一种基于HPLC双模通信传输方法与流程

一种基于hplc双模通信传输方法
技术领域
1.本发明涉及通信传输领域，尤其涉及一种基于hplc双模通信传输方法。


背景技术：

2.hplc是高速电力线载波，也称为宽带电力线载波，是在低压电力线上进行数据传输的宽带电力线载波技术。现有宽带电力线载波通信网络则是以电力线作为通信媒介，实现低压电力用户用电信息汇聚、传输、交互的通信网络，宽带电力线载波主要采用了正交频分复用(ofdm)技术，频段使用2mhz-12mhz，与传统的低速窄带电力线载波技术而言，hplc技术具有带宽大、传输速率高，可以满足低压电力线载波通信更高的需求，但是若在信息传输规程中仅采取hplc一种传输方式，若搭载hplc技术的设备部分出现问题则无法保证信息的稳定传输，因此亟需设计一种新的传输方法确保信息传输的稳定性。
3.中国专利文献cn110557171a 公开了“一种hplc通信系统及通信方法
ꢀ”
。采用了一种hplc通信方法，其特征在于：预先设置空调、电饭煲、冰箱、洗衣机、电脑、电视、电话和热水器每小时耗电量的最大阈值，根据用户使用量自定义设置，当设备在使用时，产生的电量通过电力线作为信息传输媒介传输至智能双向电表中，产生的耗电量再通过电力线传输至控制器上，然后控制器根据预先设置的阈值对比实时使用的设备每小时耗电量，并根据设备的不同对比每个设备，若设备耗电量超出预先设置的阈值通过自动报警模块自动报警，并通过控制器分析设备耗电量，再将超出的设备投放到控制面板上，用户点击控制面板即可得到超出设备的耗电量详情，判断设备是否处于漏电或元器件老化造成的用电量增加，然后用户手动选择是否报修，若设备未超出预先设置的阈值，控制器将设备耗电量传输至数据库，对后续耗电量进行对比，然后将耗电量生成表格并记录每个设备的耗电详情，然后用户手动选择是否投放到控制面板上，设备产生的电量，再通过电力线输送到预先安装的电力表上，然后通过采集器经过耦合器放大信息传输至集中器上，然后集中器通过光纤通道输送到供电公司终端和物业管理中心，若其中出现故障时，供电公司终端或物业管理中心终端可通过互联网，自动调控电压表参数。但是该方法信息传输方式单一，且信息传输方式较为繁琐，无法实现信息安全且稳定的传输。


