一种基于HPLC和HRF双模通讯方法及装置

技术领域

本发明涉及双模网络通讯技术领域，尤其是涉及一种基于HPLC和HRF双模通讯方法及装置。

背景技术

配电场域网是解决智能电网建设中最后一公里的通信问题，电力线载波与无线通信是配电场域网建设中两种主要通信方式。电力线载波利用已架设电力线为载体进行通信，线路建设成本低，但在配电场域网应用过程中，用电负荷起伏大，并有大量散居用户，以致线路阻抗时变性强、长距离线路干扰严重，再加上配电变压器对载波信号的阻隔作用，使得电力线载波在配电场域网中的应用受到制约。无线通信具有无需布线等特点，但在配电场域网面对高密度服务，以及高层、地下建筑等复杂环境下，信号衰减严重，通信质量不稳定。

在智能电网建设过程中，要求配电场域网在各种应用场景下，都具有较高的连通率、传输速率和可靠性，采用单一种通信方式很难满足上述要求。一些基于电力线载波的双模异构配电场域网方案被提出，如PLC+LoRa、PLC+5G、PLC+Wi-Fi、PLC+RF以及PLC+LTE等，这些方案基本上采用“一主一辅”组网方式，各通信方式独立组网并建立各自路由，即独立的双模方式。

目前采用正交频分复用技术的高速电力线宽带载波(HPLC)在系统建模、信道分析、阻抗匹配以及抗干扰技术等方面已被深入研究，并在配电场域网中得到了应用。采用HPLC与高速微功率射频无线(HRF)双模通信方式，发挥两通信方式优点，可有效地将HPLC技术与HRF技术进行互补，组建混合双模异构配电场域网，能够实现双通道自动融合组网，组网更加灵活。

现有技术中，为了提高信道利用率，降低耗时，可以基于HPLC和HRF双模进行报文的重新分配，充分地利用HPLC信道和HRF信道，但是，当HPLC信道和HRF信道均发生堆积时，系统无法再次接收报文，且不同的报文在不同信道中的传输效率不同，以往的报文都是自由下发给HPLC信道和HRF信道，仅是通过信道数量的增加提高报文的传输通道，对于信道的利用仍然没有发挥到最大价值。

鉴于此，本发明提供一种基于HPLC和HRF双模通讯方法及装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于HPLC和HRF双模通讯方法及装置，旨在提高配电场域网在各种应用场景下的传输效率，实现HPLC信道和HRF信道的最佳化利用。

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种基于HPLC和HRF双模通讯方法，包括：

建立报文信息与HPLC信道、HRF信道的最优映射关系；

获取所述HPLC信道和所述HRF信道的报文量；

响应于所述HPLC信道和所述HRF信道的报文量均达到各自的报文量阈值，将新接收的所有报文暂存在等待服务器；

所述等待服务器根据所述新接收的每个报文的报文信息和所述最优映射关系配置每个报文的最优信道；

响应于所述HPLC信道或所述HRF信道的报文量低于自身的报文量阈值，将所述等待服务器存储的每个报文匹配至对应的最优信道；

其中，所述每个报文的最优信道为所述HPLC信道和所述HRF信道中的一个。

在某些优选的实施方式中，“所述等待服务器根据所述新接收的每个报文的报文信息和所述最优映射关系配置每个报文的最优信道”的步骤具体包括：

所述等待服务器判断所述新接收的每个报文的报文信息中是否包含与所述最优映射关系对应的标记信息；

响应于新接收的报文的报文信息中包含与所述最优映射关系对应的标记信息，将该报文匹配至对应的最优信道。

在某些优选的实施方式中，“响应于所述HPLC信道或所述HRF信道的报文量低于自身的报文量阈值，将所述等待服务器存储的每个报文匹配至对应的最优信道”的步骤具体包括：

响应于所述HPLC信道低于自身的报文量阈值且所述HRF信道的报文量不低于自身的报文量阈值，将匹配至所述HPLC信道的每个报文按照接收的时间先后顺序下发给所述HPLC信道；

响应于所述HPLC信道不低于自身的报文量阈值且所述HRF信道的报文量低于自身的报文量阈值，将匹配至所述HRF信道的每个报文按照接收的时间先后顺序下发给所述HRF信道；

