管理子层20、第一MAC子层21和第二MAC子层22。
具体地，第一MAC子层21、所述第二MAC子层22均与融合网络管理子层20连接。
参见图1，物理层3包括第一物理子层31和第二物理子层32。
具体地，第一物理子层31分别与第一MAC子层21、融合网络管理子层20连接，第二物理子层32分别与第二MAC子层22、融合网络管理子层20连接。
其中，第一MAC子层21、第一物理子层31设在第一信道中，第二MAC子层22、第二物理子层32设在第二信道中。
在本实施例中，融合网络管理子层20用于在第一信道和第二信道同时发送业务报文时，根据第一信道和第二信道的上报信息确定报文发送模式，并按照报文发送模式发送业务报文。
其中，在根据上报信息确定到报文发送模式不同的情况下，发送业务报文的流程可不同。
具体地，融合网络管理子层20在按照报文发送模式发送业务报文时，采用自适应退避机制控制第一信道和第二信道执行退避流程。
由此，本发明实施例中提出的双模通信装置1，通过设置融合网络管理子层20根据第一信道和第二信道的上报信息确定报文发送模式，从而可减少无效冗余发送，提高信道的发送机会，提高信道使用率。
图2是本发明一个示例的双模通信装置的结构示意图。
在本发明的一些实施例中，数据链路层2中的融合网络管理子层20还可包括：协调控制模块201。
参见图2，协调控制模块201分别与第一物理子层31和第二物理子层32连接。
在本实施例中，协调控制模块201可用于获取上报信息，以及在按照报文发送模式发送业务报文时，向各MAC子层、各物理子层下发控制指令。
其中，上报信息可包括各MAC子层上报的第一退避状态，各物理子层上报的信道状态、第二退避状态和报文发送情况等。第一退避状态包括退避时间、退避次数、累积等待时间，第二退避状态包括退避时间溢出情况。
可选地，MAC子层上报信息为主动上报。
也就是说，融合网络管理子层20中的协调控制模块201通过对获取到的第一信道和第二信道的上报信息进行统一协调处理，得到协调结果，通过与各MAC子层的交互将控制指令下发给MAC子层，通过数据链路层2与物理层3的交互将控制指令下发给物理层3，从而实现双通道的协调双发。
图3是本发明具体实施例的双模通信装置的结构示意图
作为一种可行的实施方式，第一物理子层31和第二物理子层32的结构相同。
作为一个示例，如图3所示，第一物理子层31可包括第一物理层总线接口单元311、第一物理层管理模块312、第一物理层退避时间控制模块313、第一物理层接收链路314和第一物理层发送链路315。
相应的，如图3所示，第二物理子层32可包括第二物理层总线接口单元321、第二物理层管理模块322、第二物理层退避时间控制模块323、第二物理层接收链路324和第二物理层发送链路325。
参见图3，第一物理层总线接口单元311分别与第一MAC子层21、协调控制模块201、第一物理层管理模块312和第一物理层退避时间控制模块313连接。
在本实施例中，第一物理层总线接口单元311可用于实现第一物理子层31与第一MAC子层21和协调控制模块201之间的信息传输。
参见图3，第一物理层管理模块312还分别与第一物理层接收链路314和第一物理层发送链路315连接。
在本实施例中，第一物理层管理模块312可用于通过第一物理层总线接口单元311分别向第一MAC子层21、协调控制模块201上报信道状态和报文发送情况。
可选地，第一物理层管理模块312上报信息为主动上报。
参见图3，第一物理层退避时间控制模块313还与第一物理层发送链路315连接。
在本实施例中，第一物理层退避时间控制模块313可用于向协调控制模块201上报退避时间溢出情况。
可选地，第一物理层退避时间控制模块313上报退避时间溢出情况为主动上报。
其中，退避时间溢出情况可包括：退避时间已溢出、退避时间未溢出。
也就是说，通过第一物理层管理模块312向协调控制模块201上报信道状态和报文发送情况，通过第一物理层退避时间控制模块313向协调控制模块201上报退避时间溢出情况，由此协调控制模块201便可获取到各信道物理子层的上报信息，后续在获取到各MAC子层上报的第一退避状态后，融合网络管理子层20便可根据上报信息确定报文的发送模式，开展业务报文的发送。
在本实施例中，协调控制模块201还可用于向第一物理子层31发送剩余退避时间查询指令。
相应的，第一物理子层31在接收到协调控制模块201发送的剩余退避时间查询指令后，响应该剩余退避时间查询指令，向协调控制模块201上报剩余退避时间。