技术实现要素：

4.本发明主要解决原有信息传输稳定性以及安全性不足的技术问题，提供一种基于hplc双模通信传输方法，本文提出一种以hplc为主，无线专网为辅的混合组网模型应用于本地通信中，信息可以采取hplc与无线两种方式进行传输，确保通信方式的灵活性、通信设备性能参数的稳定性，更加适配现有的通信需求，提高信息在传输过程中的稳定性和安全性。
5.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括s1将通信传输信道分为上下双行信道；s2上行信道采用无线通信传输信息，下行信道混合无线通信和载波通信传输信
息；s3利用频分复用模型融合或分解无线通信和载波通信传输的信息来维持信息传输。
6.本专利融合hplc和无线通信两种方式进行信息传输，在信息传输过程中施加了两种保护措施提高了信息传输的安全性。当信息在发送端或者接收端通信的过程中，上行信道采用无线通信传输信息，下行信道则使用无线通信和载波通信混合的方式进行通信，增加了非法获取信息的难度。其次当发送端需要发送信息之前频分复用模型会融合两个信道内的信息，接收端在接收信息后同样需要利用频分复用模型对信息进行拆解后，才能正常读取信息，进一步提高了信息传输过程的安全性。
7.作为优选，所述步骤s1中通信传输的上行信道采取无线传输的方式进行信息传输，通信传输的下行信道采取载波通信与无线通信混合的方式进行信息传输。上下信道采取不同的信息传输方式，使得外界读取信息过程中需要使用不同的方式，提高了信息的安全性。
8.作为优选，所述步骤s2中频分复用融合模型将无线通信与载波通信作为两种独立的信息传输路径，当信息需要发送时，发送端的频分复用模型会对初始的基带信息进行解调产生调制信息，信息经过放大后，一部分通过载波信道传输，另一部分则通过无线信道进行传输，在信息的接收端，频分复用解调模型会将两种信道传输过来的信息进行解调，解调后的信息相融合即可变为原有的初始信息。接收端在接收到信息后需要使用频分复用模型拆解融合信号后才能够正常读取信息，增加了外界非法获取信息的难度。
9.作为优选，所述步骤s2中无线传输信道和载波传输信道均符合标准的通信协议，在传输过程中，信道的物理层以电力传输线为媒介进行融合。物理层的融合可以利用现有的电力传输线，无需重新搭建传输的硬件，减少了传输的成本消耗。
10.作为优选，所述步骤s3中为了维持信息传输的稳定性，信道的网络层采用路由路径计算模型计算传输路径，同时对即将的传输信息建立路径分布和节点信息强度模型。在确定传输区域后，路由路径计算模型会择优选取最佳的发送端和接收端，提高信息的传输效率。
11.作为优选，所述步骤s3中应用层采取协议平台实现业务层的融合，利用网络层的数据通信接口，业务层根据实际信息容量分析，计算出最优的信息传输所需要的服务器资源。协议平台计算后，可以综合使用服务器资源，能够尽可能节省资源，提高资源的利用率。
12.作为优选，所述步骤s3中，在信息发送端，频分复用模型将上行信道内无线通信传输的信息以及下行信道混合无线通信和载波通信传输的信息进行调制并传输给接收端。为了能够确保信息在发送过程中能够拥有更高的安全性因此在发送端传输信息之前，频分复用模型会将两个信道内的需要传输的信息进行调，两个信道内的信息融合完毕后，发送端会将融合后的信息发送给对应的接收端，由于信息进行了融合，相当于信息施加了一层保密措施，因此信息的安全性得到了极大地提高。
13.作为优选，所述步骤s3中，在信息接收端，频分复用模型将接收到的融合信息进行解调拆解，上行信道和下行信道内的信息会分别归属到对应的通信信道内。 当信息传输到接收端后，频分复用模型会将融合的信息进行解调拆解，把融合的信息还原至上下信道内，便于后续对接收到的信息进行读取。
14.本发明的有益效果是：本专利采用hplc与无线传输结合的方式进行信息传输，提高信息传输的安全性和稳定性。
附图说明
15.图1是本发明的一种基于hplc双模通信传输方法的流程图。
具体实施方式
16.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
17.实施例：本实施例的一种基于hplc双模通信传输方法，如图1所示，方法包括s1将通信传输信道分为上下双行信道；s2采用频分复用融合模型融合无线通信和载波通信；s3利用路由路径计算模型和协议平台维持通信传输。