响应于所述HPLC信道低于自身的报文量阈值且所述HRF信道的报文量低于自身的报文量阈值，将匹配至所述HPLC信道的每个报文按照接收的时间先后顺序下发给所述HPLC信道，将匹配至所述HRF信道的每个报文按照接收的时间先后顺序下发给所述HRF信道。

在某些优选的实施方式中，“所述等待服务器根据所述新接收的每个报文的报文信息和所述最优映射关系配置每个报文的最优信道”的步骤还包括：

响应于新接收的报文的报文信息中未包含与所述最优映射关系对应的标记信息，将该报文匹配至所述HPLC信道和所述HRF信道中的其中一个作为最优信道。

在某些优选的实施方式中，“将该报文匹配至所述HPLC信道和所述HRF信道中的其中一个作为最优信道”的步骤具体包括：

响应于所述HPLC信道和所述HRF信道中的一个报文量低于其自身的报文量阈值，将该报文匹配至低于其自身阈值的信道作为最优信道；

响应于所述HPLC信道和所述HRF信道中的报文量均低于其自身的报文量阈值，将该报文匹配至报文量占用百分比低的信道作为最优信道。

在某些优选的实施方式中，“将该报文匹配至所述HPLC信道和所述HRF信道中的其中一个作为最优信道”的步骤还包括：

响应于所述HPLC信道和所述HRF信道中的报文量均低于其自身的报文量阈值且两者的报文量占用百分比相同，将该报文随机匹配至所述HPLC信道和所述HRF信道中任何一个作为最优信道。

在某些优选的实施方式中，所述等待服务器具有报文量存储上限，所述方法还包括：

响应于所述等待服务器接收的报文量达到报文量存储上限，则暂停接收新的报文。

在某些优选的实施方式中，所述报文信息与所述HPLC信道、所述HRF信道的最优映射关系基于报文类型、报文信息中的字符串和报文历史通信成功率中的至少一种建立。

根据本发明的另一个方面，还提供一种基于HPLC和HRF双模通讯装置，包括：

映射关系建立模块，其建立报文信息与HPLC信道、HRF信道的最优映射关系；

获取模块，其获取所述HPLC信道和所述HRF信道的报文量；

判断模块，其判断所述HPLC信道和所述HRF信道的报文量是否达到各自的报文量阈值；

等待服务器，其在所述HPLC信道和所述HRF信道的报文量均达到各自的报文量阈值时将新接收的所有报文暂存，以及根据所述新接收的每个报文的报文信息和所述最优映射关系配置每个报文的最优信道并在所述HPLC信道或所述HRF信道的报文量低于自身的报文量阈值时将存储的每个报文匹配至对应的最优信道。

在某些优选的实施方式中，所述等待服务器包括：

调取模块，其调取所述报文信息与所述HPLC信道、所述HRF信道的最优映射关系；

存储模块，其在所述HPLC信道和所述HRF信道的报文量均达到各自的报文量阈值时将新接收的所有报文暂存；

配置模块，其根据所述新接收的每个报文的报文信息和所述最优映射关系配置每个报文的最优信道；

匹配模块，其在所述HPLC信道或所述HRF信道的报文量低于自身的报文量阈值时将存储的每个报文匹配至对应的最优信道。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明能够基于HPLC和HRF双模技术实现当HPLC信道和HRF信道均发生报文堆积时，可以将新接收的报文暂存在等待服务器，并且等待服务器能够将新接收的报文根据其报文信息和预先建立的最优映射关系将报文在HPLC信道或HRF信道不发生堆积时匹配至该报文的最优信道中，实现报文的最大速率传输，提高整个系统的传输效率，且即便HPLC信道和HRF信道出现堆积的情况，系统也能够再存储一部分报文，以便后续处理和传输，增大系统的报文承载能力，同时实现HPLC信道和HRF信道的最佳化利用。

