專利名稱：中繼過程的偵聽確認方法及其電力載波通信系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及數據中繼傳輸方法，特別是應用于電力載波通信系統的中繼過 程的偵聽確認方法，以及應用這種方法的電力載波通信系統。
背景技術：
將電力線作為傳輸數據信號的通信媒介，是現今載波通信技術發展的一個 熱點領域。隨著相關應用和研究的不斷推進，對低壓載波通信技術的認知也逐 漸深入。
在低壓電網上實現可靠通信存在著以下幾個方面的不利因素
(1) 高能量的噪聲干擾電力線本身存在固有的脈沖干擾和各種用電設備頻 繁開關所產生的周期性連續干擾和隨機的突發性干擾。這些干擾由于其高能 量、寬頻譜的特性，如果它們正好發生在數據通信過程當中，通常會使所傳數 據的若干個比特甚至整個數據傳輸過程發生錯誤，而且可能使接收設備內部產 生自干擾，嚴重影響整個系統的工作。
(2) 不可預測的負載變化低壓電力線輸入阻抗會隨頻率變化而劇烈變化， 當電力線上負荷很重時，線路阻抗可達1歐姆以下，造成對載波信號的高削減。 實際應用中，當電力線空載時，點對點載波信號可傳輸到幾公里。但當電力線 上負荷很重時，只能傳輸幾十米。
(3) 時變性的信號衰減由于低壓電力線是非均勻不平衡的傳輸線，接在上 面的負載阻抗也不匹配，所以信號會遇到反射、駐波等復雜現象。這些復雜現 象的組合，使信號的衰減隨距離的變化關系變得非常復雜，有可能出現近距離 點的衰減比遠距離點還大的現象。再加上電力線本身的線路老化、線損嚴重等 情況，使得線路衰減比較嚴重，通常可達60dB以上。
另外，信號的高變形，以及配電變壓器對電力載波信號的阻隔作用，也會 大大影響信號傳輸的可靠性和信號傳輸距離的遠近，使得電力線成為了一個并不理想的通信媒介。
雖然隨著許多新興數字技術的發展，例如擴頻通信技術、數字信號處理技 術等，可以提高和改善物理層通信性能。但是在帶寬受限，功率受限的前提下， 電力線通信點對點物理傳輸性能的提高終究不會超過理論上的極限。而且低壓 電力網通信信道是動態的、極其復雜的，僅僅靠改善物理層通信性能并不足以 徹底解決可靠性問題。
因此，最終還是需要依靠設備之間組成網絡進行數據的傳輸，同時應用上 層協議標準的技術支持才能真正使電力載波通信技術的應用水平提升到一個 新的高度。
然而，現有通信協議中關于組網和可靠性傳輸的技術主要是基于以太網或 是無線網絡而設計，由于電力線傳輸介質和應用環境的特殊性，使得適用于電 力載波通信的技術方案非常缺乏。例如電力載波集中抄表系統的應用，設備之 間組網一般只有簡單的總線或者星型拓撲結構，通信方式也只局限于簡單的主
從式應答方式，組網效率低，通信質量嚴重受限。在中國專利CN01218146.3 中，每個終端雖然采用三相載波傳輸方來提高抄表的可靠性，但是由于網絡中 每個終端只和集中器直接相連，如果兩者之間的距離已經超過了物理傳輸的最 大范圍，那么可靠性同樣無法保證。
所以，要使整個網絡容量能夠不依賴于物理通信性能而靈活的進行擴充， 就必須具有數據中繼轉發的功能。這樣才能有效的延長通信距離，擴展整個網 絡的拓撲結構。
但是，由于在電力載波通信系統當中，點對點通信會因為衰減和噪聲等客 觀因素的影響而造成通信成功率的下降，有時甚至會造成整個通信過程的持續 性失敗。所以隨著中繼次數的不斷增加，數據在長距離傳輸中的不穩定性也會 越來越明顯。例如中國專利CN01136617.6中，雖然通過人工編制和測試路由 表的方法實現了終端之間互為中繼的功能，但是一旦中繼路徑確定以后，在數 據傳輸過程中，因為某兩點之間的突發干擾而影響到整個通信過程時，就沒有 方法可以從當前位置馬上恢復通信。
為了解決數據在傳輸過程當中不會因為中繼轉發節點的不穩定而造成整 個通信過程失敗的問題，必須要在點對點通信當中加入相應的確認機制。然而， 一般的確認機制都是采用數據接收方返回確認報文(ACK)給數據發
送方來實現端到端的可靠性確認。由于現有電力載波通信技術傳輸速率一般都
比較低，最多只有幾K，所以如果采用這種確認機制，那么即使真正傳輸的數
據量很少，隨著中繼次數的增加，網絡中的實際通信量也會因為兩點之間確認 報文的倍數增長，給整個網絡帶來很多不必要的通信負擔。例如中國專利
CN200410014637.2中，就是采用發送中繼連接命令并接收返回應答幀來確定中 繼路徑的，并且由于此過程還與數據中繼傳輸過程相分離，所以確認機制的可 靠性也會降低。
鑒于以上情況，業界需要構建一個可靠的通信系統。它可以通過數據的中 繼轉發功能靈活地擴展系統的通信范圍，同時提高與網絡邊緣設備的連接可靠 性。更重要的是，在中繼過程中還必須具有一種高效的端到端可靠性確認機制， 能夠適應像低壓電力線這樣高噪聲、高干擾，傳輸速率比較低的通信信道。

發明內容