18.载波通信方式信息传输众多方式中一种较为普遍且实用的方式，该传输方式不需要进行再次布线，可以直接利用现有的电力线入户的优势进行信息的传输。现有的hpcl不仅在拓宽了原有信息传输的频段使用范围，同时利用了ofdm 的频率正交技术，hplc传输方式可重复利用多个子载带来传输信息，并且拥有正交性稳定、码间干扰少、频率利用率高等特点。hplc 能够传输2-12m 频段带宽的信息，满足信息的日常传输。窄带载波存在传输距离有限的弊端，需要增加中继才能增大传输距离。高速载波将频段子集化，划分成多频段传输，频带越窄传输距离越远，信息实际能传输1km以上的距离，在建筑较多的区域内也能实现中距离传输极大地提高了信息传输的适用范围。中短距离无线技术类型较多，但选择低频段传输的技术体制不多，合理分配上下行及转换时间， mcu发现下行链路存 在延迟，下行hplc单跳时延不能超过500ms, 尤其在多中继的情况下，很容易超出时限，如出现故障情况，会自动启动其他备用方案。
19.而本专利采取的方案是下行信道选择载波与无线混合的方式进行信息传输，而上行则使用无线传输方式进行信息传输。由于基于iot的无线专网具备微功率无线中距离传输的功能，因此在下行可作为备份通信方式进行部署，上行依然启用iot的长距离通信功能。这种方案的下行链路较为复杂，采用的是一个标准两套算法之间的切换，需要设计一个专门的切换模块，切换模块中需实现多通道融合技术和通信协议转换技术,最终将通信应用层接口和mcu 对接，下行信息传输到mcu。
20.无线传输与载波传输都满足通信的tcp/ip四层协议要求，两种传输方式会在各层进行融。当某层出现了信道质量差的情况时，各层级随时进行融合的，(物理层利用通道融合方式plc以电力线为媒介，无线通信通过电磁波进行信息传输，这种通信方式的物理层技术包括信息耦合、模拟前端、调制解调等。信息频率差异大，plc与无线通信直接在物理层实现深度融合有一定的难度，物理层融合减少mac 处理复杂度和提高通信效率，进而简化双模通信系统设备的复杂度，但要求信息处理单元要有较高的数字处理能力。当前电力线载波通信，特别是基于ofdm的宽/窄带载波通信已采用零中频或数字化基带技术，收发回路已变得较为简洁。230m无线的收发回路采用的零中频技术和软件无线电技术解决低成本通信问题，无线基带通信或零中频通信已在部分无线通信产品中实现，从而无线通信收发回路变得简单，与电力线载波通信收发回路差异趋于一致，可进行深度融合。
21.在融合方式上，本专利采用频分复用融合模型，将无线通信和载波通信看作两个独立的路径，信息发送时，将基带信息进行编码和ofdm 调制产生所需的调制信息，数模转换器将数字信息变换为模拟中频信息f1, 分成2条通路，一条通路采用功率放大器将信息放大，然后通过载波信道传输，另一条通路将信息上变频到230 mhz, 通过无线信道传输，2个相同的ofdm 信息在无线信道和电力线信道同时 传输。在接收端，无线信息下变频到中频,两个中频信息直接相加送给模拟数字转换器，通过模拟 数字转换器转换为数字信息，在数字领域对两个信息进行滤波分离，两个ofdm 数字解调器分别对无线和载波两路信息进行解调，然后通过数字融合输出模块将信息还原为原始信息。mac 层采用的是链路调度和交换技术：可以实现多通道的负载均衡、流量控制和跨链路的切换功能。调度模块从物理层获得链路和网络信息，为具体业务选择合适的链路，建立和管理多融合网络，确保用户应用的端到端的qos。调度技术主要采用接口对接的方式，根据数据包ip地址，调度模块随时接收和分析接收参数，可以对资源进行分配和预留，实现复杂场景下的链路创建、协调和维持等。通过在多接入的链路中要选择最优化的mac 帧数据帧，保证所选择的链路信息质量最好。无线侧的资源状态情况可以做到实时的感知和应变，进行动态的分流和切换控制，利用切换协、调、动态资源管理等技术进行联合优化，提升网络性能。
22.当物理层和 mac 层都保持一种通信方式时，网络层属于空间范围，存在较多不确定干扰，会突然受到攻击，例如ip地址的复制、噪声频率的干扰、频率的串扰等，网络层如果需要在多种通道上进行选择， 一般采用路由路径计算模型解决该类问题。传统路由技术是固定的传输路径，载带载波采用单子带频点，电力线信道是固定的，但hplc 技术频点是灵活多变，且可服用，电力线信道具有时变性，可利用分布式实时路由算法来计算路径长度，部署链路探针观察信 道各点信息强度，从而推算端到端路径的信息质量。同理，无线通信比载波方式更加灵活，有专门的控制信道实时监控数据信道质量。利用rssi最强信息判断算法来选择最优信道并进行路由选择。终端中部署了专门的转换模块，以通信驱动程序来唤醒当前通道运行。
23.应用层采用的协议平台来实现业务层面的融合。从网络层提供数据通信接口，与应用平台对接。在业务层面利用不同的应用程序 来独立运行各业务应用需求。更多涉及到的是应用容量数据等分析，尽量节省服务器资源，信息传输量从 gb 到tb 的变化后，服务器机房的扩充是首先需解决的问题。可使用多种大数据分析算法来判断如何调用不同程序的应用接口。通信传输方式从单一体制传输逐步转换为融合通道形式传输，利用有线+无线的混合信息传输方式，从组网拓扑、融合技术、协议转换、信道评估等方面综合实现混合技术的信息传输，既确保了信息传输的稳定性，同时也提高了信息传输的灵活性。

