洪為偉　徐政

摘要：為了降低多聯(lián)機空調系統(tǒng)的成本、簡化安裝工程，采用電力線載波通信技術構建了多聯(lián)機空調的通信系統(tǒng)。首先根據(jù)系統(tǒng)控制的通信需求提出了基于窄帶電力線通信技術的解決方案；然后主要從信道接入控制和組網(wǎng)控制兩方面設計了包括物理層、介質訪問控制（MAC）層、網(wǎng)絡層和應用層的四層通信協(xié)議集，提出了基于載波偵聽多路訪問/沖突避讓（CSMA/CA）設計思想的三種信道接入算法以及星型網(wǎng)絡拓撲的組網(wǎng)算法；最后對11節(jié)點多聯(lián)機空調系統(tǒng)進行了組網(wǎng)測試、正常通信測試和抗干擾測試。測試結果表明所提算法及方案能夠滿足多聯(lián)機空調系統(tǒng)的實時控制要求，并具有較強的抗干擾能力；另外，所設計的通信協(xié)議具有開放性，可以根據(jù)需求進行修改，應用于智能家居等短距離無中繼的實時控制領域。

關鍵詞：多聯(lián)機空調系統(tǒng)；電力載波通信；通信協(xié)議；載波偵聽多路訪問/沖突避讓算法；組網(wǎng)

中圖分類號：TP393.1

文獻標志碼：A

0引言

多聯(lián)機空調系統(tǒng)通常由一臺室外機和多臺室內機組成，室外機根據(jù)室內機的開/關狀態(tài)和制冷/制熱量需求，結合室外環(huán)境條件，實施系統(tǒng)控制。室內機與室外機之間的通信目前均采用專用數(shù)據(jù)線，整個系統(tǒng)布線復雜，維護費時費力。本文嘗試采用窄帶電力線載波通信（Power Line Carrier Communication， PLCC）技術來解決這一問題，直接利用電力線作為通信介質[1]，無需另外布線。

PLCC技術在應用中主要涉及物理和系統(tǒng)兩個層面的問題。物理層面主要包括信道問題及信號耦合問題。電力線是為工頻交流輸配電而設計的，作為通信介質，環(huán)境差且干擾多[2-4]，對信號編碼要求高。而新一代載波通信技術——正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing， OFDM）[5]，在低速率情況下通信可靠性高，采用該技術能夠滿足空調通信系統(tǒng)的需要。另外，由于低壓電力線輸入阻抗具有隨機性和時變性[6-7]，使信號耦合難以尋到最佳功率匹配點，影響電力線上的載波信號強度。在多聯(lián)機空調系統(tǒng)中，通過測量常用環(huán)境電力線上的阻抗分布，選取典型阻抗值作為耦合電路阻抗設計參考值，可有效解決這一問題。

在系統(tǒng)應用層面，目前窄帶PLCC技術主要應用于低速率的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送，如智能抄表等，很少在實時控制系統(tǒng)中得到應用。且窄帶PLCC技術沒有統(tǒng)一的標準通信協(xié)議[8]，處于廠家各自開發(fā)的狀態(tài)。本文根據(jù)多聯(lián)機空調系統(tǒng)通信要求及PLCC技術的特點，提出了一整套通信協(xié)議集，能夠實現(xiàn)系統(tǒng)的可靠通信，滿足多聯(lián)機空調實時控制的需求。

PLCC技術在多聯(lián)機空調系統(tǒng)中的應用展現(xiàn)了其優(yōu)越性。與現(xiàn)有無線技術相比，PLCC技術具有無需布線、自組織性良好、穿墻能力強、成本較低等優(yōu)點。ZigBee技術穿墻能力弱，但具有非常強的自組網(wǎng)特性，支持節(jié)點數(shù)多，適用于空曠環(huán)境下的近場通信，如無線傳感網(wǎng)絡。Wi-Fi技術的特點是大容量、高速率，但自組網(wǎng)能力差，穿墻能力弱，解決的問題主要面向無線接入。目前無線通信技術在智能家居領域已經得到了諸多應用，與之相比，PLCC技術的應用相對較少，原因主要在于窄帶PLCC技術高通信速率和可靠性難以兼得。但PLCC技術由于其無法比擬的優(yōu)點使其在智能家居領域仍然成為一種非常具有潛力的解決方案。