本發明的目的是為了解決在通信系統中，特別是像電力線這樣信道不穩定 的通信系統中，由于遠距離傳輸信號衰減或者噪聲干擾等因素的影響，而產生 通信不穩定甚至無法通信的情況，通過提供一種中繼過程的偵聽確認方法來實 現虛擬端到端確認，在不增加原有網絡通信負載量的前提下，也能有效的保證 整個通信過程的穩定。
本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種中繼過程的偵 聽確認方法，包括以下步驟-
從一第一節點發送數據；
在一第二節點接收并轉發該數據；
在該第一節點偵聽該數據是否已被該第二節點轉發；
當確認該數據已被該第二節點轉發時，在該第一節點結束該偵聽過程。
在上述的中繼過程的偵聽確認方法中，在該第一節點偵聽該數據是否已被該 第二節點轉發的步驟包括保留已發送的該數據；啟動一重發定時器并開始偵聽過 程；當收到被該第二節點轉發的該數據時，確認該數據已被該第二節點轉發，并刪 除已發送的該數據；以及當該重發定時器溢出后仍未收到被該第二節點轉發的該數據時，判定該數據未被該第二節點轉發，當該判定該數據未被該第二節點轉發時，
在該第一節點重新發送該數據并更新該重發定時器重新開始偵聽。
在上述的中繼過程的偵聽確認方法中，在該第二節點接收并轉發該數據的步
驟包括判斷該數據是否需要該第二節點轉發；當需要該第二節點轉發時，在該第
二節點生成數據并發送。
在上述的中繼過程的偵聽確認方法中，該數據包括用戶數據、幀頭信息、
源節點和目的節點地址、中繼信息、以及路由表。
在上述的中繼過程的偵聽確認方法中，該第一節點可包括源節點。 在上述的中繼過程的偵聽確認方法中，該第一節點也可包括中繼節點。 在上述的中繼過程的偵聽確認方法中，該通信系統包括電力線載波通信系
統，該第一節點和/或該第二節點包括集中器和/或終端。 本發明還提供一種中繼過程的偵聽確認方法，包括 從一源節點發送一原始數據； 在至少一中繼節點之間依次轉發該原始數據； 在該源節點偵聽該數據是否已被一中繼節點轉發； 當該原始數據已被一中繼節點轉發時，在該源節點結束該偵聽過程； 在該至少一中繼節點中的除了與該目的節點相鄰的中繼節點之外的其他
任一中繼節點偵聽該數據是否已被之后的中繼節點轉發；
當該數據已被該之后的中繼節點轉發時，在該任一中繼節點結束該偵聽過
程；
在一 目的節點接收該至少一 中繼節點轉發的該數據。
在上述的中繼過程的偵聽確認方法中，當該原始數據未被一中繼節點轉發 時，在該源節點重新發送該原始數據，并重復該偵聽過程。
在上述的中繼過程的偵聽確認方法中，當該數據未被一中繼節點轉發時， 在該任一中繼節點重新發送該數據，并重復該偵聽過程。
在上述的中繼過程的偵聽確認方法中，還包括在該目的節點接收到該數 據后向該源節點返回一確認數據；在該至少一中繼節點中的與該目的節點相鄰 的中繼節點偵聽該確認數據是否收到；以及當與該目的節點相鄰的中繼節點收 到該確認數據時，在與該目的節點相鄰的中繼節點結束該偵聽過程。在上述的中繼過程的偵聽確認方法中，還包括在該至少一中繼節點之間 依次轉發該確認數據；在該目的節點偵聽該數據是否已被一中繼節點轉發；當 該確認數據已被一中繼節點轉發時，在該目的節點結束該偵聽過程；
在該至少一中繼節點中的除了與該源節點相鄰的中繼節點之外的其他任 一中繼節點偵聽該數據是否已被之后的中繼節點轉發；
當該數據已被該之后的中繼節點轉發時，在該任一中繼節點結束該偵聽過
程；
在該源節點接收該至少一中繼節點轉發的該確認數據。
另一方面，本發明還提出一種電力載波通信系統，包括 集中器，用以在一主站與多個終端之間通信； 至少一一級終端，直接與該集中器通信； 至少一二級終端，經由該一級終端與該集中器通信；
其中當從該集中器向該二級終端發送數據時，在至少其中一一級終端接收 并轉發該數據，并在該集中器偵聽該數據是否已被該一級終端轉發；當確認該數 據已被該一級終端轉發時，在該集中器結束該偵聽過程；以及
當從該二級終端向該集中器發送數據時，在至少其中一一級終端接收并轉 發該數據，并在該二級終端偵聽該數據是否已被該一級終端轉發；當確認該數據 已被該一級終端轉發時，在該二級終端結束該偵聽過程。
在上述的中繼過程的偵聽確認方法中，該集中器包括 一數據隊列，用以 保留已發送的數據；以及一重發定時器，用以對該集中器的偵聽過程進行計時。
其中，當確認該數據已被該一級終端轉發時，該集中器從該數據隊列刪除已 發送的數據，當該重發定時器溢出后仍未確定該數據已被該一級終端轉發時，該集 中器重新發送該數據并重復該偵聽過程。
在上述的中繼過程的偵聽確認方法中，該二級終端包括 一數據隊列，用 以保留已發送的數據；以及一重發定時器，用以對該二級終端的偵聽過程進行計時。
