一种优化G3‑PLC载波通信网络性能的方法和装置

摘要

本发明提供一种优化G3‑PLC载波通信网络性能方法，包括确定G3‑PLC载波通信网上各载波设备的当前工作频段；其中，工作频段包括A频段、FCC频段和ARIB频段；根据预设的划分规则对当前工作频段进行划分，得到多个子频段，并为每一子频段分别分配相应的若干个子载波通道，且将每一子频段内分配的若干个子载波通道分别加载于相应的载波设备上，可实现同一子频段内的载波设备进行相互通信。实施本发明实施例，能够解决基于G3‑PLC大规模组网时，因载波冲突而导致载波通信网络性能下降的问题。

权利要求

1.一种优化G3-PLC载波通信网络性能的方法，其特征在于，所述方法包括：确定G3-PLC载波通信网上各载波设备的当前工作频段；其中，所述工作频段包括A频段、FCC频段和ARIB频段；

根据预设的划分规则对所述确定的当前工作频段进行划分，得到多个子频段，并为所述得到的每一子频段分别分配相应的若干个子载波通道，且将所述每一子频段内分配的若干个子载波通道分别加载于相应的载波设备上，可实现同一子频段内的载波设备进行相互通信；

其中，所述根据预设的划分规则对所述确定的当前工作频段进行划分，得到多个子频段，并为所述得到的每一子频段分别分配相应的若干个子载波通道，且将所述每一子频段内分配的若干个子载波通道分别加载于相应的载波设备上，可实现同一子频段内的载波设备进行相互通信的具体步骤包括：根据所述确定的当前工作频段，获取所述当前工作频段对应的子载波宽度，进一步得到所述当前工作频段内各子载波通道对应的频率；

依照频率从小到大的排列顺序，给所述得到的各子载波通道的频率分别分配相应的通道号参数；

根据预设的划分规则，确定子频段的数量及每一子频段内所含子载波通道的数量，并将所述得到的子载波通道号参数分配给相应的子频段；

将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备上，并给各子频段内的载波设备分别设有相应的有效标识，当处于同一子频段内载波设备的有效标识相同时，实现同一子频段内的载波设备进行相互通信。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

不同频段内的载波设备上设有的有效标识不相同。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备的载波芯片上。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备是在载波芯片上电初始化时，通过CPU与所述载波芯片的接口进行设置。

5.一种优化G3-PLC载波通信网络性能的装置，其特征在于，所述装置包括：工作频段确定单元，用于确定G3-PLC载波通信网上各载波设备的当前工作频段；其中，所述工作频段包括A频段、FCC频段和ARIB频段；

工作频段划分单元，用于根据预设的划分规则对所述确定的当前工作频段进行划分，得到多个子频段，并为所述得到的每一子频段分别分配相应的若干个子载波通道，且将所述每一子频段内分配的若干个子载波通道分别加载于相应的载波设备上，可实现同一子频段内的载波设备进行相互通信；

其中，所述工作频段划分单元包括：

子载波通道获取模块，用于根据所述确定的当前工作频段，获取所述当前工作频段对应的子载波宽度，进一步得到所述当前工作频段内各子载波通道对应的频率；

通道号参数分配模块，用于依照频率从小到大的排列顺序，给所述得到的各子载波通道的频率分别分配相应的通道号参数；

子频段划分及分配模块，用于根据预设的划分规则，确定子频段的数量及每一子频段内所含子载波通道的数量，并将所述得到的子载波通道号参数分配给相应的子频段；

优化及通信模块，用于将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备上，并给各子频段内的载波设备分别设有相应的有效标识，当处于同一子频段内载波设备的有效标识相同时，实现同一子频段内的载波设备进行相互通信。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备的载波芯片上。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备是在载波芯片上电初始化时，通过CPU与所述载波芯片的接口进行设置。

说明书

一种优化G3-PLC载波通信网络性能的方法和装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电力通信网络技术领域，尤其涉及一种优化G3-PLC载波通信网络性能的方法和装置。

背景技术

[0002] G3-PLC是专为智能电网通信而设计的全球电力线通信开放协议，属于窄带电力线载波通信(Narrow-Band Power Line Communications，简称NB-PLC)标准，通常用于自动抄表(AMR)、能源控制和电网监测等低速数据通信场合。