1多聯(lián)機空調電力載波通信系統(tǒng)解決方案

多聯(lián)機空調通信系統(tǒng)是由一個室外機主節(jié)點和多個室內機從節(jié)點組成的星型網(wǎng)絡，所有節(jié)點共享電力線物理介質。系統(tǒng)中所有通信均由主節(jié)點發(fā)起，從節(jié)點響應。以海爾多聯(lián)機空調系統(tǒng)為例，由一個室外機主節(jié)點及最多64個室內機從節(jié)點組成，通信時序如圖1所示，具體需求如下：

1）在主節(jié)點廣播詢問幀后，所有從節(jié)點應立即依次回應狀態(tài)參數(shù)，主節(jié)點接收數(shù)據(jù)并校驗。若在200ms間隔內主節(jié)點未收到從節(jié)點的應答幀，就認為本輪通信結束，將啟動下一輪通信。

2）平均每個從節(jié)點應答時間應控制在230ms內，以滿足一輪通信時間短于15s的要求，保證空調系統(tǒng)的控制特性。

3）從節(jié)點之間不通信，都只與主節(jié)點通信。

4）主節(jié)點與從節(jié)點通信距離較短，無需中繼轉發(fā)，直接采用點對點通信。

為了防止從節(jié)點同時返回應答幀時在電力線上產生沖突，本文提出如下解決方案。在正常通信前先對整個系統(tǒng)進行組網(wǎng)，給每個從節(jié)點分配從1開始的按順序的地址碼。組網(wǎng)完成后，開始進入正常通信階段，主節(jié)點廣播詢問幀后，各從節(jié)點將按照地址碼大小延時不同的固定時間，依次發(fā)送應答幀。這種方式在正常通信時將不存在信道沖突問題，可靠性高，且每輪通信時間最短。組網(wǎng)只在系統(tǒng)第一次上電時進行，組網(wǎng)完成后各節(jié)點的地址都將保存在電可擦除可編程只讀存儲器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory， EEPROM），以后每次上電都直接讀取地址。

2通信協(xié)議設計

采用分層協(xié)議設計思想來設計多聯(lián)機空調系統(tǒng)載波通信協(xié)議[9-11]。協(xié)議參考開放式系統(tǒng)互聯(lián)（Open System Interconnection， OSI）模型[12]而設計，共分四層，分別為物理層（PHYsical layer， PHY）、介質訪問控制（Medium Access Control， MAC）層、網(wǎng)絡層（NETwork layer， NET）及應用層（APPlication layer， APP）。每一層負責不同的通信功能，為上層提供端對端通信服務。

各層均維護一個管理實體及本層信息庫，通過服務接口為各自上層提供數(shù)據(jù)服務和管理服務。上層通過調用服務接口原語[12-14]來實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組的傳送及對下層的管理。

2.1物理層

系統(tǒng)在物理層上為對等網(wǎng)絡結構，采用廣播的方式進行通信，硬件采用LME2980載波芯片電路系統(tǒng)。該芯片采用OFDM技術，支持多種子載波調制模式，支持用戶自定義通信協(xié)議，具有通信效率高、實時性強的特點。

物理層通過服務接口原語為MAC層提供數(shù)據(jù)服務和管理服務。數(shù)據(jù)服務包括比特流的發(fā)送和接收；管理服務包括電力線信道狀態(tài)評估、物理層信息庫（Physical layer Information Base， PIB）屬性參數(shù)的獲取及設置。物理層參考模型[14]如圖2所示，其中物理層管理實體（Physical Layer Manage Entity， PLME）維護一個PIB。

2.1.1物理層幀格式

物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元只包括數(shù)據(jù)幀，結構如表1所示。同步頭長度與數(shù)據(jù)分組所采用的調制模式有關；數(shù)據(jù)域承載MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元；校驗采用32位循環(huán)冗余校驗（Cyclical Redundancy Check， CRC），校驗區(qū)域為除同步頭以外所有字節(jié)區(qū)域。

