.一種智能電網(wǎng)通信中的電力線載波IPv6與無線ZigBee間的通信方法，其特征在于，該通信方法是以數(shù)據(jù)包的多空間共存調(diào)度策略和過濾阻塞機(jī)制為核心，以不改變ZigBee和電力線載波IPv6協(xié)議為基礎(chǔ)，通過控制異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包使得電力線載波IPv6網(wǎng)絡(luò)與無線ZigBee網(wǎng)絡(luò)之間相互通信，從而實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間無縫連接，其中電力線載波IPv6網(wǎng)絡(luò)和無線ZigBee網(wǎng)絡(luò)之間通信相互轉(zhuǎn)換的網(wǎng)關(guān)裝置包括電力線載波模塊、主控單元、電源管理單元、無線ZigBee射頻模塊和存儲(chǔ)器模塊，所述電力線載波IPv6的協(xié)議棧包括有基于OFDM的物理層、基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的MAC層、6LoWPAN適配層、IPv6網(wǎng)絡(luò)層和采用UDP協(xié)議的傳輸層及IPv6應(yīng)用層協(xié)議，其中6LoWPAN實(shí)現(xiàn)了 IPv6報(bào)文在MAC層的傳輸；所述無線ZigBee的協(xié)議棧包括有2.4GHz的射頻物理層、基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的MAC層、無線ZigBee網(wǎng)絡(luò)層及無線ZigBee應(yīng)用層協(xié)議，所述通信方法包括以下步驟: 101、對電力線載波IPv6與無線ZigBee間的通信模塊進(jìn)行初始化，包括主控單元初始化、電力線載波模塊初始化和無線ZigBee模塊初始化；所述的主控單元初始化，包括:1/0口的初始化，看門狗清零，中斷響應(yīng)處理，控制器定義所需的變量、常量和數(shù)據(jù)類型，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器處理，串行通信處理，定時(shí)器處理，以及Linux操作系統(tǒng)初始化； 102、在不改變ZigBee和電力線載波IPv6協(xié)議的前提下，電力線載波IPv6協(xié)議棧和無線ZigBee協(xié)議棧均被設(shè)置在主控單元，通過數(shù)據(jù)包的多空間共存調(diào)度策略和過濾阻塞機(jī)制，對電力線線載波IPv6數(shù)據(jù)包和ZigBee數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理；電力線載波模塊通過輪詢方式查詢電力線上是否有數(shù)據(jù)傳輸，提取電力線上的有效數(shù)據(jù)，進(jìn)行解析并傳遞給主控單元，主控單元根據(jù)接收到的報(bào)文產(chǎn)生中斷，主控單元接收到電力線載波模塊解析后的數(shù)據(jù)，則執(zhí)行步驟103 ;無線ZigBee子網(wǎng)的接入模塊等待接收2.4GHz無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，如果在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)沒有進(jìn)行收、發(fā)數(shù)據(jù)，無線射頻模塊則進(jìn)入休眠狀態(tài)，當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)會(huì)對射頻模塊進(jìn)行喚醒并傳輸數(shù)據(jù)，主控單元接收到無線ZigBee數(shù)據(jù)，則執(zhí)行步驟104 ； 103、電力線載波模塊將接收到的數(shù)據(jù)信息傳給主控單元，主控單元將接收到的電力線載波數(shù)據(jù)報(bào)文轉(zhuǎn)換為無線ZigBee數(shù)據(jù)報(bào)文，再將無線ZigBee數(shù)據(jù)報(bào)文通過串行發(fā)送緩沖器經(jīng)射頻天線進(jìn)行無線發(fā)射； 104、主控單元的控制器對從射頻天線經(jīng)串行接收緩沖器接收到的無線ZigBee數(shù)據(jù)報(bào)文信息進(jìn)行解析，提取有效數(shù)據(jù)包后，將會(huì)對該數(shù)據(jù)進(jìn)行無線ZigBee數(shù)據(jù)報(bào)文到電力線載波數(shù)據(jù)報(bào)文的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)電力線載波模塊耦合到電力線傳輸媒介進(jìn)行傳輸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電網(wǎng)通信中的電力線載波IPv6與無線ZigBee間的通信方法，其特征在于，步驟101中所述的電力線載波模塊初始化，包括以下步驟: (1)電力線載波模塊的硬件底層初始化，包括有時(shí)鐘、I/O口、定時(shí)器、串口通信和中斷優(yōu)先級設(shè)置； (2)電力線載波模塊中IPv6協(xié)議棧的初始化，包括有應(yīng)用層的收、發(fā)狀態(tài)和應(yīng)用層的屬性，物理層的收、發(fā)狀態(tài)和OFDM調(diào)制解調(diào)，以及物理層的屬性、標(biāo)志位和內(nèi)存空間分配，MAC層的收、發(fā)狀態(tài)和MAC層的屬性及地址，適配層的收、發(fā)狀態(tài)和適配層的屬性，網(wǎng)絡(luò)層的收、發(fā)狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)層的屬性、IPv6的地址及網(wǎng)絡(luò)管理； (3)網(wǎng)關(guān)載波模塊的組網(wǎng)，載波節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送入網(wǎng)請求、連接請求交互過程完成入網(wǎng)，網(wǎng)關(guān)載波模塊為入網(wǎng)的載波節(jié)點(diǎn)分配全球唯一的IPv6地址，從而形成支持IPv6技術(shù)的電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電網(wǎng)通信中的電力線載波IPv6與無線ZigBee間的通信方法，其特征在于，所述步驟102中采用多空間共存調(diào)度策略和過濾阻塞機(jī)制，處理待轉(zhuǎn)換的電力線載波IPv6和無線ZigBee數(shù)據(jù)包，以及對其他數(shù)據(jù)包的濾除，對于數(shù)據(jù)包的多空間共存調(diào)度策略和過濾阻塞機(jī)制，主控單元中具有用戶空間和內(nèi)核空間，電力線載波IPv6協(xié)議棧和無線ZigBee協(xié)議棧均被設(shè)置在主控單元，其中用戶空間主要處理異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)包，而內(nèi)核空間主要負(fù)責(zé)同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)數(shù)據(jù)包，同時(shí)處理以太網(wǎng)數(shù)據(jù)。