專利名稱：應(yīng)用于家庭的令牌傳遞方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及令牌網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于家庭的令牌傳遞方法。
背景技術(shù)：
電力線遍布城市和鄉(xiāng)村，其覆蓋面是任何網(wǎng)絡(luò)無法比擬的，有利于電力線通信(PLC, Power Line Communication)網(wǎng)絡(luò)的推廣。PLC通過電力線傳輸數(shù)據(jù),不需要增設(shè)更多的線路及設(shè)備，只需將調(diào)制解調(diào)器插入電力插座就可以通信，使用簡單，成本低廉，有利于信息資源共享和實現(xiàn)家電簡便上網(wǎng)。PLC除了施工中的明顯優(yōu)勢之外，在總體價格上也存在優(yōu)勢。隨著市場的發(fā)展，以前相對比較高的電力線上網(wǎng)PLC價格在逐步的下降，目前PLC在單線成本上與xDSL、電纜調(diào)制解調(diào)器相當(dāng)了在速率上，電力線上網(wǎng)經(jīng)過14Mbps、85Mbps，目前已經(jīng)迎來了 200Mbps的時代。200Mbps的帶寬足以滿足以后數(shù)字家庭的安全、教育、娛樂等要求，是數(shù)字家庭理想的骨干網(wǎng)絡(luò)。針對低壓電力線的總線型以太網(wǎng)通信協(xié)議可以采用令牌網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)。令牌總線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是在物理總線上建立一個邏輯環(huán)。令牌總線網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)必須按環(huán)路進(jìn)行，令牌總線網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)因有直接通路，故延遲時間短。令牌總線環(huán)網(wǎng)和爭用總線網(wǎng)相比，在負(fù)載輕時，開銷都隨網(wǎng)絡(luò)的通信量增加而增加。由于重載時，令牌總線網(wǎng)傳送標(biāo)記的時間為常數(shù)，而爭用總線網(wǎng)沖突增加，系統(tǒng)開銷隨之增大，系統(tǒng)效率迅速下降。由于站點接收到令牌的過程是順序的，因此對所有站點都有公平訪問權(quán)，令牌總線網(wǎng)具有無沖突和重負(fù)載下利用率高的優(yōu)點，在正常操作時十分簡單，被廣泛用于有實時應(yīng)用要求的控制系統(tǒng)中。在數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)，存在多種業(yè)務(wù)，例如:電話、上網(wǎng)、醫(yī)療、安防等，每個業(yè)務(wù)可能有多個終端，為了實現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量(QOS，Quality of Service)保障，本發(fā)明人提出了一種應(yīng)用于家庭的邏輯令牌協(xié)議。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種應(yīng)用于家庭的令牌傳遞方法?！N應(yīng)用于家庭的令牌傳遞方法，包括:任一從節(jié)點上電后向主節(jié)點發(fā)送節(jié)點ID申請幀；所述主節(jié)點收到所述節(jié)點ID申請巾貞后,所述主節(jié)點向所述從節(jié)點發(fā)送節(jié)點ID分配幀，所述節(jié)點ID分配幀攜帶MAC域信息和為所述從節(jié)點分配的ID信息；所述從節(jié)點接收到所述主節(jié)點發(fā)送的所述節(jié)點ID分配幀后，獲取所述節(jié)點ID分配幀攜帶的MAC域信息，將所述MAC域信息與所述從節(jié)點的MAC信息相匹配，如果所述MAC域信息與所述從節(jié)點自身的MAC信息相匹配，所述從節(jié)點從所述節(jié)點ID分配幀中提取所述主節(jié)點為所述從節(jié)點分配的ID信息；所述主節(jié)點掃描最高優(yōu)先級的隊列，所述隊列由從節(jié)點構(gòu)成，判斷正在掃描的隊列中，是否存在有效數(shù)據(jù)，若是，所述主節(jié)點向隊列中存在有效數(shù)據(jù)的從節(jié)點發(fā)送下行數(shù)據(jù)幀；若否，所述主節(jié)點對正在掃描的隊列進(jìn)行輪詢，實現(xiàn)上行數(shù)據(jù)傳輸；所述主節(jié)點判斷目前掃描的隊列是否為最低優(yōu)先級，若否，所述主節(jié)點停止操作；若是，所述主節(jié)點再掃描下一優(yōu)先級的隊列，當(dāng)所有優(yōu)先級的隊列全部掃描完成后，重新從最高優(yōu)先級的隊列開始新一輪掃描。。