附图说明

图1是本发明的基于HPLC和HRF双模通讯装置的示意图；

图2是本发明的基于HPLC和HRF双模通讯装置的协调控制器的示意图；

图3是本发明的基于HPLC和HRF双模通讯装置的等待服务器的示意图。

图4是本发明的基于HPLC和HRF双模通讯方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

基于背景技术指出的现有的HPLC和HRF双模通讯系统存在当HPLC信道和HRF信道均发生堆积时，系统无法再次接收报文导致系统报文承载能力较低，且不同的报文在不同信道中的传输效率不同且报文无差别进入不同信道而对信道的利用仍然没有发挥到最大价值的问题，本发明提供了一种基于HPLC和HRF双模通讯方法及装置，旨在可以将新接收的报文暂存在等待服务器，并且等待服务器能够将新接收的报文根据其报文信息和预先建立的最优映射关系将报文在HPLC信道或HRF信道不发生堆积时匹配至该报文的最优信道中，实现报文的最大速率传输，提高整个系统的传输效率，且即便HPLC信道和HRF信道出现堆积的情况，系统也能够再存储一部分报文，以便后续处理和传输，增大系统的报文承载能力，同时实现HPLC信道和HRF信道的最佳化利用。

图1是本发明的基于HPLC和HRF双模通讯装置的示意图，该双模通讯装置包括数据链路层和物理层，数据链路层中包含融合网络管理模块、协调控制器、等待服务器、第一MAC子层管理模块和第二MAC子层管理模块，物理层中包含第一物理子层管理模块和第二物理子层管理模块，第一MAC子层管理模块和第一物理子层管理模块组成HPLC通讯信道，第二MAC子层管理模块和第二物理子层管理模块组成HRF通讯信道。融合网络管理模块通过协调控制器调控HPLC信道和HRF信道的发文，协调控制器能够分配HPLC信道和HRF信道的报文。在HPLC信道和HRF信道未发生堆积(即HPLC信道和HRF信道的报文量未达到各自的报文量阈值)时，协调控制器自由分配报文或者按照事先制定的预定规则分配报文(这个不构成对本发明的限制)，本发明的提出基于当HPLC信道和HRF信道发生堆积(即HPLC信道和HRF信道的报文量达到各自的报文量阈值)时，HPLC和HRF双模通讯装置该如何应对后面新接收的报文以及后续如何分配新的报文。

图2是本发明的基于HPLC和HRF双模通讯装置的协调控制器的示意图，协调控制器包括映射关系建立模块、获取模块和判断模块，映射关系建立模块建立报文信息与HPLC信道、HRF信道的最优映射关系，获取模块获取HPLC信道和HRF信道的报文量，判断模块判断HPLC信道和HRF信道的报文量是否达到各自的报文量阈值。在上述中，报文信息与HPLC信道、HRF信道的最优映射关系基于报文类型、报文信息中的字符串和报文历史通信成功率中的至少一种建立，例如，可以基于报文类型建立报文信息与HPLC信道、HRF信道的最优映射关系，将报文类型在HPLC信道传输速率高于在HRF信道传输速率的报文与HPLC信道建立最优映射关系，将报文类型在HPLC信道传输速率低于在HRF信道传输速率的报文与HRF信道建立最优映射关系，对于报文无法在HPLC信道中传输的，其自然对应到HRF信道。

图3是本发明的基于HPLC和HRF双模通讯装置的等待服务器的示意图，等待服务器包括调取模块、存储模块、配置模块和匹配模块，调取模块调取报文信息与HPLC信道、HRF信道的最优映射关系，存储模块在HPLC信道和HRF信道的报文量均达到各自的报文量阈值时将新接收的所有报文暂存，配置模块根据新接收的每个报文的报文信息和最优映射关系配置每个报文的最优信道，匹配模块在HPLC信道或HRF信道的报文量低于自身的报文量阈值时将存储的每个报文匹配至对应的最优信道。

图4是本发明的基于HPLC和HRF双模通讯方法的流程图，该双模通讯方法包括：

S1：建立报文信息与HPLC信道、HRF信道的最优映射关系。

在一些优选的实施方式中，在上述步骤S1中，为建立最优映射关系，可以将报文信息中的部分信息作为标记信息，从而通过该标记信息将该类的报文信息与HPLC信道或HRF信道建立最优映射关系，该标记信息可以为一个特定/通用的报文类型，或者一个特定/通用的字符串，或者其他能够建立对应关系的标识内容，或者上述全部或部分的组合等，本领域技术人员可以对此进行灵活地设置。

S2：获取HPLC信道和HRF信道的报文量。

协调控制器向HPLC信道和HRF信道发送报文量获取指令，HPLC信道和HRF信道将自身的报文量上报给协调控制器，以便协调控制器进行后续的判断。

S3：响应于HPLC信道和HRF信道的报文量均达到各自的报文量阈值，将新接收的所有报文暂存在等待服务器。

协调控制器的判断模块判断HPLC信道和HRF信道的报文量是否达到各自的报文量阈值，当判断出HPLC信道和HRF信道的报文量均达到各自的报文量阈值时，协调控制器将新接收的报文传输给等待服务器并存储在等待服务器的存储模块中。