在上述的中繼過程的偵聽確認方法中，當該二級終端確認該數據已被該一 級終端轉發時，從該數據隊列刪除已發送的數據，當該重發定時器溢出后仍未確定 該數據已被該一級終端轉發時，該二級終端重新發送該數據并重復該偵聽過程。
11在上述的中繼過程的偵聽確認方法中，在該二級終端接收到該數據后向該 集中器返回一確認數據，在該一級終端偵聽是否收到該確認數據，當一級終端 收到該確認數據時，在該一級終端結束該偵聽過程。在此之后，可在該一級終 端接收并轉發該確認數據，并在該二級終端偵聽該數據是否已被該一級終端轉 發；當確認該數據已被該一級終端轉發時，在該二級終端結束該偵聽過程。
上述的電力載波通信系統，還可進一步包括至少一三級終端，經由該一級終 端和該二級終端與該集中器通信。當從該集中器向該三級終端發送數據時，在至 少其中一一級終端及至少其中一二級終端接收并轉發該數據，并分別在該集中
器及該一級終端偵聽該數據是否已被轉發。當從該三級終端向該集中器發送數據 時，在至少其中一一級終端及至少其中一二級終端接收并轉發該數據，并分別 在該三級終端及該二級終端偵聽該數據是否已被轉發。
在上述的中繼過程的偵聽確認方法中，該數據包括用戶數據、幀頭信息、 源節點和目的節點地址、中繼信息、以及路由表。
本發明由于采用一種虛擬的端到端確認方法，對現有技術中依靠發送確認 報文進行端到端確認方法給整個網絡所帶來的額外負擔，以及發送確認報文所 產生的不必要傳輸時延等不足進行了改進。經過測試，本發明能夠在節點有限 通信范圍的前提下有效的擴展網絡的通信范圍。本發明所提出的中繼偵聽確認 方法也能夠在數據中繼過程發生異常情況時，重新進行數據的重發操作以恢復 整條通信路徑，同時不額外增加網絡中傳輸確認報文的通信量。


為讓本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發 明的具體實施方式
作詳細說明，其中
圖1是根據本發明的系統網絡拓撲圖。 圖2是根據本發明的數據傳輸幀格式。
圖3是根據本發明提出的中繼過程偵聽及虛擬確認方法所涉及的數據中繼 轉發過程的簡要流程圖。
圖4是根據本發明提出的偵聽確認過程的簡要流程圖。
圖5是根據本發明所涉及的一個具體實施方式
中，從源節點到目的節點的整個數據中繼傳輸過程，以及這個過程當中進行中繼偵聽和虛擬確認時各個節 點之間相互協調的簡要過程圖。
圖6是根據本發明提出的中繼過程偵聽及虛擬確認方法的簡要示意圖。
具體實施例方式
以下通過詳細的舉例，并參照附圖，描述本發明的具體實施方式
。 本發明適用于包括家庭、企業、辦公室、工廠等不同環境下的電力線載波 通信。其中根據本發明一個實施例的典型的電力載波通信系統配置如下
至少包括一個主站(Master Station),多個集中器(Concentrator or Substation) 以及多個終端(Terminal or Monitoring Unit)。
a. 主站(Master Station):
由計算機、管理軟件或者Web服務器構成。管理軟件包括用戶操作界面模 塊、數據庫管理模塊、網絡連接模塊、設置和統計模塊等。用戶可以通過操作
界面所提供的各項功能來實現以下功能遠程抄讀集中器的數據；管理整個網 絡，包括集中器和終端設備以及終端設備所連接的各類傳感器；自動對集中器 上傳的信息進行綜合和分析，實時監控網絡。
b. 集中器(Concentrator or Substation):
由控制器、存儲模塊以及載波通信模塊構成。主要負責管理主站和終端之 間的通信，例如根據主站要求，將終端用電數據和各種模擬數字量信息傳送到 主站數據庫中。同時負責管理和維護整個網絡的拓撲結構以及路由信息。
c. 終端(Terminal or Monitoring Unit):
由控制器、通信協議、載波通信模塊、電表以及各類傳感器和輸入輸出設 備構成。主要功能包括采集電表數據；控制各類傳感器和輸入輸出設備；完 成與集中器之間的雙向通信；實現對網絡中傳輸的數據進行中繼轉發和偵聽虛
擬確認。
網絡中的每一個集中器代表一個樹根節點，每個樹根節點均與主站相連
接；每個集中器下面的終端都代表一個樹葉節點，并且根據與其它樹葉節點以
及與樹根節點的連接關系劃分為了 N層。層與層之間樹葉節點的關系歸為了三 類雙親節點，子女節點以及兄妹節點。
13如圖1所示，由一個主站l，多個集中器2和許多終端構成一個樹型的拓 撲結構。集中器2為網絡中的樹根節點，每個樹根節點均與主站l直接進行通
信。每個集中器2下面的終端都代表一個樹葉節點，并且根據與其它樹葉節點 以及與樹根節點的連接關系劃分為了多層(圖中所示為3層)。層與層之間樹
葉節點的關系歸為了三類雙親節點，子女節點以及兄妹節點。
舉例來說，終端3，終端4，終端5，終端6都是從屬于集中器2的樹葉節 點。終端3與終端4的關系為終端3為終端4的雙親節點，而終端4則為終 端3的子女節點；終端4與終端5和終端6的關系為終端4為終端5和終端 6的雙親節點，而終端5和終端6則為終端4的子女節點；終端5與終端6的 關系為終端5和終端6互為各自的兄妹節點。