本發(fā)明實施例采用主節(jié)點控制從節(jié)點的ID劃分，按照從節(jié)點的ID和從節(jié)點的優(yōu)先級來進(jìn)行上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)的傳遞，從而能夠?qū)崿F(xiàn)6種業(yè)務(wù)和64個家庭業(yè)務(wù)終端的接入，并實現(xiàn)QoS的分類和流量控制。


圖1是ID分配的流程圖；圖2是主節(jié)點獲取為從節(jié)點分配的ID信息的流程圖；圖3是主節(jié)點的隊列結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是隊列處理過程流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例提供一種應(yīng)用于家庭的令牌傳遞方法，以下進(jìn)行詳細(xì)說明。在本令牌傳遞方法中，每個從節(jié)點自身擁有一個優(yōu)先級，MAC地址全球唯一，生產(chǎn)設(shè)備時確定，優(yōu)先級根據(jù)業(yè)務(wù)類型確定默認(rèn)值，并且用戶可設(shè)置，主節(jié)點優(yōu)先級固定為O。需要說明的是，在 數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中，主節(jié)點為家庭網(wǎng)關(guān)，從節(jié)點為家庭內(nèi)部各種與家庭網(wǎng)關(guān)相連的應(yīng)用終端，例如:計算機(jī)、電話機(jī)、電視機(jī)、游戲機(jī)、安防設(shè)備、抄表集抄器等。本令牌傳遞方法可以實現(xiàn)由家庭網(wǎng)關(guān)控制的從節(jié)點的標(biāo)識(ID，IDentity)劃分；實現(xiàn)6種業(yè)務(wù)(最多可擴(kuò)展為16種業(yè)務(wù))和64個家庭業(yè)務(wù)終端的接入；實現(xiàn)QoS的分類和流量控制。將不同的業(yè)務(wù)類型映射為不同的優(yōu)先級，最多支持16個優(yōu)先級，也就是是16種業(yè)務(wù)。在本實施例中，O為優(yōu)先級最高，15為優(yōu)先級最低，定義的六種業(yè)務(wù)，對應(yīng)的優(yōu)先級登記分別為:電視業(yè)務(wù)對應(yīng)的優(yōu)先級為2、電話業(yè)務(wù)對應(yīng)的優(yōu)先級為4、安防業(yè)務(wù)對應(yīng)的優(yōu)先級為6、抄表業(yè)務(wù)對應(yīng)的優(yōu)先級為8、游戲業(yè)務(wù)對應(yīng)的優(yōu)先級為10、上網(wǎng)業(yè)務(wù)對應(yīng)的優(yōu)先級為15。在本實施例中，所采用的幀格式如下表所示，
中貞頭域I ID域I類型域數(shù)據(jù)域校逐Γ
I字節(jié) I I字節(jié)I I字節(jié)最大1496字節(jié) I字節(jié)_其中，(I)幀頭域用I個字節(jié)表示，固定為0x7E。在幀內(nèi)數(shù)據(jù)域部分，封裝時如果遇到0x7E需要轉(zhuǎn)換為0x7D 0x5E，如果遇到0x7D需要轉(zhuǎn)換為0x7D 0x5E ;解封裝時進(jìn)行反向操作。(2) ID域用I個字節(jié)表示，用于標(biāo)識用戶地址，目前設(shè)計支持64個用戶。(3)類型域用I個字節(jié)表示，最多可定義256種幀類型。目前設(shè)計了6種類型的幀，其名稱和作用分別為:節(jié)點ID申請巾貞:用于從節(jié)點向主節(jié)點申請從節(jié)點ID ；