在一些可实现方式中，信道状态可包括占用状态和空闲状态。
在本实施例中，融合网络管理子层20在根据第一信道和第二信道的上报信息确定报文发送模式，可具体用于：在第一信道、第二信道中的一个处于空闲状态，另一个处于占用状态时，确定报文发送模式为单模发送模式；在第一信道、第二信道均处于空闲状态时，确定报文发送模式为双模备份模式。
示例性地，出现第一信道和第二信道中一个处于空闲状态，另一个处于占用状态的情况时，一般为两个信道正在同时发送不同的业务报文，此时报文发送模式便可选择单模发送模式，也就是选择处于空闲状态的信道发送。
作为一种可行的实施方式，由于第一物理子层31设在第一信道中，第二物理子层32设在第二信道中，各物理子层可分别实时侦听第一信道和第二信道的信道状态，同时由于协调控制模块201分别与各物理子层连接，通过各物理子层中设置的物理层管理模块将当前时刻的信道状态，经各物理层总线接口单元反馈上报给协调控制模块201，协调控制模块201根据接收到的两个信道的信道状态便可确定报文发送模式。
在一些实施方式中，如图2所示，双模通信装置1的数据链路层2还可包括两个第一级缓存23，分别对应第一MAC子层21、第二MAC子层22；物理层还可包括两个第二级缓存33，分别对应第一物理子层31、第二物理子层32。
在本实施例中，融合网络管理子层20还可用于将业务报文分别下发至第一MAC子层21和第二MAC子层22，以通过第一MAC子层21、第二MAC子层22分别对业务报文进行组帧操作，并将得到的第一MAC帧数据、第二MAC帧数据分别存储在对应的第一级缓存23中。
可选地，通过第一MAC子层21、第二MAC子层22分别对业务报文进行组帧操作包括：对业务报文添加MAC帧头，同时为了保证通信传输过程的可靠性，还可对该MAC帧结构进行CRC校验(Cyclical Redundancy Check，循环冗余校验)，以判断数据有无丢失。
应理解的是，本发明实施例中的MAC帧数据为单播数据帧，而单播数据帧的传输过程往往需要先完成前一个数据帧的发送并得到SACK(Selective Acknowledgment,选择性确认)正确接收反馈，由数据链路层2上报给应用层，应用层才会下发下一帧需要发送的业务报文数据，否则业务报文数据会缓存在应用层发送队列中，因此，在有新的业务报文下发后，不会出现第一信道和第二信道两通道同时被占用的情况。
在一些实施例中，针对广播数据帧的传输，在没有指定某一站点返回选择性确认帧(SACK)的情况下，因无SACK来确定发送是否成功，同时广播帧如信标帧和发现列表报文SOF帧，第一信道和第二信道需要各自组帧管理，数据帧中通常由于网络拓扑和拓扑发现信息等不同而包含不同信息，因此可不做协调，两通道各自连续发送多次同样数据帧，通过冗余发送来提高广播帧接收成功率，连续发送次数可配置，默认为3次。需要说明的是，上述针对广播数据帧的发送协调机制仅为示例性的，不作为对本发明的限制。
进一步地，融合网络管理子层20在根据第一信道和第二信道的上报信息确定了报文发送模式后，接下来就需要根据确定的报文发送模式发送业务报文。
在本实施例中，融合网络管理子层20在按照报文发送模式发送业务报文时，可具体用于，在报文发送模式为单模发送模式时，通过处于空闲状态的信道的MAC子层将对应第一级缓存23中的MAC帧数据发送至对应的第二级缓存33，并通过处于占用状态的信道的MAC子层丢弃对应第一级缓存23中的MAC帧数据。
应理解的，在报文发送模式为单模发送模式时，便可确定是通过处于空闲状态的信道进行业务报文的发送。
作为一种可行的实施方式，空闲信道第一级缓存23中的MAC帧数据可通过物理层总线接口单元发送至第二级缓存33中，同时为了避免无效冗余发送，可丢弃掉被占用信道的第一级缓存23中的MAC帧数据。
在本实施例中，融合网络管理子层20在按照报文发送模式发送业务报文时，还可具体用于，在报文发送模式为双模备份模式时，将第一信道和第二信道的第一级缓存23中的MAC帧数据发送至各自的第二级缓存33。
应理解的，本实施例中的第二级缓存33可理解为发射队列，该发射队列中缓存着未经各物理层3和数据链路层2处理的原始MAC帧数据。
需要说明的是，在报文发送模式为双模备份模式时，融合网络管理子层20对处于空闲状态的第一信道和第二信道的控制流程相同。