[0003] G3-PLC工作频段有三种：A频段(35～91KHz)、FCC频段(10～490KHz)和ARIB频段(10～450KHz)。对于上述三种工作频段之任一，G3-PLC物理层均采用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，即正交频分复用技术)的方法把频段按照规定的带宽划分为有限个子载波通道，如A频段的频率范围为35～91KHz，依据每一个子载波宽度均为1.5625KHz进行划分，产生36个子载波，即A频段有36个子载波通道，使得载波设备可根据线路的衰减、干扰和噪声情况自动动态选择通信效果较好的那些子载波通道进行通信。

[0004] 电力线作为共享媒体介质，应用于中压配网上的G3-PLC可采用载波侦听冲突检测的方法可以规避同一条线路上载波设备同时发送数据引发的冲突问题，且载波设备之间的通信响应延时小，缺点在于：一旦载波设备数量增多，形成G3-PLC载波通信网上载波冲突加剧，导致载波设备间通信延时急剧增大，从而达不到配网的通信要求。

发明内容

[0005] 本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种优化G3-PLC载波通信网络性能的方法和装置，能够解决基于G3-PLC大规模组网时，因载波冲突而导致载波通信网络性能下降的问题。

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种优化G3-PLC载波通信网络性能的方法，所述方法包括：

[0007] 确定G3-PLC载波通信网上各载波设备的当前工作频段；其中，所述工作频段包括A频段、FCC频段和ARIB频段；

[0008] 根据预设的划分规则对所述确定的当前工作频段进行划分，得到多个子频段，并为所述得到的每一子频段分别分配相应的若干个子载波通道，且将所述每一子频段内分配的若干个子载波通道分别加载于相应的载波设备上，可实现同一子频段内的载波设备进行相互通信；

[0009] 其中，所述根据预设的划分规则对所述确定的当前工作频段进行划分，得到多个子频段，并为所述得到的每一子频段分别分配相应的若干个子载波通道，且将所述每一子频段内分配的若干个子载波通道分别加载于相应的载波设备上，可实现同一子频段内的载波设备进行相互通信的具体步骤包括：

[0010] 根据所述确定的当前工作频段，获取所述当前工作频段对应的子载波宽度，进一步得到所述当前工作频段内各子载波通道对应的频率；

[0011] 依照频率从小到大的排列顺序，给所述得到的各子载波通道的频率分别分配相应的通道号参数；

[0012] 根据预设的划分规则，确定子频段的数量及每一子频段内所含子载波通道的数量，并将所述得到的子载波通道号参数分配给相应的子频段；

[0013] 将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备上，并给各子频段内的载波设备分别设有相应的有效标识，当处于同一子频段内载波设备的有效标识相同时，实现同一子频段内的载波设备进行相互通信。

[0014] 其中，所述方法进一步包括：

[0015] 不同频段内的载波设备上设有的有效标识不相同。

[0016] 其中，所述将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备的载波芯片上。

[0017] 其中，所述将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备是在载波芯片上电初始化时，通过CPU与所述载波芯片的接口进行设置。

[0018] 本发明实施例还提供了一种优化G3-PLC载波通信网络性能的装置，所述装置包括：

[0019] 工作频段确定单元，用于确定G3-PLC载波通信网上各载波设备的当前工作频段；其中，所述工作频段包括A频段、FCC频段和ARIB频段；

[0020] 工作频段划分单元，用于根据预设的划分规则对所述确定的当前工作频段进行划分，得到多个子频段，并为所述得到的每一子频段分别分配相应的若干个子载波通道，且将所述每一子频段内分配的若干个子载波通道分别加载于相应的载波设备上，可实现同一子频段内的载波设备进行相互通信；

[0021] 其中，所述工作频段划分单元包括：

[0022] 子载波通道获取模块，用于根据所述确定的当前工作频段，获取所述当前工作频段对应的子载波宽度，进一步得到所述当前工作频段内各子载波通道对应的频率；

[0023] 通道号参数分配模块，用于依照频率从小到大的排列顺序，给所述得到的各子载波通道的频率分别分配相应的通道号参数；

[0024] 子频段划分及分配模块，用于根据预设的划分规则，确定子频段的数量及每一子频段内所含子载波通道的数量，并将所述得到的子载波通道号参数分配给相应的子频段；

[0025] 优化及通信模块，用于将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备上，并给各子频段内的载波设备分别设有相应的有效标识，当处于同一子频段内载波设备的有效标识相同时，实现同一子频段内的载波设备进行相互通信。