集中器2、終端3、終端4、終端5、終端6組成了整個網絡的一部分。終 端3處于樹型拓撲結構中的第一層，終端4處于樹型拓撲結構中的第二層，同 理終端(樹葉節點)5和終端(樹葉節點)6處于樹型拓撲結構中的第三層。
在整個網絡中，通信方式采用雙向通信。發起通信的一方可以為樹根節點 (集中器)，也可為樹葉節點(終端)。這樣大大擴展了原有的主從式通信方式，使 本系統能夠適用于更多的應用環境。
其中，從樹根節點發起的通信定義為下行通信，從樹葉節點發起的通信定 義為上行通信。
為了實現中繼過程偵聽及虛擬確認的功能，提供了一種節點地址表示方 式。網絡中的每個節點除了具有一個固有的唯一物理地址標識外，還具有一個 可變的邏輯地址標識。在這個邏輯地址標識當中包括了可以與其它節點區分開 來的數字ID信息，還包括了可以表示節點自身在整個樹型網絡中所處位置的 相關信息。
為了實現中繼過程偵聽及虛擬確認的功能，提供了一種數據傳輸幀格式。 參照圖2所示，該數據幀格式中包括了需要傳輸的用戶數據ll(UserData)、與 傳輸相關的幀頭信息7(Header)(其中包括是否有提示目的節點需要有確認數據 或是確認信息返回給源節點的說明)、源節點和目的節點地址9 、 10(So薦/Destination Address)、與數據中繼轉發相關的信息8 ( Relay Information)、以及可以確定中繼路徑的路由表12 (Routing Table)。為了實現中繼過程偵聽及虛擬確認的功能，提供了一種對接收數據判斷是 否合法的依據
a. 接收節點通過判斷目的地址是否為自身以及與數據中繼轉發相關的信 息來判斷自身是否為數據幀的最終目的接收者。
b. 接收節點通過判斷當前數據幀的傳輸路徑為上行還是下行，來截取數據 幀當中包含的路由表，并在其中査找自身是否為數據幀的當前中繼轉發者。
為了實現中繼過程偵聽及虛擬確認的功能，提供了一種在數據傳輸過程中 對信道數據進行偵聽的方法。首先以圖6所示的簡要模型加以分析，假定相鄰
的三個節點A， B， C，每個節點的通信范圍均用不同的圓環進行表示。每個節 點的通信范圍都是有限的，它們之間的關系為節點A與節點B相鄰，由于信 道對稱，那么節點A和節點B都在對方的通信范圍之內，因此節點B(A)可以 接收到由節點A(B)發出的數據；同樣，節點B與節點C相鄰，那么節點B和 節點C也都在對方的通信范圍之內，因此節點C(B)可以接收到由節點B(C)發 出的數據。但是，節點A與節點C不相鄰，所以節點A和節點C都不在對方 的通信范圍之內，那么由節點A(源節點)向節點C (目的節點)發送的數據 必須經過節點B (中繼節點)接收后才能轉發給節點C。
承接上述，節點B收到節點A發送的數據后，在向節點C發送的同時， 因為節點A位于節點B的通信范圍之內，所以節點A也必然能夠收到。所以 節點A只需采取偵聽的方法接收由節點B發送的數據并進行解析，就能確認節 點B是否成功對數據進行轉發。如果節點A在偵聽的時候發現節點B沒有把 數據轉發出去，則有兩種可能 一種是節點A在向節點B發送時，節點B沒 有成功接收； 一種就是節點B成功接收，但是沒有進行中繼轉發。不管出現以 上任何一種情況，對于節點A來說都認為節點B不穩定，沒有正確接收數據。
這樣的偵聽確認機制將貫穿于整個中繼轉發過程當中。在一個實施例中， 如果源節點發送的數據幀當中相關的幀頭信息(Header)表明需要目的節點有確 認數據或是確認信息返回給源節點，那么即使當中繼轉發的下一個接收節點已 經為目的節點時，載波偵聽確認仍然不停止。只有與目的節點直接相鄰的最后 一級中繼節點收到了目的節點向源節點發送的返回信息后才認為數據已經成 功的被目的節點接收，否則認為目的節點不穩定，沒有正確接收數據。這個功能相當于是對偵聽確認機制在將要到達目的節點的最后一級中繼時的補充，可 以更進一步的降低由于最后一級中繼節點不穩定而造成的從源節點發起的重 發操作，再次降低整個網絡中不必要的通信量產生。
再者，為了實現中繼過程偵聽及虛擬確認的功能，提供了一種數據重發機 制以及相應的數據隊列和重發定時器管理方法。由于偵聽確認機制的引入，所 以發送成功的數據不能馬上刪除。再加上節點自身產生的新的發送數據以及從 接收數據解析后產生的中繼轉發數據會同時存在，所以就需要建立一數據隊列 對這些數據進行存儲和管理。因為每一個成功發送的數據等待確認的過程都是 唯一和獨立的，所以需要給每一個發送數據分配獨立的重發定時管理模塊，該 模塊包括定時時間和重傳次數等相關參數。如果節點接收到信道上的數據，并 且能與隊列中的發送成功數據之一相對應，則認為該發送成功數據等待確認過 程全部完成。如果發送成功數據中有重發定時已經溢出的，則啟動數據的重新 發送過程；或者如果該數據對應的重發次數已經超過最大值，則產生相應的刪 除或是上報處理操作。
