配电体域网及其传输方法

摘要

本发明实施例提供一种配电体域网及其传输方法，属于通信技术领域。该配电体域网包括：超级节点以及至少一个传感节点，其中，所述超级节点设置于智能终端中，用于在所述至少一个传感节点中的每个传感节点第一次连接到所述超级节点时，生成与所连接的传感节点相应的传感节点ID，并发送所述相应的传感节点ID和超级节点ID至所连接的传感节点；所述至少一个传感节点中的每个传感节点用于接收所述相应的传感节点ID和所述超级节点ID，并在传输数据时，将待传输的数据、所述相应的传感节点ID和超级节点ID组成数据帧传输至所述超级节点。该配电体域网及其传输方法可以降低成本并增加数据传输效率。

权利要求

1.一种配电体域网，其特征在于，该配电体域网包括：

超级节点以及至少一个传感节点，其中，

所述超级节点设置于智能终端中，用于在所述至少一个传感节点中的每个传感节点第一次连接到所述超级节点时，生成与所连接的传感节点相应的传感节点ID，并发送所述相应的传感节点ID和超级节点ID至所连接的传感节点；

所述至少一个传感节点中的每个传感节点用于接收所述相应的传感节点ID和所述超级节点ID，并在传输数据时，将待传输的数据、所述相应的传感节点ID和超级节点ID组成数据帧传输至所述超级节点，所述数据帧包括帧头、目的地址、源地址、数据域以及帧尾，在所述每个传感节点传输数据时，所述帧头和所述帧尾填充预设字节，所述目的地址填充所述超级节点ID，所述源地址填充从所述相应的传感节点ID，所述数据域填充所述待传输的数据，所述数据帧还包括标识域，在第一传感节点无法连接到所述超级节点时，所述第一传感节点还用于发送数据域为待传输的数据，标识域为0的数据帧至第二传感节点，所述第二传感节点发送数据域为从所述第一传感节点接收到的数据帧，标识域为1的数据帧至所述超级节点。

2.根据权利要求1所述的配电体域网，其特征在于，在第一传感节点无法连接到所述超级节点时，所述第一传感节点用于向其他传感节点发送转发请求，并通过第一个回复的传感节点转发数据。

3.根据权利要求1‑2中任一项权利要求所述的配电体域网，其特征在于，所述传感节点ID包括：随机生成序列号、超级节点号以及自增值中的至少一者。

4.一种配电体域网的传输方法，其特征在于，该配电体域网包括超级节点以及至少一个传感节点，所述超级节点设置于智能终端中，该方法包括：所述超级节点在所述至少一个传感节点中的每个传感节点第一次连接到所述超级节点时，生成与所连接的传感节点相应的传感节点ID，并发送所述相应的传感节点ID和超级节点ID至所连接的传感节点；

所述至少一个传感节点中的每个传感节点接收所述相应的传感节点ID和所述超级节点ID，并在传输数据时，将待传输的数据、所述相应的传感节点ID和超级节点ID组成数据帧传输至所述超级节点，所述数据帧包括帧头、目的地址、源地址、数据域以及帧尾，在所述每个传感节点传输数据时，所述帧头和所述帧尾填充预设字节，所述目的地址填充所述超级节点ID，所述源地址填充从所述相应的传感节点ID，所述数据域填充所述待传输的数据；

在第一传感节点无法连接到所述超级节点时，所述第一传感节点发送数据域为待传输的数据，标识域为0的数据帧至第二传感节点；

所述第二传感节点发送数据域为从所述第一传感节点接收到的数据帧，标识域为1的数据帧至所述超级节点。

5.根据权利要求4所述的配电体域网的传输方法，其特征在于，该方法还包括：在第一传感节点无法连接到所述超级节点时，所述第一传感节点向其他传感节点发送转发请求，并通过第一个回复的传感节点转发数据。

6.根据权利要求4‑5中任一项权利要求所述的配电体域网的传输方法，其特征在于，所述传感节点ID包括：随机生成序列号、超级节点号以及自增值中的至少一者。

说明书

配电体域网及其传输方法

技术领域

[0001] 本发明涉及通信技术领域，具体地涉及一种配电体域网及其传输方法。

背景技术

[0002] 传统意义上，体域网是一种监测和记录人体健康信息的基本技术，是以人体周围的设备例如智能手表、人体健康指标监测传感器、智能手机等，以及人体内部植入设备等为对象的无线通信网络系统。而在配电物联网领域，通常设备的监测通过有线或者物联网传感器网络，外置无线基站，传感器节点所采集的数据则通过该外置基站转发的方式，将数据传输到智能终端，然后通过智能终端的远程通信模块如GPRS通信模块、4G通信模块等传输到主站。其组网方式较简单，传感器节点所获取的数据直接通过基站路由转发到智能终端即可。