節(jié)點ID分配幀:用于主節(jié)點向從節(jié)點分配從節(jié)點ID ;發(fā)送數(shù)據(jù)控制幀:用于主節(jié)點控制從節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)；發(fā)送數(shù)據(jù)控制應(yīng)答幀:用于響應(yīng)“發(fā)送數(shù)據(jù)控制幀”；下行數(shù)據(jù)幀:用于傳輸主節(jié)點至從節(jié)點的數(shù)據(jù)；上行數(shù)據(jù)幀:用于傳輸從節(jié)點至主節(jié)點的數(shù)據(jù)。(4)就數(shù)據(jù)域而言，本令牌傳遞承載于以太網(wǎng)之上，以太網(wǎng)層采用RFC 894定義的封裝格式，凈荷數(shù)據(jù)長度最大為1500字節(jié)，在本實施例中，凈荷數(shù)據(jù)長度最大值記為Lmax，Lmax =以太網(wǎng)凈荷數(shù)據(jù)長度最大值-幀頭域長度-類型域長度-1D域長度-校驗域長度=1500字節(jié)-1字節(jié)-1字節(jié)-1字節(jié)-1字節(jié)=1496字節(jié)，即在本實施例中，凈荷數(shù)據(jù)長度最大值為1496字節(jié)。當(dāng)物理層提供50Mbps的帶寬時，傳送一幀長度為1518字節(jié)以太網(wǎng)幀時間記為tmax, tmax =巾貞長/帶寬=(1518字節(jié)X 8)/50兆位每秒=243 X 10-6秒，即傳送1518字節(jié)幀僅需243微秒。如果主節(jié)點對從節(jié)點的問詢周期中，從節(jié)點每次只發(fā)送一幀數(shù)據(jù)幀，假設(shè)“上行數(shù)據(jù)幀”幀長是最大值1500字節(jié)，則輪詢一個周期耗時最大，“發(fā)送數(shù)據(jù)控制幀”和“發(fā)送數(shù)據(jù)控制應(yīng)答幀”幀長都是5字節(jié)，此時在64個用戶數(shù)情況下，所有用戶全部輪詢一遍的時間記為t，則t =用戶數(shù)X (傳送最長幀時間+發(fā)送數(shù)據(jù)控制幀時間+發(fā)送數(shù)據(jù)控制應(yīng)答幀時間)=64X [243X 10-6秒+(5字節(jié)X8)/50兆位每秒+(5字節(jié)X8)/50兆位每秒]=15.65暈秒。根據(jù)ETSI統(tǒng)計，話音數(shù)據(jù)最大延時為20毫秒、游戲最大延時為20毫秒、音頻視頻流最大延時為100毫秒， 其他業(yè)務(wù)延時基本上在200毫秒左右。為了降低各業(yè)務(wù)時延先選擇幀長為500字節(jié)，時延為5.2ms。(5)校驗域用I個字節(jié)表示，采用CRC8校驗和。如前所述，本令牌傳遞方法目前設(shè)計了六種幀類型，具體為:節(jié)點ID申請幀、節(jié)點ID分配幀、發(fā)送數(shù)據(jù)控制、發(fā)送數(shù)據(jù)控制應(yīng)答幀、下行數(shù)據(jù)幀、和上行數(shù)據(jù)幀，具體描述如下:(I)節(jié)點ID申請幀的幀類型域為0x02，節(jié)點ID申請幀的幀格式為:
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于家庭的令牌傳遞方法，其特征在于，包括: 任一從節(jié)點上電后向主節(jié)點發(fā)送節(jié)點ID申請幀； 所述主節(jié)點收到所述節(jié)點ID申請幀后，所述主節(jié)點向所述從節(jié)點發(fā)送節(jié)點ID分配幀，所述節(jié)點ID分配幀攜帶MAC域信息和為所述從節(jié)點分配的ID信息； 所述從節(jié)點接收到所述主節(jié)點發(fā)送的所述節(jié)點ID分配幀后，獲取所述節(jié)點ID分配幀攜帶的MAC域信息，將所述MAC域信息與所述從節(jié)點的MAC信息相匹配，如果所述MAC域信息與所述從節(jié)點自身的MAC信息相匹配，所述從節(jié)點從所述節(jié)點ID分配幀中提取所述主節(jié)點為所述從節(jié)點分配的ID信息； 所述主節(jié)點掃描最高優(yōu)先級的隊列，所述隊列由從節(jié)點構(gòu)成，判斷正在掃描的隊列中，是否存在有效數(shù)據(jù)，若是，所述主節(jié)點向隊列中存在有效數(shù)據(jù)的從節(jié)點發(fā)送下行數(shù)據(jù)幀；若否，所述主節(jié)點對正在掃描的隊列進(jìn)行輪詢，實現(xiàn)上行數(shù)據(jù)傳輸； 所述主節(jié)點判斷目前掃描的隊列是否為最低優(yōu)先級，若否，所述主節(jié)點重新從最高優(yōu)先級的隊列開始新一輪掃描；若是，所述主節(jié)點再掃描下一優(yōu)先級的隊列，當(dāng)所有優(yōu)先級的隊列全部掃描完成后，重新從最高優(yōu)先級的隊列開始新一輪掃描。