为减少冗余，本发明下述以融合网络管理子层20对处于空闲状态的第一信道的控制流程进行举例说明。
在本实施例中，融合网络管理子层20在按照报文发送模式发送业务报文时，还可具体用于：在第一信道处于空闲状态时，通过第一MAC子层21计算退避时间，并将退避时间发送至第一物理子层31，以及首次采用自适应退避机制控制第一信道执行退避流程，并得到第一信道的发送状态为退避等待状态；在退避流程启动业务报文发送时，通过第一物理子层31释放对应第二级缓存33中的第一MAC数据，得到发送状态更新为退避等待完成状态，以及通过第一物理子层31对第一MAC数据进行链路处理，并将处理后的第一MAC数据发送至目标站点。
可选地，在一些实施例中，将链路处理后的第一MAC数据发送至目标站点，并得到此刻第一信道的发送状态更新为退避等待完成接收状态时，需等待接收反馈的sack帧，同时对于接收到sack帧反馈的通道，由第一物理层管理模块312收集发送是否成功的相关信息。
在第一信道发送业务报文完成情况不同时，融合网络管理子层20按照报文发送模式发送业务报文的过程也可不同。
进一步地，融合网络管理子层20在按照报文发送模式发送业务报文时，具体还可用于：在第一信道发送业务报文成功时，判断第二信道的发送状态是否达到退避等待完成状态；在第二信道的发送状态未达到退避等待完成状态时，通过第二物理子层32清空对应第二级缓存33中的第二MAC帧数据，同时清空自身的退避时间，并将双模备份模式转为单模发送模式；在第二信道的发送状态达到退避等待完成状态时，保持双模备份模式，并确定第二信道的发送为无效冗余发送；在第一信道发送业务报文失败时，则融合网络管理子层20再次采用自适应退避机制控制第一信道执行退避流程。
可选地，第二物理子层32通过寄存器指令清空第二MAC帧数据。
具体地，在第一信道发送业务报文成功，但是第二信道的发送状态还未达到退避等待完成状态时，说明此时第二级缓存33中的第二MAC帧数据还未进行发送。为避免无效冗余发送，可选地，第二物理子层32在清空对应第二级缓存33中的第二MAC帧数据，同时清空自身的退避时间后，向协调控制模块201返回“已清空”的状态信息，协调控制模块201在接收到该信息后，下发放弃第二信道的相关指令，相当于仅保留第一信道执行发送工作，对应的发送模式便转为单模发送。
在第一信道发送业务报文成功，同时第二信道的发送状态已经达到退避等待完成状态时，说明第二信道中的业务报文已经在发送过程中，为了保证发送工作的稳定性，协调控制模块201不下发放弃第二信道的相关指令，保留第二信道继续执行发送工作，对应的发送模式仍保持为双模备份发送。
相较于相关技术中，本发明实施例中提出的自适应退避机制，可以根据业务报文在信道中的发送情况不同，自动调整对应的发送模式，在保证发送过程稳定性的同时减少无效冗余发送，降低信道占用率。
实际应用中，融合网络管理子层20按照报文发送模式发送业务报文的工作过程，常发生于两个信道发送相同的业务报文的场景下，在此种场景中，相同的业务报文可以通过第一信道和第二信道双信道发送，业务报文发送过程中，根据第一信道和第二信道的上报信息确定报文发送模式，再按照确定的报文发送模式执行业务报文的后续发送工作，由此减少无效冗余发送。针对两个信道各自承担不同业务发送的应用场景而言，由于无需进行协调，便可不用确定报文的发送模式，但如果针对此类场景，同样也添加使用本发明中提出的融合网络管理子层20按照报文发送模式发送业务报文的工作，也可在一定程度上提高信道的使用率。
在本实施例中，融合网络管理子层20在采用自适应退避机制控制第一信道执行退避流程时，还可具体用于：
根据退避次数、退避指数、优先级参考值和时隙长度，计算退避时间，其中，优先级参考值、时隙长度可根据业务报文的优先级得到。
示例性地，优先级参考值可根据业务报文的优先级不同分为0～3级，其中0为最低，3为最高，时隙长度可根据业务报文的优先级不同分为10、8、6、4个符号时间长度，因此最低优先级对应的用于计算退避时间的SLOT_TIME为10个符号时间长度，在后续计算退避时间的过程中，对应计算出的退避时间最长。
作为一个示例，退避时间的计算公式为：
TBackoff＝(Rand(2BE-1)+PR)*SLOT_TIME，其中，BE(Backoff Exponent)为退避指数，SLOT_TIME为时隙长度，PR(PriorityReference，PR值)为优先级参考值。