S4：等待服务器根据新接收的每个报文的报文信息和最优映射关系配置每个报文的最优信道。

等待服务器的调取模块能够调取映射关系建立模块中的报文信息与HPLC信道、HRF信道的最优映射关系，等待服务器的配置模块能够根据新接收的每个报文的报文信息和最优映射关系配置每个报文的最优信道。

在一些优选的实施方式中，上述步骤S4具体包括：

S41：等待服务器判断新接收的每个报文的报文信息中是否包含与最优映射关系对应的标记信息；

S421：响应于新接收的报文的报文信息中包含与最优映射关系对应的标记信息，将该报文匹配至对应的最优信道。

在实际应用中，由于报文的种类众多，很多报文可能不会包含与最优映射关系对应的标记信息，这类报文可以随机匹配至HPLC信道和HRF信道中的其中一个作为最优信道，或者按照设定规则进行匹配，具体为：

S422：响应于新接收的报文的报文信息中未包含与最优映射关系对应的标记信息，将该报文匹配至HPLC信道和HRF信道中的其中一个作为最优信道。

S5：响应于HPLC信道或HRF信道的报文量低于自身的报文量阈值，将等待服务器存储的每个报文匹配至对应的最优信道。

在一些优选的实施方式中，步骤S5具体包括：

S51:响应于HPLC信道低于自身的报文量阈值且HRF信道的报文量不低于自身的报文量阈值，将匹配至HPLC信道的每个报文按照接收的时间先后顺序下发给HPLC信道；在这种情况下，HPLC信道能够继续接收报文，HRF信道无法继续接收报文，这时候装置将已经配置给HPLC信道的所有报文按照接收的时间先后顺序通过等待服务器的匹配模块下发给HPLC信道，配置给HRF信道的报文继续存储在等待服务器的存储模块中，等待HRF信道可以继续接收报文。

S52:响应于HPLC信道不低于自身的报文量阈值且HRF信道的报文量低于自身的报文量阈值，将匹配至HRF信道的每个报文按照接收的时间先后顺序下发给HRF信道；在这种情况下，HPLC信道无法继续接收报文，HRF信道能够继续接收报文，这时候装置将已经配置给HRF信道的所有报文按照接收的时间先后顺序通过等待服务器的匹配模块下发给HRF信道，配置给HPLC信道的报文继续存储在等待服务器的存储模块中，等待HPLC信道可以继续接收报文。

S53:响应于HPLC信道低于自身的报文量阈值且HRF信道的报文量低于自身的报文量阈值，将匹配至HPLC信道的每个报文按照接收的时间先后顺序下发给HPLC信道，将匹配至HRF信道的每个报文按照接收的时间先后顺序下发给HRF信道；在这种情况下，HPLC信道和HRF信道都能够继续接收报文，这时候装置将已经配置给HPLC信道的所有报文按照接收的时间先后顺序通过等待服务器的匹配模块下发给HPLC信道，将已经配置给HRF信道的所有报文按照接收的时间先后顺序通过等待服务器的匹配模块下发给HRF信道。

在某一些优选的实施方式中，上述步骤S422中的“将该报文匹配至HPLC信道和HRF信道中的其中一个作为最优信道”进一步包括：

S4221：响应于HPLC信道和HRF信道中的一个报文量低于其自身的报文量阈值，将该报文匹配至低于其自身阈值的信道作为最优信道；

例如，当HPLC信道中的报文量低于其自身的报文量阈值但是HRF信道中的报文量不低于其自身的报文量阈值时，将没有与最优映射关系对应的标记信息的报文匹配至HPLC信道；当HRF信道中的报文量低于其自身的报文量阈值但是HPLC信道中的报文量不低于其自身的报文量阈值时，将没有与最优映射关系对应的标记信息的报文匹配至HRF信道。