在本發明的具體實施方式
中，就圖l所示網絡拓撲結構為例，從上行通信 和下行通信兩種形式，分別詳細描述數據在傳輸過程中的中繼轉發和偵聽確認 步驟。
下行通信
下行通信具體過程是以樹根節點集中器2為源節點，經過中繼樹葉節點終 端3，中繼樹葉節點終端4，到達目的樹葉節點終端6為例進行說明。集中器2 會根據目的節點終端6在網絡中所在的位置配置所要發送的數據幀源節點地 址(Source Address)配置為集中器2，目的節點地址(Destination Address)配置為 終端6。因為通信過程中需要兩個終端終端3和終端4進行中繼轉發，所以 還會對數據中繼相關信息(Relay Information)進行配置，同時包括在數據幀中配 置好相應的下行通信路由表。
配置完數據幀后，集中器2就開始向與其直接相鄰的第一層子女節點進行 數據發送。因為終端3處于網絡結構中的第一層，所以處于集中器2的通信范 圍之內。當終端3接收到數據幀后就開始進入如圖3所示的數據中繼解析進程的步驟Al。
在步驟Al當中，節點會把接收到的數據與前文所描述的數據幀格式(參
照圖2)進行比對，如果符合則將進入步驟A2。
在步驟A2當中，節點會判斷數據幀中目的節點是否為自身并且中繼過程 是否結束(根據數據中繼相關信息判斷)。如果目的節點為自身并且中繼過程 結束則直接進入步驟A7,數據中繼解析過程結束。如果目的節點不為節點自身 或者中繼過程未結束則將進入步驟A3。因為終端3接收到的數據幀中，目的節 點為終端6，所以數據中繼解析過程繼續，進入步驟A3。
在步驟A3當中，會判斷數據幀中的數據中繼相關信息。如果該信息指示 該數據幀不需要中繼，則認為接收不合法，將會進入步驟A6和步驟A7。如果 該信息指示數據幀需要中繼，則會從數據幀中提取路由表信息，然后根據路由 表信息判斷自身是否為數據幀的當前合法中繼節點。如果是則將進入步驟A4 處理。反之，則進入步驟A6和步驟A7。
終端3根據以上原則從接收到的數據幀中提取出路由表信息，并判斷自身 為當前合法中繼節點，所以將進入步驟A4。在此同時，處于集中器2接受范圍 以內的節點都會接收到該數據幀，但由于查詢路由表信息后判斷自身不是合法 接收節點，所以不會對該數據幀進行中繼轉發，從而避免了由于多徑中繼所帶 來的數據沖突和數據重復的處理過程。
在步驟A4當中，會根據數據幀中的相關信息來決定該數據是需要進行上 行中繼轉發還是下行中繼轉發，然后進入步驟A5。因為終端3接收到的數據幀 中，目的節點地址為終端6，所以認為數據傳輸過程為下行中繼轉發，然后進 入步驟A5。
在步驟A5當中，會對數據幀中的中繼相關信息進行更新，這樣當數據傳 輸到目的節點時，中繼相關信息就會指示數據中繼過程結束，目的節點就能正 確接收該數據幀并能避免由于信道動態變化而造成節點通信范圍變動時所引 起的跨層接收，從而導致目的節點對相同數據的多次重復處理。然后，步驟A5 還會重新構建一個新的發送數據，開始向與自身直接相鄰的雙親節點(上行通信) 或是子女節點(下行通信)進行發送。然后進入步驟A7，整個數據中繼解析進程 結束。
17在終端3接收由集中器2發送過來的數據幀以及進行數據解析和中繼轉發
過程的同時，集中器2也會開始進入如圖4所示的偵聽確認過程的步驟Bl。
在步驟B1當中，集中器2會根據載波通信模塊對數據幀的發送狀態來判 斷自身是否成功發送數據幀。如果成功發送，則進入步驟B2。反之則等待數據 幀發送完畢。
在步驟B2當中，集中器2將會進入數據中繼偵聽確認進程，保留已發送 成功數據，然后進入步驟B3。
在步驟B3當中，集中器2會根據發送成功數據幀當中的數據中繼相關信 息(Relay Information)以及是否有提示目的節點需要有確認數據或是確認信息 返回給源節點的說明來判斷是否需要對此發送成功數據進行偵聽確認。判斷依 據如下-
a. 判斷數據幀當中的數據中繼相關信息(Relay Information),如果該信息提 示數據不需要進行中繼，則會直接進入步驟B5，刪除該發送成功數據，結束整 個偵聽確認過程。
b. 判斷數據幀當中的數據中繼相關信息(Relay Information),如果該信息提 示數據正在中繼過程中，則認為數據幀需要執行中繼偵聽確認過程，然后進入 步驟B4。
c. 判斷數據幀當中的數據中繼相關信息(Relay Information),如果該信息提 示數據中繼過程已到達目的節點，則進一步判斷幀頭信息當中是否有提示目的 節點需要有確認數據或是確認信息返回給源節點的說明。如果有則認為數據幀 需要繼續執行中繼偵聽確認過程，然后進入步驟B4。反之，則進入步驟B5， 刪除該發送成功數據，結束整個偵聽確認過程。