其中，PR值在退避时间的计算中作为可根据优先级初始化的固定基准值，来保证当随机项Rand(2BE-1)生成过大或过小随机值时，仍有一个基准值可以锚定退避时间窗的大小与优先级成对应关系。例如，当BE值为1时，Rand(2BE-1)生成(0，1)区间随机数，此时有优先级0和2两类业务报文，假设对于最低优先级0生成的随机数为0.1，而对于优先级2生成的随机数为0.9，在没有PR锚定的情况下，对应优先级0报文计算出的退避时间窗为0.1*10＝1个符号时间长度，而对应优先级2的退避时间计算为0.9*6＝5.4个符号，此时优先级2反而比优先级0需要等待更长的退避时间，显然造成了优先级与退避时间的不匹配。因此，PR值的取值需要能够规避前面所述不匹配问题，即对于特定BE需要满足下式：
转化不等式为，由于SLOT_TIME已定(10，8，6，4)，即/>比值已知，即可通过随机数Rand的理论极限取值区间来确定不等式右侧的最大值，只需令不等式左边大于右边最大值即可规避前述不匹配问题。依据以上规则，当BE取值为1时，示例PR值(对应优先级0～3)为(8，5，2，0)或(12，8，5，2)，当遇到冲突时，BE值增加从而导致随机数取值区间增大，则可适当调整PR的取值，例如当BE增加至3时，PR值可调整为(39，25，11，0)。需要说明的是，上述PR值的选取方法仅为示例性地，实际应用中，PR值的具体选取还需考量信道的空闲等待时间以及信道利用率等其他因素。
在一些实施方式中，在有新的业务报文需要发送，计算退避时间之前，可首先对退避次数，退避指数BE和优先级参考值PR进行初始化。例如，在初始化时，退避次数计数设置为0，退避指数BE设置为最小值minBE，PR值根据报文优先级进行初始化即可。
在本实施例中，融合网络管理子层20在采用自适应退避机制控制第一信道执行退避流程时，还可具体用于：通过第一物理子层31侦听第一信道的状态；在第一信道处于占用状态时，等待第一物理子层31完成业务报文发送，并更新本站点的累积等待时间，其中，更新后的累积等待时间为等待时间与更新前的累积等待时间之间的加和；在第一信道处于空闲状态时，通过第一物理子层31执行退避时间窗长的更新流程，得到退避时间窗长，并根据退避时间窗长和累积等待时间控制第一信道执行退避流程。
也就是说，通过第一物理子层31侦听第一信道处于占用状态时，则控制第一信道暂停执行退避流程中计算退避时间的步骤，等待第一物理子层31完成业务报文的发送，直至接收到业务报文发送完成的反馈后，便可继续执行退避时间的计算。相应的，将这一等待时间添加至更新前缓存的累积等待时间中，得到更新后的累积等待时间。
进一步地，融合网络管理子层20在根据退避时间窗长和累积等待时间控制第一信道执行退避流程时，还可具体用于：判断累积等待时间是否达到最大累积等待时间阈值；在累积等待时间达到最大累积等待时间阈值时，通过第一物理子层31启动业务报文发送，并将累积等待时间清零；在累积等待时间未达到最大累积等待时间阈值时，通过第一物理子层31根据退避时间窗长对退避时间进行溢出检验；在退避时间溢出时，通过第一物理子层31启动业务报文发送；在退避时间未溢出时，则返回通过第一物理子层31侦听第一信道的状态的步骤，并更新累积等待时间。
其中，最大累积等待时间阈值可根据实际情况预设。
在该实施例中，在累积等待时间达到最大累积等待时间阈值时，可以直接跳过退避时间溢出检验的步骤，直接启动业务报文发送，保证本站点业务报文的最低发送概率，同时将本站点中缓存的累积等待时间清零；在累积等待时间未达到最大累积等待时间阈值时，则需要对退避时间进行溢出检验，且在退避时间溢出情况不同时，所执行的退避流程也可不同。在累积等待时间还未达到最大累积等待时间阈值，但此时退避时间已经溢出时，则表明退避过程结束，便可启动业务报文的发送。
可选地，在一些实施例中，在对退避时间进行溢出检验的过程中，设置一个溢出阈值，通过比较当前时刻的退避时间与溢出阈值之间的关系，从而确定退避时间的溢出情况。
区别于相关技术，本发明实施例中通过预设最大累积等待时间阈值，在累积等待时间已经达到最大累积等待时间阈值时，直接发送业务报文，从而保证本站点业务报文的最低发送概率。