[0026] 其中，所述将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备的载波芯片上。

[0027] 其中，所述将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备是在载波芯片上电初始化时，通过CPU与所述载波芯片的接口进行设置。

[0028] 实施本发明实施例，具有如下有益效果：

[0029] 在本发明实施例中，通过将G3-PLC上的当前工作频段(A频段、FCC频段和ARIB频段其中任一)进行划分，产生至少两个子频段，每一个子频段均包含若干个不同的子载波通道，由于在不同子频段内工作的载波设备上设有不同的有效标识，从而不会引起载波冲突，使得每一个载波设备只能在其所属的子频段内所含的子载波通道上收发数据，因此减少了同一子频段内载波冲突的几率，提高了载波通信网络的性能，从而能够解决G3-PLC大规模组网时，因载波冲突而导致载波通信网络性能下降的问题。

附图说明

[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

[0031] 图1为本发明实施例提供的优化G3-PLC载波通信网络性能的方法的流程图；

[0032] 图2为本发明实施例提供的优化G3-PLC载波通信网络性能的装置的结构示意图。

具体实施方式

[0033] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

[0034] 如图1所示，为本发明实施例提供的一种优化G3-PLC载波通信网络性能方法，所述方法包括：

[0035] 步骤S101、确定G3-PLC载波通信网上各载波设备的当前工作频段；其中，所述工作频段包括A频段、FCC频段和ARIB频段；

[0036] 具体过程为，G3-PLC载波通信网上的工作频段都是预先规划设计好的，该工作频段为A频段、FCC频段、ARIB频段之其中任一；其中，A频段的频率范围为35KHz～91KHz，FCC频段的频率范围为10KHz～490KHz，ARIB频段的频率范围为10KHz～450KHz。

[0037] 步骤S102、根据预设的划分规则对所述确定的当前工作频段进行划分，得到多个子频段，并为所述得到的每一子频段分别分配相应的若干个子载波通道，且将所述每一子频段内分配的若干个子载波通道分别加载于相应的载波设备上，可实现同一子频段内的载波设备进行相互通信。

[0038] 具体过程为，首先，根据当前工作频段，获取当前工作频段对应的子载波宽度，进一步得到当前工作频段内各子载波通道对应的频率；应当说明的是，每个子载波的宽度是指单个子载波通道所占的频带宽度，在本发明实施例中均为固定设置的，因而得到的子载波通道也是相对固定的；

[0039] 其次，依照频率从小到大的排列顺序，给各子载波通道的频率分别分配相应的通道号参数；作为一个例子，当前工作频段为位于A频段内的35.938KHz～67.188KHz，每一个子载波的宽度均为1.5625KHz，映射出子载波通道号参数为1至20，其中，通道号参数为1的子载波频率范围最小，通道号参数为20的子载波频率范围最大；

[0040] 然后，根据预设的划分规则，确定子频段的数量及每一子频段内所含子载波通道的数量，并将子载波通道号参数分配给相应的子频段；作为一个例子，鉴于当前工作频段有1至20个子载波通道号，可将当前工作频段划分出两个子频段，每一个子频段内包含相同数量的子载波通道(或不同的子载波通道)，将子载波通道参数为前10(或8)的分给第一个子频段，子载波通道参数为后10(或12)的分给第二个子频段；

[0041] 最后，将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备上，并给各子频段内的载波设备分别设有相应的有效标识，当处于同一子频段内载波设备的有效标识相同时，实现同一子频段内的载波设备进行相互通信。

[0042] 具体为，根据每一子频段内分配的子载波通道号参数，可以确定每一子频段的频率范围，为了实现同一子频段内载波设备进行相互通信，因此需要将子频段的频率范围及子载波通道号参数设置于相应的载波设备上，可直接加载于载波设备的载波芯片上，又可在载波芯片上电初始化时，通过CPU与载波芯片的接口进行设置；

[0043] 由于每一个子载波通道号对应的子载波通道频域位置是固定的，可灵活配置每一个子载波通道号是否有效的方式来决定子频段，这样配置可以实现离散而不是连续的多个子频段的组合，从而当处于同一子频段内载波设备的有效标识相同时，实现同一子频段内的载波设备进行相互通信。