[0003] 当前，配电物联网应用过程中，参数数据的采集需要多种传感器通过无线通信的方式将数据传输到智能终端，再通过智能终端进行本地边缘计算并上送至物联管理平台、配电自动化主站等平台。

[0004] 现有技术方案存在基站外置导致硬件成本增加问题，另外，无线传感器网络通常包括传感器节点(sensor node)、汇聚节点(sink node)和管理节点。传感器节点直接通过基站转发的星型结构节点之间的数据路由只有一条路径，组网与数据传输效率比较低下，基站成为了整个网络的瓶颈，需要开发人员在应用层做更多的工作。

发明内容

[0005] 本发明实施例的目的是提供一种配电体域网及其传输方法，该配电体域网及其传输方法可以降低成本并增加数据传输效率。

[0006] 为了实现上述目的，本发明实施例提供一种配电体域网，该配电体域网包括：超级节点以及至少一个传感节点，其中，所述超级节点设置于智能终端中，用于在所述至少一个传感节点中的每个传感节点第一次连接到所述超级节点时，生成与所连接的传感节点相应的传感节点ID，并发送所述相应的传感节点ID和超级节点ID至所连接的传感节点；所述至少一个传感节点中的每个传感节点用于接收所述相应的传感节点ID和所述超级节点ID，并在传输数据时，将待传输的数据、所述相应的传感节点ID和超级节点ID组成数据帧传输至所述超级节点。

[0007] 优选地，所述数据帧包括帧头、目的地址、源地址、数据域以及帧尾，在所述每个传感节点传输数据时，所述帧头和所述帧尾填充预设字节，所述目的地址填充所述超级节点ID，所述源地址填充从所述相应的传感节点ID，所述数据域填充所述待传输的数据。

[0008] 优选地，所述数据帧还包括标识域，在第一传感节点无法连接到所述超级节点时，所述第一传感节点还用于发送数据域为待传输的数据，标识域为0的数据帧至第二传感节点，所述第二传感节点发送数据域为从所述第一传感节点接收到的数据帧，标识域为1的数据帧至所述超级节点。

[0009] 优选地，在第一传感节点无法连接到所述超级节点时，所述第一传感节点用于向其他传感节点发送转发请求，并通过第一个回复的传感节点转发数据。

[0010] 优选地，所述传感节点ID包括：随机生成序列号、超级节点号以及自增值中的至少一者。

[0011] 本发明实施例还提供一种配电体域网的传输方法，该配电体域网包括超级节点以及至少一个传感节点，所述超级节点设置于智能终端中，该方法包括：所述超级节点在所述至少一个传感节点中的每个传感节点第一次连接到所述超级节点时，生成与所连接的传感节点相应的传感节点ID，并发送所述相应的传感节点ID和超级节点ID至所连接的传感节点；所述至少一个传感节点中的每个传感节点接收所述相应的传感节点ID和所述超级节点ID，并在传输数据时，将待传输的数据、所述相应的传感节点ID和超级节点ID组成数据帧传输至所述超级节点。

[0012] 优选地，所述数据帧包括帧头、目的地址、源地址、数据域以及帧尾，在所述每个传感节点传输数据时，所述帧头和所述帧尾填充预设字节，所述目的地址填充所述超级节点ID，所述源地址填充从所述相应的传感节点ID，所述数据域填充所述待传输的数据。

[0013] 优选地，所述数据帧还包括标识域，该方法还包括：在第一传感节点无法连接到所述超级节点时，所述第一传感节点发送数据域为待传输的数据，标识域为0的数据帧至第二传感节点；所述第二传感节点发送数据域为从所述第一传感节点接收到的数据帧，标识域为1的数据帧至所述超级节点。