因為集中器2所發送成功數據幀當中，數據中繼相關信息(Relay Information)提示數據正在中繼過程中，所以認為此數據幀需要執行中繼偵聽過 程，然后進入步驟B4。
在步驟B4當中，集中器2會為發送成功的數據分配一個獨立的重發定時 管理模塊。然后對重發定時管理模塊中的各個參數賦初值，啟動重發定時器， 開始進入步驟B6。
在步驟B6當中，集中器2會不斷查詢載波偵聽模塊，査看是否接收到數據。如果接收到則通過與發送成功數據比較來確定是否為與發送成功數據對應 的確認數據，如果是則認為中繼偵聽確認過程結束，然后會進入步驟B5，刪除
該發送成功數據。如果沒有接收到數據，則進入步驟B7。
在步驟B6的等待確認過程當中，會有兩種情況發生。
情況1:終端3接收到了集中器2發送過來的數據幀并進行了完整的數據 解析和中繼轉發過程，然后集中器2接收到了由終端3中繼轉發出來的數據幀， 并對該數據幀進行了判斷，認為此數據幀是集中器2自身發出數據幀所產生的 中繼轉發數據。判斷依據是對比發送成功數據幀和接收數據幀的各項參數，
包括源節點和目標節點地址信息，以及是否有目的節點返回給源節點的確認數 據或是確認信息的說明來確定。
如果全部判斷依據符合則認為繼偵聽確認過程結束，然后進入步驟B5。 如果其中有一項判斷依據不符合，則把接收的數據幀作為新數據以進行相應的
數據解析處理。
情況2:在等待確認過程當中，終端3沒有正確接收到集中器2發送過來 的數據幀或者是沒有進行完整的數據解析和中繼轉發過程，然后集中器2沒有 正確接收到由終端3中繼轉發出來的數據幀，那么都會進入步驟B7進行處理。
在步驟B7當中，集中器2會不斷查詢與發送成功數據對應的重發定時管 理模塊。如果重發定時器沒有溢出，則重新轉入步驟B6查詢載波模塊。如果 重發定時器已經溢出則進入步驟B8。
在步驟B8當中，集中器2會查詢與發送成功數據對應的重發定時管理模 塊中重發次數是否超過了最大值。如果沒有，則進入步驟B9。反之，則進入步 驟B5，刪除該發送成功數據，結束整個偵聽確認過程，然后產生相應的上報處 理操作。
在步驟B9當中，集中器會更改該發送成功數據對應的重發定時管理模塊 中的相關參數，例如重發次數等。然后會對該數據進行重新發送處理，并重新 進入到偵聽確認過程的步驟B1當中。
在上述的過程中，集中器2作為發送數據的第一節點，終端3作為轉發數 據的第二節點，完成一次中繼和偵聽確認過程。在后續過程中，將以終端3作 為發送數據的第一節點，終端4作為轉發數據的第二節點，再完成一次中繼和偵聽確認過程。終端4接收到由終端3中繼轉發的數據幀后對數據的解析和中
繼轉發過程以及終端3對中繼轉發數據發送成功后的中繼偵聽確認過程與以上
步驟相似，不再做重復描述。
但是，由于終端4是數據幀的最后一級中繼節點，所以在終端4成功向第
三層節點(已經是目的節點)發送中繼轉發數據幀后會出現兩種情況
情況1:由集中器2產生的原始數據幀中含有提示目的節點需要有確認數
據或是確認信息返回給源節點的說明，那么終端4將繼續執行中繼偵聽確認過 程，直到接收到由終端6返回給集中器2的確認數據或是確認信息為止。在此 之后，終端4會將確認數據轉發給終端4，再經終端4轉發給集中器2。這一 過程可視為由終端6向集中器2發起的數據傳輸過程，終端6視為源節點，集 中器2視為目標節點。在終端6、終端4均會進行中繼偵聽確認過程。
情況2:由集中器2產生的原始數據幀中幀頭信息里沒有提示目的節點需 要有確認數據或是確認信息返回給源節點的說明，那么終端4將不再執行中繼 偵聽確認過程，默認目的節點已經成功接收到中繼轉發的數據幀。
上述的下行通信的中繼偵聽確認的概要過程還可參照圖5，在步驟S1，集 中器2發送原始數據，然后進入中繼偵聽確認過程，如果集中器2中繼偵聽確 認失敗(步驟S2)，則集中器2重新發送數據(步驟S3)。如果終端3成功 中繼轉發數據(步驟S5)，則集中器2中繼偵聽確認成功(步驟S4)。類似 地，如果終端4進一步成功中繼轉發數據(步驟S7)，則終端3中繼偵聽確認 成功(步驟S6)。在需要目的終端6返回確認數據的情況下，如果目的終端6 未返回確認數據，則終端4中繼偵聽確認失敗(步驟S8)，則終端4重新發送 數據(步驟S9)。如果終端6向集中器2返回確認數據(步驟Sll)，則終端 4中繼偵聽確認成功。另一方面，終端6對其發送的確認數據會進入中繼偵聽 確認過程，如果終端4成功中繼轉發數據(步驟S13)，則終端6中繼偵聽確 認成功(步驟S12)。終端3進一步進行中繼轉發，如果終端4中繼偵聽確認 失敗(步驟S14)，則終端4會重新發送數據(步驟S15)。如果終端3成功 中繼轉發數據(步驟S17)，則終端4中繼偵聽確認成功(步驟S16)。步驟 S11-S16實際上是一如后文所述的上行通信過程。