流經(jīng)主控單元的數(shù)據(jù)包有電力線載波IPv6節(jié)點(diǎn)到電力線載波IPv6節(jié)點(diǎn)、無線ZigBee節(jié)點(diǎn)到ZigBee節(jié)點(diǎn)、電力線載波IPv6節(jié)點(diǎn)到無線ZigBee節(jié)點(diǎn)、無線ZigBee節(jié)點(diǎn)到電力線載波IPv6節(jié)點(diǎn)；針對不同類型的數(shù)據(jù)包，通過設(shè)置內(nèi)核空間模塊和用戶空間模塊，當(dāng)待轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)包經(jīng)過內(nèi)核掛接點(diǎn)時(shí)，內(nèi)核將該數(shù)據(jù)包拷貝一份給掛接點(diǎn)模塊處理，并返回一個(gè)信息給內(nèi)核，交由用戶空間進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)包處理，從而實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)包的多空間共存調(diào)度策略，對于所述的數(shù)據(jù)包過濾阻塞機(jī)制，通過對接收到的數(shù)據(jù)包地址與相應(yīng)地址池進(jìn)行比對，判斷其是否與所屬地址池中的地址相符，若相符則進(jìn)行處理，反之則進(jìn)行阻塞；針對同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)而言，其地址池所存儲(chǔ)的為所屬同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地址；而對于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，其地址池所存儲(chǔ)的為需要轉(zhuǎn)換為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的載波IPv6或ZigBee節(jié)點(diǎn)地址。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電網(wǎng)通信中的電力線載波IPv6與無線ZigBee間的通信方法，其特征在于，步驟103中所述的主控單元將接收到的電力線載波數(shù)據(jù)報(bào)文轉(zhuǎn)換為無線ZigBee數(shù)據(jù)報(bào)文的過程中，具體包括以下步驟: (1)主控單元通過SLIP協(xié)議獲取電力線載波模塊對IPv6報(bào)文解析后的數(shù)據(jù)及長度、源地址、目的地址、源端口和目的端口，解析后的報(bào)文作為ZigBee協(xié)議的應(yīng)用層負(fù)載； (2)主控單元將ZigBee協(xié)議報(bào)文的設(shè)備地址與電力線載波報(bào)文的目的地址綁定，通過目的地址來獲取ZigBee協(xié)議地址； (3)加載應(yīng)用層幀頭、網(wǎng)絡(luò)層幀頭和MAC層幀頭，完成ZigBee數(shù)據(jù)報(bào)文的封裝，并經(jīng)過SLIP協(xié)議由射頻天線發(fā)送到2.4GHz無線網(wǎng)絡(luò)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電網(wǎng)通信中的電力線載波IPv6與無線ZigBee間的通信方法，其特征在于，步驟104中無線ZigBee數(shù)據(jù)報(bào)文到電力線載波數(shù)據(jù)報(bào)文的轉(zhuǎn)換的步驟具體為: (1)ZigBee模塊主控單元對收到的報(bào)文進(jìn)行解析，獲取無線ZigBee子網(wǎng)接入節(jié)點(diǎn)的源地址、目的地址和數(shù)據(jù)及長度，提取有效數(shù)據(jù)后通過SLIP協(xié)議發(fā)給主控單元，并將解析后的數(shù)據(jù)作為電力線載波數(shù)據(jù)報(bào)文； (2)將該數(shù)據(jù)報(bào)文按照電力線載波IPv6協(xié)議棧封裝成IPv6協(xié)議的數(shù)據(jù)報(bào)文，從而轉(zhuǎn)換成電力線載波IPv6報(bào)文； (3)通過SLIP協(xié)議由電力線載波IPv6子網(wǎng)接入模塊傳輸給電力線載波IPv6網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，最終通過電力線載波模塊耦合到電力線傳輸媒介上進(jìn)行傳輸。
【專利摘要】本發(fā)明請求保護(hù)一種智能電網(wǎng)通信技術(shù)領(lǐng)域的電力線載波IPv6與無線ZigBee之間的通信方法。該通信方法在不改變ZigBee和電力線載波IPv6協(xié)議的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了電力線載波IPv6網(wǎng)絡(luò)與無線ZigBee網(wǎng)絡(luò)之間的相互通信，并通過數(shù)據(jù)包的多空間共存調(diào)度策略與過濾阻塞機(jī)制，對網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包進(jìn)行高效處理，使電力線載波IPv6與無線ZigBee異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)無縫連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了電力線載波IPv6與無線ZigBee間的通信轉(zhuǎn)換，為有線網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)的混合傳輸提供一種解決方法，有效的解決了智能電網(wǎng)中電力線載波IPv6網(wǎng)絡(luò)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)之間通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的問題，促進(jìn)了智能電網(wǎng)中異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的無縫連接。
【IPC分類】H04L12/66, H04L29/08, H04L29/12
【公開號(hào)】CN104994014
【申請?zhí)枴緾N201510235624
【發(fā)明人】向敏, 文成亮, 王平, 文超, 杜延紅
【申請人】重慶郵電大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年5月11日