进一步地，融合网络管理子层20在采用自适应退避机制控制第一信道执行退避流程时，具体还可用于：在业务报文发送成功时，重置退避次数和退避指数；在业务报文发送失败时，更新退避次数和退避指数，并判断更新后的退避次数是否超过预设退避次数最大值，其中，更新后的退避次数为更新前的退避次数加m，更新后的退避指数为更新前的退避指数加n与预设退避指数最大值中的较小值，m、n均为正整数；在更新后的退避次数超过预设退避次数最大值时，判定第一信道业务报文发送失败，并重置退避次数和退避指数；在更新后的退避次数未超过预设退避次数最大值时，返回计算退避时间的步骤。
其中，m、n可相同，例如，均为1。
在该实施例中，在业务报文发送成功，或者第一信道业务报文发送失败的情况下，均可重置退避次数和退避指数，等待新的业务报文的发送；但，在业务报文发送失败且更新后的退避次数仍未超过预设退避次数最大值时，可返回计算退避时间的步骤，再次执行融合网络管理子层20控制第一信道执行的退避流程。
在一些实施例中，融合网络管理子层20在执行退避时间窗长的更新流程时，可具体用于：在第一信道处于空闲状态时，增加信道空闲时间，并判断增加后的信道空闲时间是否超过预设信道空闲时间阈值；若增加后的信道空闲时间未超过预设信道空闲时间阈值，则不执行任何动作，保持当前的退避时间窗长值；在增加后的信道空闲时间超过预设信道空闲时间阈值时，则依据预设规则，缩短退避时间窗长。
示例性地，预设规则可包括，根据退避时间的计算结果不同确定对应的缩短方法，如，当BE大于1时进行BE-1操作并重新计算退避时间，更新退避时间窗长，当BE等于1而PR对应优先级的值不为0(例如PR取值为(12，8，5，2)时，可按照减去与最小PR值组合(例(8，5，2，0))的差值的方式进行缩短调整，例如PR为0时可缩短12-8＝4个符号时长，PR为1时缩短8-5＝3个符号时长。
应理解的是，在判断到增加后的信道空闲时间超过了预设信道空闲时间阈值时，说明信道此时处于持续空闲状态，便可通过适当缩短退避时间窗长，提高信道的使用率。
相应的，在一些实施例中，根据预设规则缩短退避时间窗长时，也应降低退避时间溢出检验过程中的溢出阈值。
在该实施例中，融合网络管理子层20还可用于在第一信道处于占用状态时，将信道空闲时间置零。
需要说明的是，本发明实施例中提出的融合网络管理子层20控制第一信道执行的退避流程，在实际应用中不受限于业务场景。
在一些可实现方式中，上述第一信道为无线通信信道，第二信道为电力线载波通信信道。
在另一些可实现方式中，第一信道为电力线载波通信信道，第二信道为无线通信信道。
由此，本发明实施例的双模通信装置1中的融合网络管理子层20，在按照报文发送模式发送业务报文的过程中，可根据业务报文在信道中的发送状态不同，自动调整报文发送模式，减少无效冗余发送，降低信道占用率；同时在采用自适应退避机制控制各信道执行退避流程的过程中，设置最大累积等待时间阈值，保证业务报文的最低发送概率；且根据信道空闲时间的不同，实时调整退避时间窗长，在增加后的信道空闲时间超过预设信道空闲时间阈值时，缩短退避时间窗长，从而提高信道使用率。另外，本发明实施例的双模通信装置1通过融合网络管理子层20中设置协调控制模块201，根据获取的信道的上报信息，下发控制命令，从而实现双模双通道的协调双发。
进一步地，本发明提出一种双模通信方法，用于如本发明上述实施例中提出的双模通信装置。
图4是本发明实施例双模通信方法的流程图。
如图4所示，在一些实施例中，双模通信方法包括：
S401，当第一信道和第二信道同时发送业务报文时，根据第一信道和第二信道的上报信息确定报文发送模式。
其中，上报信息可包括信道状态，信道状态可包括占用状态和空闲状态。
具体地，在第一信道、第二信道中的一个处于空闲状态，另一个处于占用状态时，确定报文发送模式为单模发送模式；在第一信道、第二信道均处于空闲状态时，确定报文发送模式为双模备份模式。
S402，按照报文发送模式发送业务报文，其中，在按照报文发送模式发送业务报文时，采用自适应退避机制控制第一信道和第二信道执行退避流程。
其中，采用自适应退避机制控制第一信道和第二信道执行退避流程，可包括：根据退避次数、退避指数、PR值和时隙长度，计算退避时间，其中，PR值、时隙长度根据业务报文的优先级得到；侦听第一信道的状态；在第一信道处于占用状态时，等待第一信道完成业务报文发送，并更新本站点的累积等待时间，其中，更新后的累积等待时间为等待时间与更新前的累积等待时间之间的加和；在第一信道处于空闲状态时，执行退避时间窗长的更新流程，得到退避时间窗长，并根据退避时间窗长和累积等待时间控制第一信道执行退避流程。