20上行通信
上行通信具體過程是以樹葉節點終端6為源節點，經過中繼樹葉節點終端
4，中繼樹葉節點終端3，到達目的樹根節點集中器2。終端6會根據自身節點 在網絡中所在的位置配置所要發送的數據幀源節點地址(Source Address)配置 為終端6，目的節點地址(DestinationAddress)配置為集中器2。因為通信過程中 需要兩個終端終端3和終端4進行中繼轉發，所以還需對數據中繼相關信息 (Relay Information)進行配置，同時包括在數據幀中配置好相應的上行通信路由 表。
配置完數據幀后，終端6就開始向與其直接相鄰的第二層雙親節點進行數 據發送。因為終端4處于網絡結構中的第二層，所以處于終端6的通信范圍之 內。當終端4接收到數據幀后就開始進入如圖4所示的數據解析和中繼轉發過 程的步驟Al。
上行通信中繼轉發和數據解析過程以及數據中繼偵聽確認過程與以下行 通信步驟相似，只是在判斷自身是否為數據幀當前合法接收者時，會根據上行 通信的判斷原則來對提取出的路由表信息進行遍歷。這里不再做重復描述。
上行通信的中繼偵聽確認的概要過程可參照圖5，步驟S11 S17可視為上 行通信過程。在步驟Sll，終端6發送原始數據，然后進入中繼偵聽確認過程， 如果終端4成功中繼轉發數據(步驟S13)，則終端6中繼偵聽確認成功(步 驟S12)。終端3進一步進行中繼轉發，如果終端4中繼偵聽確認失敗(步驟 S14)，則終端4重新發送數據(步驟S15)。如果終端3成功中繼轉發數據(步 驟S17)，則終端4中繼偵聽確認成功(步驟S16)。
經過在真實電力線信道上搭建如圖l所示網絡拓撲結構，對本發明所提供 的具體實施方案進行詳細的測試。為了體現每個節點的有限通信范圍，人為的 加入了信號衰減裝置。同時在通信過程中，對中繼節點進行短暫的斷電處理以 模擬真實信道中突發性干擾對數據通信造成的毀滅性影響。
經過正常通信狀態以及人為造成的異常通信狀態兩個分支測試，本發明所 提出的數據中繼偵聽和虛擬確認方法能夠在節點有限通信范圍的前提下有效 的擴展網絡的通信范圍。本發明所提出的中繼偵聽確認方法也能夠在數據中繼過程發生異常情況時，重新進行數據的重發操作以恢復整條通信路徑，同時不 額外增加網絡中傳輸確認報文的通信量。
雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發明，任何本 領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善， 因此本發明的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
權利要求
1.一種中繼過程的偵聽確認方法，適用于通信系統，該方法包括從一第一節點發送數據；在一第二節點接收并轉發該數據；在該第一節點偵聽該數據是否已被該第二節點轉發；當確認該數據已被該第二節點轉發時，在該第一節點結束該偵聽過程。
2. 如權利要求l所述的中繼過程的偵聽確認方法，其特征在于，在該第一 節點偵聽該數據是否已被該第二節點轉發的步驟包括保留已發送的該數據； 啟動一重發定時器并開始偵聽過程；當收到該第二節點轉發的該數據時，確認該數據已被該第二節點轉發，并刪 除已發送的該數據；當該重發定時器溢出后仍未收到該第二節點轉發的該數據時，判定該數據未 被該第二節點轉發。
3. 如權利要求2所述的中繼過程的偵聽確認方法，其特征在于，當該判定 該數據未被該第二節點轉發時，在該第一節點重新發送該數據并更新該重發定時器 重新開始偵聽。
4. 如權利要求l所述的中繼過程的偵聽確認方法，其特征在于，在該第二 節點接收并轉發該數據的步驟包括判斷該數據是否需要該第二節點轉發；當需要該第二節點轉發時，在該第二節點生成數據并發送。
5. 如權利要求l所述的中繼過程的偵聽確認方法，其特征在于，該數據包 括用戶數據、幀頭信息、源節點和目的節點地址、中繼信息、以及路由表。
6. 如權利要求l所述的中繼過程的偵聽確認方法，其特征在于，該第一節 點包括源節點。
7. 如權利要求l所述的中繼過程的偵聽確認方法，其特征在于，該第一節 點包括中繼節點。
8. 如權利要求l所述的中繼過程的偵聽確認方法，其特征在于，該通信系 統包括電力線載波通信系統，該第一節點和/或該第二節點包括集中器和/或終 端。
9. 一種中繼過程的偵聽確認方法，包括 從一源節點發送一原始數據； 在至少一中繼節點之間依次轉發該原始數據； 在該源節點偵聽該數據是否已被一中繼節點轉發；當該原始數據已被一中繼節點轉發時，在該源節點結束該偵聽過程； 在該至少一中繼節點中的除了與該目的節點相鄰的中繼節點之外的其他 任一中繼節點偵聽該數據是否已被之后的中繼節點轉發；當該數據已被該之后的中繼節點轉發時，在該任一中繼節點結束該偵聽過程；在一目的節點接收該至少一中繼節點轉發的該數據。