[0014] 优选地，该方法还包括：在第一传感节点无法连接到所述超级节点时，所述第一传感节点向其他传感节点发送转发请求，并通过第一个回复的传感节点转发数据。

[0015] 优选地，所述传感节点ID包括：随机生成序列号、超级节点号以及自增值中的至少一者。

[0016] 通过上述技术方案，采用本发明提供的配电体域网及其传输方法，将包括超级节点的基站内嵌到智能终端，传感节点既作为客户端也作为服务端，即在发送数据的同时，也可以协助其它传感节点转发数据，实现数据的实时采集需要，本发明的各传感节点作为子节点存在，子节点具备路由转发功能，基站作为超级节点，超级节点具备汇聚节点和管理节点的功能，可以降低成本并增加数据传输效率。

[0017] 本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

[0018] 附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

[0019] 图1是本发明一实施例提供的配电体域网的结构框图；

[0020] 图2是本发明一实施例提供的数据帧的组成示意图；

[0021] 图3是本发明一实施例提供的配电体域网的传输方法的流程图。

具体实施方式

[0022] 以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

[0023] 图1是本发明一实施例提供的配电体域网的结构框图。如图1所示，该配电体域网包括：超级节点以及至少一个传感节点，其中，所述超级节点设置于智能终端中，用于在所述至少一个传感节点中的每个传感节点第一次连接到所述超级节点时，生成与所连接的传感节点相应的传感节点ID，并发送所述相应的传感节点ID和超级节点ID至所连接的传感节点；所述至少一个传感节点中的每个传感节点用于接收所述相应的传感节点ID和所述超级节点ID，并在传输数据时，将待传输的数据、所述相应的传感节点ID和超级节点ID组成数据帧传输至所述超级节点。

[0024] 本发明根据配电物联网典型应用场景的需要，定义了一种配电体域网，利用无线传感器网络技术，将超级节点内嵌到智能终端，实现超级节点与传感节点主辅两级组网方案。

[0025] 配电体域网是以配电设备及分支开关等骨干节点为主节点，以周边感知装置为从节点，在封闭的小空间内形成配电设备本体为域的末梢通信接入网，实现传感器、智能设备等短距离低功耗通信，完成电气与环境参数的全息感知与数据采集，解决配电通信最后几米的问题。其典型应用场景如下：

[0026] 场景1，配电变压器监测场景，通过各个监测传感器节点组网，将数据汇聚到智能终端；场景2，出线柜监测场景，通过各个监测传感器节点组网，将数据汇聚到数显表终端；场景3，分支箱监测场景，通过各个监测传感器节点组网，将数据汇聚到智慧开关。

[0027] 本发明所述的配电体域网的组网数据传输系统是针对配电业务需求设计的一种传感数据采集系统，系统由云主站、智能终端、无线基站、传感设备组成。其中，云主站主要是作为数据中心的角色存在，汇聚各智能终端发送过来的所有传感设备获取到的参数数据，并进行业务分析；智能终端包括智能融合终端、智慧开关、数显表等，无线基站作为超级节点内嵌到智能终端中；传感设备主要完成各个参数数据直接采集，并将数据通过本发明所构建的配电体域网上报到智能终端。

[0028] 由于超级节点内嵌到智能终端(融合终端、智慧开关、数显表等配电设备)，由智能终端供电，而智能终端取电来源主要是220V或380V交流电，因此，从管理的角度来说，不用考虑能量不足问题。所以，配电体域网的组网主要考虑，只要涉及到消耗能量大的工作尽量通过超级节点来完成。本发明的配电体域网中应用的超级节点作为服务端，完成传感器节点的连接、管理、数据解析等工作。

[0029] 下面详述一下传感节点ID的组成：

[0030] 本发明的传感器节点ID定义如下：随机生成序列号N1(占16比特)+超级节点号N2(占4比特)+自增值N3(占12比特)，共32比特的整型数据。其中，N1为超级节点产生一个16比特随机生成序列号，即2个字节随机号，该随机号在1到65535之间产生；N2为在1到15之间指定一个占4比特的数，N3为传感器节点的自增值，步长为1。

[0031] 下面详述一下数据帧的组成：

[0032] 图2是本发明一实施例提供的数据帧的组成示意图。如图2所示，所述数据帧包括帧头、目的地址、源地址、数据域以及帧尾，在所述每个传感节点传输数据时，所述帧头和所述帧尾填充预设字节，所述目的地址填充所述超级节点ID，所述源地址填充从所述相应的传感节点ID，所述数据域填充所述待传输的数据。