其中，根据退避时间窗长和累积等待时间控制第一信道执行退避流程，可包括：判断累积等待时间是否达到最大累积等待时间阈值；在累积等待时间达到最大累积等待时间阈值时，控制第一信道启动业务报文发送，并将累积等待时间清零；在累积等待时间未达到最大累积等待时间阈值时，根据退避时间窗长对退避时间进行溢出检验；在退避时间溢出时，控制第一信道启动业务报文发送；在退避时间未溢出时，则返回侦听第一信道的状态的步骤，并更新累积等待时间。
也就是说，在第一信道处于空闲状态，累积等待时间达到最大累积等待时间阈值时；或者在第一信道处于空闲状态，累积等待时间未达到最大累积等待时间阈值，但退避时间已溢出时，控制信道启动业务报文的发送，以此保证业务报文的最低发送率。
在一些实施例中，执行退避时间窗长的更新流程，可包括：在第一信道处于空闲状态时，增加信道空闲时间，并判断增加后的信道空闲时间是否超过预设信道空闲时间阈值；在增加后的信道空闲时间超过预设信道空闲时间阈值时，则依据预设规则，缩短退避时间窗长。
在该实施例中，该双模通信方法还可包括：在第一信道处于占用状态时，将信道空闲时间置零。
也就是说，通过预设信道空闲时间阈值，在信道处于空闲状态时，增加信道空闲时间，判断增加后的信道空闲时间与预设信道空闲时间的阈值之间的关系，调整退避时间窗长，提高信道使用率。
需要说明的是，本发明实施例的双模通信方法的其他具体实施方式可参见本发明上述实施例的双模通信装置的具体实施方式。
进一步地，本发明实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序。
具体地，该计算机程序被处理器执行时，实现本发明上述实施例的双模通信方法。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (19)

1.一种双模通信装置，其特征在于，所述装置包括：
数据链路层，包括融合网络管理子层、第一MAC子层和第二MAC子层，所述第一MAC子层、所述第二MAC子层均与所述融合网络管理子层连接；
物理层，包括第一物理子层和第二物理子层，所述第一物理子层分别与所述第一MAC子层、所述融合网络管理子层连接，所述第二物理子层分别与所述第二MAC子层、所述融合网络管理子层连接；
其中，所述第一MAC子层、所述第一物理子层设在第一信道中，所述第二MAC子层、所述第二物理子层设在第二信道中，所述融合网络管理子层用于在所述第一信道和所述第二信道同时发送业务报文时，根据所述第一信道和所述第二信道的上报信息确定报文发送模式，并按照所述报文发送模式发送所述业务报文，其中，在按照所述报文发送模式发送所述业务报文时，采用自适应退避机制控制所述第一信道和所述第二信道执行退避流程。
2.根据权利要求1所述的双模通信装置，其特征在于，所述融合网络管理子层包括协调控制模块，所述协调控制模块分别与所述第一物理子层和所述第二物理子层连接，所述协调控制模块用于获取所述上报信息，以及在按照所述报文发送模式发送所述业务报文时，向各MAC子层、各物理子层下发控制指令；
其中，所述上报信息包括各MAC子层上报的第一退避状态，各物理子层上报的信道状态、第二退避状态和报文发送情况，所述第一退避状态包括退避时间、退避次数、累积等待时间，所述第二退避状态包括退避时间溢出情况。
3.根据权利要求2所述的双模通信装置，其特征在于，所述第一物理子层和所述第二物理子层的结构相同，所述第一物理子层包括第一物理层总线接口单元、第一物理层管理模块、第一物理层退避时间控制模块、第一物理层接收链路和第一物理层发送链路；
其中，所述第一物理层总线接口单元分别与所述第一MAC子层、所述协调控制模块、所述第一物理层管理模块和第一物理层退避时间控制模块连接，用于实现所述第一物理子层与所述第一MAC子层和所述协调控制模块之间的信息传输；
所述第一物理层管理模块还分别与所述第一物理层接收链路和所述第一物理层发送链路连接，用于通过所述第一物理层总线接口单元分别向所述第一MAC子层、所述协调控制模块上报所述信道状态和所述报文发送情况；
所述第一物理层退避时间控制模块还与所述第一物理层发送链路连接，用于向所述协调控制模块上报所述退避时间溢出情况。
4.根据权利要求2所述的双模通信装置，其特征在于，所述协调控制模块还用于向所述第一物理子层发送剩余退避时间查询指令；
其中，所述第一物理子层还用于响应所述剩余退避时间查询指令，向所述协调控制模块上报剩余退避时间。