10. 如權利要求9所述的中繼過程的偵聽確認方法，其特征在于，當該原 始數據未被一中繼節點轉發時，在該源節點重新發送該原始數據，并重復該偵 聽過程。
11. 如權利要求9所述的中繼過程的偵聽確認方法，其特征在于，當該數 據未被一中繼節點轉發時，在該任一中繼節點重新發送該數據，并重復該偵聽 過程。
12. 如權利要求9所述的中繼過程的偵聽確認方法，其特征在于，還包括 在該目的節點接收到該數據后向該源節點返回一確認數據； 在該至少一中繼節點中的與該目的節點相鄰的中繼節點偵聽該確認數據是否收到；以及當與該目的節點相鄰的中繼節點收到該確認數據時，在與該目的節點相鄰 的中繼節點結束該偵聽過程。
13. 如權利要求12所述的中繼過程的偵聽確認方法，其特征在于還包括 在該至少一中繼節點之間依次轉發該確認數據； 在該目的節點偵聽該數據是否已被一中繼節點轉發；當該確認數據已被一中繼節點轉發時，在該目的節點結束該偵聽過程； 在該源節點接收該至少一中繼節點轉發的該確認數據。在該至少一中繼節點中的除了與該源節點相鄰的中繼節點之外的其他任 一中繼節點偵聽該數據是否已被之后的中繼節點轉發；當該數據已被該之后的中繼節點轉發時，在該任一中繼節點結束該偵聽過程；在該源節點接收該至少一中繼節點轉發的該確認數據。
14. 一種電力載波通信系統，包括 集中器，用以在一主站與多個終端之間通信； 至少一一級終端，直接與該集中器通信； 至少一二級終端，經由該一級終端與該集中器通信；其中當從該集中器向該二級終端發送數據時，在至少其中一一級終端接收 并轉發該數據，并在該集中器偵聽該數據是否已被該一級終端轉發；當確認該數 據已被該一級終端轉發時，在該集中器結束該偵聽過程；以及當從該二級終端向該集中器發送數據時，在至少其中一一級終端接收并轉 發該數據，并在該二級終端偵聽該數據是否己被該一級終端轉發；當確認該數據 已被該一級終端轉發時，在該二級終端結束該偵聽過程。
15. 如權利要求14所述的電力載波通信系統，其特征在于，該集中器包括 一數據隊列，用以保留已發送的數據；一重發定時器，用以對該集中器的偵聽過程進行計時。
16. 如權利要求15所述的電力載波通信系統，其特征在于，當該集中器確 認該數據已被該一級終端轉發時，從該數據隊列刪除已發送的數據，當該重發定時 器溢出后仍未確定該數據已被該一級終端轉發時，該集中器重新發送該數據并重復 該偵聽過程。
17. 如權利要求16所述的電力載波通信系統，其特征在于，該二級終端包括一數據隊列，用以保留已發送的數據；一重發定時器，用以對該二級終端的偵聽過程進行計時。
18. 如權利要求17所述的電力載波通信系統，其特征在于，當該二級終端 確認該數據己被該一級終端轉發時，從該數據隊列刪除已發送的數據，當該重發定 時器溢出后仍未確定該數據已被該一級終端轉發時，該二級終端重新發送該數據并 重復該偵聽過程。
19. 如權利要求14所述的電力載波通信系統，其特征在于，在該二級終端 接收到該數據后向該集中器返回一確認數據，在該一級終端偵聽是否收到該確 認數據，當一級終端收到該確認數據時，在該一級終端結束該偵聽過程。
20. 如權利要求19所述的電力載波通信系統，其特征在于，在該一級終端 接收并轉發該確認數據，并在該二級終端偵聽該數據是否己被該一級終端轉發； 當確認該數據已被該一級終端轉發時，在該二級終端結束該偵聽過程。
21. 如權利要求14所述的電力載波通信系統，其特征在于，還包括 至少一三級終端，經由該一級終端和該二級終端與該集中器通信；其中當從該集中器向該三級終端發送數據時，在至少其中一一級終端及至 少其中一二級終端接收并轉發該數據，并分別在該集中器及該一級終端偵聽該數 據是否已被轉發；以及當從該三級終端向該集中器發送數據時，在至少其中一一級終端及至少其 中一二級終端接收并轉發該數據，并分別在該三級終端及該二級終端偵聽該數據 是否已被轉發。
22.如權利要求14所述的電力載波通信系統，其特征在于，該數據包括用 戶數據、幀頭信息、源節點和目的節點地址、中繼信息、以及路由表。
全文摘要
本發明涉及一種中繼過程的偵聽確認方法，適用于通信系統，尤其是電力載波通信系統。該方法包括從一第一節點發送數據；在一第二節點接收并轉發該數據；在該第一節點偵聽該數據是否已被該第二節點轉發；當確認該數據已被該第二節點轉發時，在該第一節點結束該偵聽過程。通過這種中繼過程的偵聽確認方法來實現虛擬端到端確認，在不增加原有網絡通信負載量的前提下，也能有效的保證整個通信過程的穩定。
文檔編號H04L12/56GK101621445SQ20081004024
公開日2010年1月6日 申請日期2008年7月4日 優先權日2008年7月4日
發明者于常濤, 若 莫 申請人:彌亞微電子(上海)有限公司