[0044] 应当说明的是，在同一子频段内的载波设备可根据该子频段内各子载波通道的衰减、干扰和噪声情况自动动态选择，获取通信效果较好的子载波通道进行通信。

[0045] 可以理解的是，不同频段内的载波设备上设有的有效标识不相同，才能将不同的子频段加以区分，从而每一子频段内的载波设备形成各自相对独立的小网络进行通信。

[0046] 在本发明实施例中，载波设备的载波芯片处理流程为：1、发送端，数据信息经过加扰、编码、交织、调制映射等处理，生成数据符号，输入到IFFT(Inverse Fast Fourier Transformation，反傅里叶变换)模块，得到相应的时域信号，在该时域信号前加入循环前缀后，经数模转换被发送到信道中；2、接收端经过相应的反处理，可以把接收到的信号转换成数据信息，从而实现了该载波设备在设定的子频段范围所映射的子载波通道中的通信效果较好的线路上的通信。

[0047] 作为一个例子，对工作频率为A频段的35KHz～91KHz进行划分，生成36个子载波，并依序从小到大将36个子载波的通道号参数赋值，此时根据划分规则划分成两个子频段，使得每一个子频段均包括18个子载波，在前一个子频段(35KHz，63KHz)的范围内包括1至18的子载波通道号参数，在后一个子频段[63KHz，91KHz)内包括19至36的子载波通道号参数；

[0048] 将前一个子频段的频率范围(35KHz，63KHz)及1至18的子载波通道号参数赋值给相应的载波设备，将后一个子频段的频率范围[63KHz，91KHz)及包括19至36的子载波通道号参数赋值给其它相应的载波设备，通过在前一个子频段内的各载波设备上设置有效标识1，在后一个子频段的各载波设备上设置有效标识0，从而区别这两个子频段内的各载波设备之间的通信。当然这两个子频段也可以设置相同的有效标识1，不会使得两个子频段内的各载波设备之间的通信互相干涉。

[0049] 如图2所示，为本发明实施例提供的一种优化G3-PLC载波通信网络性能的装置，所述装置包括：

[0050] 工作频段确定单元110，用于确定G3-PLC载波通信网上各载波设备的当前工作频段；其中，所述工作频段包括A频段、FCC频段和ARIB频段；

[0051] 工作频段划分单元120，用于根据预设的划分规则对所述确定的当前工作频段进行划分，得到多个子频段，并为所述得到的每一子频段分别分配相应的若干个子载波通道，且将所述每一子频段内分配的若干个子载波通道分别加载于相应的载波设备上，可实现同一子频段内的载波设备进行相互通信。

[0052] 其中，工作频段划分单元120包括：

[0053] 子载波通道获取模块1201，用于根据所述确定的当前工作频段，获取所述当前工作频段对应的子载波宽度，进一步得到所述当前工作频段内各子载波通道对应的频率；

[0054] 通道号参数分配模块1202，用于依照频率从小到大的排列顺序，给所述得到的各子载波通道的频率分别分配相应的通道号参数；

[0055] 子频段划分及分配模块1203，用于根据预设的划分规则，确定子频段的数量及每一子频段内所含子载波通道的数量，并将所述得到的子载波通道号参数分配给相应的子频段；

[0056] 优化及通信模块1204，用于将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备上，并给各子频段内的载波设备分别设有相应的有效标识，当处于同一子频段内载波设备的有效标识相同时，实现同一子频段内的载波设备进行相互通信。

[0057] 其中，将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备的载波芯片上。

[0058] 其中，将每一子频段内的子载波通道号参数及其对应的频率范围加载于相应的载波设备是在载波芯片上电初始化时，通过CPU与所述载波芯片的接口进行设置。

[0059] 实施本发明实施例，具有如下有益效果：

[0060] 在本发明实施例中，通过将G3-PLC上的当前工作频段(A频段、FCC频段和ARIB频段其中任一)进行划分，产生至少两个子频段，每一个子频段均包含若干个不同的子载波通道，由于在不同子频段内工作的载波设备上设有不同的有效标识，从而不会引起载波冲突，使得每一个载波设备只能在其所属的子频段内所含的子载波通道上收发数据，因此减少了同一子频段内载波冲突的几率，提高了载波通信网络的性能，从而能够解决G3-PLC大规模组网时，因载波冲突而导致载波通信网络性能下降的问题。

[0061] 值得注意的是，上述装置实施例中，所包括的各个装置单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

[0062] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

[0063] 以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。