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的令牌傳遞方法，其特征在于，所述主節(jié)點的ID信息為0x00，在所述主節(jié)點維護(hù)ID信息表，所述ID信息表以ID為主鍵從小到大存儲信息項，所述從節(jié)點的ID共有8bit，所述從節(jié)點的ID的高四位由所述從節(jié)點的優(yōu)先級確定，所述從節(jié)點的ID的低四位從O開始依次分配， 所述主節(jié)點收到所述節(jié)點ID申請幀后，所述主節(jié)點向所述從節(jié)點發(fā)送節(jié)點ID分配幀，所述節(jié)點ID分配幀攜帶MAC域信息和為所述從節(jié)點分配的ID信息的步驟，具體為: 當(dāng)所述主節(jié)點接收到所述節(jié)點ID申請巾貞后,從所述節(jié)點ID申請巾貞中提取優(yōu)先級值；所述主節(jié)點在所述ID信息表中查找是否存在ID高四位是所述優(yōu)先級值的表項；若所述ID信息表中不存在ID高四位是所述優(yōu)先級值的表項，所述主節(jié)點在所述ID信息表中增加ID表項，新增加的ID表項高四位為所述優(yōu)先級值，低四位為O ; 若所述ID信息表中存在ID高四位是所述優(yōu)先級值的表項，判斷所述ID高四位是所述優(yōu)先級值的表項的低四位數(shù)值最大者是否等于15 ； 若不等于15，所述主節(jié)點在所述ID信息表中增加ID表項，新增加的ID表項高四位為所述優(yōu)先級值，低四位為所述ID高四位是所述優(yōu)先級值的表項的低四位數(shù)值最大者；若等于15，所述主節(jié)點將從所述節(jié)點ID申請幀中提取出的優(yōu)先級值更新為加一后的值；再判斷更新后的優(yōu)先級值是否等于15，若不等于15，所述主節(jié)點在所述ID信息表中重新查找是否存在ID高四位是所述更新后的優(yōu)先級值的表項，以及執(zhí)行后述步驟，若等于15，主節(jié)點進(jìn)行異常處理； 所述主節(jié)點向所述從節(jié)點發(fā)送節(jié)點ID分配巾貞,所述節(jié)點ID分配巾貞攜帶MAC域信息和為所述從節(jié)點分配的ID信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的令牌傳遞方法，其特征在于，所述主節(jié)點對正在掃描的隊列進(jìn)行輪詢，進(jìn)行上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟襟E，具體為: 所述主節(jié)點向正在掃描的從節(jié)點發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)控制幀，詢問所述正在掃描的從節(jié)點是否需要發(fā)送數(shù)據(jù)； 所有從節(jié)點監(jiān)聽線路，當(dāng)任一所述正在掃描的從節(jié)點收到所述發(fā)送數(shù)據(jù)控制幀后，從所述發(fā)送數(shù)據(jù)控制幀中獲取ID信息，將從所述發(fā)送數(shù)據(jù)控制幀中獲取的ID信息與所述任一所述正在掃描的從節(jié)點自身的ID值相匹配，若匹配，則所述任一所述正在掃描的從節(jié)點向所述主節(jié)點發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)控制應(yīng)答幀來進(jìn)行響應(yīng)； 所述主節(jié)點接收到所述發(fā)送數(shù)據(jù)控制應(yīng)答幀之后，向所述任一所述正在掃描的從節(jié)點發(fā)送上行數(shù)據(jù)幀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的令牌傳遞方法，其特征在于， 所述主節(jié)點發(fā)送發(fā)送數(shù)據(jù)控制幀，可以發(fā)送多幀發(fā)送數(shù)據(jù)控制幀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的令牌傳遞方法，其特征在于， 對于下行數(shù)據(jù)，采用廣播的方式傳輸，對于上行數(shù)據(jù)，采用單播的方式傳輸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的令牌傳遞方法，其特征在于， 所述節(jié)點ID申請巾貞包括巾貞頭域、ID域、類型域、MAC域、優(yōu)先級域和校驗域,所述節(jié)點ID申請巾貞的ID域用于填寫主節(jié)點ID,所述節(jié)點ID申請巾貞的MAC域用于填寫所述從節(jié)點自身MAC值,所述節(jié)點ID申請巾貞的優(yōu)先級域用于填寫所述從節(jié)點自身優(yōu)先級值,所述節(jié)點ID申請幀的幀類型域為0x02。