[0033] 其中，帧头为：0x55 0xAA 0x55 0xAA四个字节；帧尾为：0x55 0xBB 0x55 0xBB四个字节；目的地址域为：32比特的ID，占4个字节空间；源地址域为：32比特的ID，占4个字节空间；数据域：前面两个字节表示长度，从第三个字节开始表示节点需要传输的数据。

[0034] 另外，所述数据帧还包括标识域，占1个字节空间，即8比特，在标识域为1时，表示该数据帧中的数据域内的数据是转发的数据，标识域为0时，表示该数据帧中的数据域内的数据是原始传输的数据(即非转发数据)。

[0035] 以下详述配电体域网的通信方式：

[0036] 首先，传感节点A在发送数据之前，先连接到超级节点S，超级节点S则按照本发明的传感节点ID生成规则为传感节点A产生一个ID，并将自己的ID作为源地址域填充一并发送给传感节点A；

[0037] 然后，传感节点A获取到自己的ID和超级节点S的ID后，在发送数据的时候将自己的ID填充到源地址域中，将超级节点S的ID填充到目的地址域中，连同需要传输的数据一起组成一个完整的帧发送给超级节点S；

[0038] 在第一传感节点无法连接到所述超级节点时，所述第一传感节点还用于发送数据域为待传输的数据，标识域为0的数据帧至第二传感节点，所述第二传感节点发送数据域为从所述第一传感节点接收到的数据帧，标识域为1的数据帧至所述超级节点。

[0039] 即，如果传感节点A(即第一传感节点)连接不上超级节点S，则传感节点A寻找邻居节点，传感节点C(即第二传感节点)，通过传感节点C将数据转发到超级节点S；传感节点C在转发的时候，将传感节点A原本发送给超级节点S的数据帧作为自己的数据域发送给超级节点S，并将标识域置为1，以告知超级节点S此数据帧是用来转发的数据帧。同样的，传感器节点C在收到超级节点S的回复后，同样将整个收到的数据帧作为数据域转发给传感节点A，从而完成整个通过邻居节点路由的目的。

[0040] 对于邻居节点的选择，本发明提供以下方式：

[0041] 在第一传感节点无法连接到所述超级节点时，所述第一传感节点用于向其他传感节点发送转发请求，并通过第一个回复的传感节点转发数据。

[0042] 即，当传感节点A在选择邻居节点的时候，面临传感节点B和传感节点C的两种选择可能，发明采用先来先用的原则，即传感节点B先回复则通过传感节点B转发到超级节点S，如果传感节点C也有回复则将传感节点C放到备用列表中。

[0043] 图3是本发明一实施例提供的配电体域网的传输方法的流程图。如图3所示，该配电体域网包括超级节点以及至少一个传感节点，所述超级节点设置于智能终端中，该方法包括：

[0044] 步骤S31，所述超级节点在所述至少一个传感节点中的每个传感节点第一次连接到所述超级节点时，生成与所连接的传感节点相应的传感节点ID，并发送所述相应的传感节点ID和超级节点ID至所连接的传感节点；

[0045] 步骤S32，所述至少一个传感节点中的每个传感节点接收所述相应的传感节点ID和所述超级节点ID，并在传输数据时，将待传输的数据、所述相应的传感节点ID和超级节点ID组成数据帧传输至所述超级节点。

[0046] 优选地，所述数据帧包括帧头、目的地址、源地址、数据域以及帧尾，在所述每个传感节点传输数据时，所述帧头和所述帧尾填充预设字节，所述目的地址填充所述超级节点ID，所述源地址填充从所述相应的传感节点ID，所述数据域填充所述待传输的数据。

[0047] 优选地，所述数据帧还包括标识域，该方法还包括：在第一传感节点无法连接到所述超级节点时，所述第一传感节点发送数据域为待传输的数据，标识域为0的数据帧至第二传感节点；所述第二传感节点发送数据域为从所述第一传感节点接收到的数据帧，标识域为1的数据帧至所述超级节点。

[0048] 优选地，该方法还包括：在第一传感节点无法连接到所述超级节点时，所述第一传感节点向其他传感节点发送转发请求，并通过第一个回复的传感节点转发数据。

[0049] 优选地，所述传感节点ID包括：随机生成序列号、超级节点号以及自增值中的至少一者。

[0050] 上述配电体域网的传输方法的实施例与上文所述的配电体域网的实施例类似，在此不再赘述。

[0051] 还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0052] 以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。