發(fā)布時間：2021-01-24 08:46

　　分布式結構作為常用的遠程通信架構,其通過多個獨立的局部控制子系統(tǒng)將回路的數(shù)據進行集中獲取、集中管理和集中控制.電力線作為連接子系統(tǒng)間的通信介質,傳輸數(shù)據時接受和發(fā)送方共用同一信道,導致終端并發(fā)數(shù)據相互干擾而使數(shù)據錯亂.通過引入CSMA/CA機制,提出了一種解決數(shù)據并發(fā)錯亂的電力載波通信技術,提高了通信的穩(wěn)定性和可靠性.分析了基于CSMA/CA的電力載波通信技術,建立了在并發(fā)條件下電力線上多終端正確發(fā)送數(shù)據所需時間即延遲時間的計算模型,并運用蒙特卡洛法仿真求出延遲時間的數(shù)學期望.在工程實驗中驗證了這種技術的可行性,對影響延遲時間的因素進行靈敏度分析,結果可以為智能照明系統(tǒng)設計提供理論與實踐依據. 

【文章來源】：東北大學學報(自然科學版). 2017,38(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

照明控制系統(tǒng)硬件層次圖

尚未有將CSMA/CA機制引入到電力載波通信來解決數(shù)據并發(fā)傳輸問題的研究．圖1照明控制系統(tǒng)硬件層次圖Fig.1Hardwarehierarchychartoflightingcontrolsystem本文針對電力載波并發(fā)通信數(shù)據相互干擾引起的錯亂現(xiàn)象，通過引入CSMA/CA機制，提出了一種解決數(shù)據并發(fā)錯亂的電力載波通信技術，并將其應用到照明控制系統(tǒng)中，提高了系統(tǒng)通信的穩(wěn)定性和可靠性．1電力載波的并發(fā)通信異常及防碰撞原理電力載波是半雙工通信，且底層通信協(xié)議無沖突避免機制，為使數(shù)據傳送正確，需保證同一時刻電力線只有一個終端發(fā)送數(shù)據．如圖2所示，單燈控制器C1在T0時刻向電力線廣播數(shù)據包B1:000000，為7位的低電平信號．單燈控制器C2在T0時刻向電力線廣播數(shù)據包B2:1111111，為7位高電平信號．同時進入電力線的兩個信號(B1和B2)高低電平互相干涉，原數(shù)據錯亂，報文丟失，造成集中控制器端接收到“失真”數(shù)據包Bi:10101010，具體體現(xiàn)為數(shù)據包內容改變，單個數(shù)據包長度變長，總包數(shù)變少．圖2并發(fā)數(shù)據失真現(xiàn)象Fig.2Phenomenonofdatadisorder為解決電力載波并發(fā)通信引起數(shù)據錯亂現(xiàn)象，本文提出了基于CSMA/CA防并發(fā)機制．如圖3所示，在軟件應用層引入CSMA/CA機制后，相對于原來數(shù)據的即時發(fā)送，單燈控制器每次發(fā)送數(shù)據前都會偵聽電力線的狀態(tài)，根據當前電力線的狀態(tài)決定是否發(fā)送數(shù)據．從而可以避免同一時刻多個單燈控制器共同競爭電力線資源，減少了發(fā)送的盲目性．電力線的狀態(tài)分為忙與閑兩種，忙說明電力線的信道用于其他單燈控制器發(fā)送數(shù)據，資源被占用，不能發(fā)送;閑則說明當前電力線的信道無數(shù)據傳輸，資源閑置．單燈控制器通信模塊執(zhí)行兩個任務，任務I:發(fā)送數(shù)據．任務II:偵聽總線的狀態(tài)．為清楚描述任務

圖3CMCA/CA下控制終端通信模塊的工作流程Fig.3WorkflowofcontrolterminalbasedonCMCA/CAmechanismn為同一時刻電力線上請求發(fā)送數(shù)據包的單燈控制器總數(shù);Ci為電力線上第i個并發(fā)單燈控制器，1≤i≤n;Tij為Ci第j次產生的隨機時長，1≤j≤jmax，jmax為n個單燈控制器成功發(fā)送數(shù)據過程中產生的隨機時長總次數(shù);Tcrc為Ci接收數(shù)據包并對數(shù)據包進行CＲC效驗發(fā)出CＲC效驗包所需時間;Bi為Ci發(fā)送的數(shù)據包;A為CＲC效驗包，用于標識單燈控制器電力線的狀態(tài)，一個字節(jié);Ttotal為并發(fā)的單燈控制器成功發(fā)送數(shù)據的延遲時間，以第一次產生隨機時間Ti1開始到最后一個單燈控制器成功發(fā)送數(shù)據結束;Tpj為并發(fā)的單燈控制器第j次產生的隨機時長到j+1次產生隨機時長的間隔;任務I:對于電力線上的任意單燈控制器Ci，開始發(fā)送數(shù)據前，產生一個隨機的時長Ti1．在Ti1內，偵聽電力線狀態(tài)．如發(fā)現(xiàn)電力線忙，則避開電力線被占用時段，回到初始狀態(tài)，重新產生隨機等待時間Ti2．如在Ti1內，電力線一直閑，則在Ti1時段結束時刻，發(fā)送數(shù)據包Bi，并繼續(xù)等待一定的時長Tcrc．Tcrc內，偵聽電力線的狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)電力線忙，說明Tcrc時段多個單燈控制器競爭電力線資源，進入電力線的數(shù)據包Bi受其他數(shù)據包干擾而錯亂，單燈控制器發(fā)送數(shù)據包Bi失敗，回到初始狀態(tài)，重新產生隨機時長Ti3，準備重新發(fā)送數(shù)據包Bi;若Tcrc內電力線閑，Ci發(fā)送數(shù)據包Bi成功．任務II:對于電力線上的任意單燈控制器Ci，在Tij時長內，一直輪詢來自電力線的數(shù)據包．若接收到CＲC效驗包A，則判定電力線忙．若接收到其他單燈控制器Cq發(fā)送的數(shù)據包Bq，q≠i，則

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2996960