5.根据权利要求2所述的双模通信装置，其特征在于，所述信道状态包括占用状态和空闲状态，所述融合网络管理子层在根据所述第一信道和所述第二信道的上报信息确定报文发送模式时，具体用于：
在所述第一信道、所述第二信道中的一个处于空闲状态，另一个处于占用状态时，确定所述报文发送模式为单模发送模式；
在所述第一信道、所述第二信道均处于空闲状态时，确定所述报文发送模式为双模备份模式。
6.根据权利要求5所述的双模通信装置，其特征在于，所述数据链路层还包括两个第一级缓存，分别对应第一MAC子层、第二MAC子层，所述物理层还包括两个第二级缓存，分别对应第一物理子层、第二物理子层，所述融合网络管理子层还用于将所述业务报文分别下发至所述第一MAC子层和所述第二MAC子层，以通过所述第一MAC子层、所述第二MAC子层分别对所述业务报文进行组帧操作，并将得到的第一MAC帧数据、第二MAC帧数据分别存储在对应的第一级缓存中；所述融合网络管理子层在按照所述报文发送模式发送业务报文时，具体用于：
在所述报文发送模式为所述单模发送模式时，通过处于空闲状态的信道的MAC子层将对应第一级缓存中的MAC帧数据发送至对应的第二级缓存，并通过处于占用状态的信道的MAC子层丢弃对应第一级缓存中的MAC帧数据；
在所述报文发送模式为所述双模备份模式时，将所述第一信道和所述第二信道的第一级缓存中的MAC帧数据发送至各自的第二级缓存。
7.根据权利要求6所述的双模通信装置，其特征在于，在所述报文发送模式为所述双模备份模式时，所述融合网络管理子层对处于空闲状态的所述第一信道和所述第二信道的控制流程相同，所述融合网络管理子层在按照所述报文发送模式发送业务报文时，具体还用于：
在所述第一信道处于空闲状态时，通过所述第一MAC子层计算退避时间，并将所述退避时间发送至所述第一物理子层，以及首次采用自适应退避机制控制所述第一信道执行退避流程，并得到所述第一信道的发送状态为退避等待状态；
在所述退避流程启动业务报文发送时，通过所述第一物理子层释放对应第二级缓存中的第一MAC数据，得到发送状态更新为退避等待完成状态，以及通过所述第一物理子层对所述第一MAC数据进行链路处理，并将处理后的第一MAC数据发送至目标站点。
8.根据权利要求7所述的双模通信装置，其特征在于，所述融合网络管理子层在按照所述报文发送模式发送业务报文时，具体还用于：
在所述第一信道发送所述业务报文成功时，判断所述第二信道的发送状态是否达到退避等待完成状态；
在所述第二信道的发送状态未达到退避等待完成状态时，通过所述第二物理子层清空对应第二级缓存中的第二MAC帧数据，同时清空自身的退避时间，并将所述双模备份模式转为所述单模发送模式；
在所述第二信道的发送状态达到退避等待完成状态时，保持所述双模备份模式，并确定所述第二信道的发送为无效冗余发送；以及
在所述第一信道发送所述业务报文失败时，则再次采用自适应退避机制控制所述第一信道执行退避流程。
9.根据权利要求8所述的双模通信装置，其特征在于，所述融合网络管理子层在采用自适应退避机制控制所述第一信道执行退避流程时，具体用于：
根据退避次数、退避指数、优先级参考值和时隙长度，计算退避时间，其中，所述优先级参考值、所述时隙长度根据所述业务报文的优先级得到；
通过所述第一物理子层侦听所述第一信道的状态；
在所述第一信道处于占用状态时，等待所述第一物理子层完成业务报文发送，并更新本站点的累积等待时间，其中，更新后的累积等待时间为等待时间与更新前的累积等待时间之间的加和；
在所述第一信道处于空闲状态时，通过所述第一物理子层执行退避时间窗长的更新流程，得到退避时间窗长，并根据所述退避时间窗长和所述累积等待时间控制所述第一信道执行退避流程。
10.根据权利要求9所述的双模通信装置，其特征在于，所述融合网络管理子层在根据所述退避时间窗长和所述累积等待时间控制所述第一信道执行退避流程时，具体用于：
判断所述累积等待时间是否达到最大累积等待时间阈值：
在所述累积等待时间达到所述最大累积等待时间阈值时，通过所述第一物理子层启动业务报文发送，并将所述累积等待时间清零；
在所述累积等待时间未达到所述最大累积等待时间阈值时，通过所述第一物理子层根据所述退避时间窗长对所述退避时间进行溢出检验；
在所述退避时间溢出时，通过所述第一物理子层启动业务报文发送；
在所述退避时间未溢出时，则返回所述通过所述第一物理子层侦听所述第一信道的状态的步骤，并更新累积等待时间。