技术特征：
1.一种基于hplc双模通信传输方法，其特征在于，所述步骤包括s1将通信传输信道分为上下双行信道；s2上行信道采用无线通信传输信息，下行信道混合无线通信和载波通信传输信息；s3利用频分复用模型融合或分解无线通信和载波通信传输的信号来维持信息传输。2.根据权利要求1中所述的一种基于hplc双模通信传输方法，其特征在于，所述步骤s1中通信传输的上行信道采取无线传输的方式进行信息传输，通信传输的下行信道采取载波通信与无线通信混合的方式进行信息传输。3.根据权利要求1中所述的一种基于hplc双模通信传输方法，其特征在于，所述步骤s2中频分复用融合模型将无线通信与载波通信作为两种独立的信息传输路径，当信息需要发送时，发送端的频分复用模型会对初始的基带信号进行解调产生调制信号，信号经过放大后，一部分通过载波信道传输，另一部分则通过无线信道进行传输，在信息的接收端，频分复用解调模型会将两种信道传输过来的信号进行解调，解调后的信号相融合即可变为原有的初始信息。4.根据权利要求1中所述的一种基于hplc双模通信传输方法，其特征在于，所述步骤s2中无线传输信道和载波传输信道均符合标准的通信协议，在传输过程中，信道的物理层以电力传输线为媒介进行融合。5.根据权利要求1中所述的一种基于hplc双模通信传输方法，其特征在于，所述步骤s3中为了维持信息传输的稳定性，信道的网络层采用路由路径计算模型计算传输路径，同时对即将的传输信息建立路径分布和节点信号强度模型。6.根据权利要求5中所述的一种基于hplc双模通信传输方法，其特征在于，所述步骤s3中应用层采取协议平台实现业务层的融合，利用网络层的数据通信接口，业务层根据实际信息容量分析，计算出最优的信息传输所需要的服务器资源。7.根据权利要求1中所述的一种基于hplc双模通信传输方法，其特征在于，所述步骤s3中，在信息发送端，频分复用模型将上行信道内无线通信传输的信息以及下行信道混合无线通信和载波通信传输的信息进行调制并传输给接收端。8.根据权利要求7中所述的一种基于hplc双模通信传输方法，其特征在于，所述步骤s3中，在信息接收端，频分复用模型将接收到的融合信号进行解调拆解，上行信道和下行信道内的信息会分别归属到对应的通信信道内。

技术总结
本发明公开了一种基于HPLC双模通信传输方法，所述步骤包括S1将通信传输信道分为上下双行信道；S2上行信道采用无线通信传输信息，下行信道混合无线通信和载波通信传输信息；S3利用频分复用模型融合或分解无线通信和载波通信传输的信号来维持信息传输。通信传输方式从单一体制传输逐步转换为融合通道形式传输，利用有线+无线的混合信息传输方式，从组网拓扑、融合技术、协议转换、信道评估等方面综合实现混合技术的信息传输，既确保了信息传输的稳定性，同时也提高了信息传输的灵活性。同时也提高了信息传输的灵活性。同时也提高了信息传输的灵活性。


技术研发人员：姚诚 单卡迪 吴晓政 庄方军 毛子春 朱海钦 蒋梦影 柯岩 姜国峰
受保护的技术使用者：浙江八达电子仪表有限公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/9/23