S4222：响应于HPLC信道和HRF信道中的报文量均低于其自身的报文量阈值，将该报文匹配至报文量占用百分比低的信道作为最优信道；

例如，当HPLC信道中的报文量低于其自身的报文量阈值并且HRF信道中的报文量也低于其自身的报文量阈值时，可以进一步判断当前各自报文量占用信道的百分比，例如当HPLC信道的报文量占用百分比为92％但是HRF信道中的报文量占用百分比为95％，则将没有与最优映射关系对应的标记信息的报文匹配至HPLC信道，当HPLC信道的报文量占用百分比为97％但是HRF信道中的报文量占用百分比为95％，则将没有与最优映射关系对应的标记信息的报文匹配至HRF信道。

S4223：响应于HPLC信道和HRF信道中的报文量均低于其自身的报文量阈值且两者的报文量占用百分比相同，将该报文随机匹配至HPLC信道和HRF信道中任何一个作为最优信道。

例如，当HPLC信道和HRF信道中的报文量占用百分比均为95％时，则将没有与最优映射关系对应的标记信息的报文随机匹配至HPLC信道或HRF信道。

在本发明中，等待服务器具有报文量存储上限，方法还包括：响应于等待服务器接收的报文量达到报文量存储上限，则暂停接收新的报文，相比于不具有等待服务器的双模通讯系统，本发明的双模通讯装置能够提高报文的承载能力。

下面结合一个具体实施例来阐述本发明的优选技术方案。

当HPLC信道和HRF信道中的报文量均达到各自的报文量阈值时，协调控制器接收到来自融合网络管理模块新的报文1、报文2、报文3、报文4和报文5，上述数字代表它们的时间接收顺序，协调控制器将报文1、报文2、报文3、报文4和报文5传输给等待服务器，等待服务器将报文1、报文2、报文3、报文4和报文5暂存，并调取报文信息与HPLC信道、HRF信道的最优映射关系，例如，假定报文1和报文5根据其标记信息和最优映射关系最终判定对应于HPLC信道为最优信道，报文2和报文4根据其标记信息和最优映射关系最终判定对应于HRF信道为最优信道，报文3并没有与最优映射关系对应的标记信息。当HPLC信道中的报文量低于其自身的报文量阈值但HRF信道中的报文量不低于其自身的报文量阈值时，报文1、报文3和报文5按照接收时间的先后顺序下发给HPLC信道，报文2和报文4等待HRF信道堆积结束再进行传输，由于报文3并没有与最优映射关系对应的标记信息，因此报文3在HPLC信道有一定空闲时自然对应到HPLC信道，并且其接收时间早于报文5，优于报文5之前传输；当HPLC信道中的报文量不低于其自身的报文量阈值但HRF信道中的报文量低于其自身的报文量阈值时，报文2、报文3和报文4按照接收时间的先后顺序下发给HRF信道，报文1和报文5等待HPLC信道堆积结束再进行传输，由于报文3并没有与最优映射关系对应的标记信息，因此报文3在HRF信道有一定空闲时自然对应到HRF信道，并且其接收时间早于报文4，优于报文4之前传输；当HPLC信道中的报文量低于其自身的报文量阈值且HRF信道中的报文量低于其自身的报文量阈值时，报文1被下发给HPLC信道，报文2被下发给HRF信道，报文3可以根据HPLC信道和HRF信道的报文量占比情况选择信道，例如当HRF信道的报文量占比相比于HPLC的报文量占比更低时，报文3被下发给HRF信道，然后报文4在报文3后也被下发给HRF信道，报文5被下发给HPLC信道；当HRF信道的报文量占比与HPLC的报文量占比相同时，报文3可以被随机下发给HPLC信道或HRF信道。

本发明具备如下有益效果：

1、通过在HPLC和HRF双模通讯装置中设置等待服务器，进一步提高装置的报文承载能力；

2、在HPLC和HRF双模通讯装置的双信道未发生堆积时装置可自由处理和传输报文，保证双模通讯装置的正常运行；

3、在HPLC和HRF双模通讯装置的双信道发生堆积时装置可以将大部分的报文根据其标记信息和对应的最优映射关系匹配到最优信道中，提高报文在后续的传输效率，实现HPLC信道和HRF信道的最佳化利用。

本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤。装置权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由一个单元或总装置通过软件或硬件来实现。第一、第二等词语用来标识名称，而不标识任何特定的顺序。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，模块、程序段、或代码的一部分包括一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地标识的方框实际上可以基本并行地执行，他们有时也可以按相反的顺序执行，这依据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或总流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

在本实施例中，装置/终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其实并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。