11.根据权利要求10所述的双模通信装置，其特征在于，所述融合网络管理子层在采用自适应退避机制控制所述第一信道执行退避流程时，具体还用于：
在所述业务报文发送成功时，重置所述退避次数和所述退避指数；
在所述业务报文发送失败时，更新所述退避次数和所述退避指数，并判断更新后的退避次数是否超过预设退避次数最大值，其中，更新后的退避次数为更新前的退避次数加m，更新后的退避指数为更新前的退避指数加n与预设退避指数最大值中的较小值，m、n均为正整数；
在更新后的退避次数超过所述预设退避次数最大值时，判定所述第一信道业务报文发送失败，并重置所述退避次数和所述退避指数；
在更新后的退避次数未超过所述预设退避次数最大值时，返回所述计算退避时间的步骤。
12.根据权利要求9所述的双模通信装置，其特征在于，所述融合网络管理子层在执行退避时间窗长的更新流程时，具体用于：
在所述第一信道处于空闲状态时，增加信道空闲时间，并判断增加后的信道空闲时间是否超过预设信道空闲时间阈值；
在增加后的信道空闲时间超过所述预设信道空闲时间阈值时，则依据预设规则，缩短退避时间窗长；
其中，所述融合网络管理子层还用于在所述第一信道处于占用状态时，将所述信道空闲时间置零。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的双模通信装置，其特征在于，
所述第一信道为无线通信信道，所述第二信道为电力线载波通信信道；或者，
所述第一信道为电力线载波通信信道，所述第二信道为无线通信信道。
14.一种双模通信方法，其特征在于，用于如权利要求1-13中任一项所述的双模通信装置，所述方法包括：
当第一信道和第二信道同时发送业务报文时，根据所述第一信道和所述第二信道的上报信息确定报文发送模式；
按照所述报文发送模式发送所述业务报文，其中，在按照所述报文发送模式发送所述业务报文时，采用自适应退避机制控制所述第一信道和所述第二信道执行退避流程。
15.根据权利要求14所述的双模通信方法，其特征在于，所述上报信息包括信道状态，所述信道状态包括占用状态和空闲状态，所述根据所述第一信道和所述第二信道的上报信息确定报文发送模式，包括：
在所述第一信道、所述第二信道中的一个处于空闲状态，另一个处于占用状态时，确定所述报文发送模式为单模发送模式；
在所述第一信道、所述第二信道均处于空闲状态时，确定所述报文发送模式为双模备份模式。
16.根据权利要求14所述的双模通信方法，其特征在于，所述采用自适应退避机制控制所述第一信道和所述第二信道执行退避流程，包括：
根据退避次数、退避指数、优先级参考值和时隙长度，计算退避时间，其中，所述优先级参考值、所述时隙长度根据所述业务报文的优先级得到；
侦听所述第一信道的状态；
在所述第一信道处于占用状态时，等待所述第一信道完成业务报文发送，并更新本站点的累积等待时间，其中，更新后的累积等待时间为等待时间与更新前的累积等待时间之间的加和；
在所述第一信道处于空闲状态时，执行退避时间窗长的更新流程，得到退避时间窗长，并根据所述退避时间窗长和所述累积等待时间控制所述第一信道执行退避流程。
17.根据权利要求16所述的双模通信方法，其特征在于，所述根据所述退避时间窗长和所述累积等待时间控制所述第一信道执行退避流程，包括：
判断所述累积等待时间是否达到最大累积等待时间阈值：
在所述累积等待时间达到所述最大累积等待时间阈值时，控制所述第一信道启动业务报文发送，并将所述累积等待时间清零；
在所述累积等待时间未达到所述最大累积等待时间阈值时，根据所述退避时间窗长对所述退避时间进行溢出检验；
在所述退避时间溢出时，控制所述第一信道启动业务报文发送；
在所述退避时间未溢出时，则返回所述侦听所述第一信道的状态的步骤，并更新累积等待时间。
18.根据权利要求16所述的双模通信方法，其特征在于，所述执行退避时间窗长的更新流程，包括：
在所述第一信道处于空闲状态时，增加信道空闲时间，并判断增加后的信道空闲时间是否超过预设信道空闲时间阈值；
在增加后的信道空闲时间超过所述预设信道空闲时间阈值时，则依据预设规则，缩短退避时间窗长；
其中，所述方法还包括：
在所述第一信道处于占用状态时，将所述信道空闲时间置零。
19.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求14-18中任一项所述的双模通信方法。
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