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的令牌傳遞方法，其特征在于， 所述節(jié)點ID分配巾貞包括巾貞頭域、ID域一、類型域、MAC域、ID域二和校驗域,所述節(jié)點ID分配幀的ID域一用于填寫所述主節(jié)點的ID，所述節(jié)點ID分配幀的MAC域用于填寫目標(biāo)從節(jié)點的MAC值，所述節(jié)點ID分配幀的ID域二用于填寫為目標(biāo)從節(jié)點分配的ID值，所述節(jié)點ID分配幀的 類型域為0x03。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的令牌傳遞方法，其特征在于， 所述發(fā)送數(shù)據(jù)控制幀包括幀頭域、ID域、類型域、控制命令域和校驗域，所述發(fā)送數(shù)據(jù)控制幀的ID域用于填寫目標(biāo)從節(jié)點的ID，當(dāng)處于是否需要發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)時，所述發(fā)送數(shù)據(jù)控制幀的控制命令域填寫0x00，當(dāng)處于停止發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)時，所述發(fā)送數(shù)據(jù)控制幀的控制命令域填寫0x01，所述發(fā)送數(shù)據(jù)控制幀的類型域為0x04。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的令牌傳遞方法，其特征在于， 所述發(fā)送數(shù)據(jù)控制應(yīng)答幀包括幀頭域、ID域、類型域、控制命令域和校驗域，所述發(fā)送數(shù)據(jù)控制應(yīng)答幀的ID域用于填寫所述主節(jié)點的ID，當(dāng)處于需要發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)時，所述發(fā)送數(shù)據(jù)控制應(yīng)答幀的控制命令域填寫0x00，當(dāng)處于不需要發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)時，所述發(fā)送數(shù)據(jù)控制應(yīng)答幀的控制命令域填寫0x01，所述發(fā)送數(shù)據(jù)控制應(yīng)答幀的類型域為0x05。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的令牌傳遞方法，其特征在于，其特征在于， 所述下行數(shù)據(jù)幀包括幀頭域、ID域、類型域、凈荷數(shù)據(jù)域和校驗域，所述下行數(shù)據(jù)幀的ID域用于填寫所述主節(jié)點的ID，所述下行數(shù)據(jù)幀的類型域為0x06 ;所述上行數(shù)據(jù)幀包括幀頭域、ID域、類型域、數(shù)據(jù)域和校驗域，所述上行數(shù)據(jù)幀的ID域用于填寫所述主節(jié)點的ID，所述上行數(shù)據(jù)幀的類型域為0x07。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于家庭的令牌傳遞方法，從節(jié)點從節(jié)點ID分配幀中提取主節(jié)點為從節(jié)點分配的ID信息，主節(jié)點掃描最高優(yōu)先級的隊列，判斷正在掃描的隊列中，是否存在有效數(shù)據(jù)，若是，主節(jié)點發(fā)送下行數(shù)據(jù)幀；若否，主節(jié)點實現(xiàn)上行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)所有優(yōu)先級的隊列全部掃描完成后，重新從最高優(yōu)先級的隊列開始新一輪掃描。本發(fā)明采用主節(jié)點控制從節(jié)點的ID劃分，按照從節(jié)點的ID和從節(jié)點的優(yōu)先級來進(jìn)行上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)的傳遞，從而能夠?qū)崿F(xiàn)6種業(yè)務(wù)和64個家庭業(yè)務(wù)終端的接入，并實現(xiàn)QoS的分類和流量控制。
文檔編號H04L12/851GK103166823SQ20121018634
公開日2013年6月19日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者孫玉, 劉桂君, 齊鵬飛, 孫毅 申請人:廣東廣聯(lián)電子科技有限公司, 廣州廣聯(lián)數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院