2.1.2服務原語

物理層數(shù)據(jù)服務接口（Physical layer Data Service Access Point， PD-SAP）包括數(shù)據(jù)請求原語、數(shù)據(jù)請求確認原語和數(shù)據(jù)指示原語；物理層管理實體服務接口（PLME-SAP）包括空閑信道評估（Clear Channel Assessment， CCA）請求和確認原語、PIB屬性設置/獲取請求和確認原語。MAC層通過調用數(shù)據(jù)服務原語實現(xiàn)MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元的發(fā)送和接收，通過調用管理服務原語實現(xiàn)對物理層的管理。

2.2MAC層

MAC層負責信道接入控制，同時為網(wǎng)絡層提供可靠的端對端通信服務。采用載波偵聽多路訪問/沖突避讓（Carrier Sense Multiple Access with Collsion Avoidance， CSMA/CA）算法[14-16]的設計思想，MAC層提供三種信道接入方式，滿足多聯(lián)機空調系統(tǒng)的不同通信需求。在MAC層發(fā)送數(shù)據(jù)分組時，信道接入方式由網(wǎng)絡層指定。

MAC層為網(wǎng)絡層提供數(shù)據(jù)服務和管理服務。數(shù)據(jù)服務包括數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，管理服務包括信道接入控制、MAC層信息庫（MAC layer Information Base， MIB）屬性參數(shù)的設定及獲取。MAC層參考模型[16]如圖3所示，其中MAC層管理實體（MAC Layer Manage Entity， MLME）維護一個MIB。

2.2.1MAC層幀格式

MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元包括數(shù)據(jù)幀和確認幀。通用幀由MAC層幀頭和MAC層幀載荷兩部分構成，具體結構如表2所示。

MAC層維護長地址和短地址兩套地址系統(tǒng)，每個節(jié)點都具有唯一的6B長地址，短地址在組網(wǎng)過程中由主節(jié)點分配，長度為1B。幀控制域包含多個子域，主要包括幀類型、確認請求位、源地址類型、目的地址類型等多個子域。幀序號由MAC層幀序號計數(shù)器維護；網(wǎng)絡地址唯一標識一個多聯(lián)機空調網(wǎng)絡，由主節(jié)點控制產生，在組網(wǎng)時分配給各從節(jié)點；源地址和目的地址類型由幀控制域中子域決定；數(shù)據(jù)域承載網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)幀結構與通用幀完全相同，確認幀只有通用幀的幀頭，沒有幀載荷。只有在接收到的數(shù)據(jù)幀的確認請求子域設置為需要確認時，接收節(jié)點才發(fā)送確認幀。

2.2.2信道接入算法描述

MAC層提供三種信道接入方式：CSMA/CA-1、CSMA/CA-2和無競爭接入，分別在發(fā)送不同數(shù)據(jù)分組時采用。

CSMA/CA算法的基本思想是：當MAC層需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，先檢測信道狀態(tài)；若信道空閑就啟動發(fā)送；若信道忙，則隨機退避一段時間再次檢測信道狀態(tài)重復上述過程。該算法存在兩個關鍵參數(shù)：隨機退避時間和退避次數(shù)。在PLCC中該算法并不能保證數(shù)據(jù)每次都發(fā)送成功，只能降低數(shù)據(jù)發(fā)送失敗的概率，尤其是在同一時間需要發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點數(shù)目很多時。根據(jù)隨機退避時間的設計思想不同，該算法分為CSMA/CA-1和CSMA/CA-2兩種接入算法。

1）CSMA/CA-1算法。

CAMA/CA-1算法的隨機退避時間根據(jù)網(wǎng)絡規(guī)模大小來確定，此時退避時間與退避次數(shù)無關，只與網(wǎng)絡規(guī)模有關。

隨機退避時間=rand（）%網(wǎng)絡規(guī)模；

rand（）為隨機數(shù)產生函數(shù)，各個節(jié)點采用各自唯一長地址來獲得差異化的種子，從而產生不同的隨機數(shù)；網(wǎng)絡規(guī)模指網(wǎng)絡中所有節(jié)點數(shù)，在實際使用時也可用同一時刻要發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點數(shù)替代。該算法可使同一時刻需要發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點獲得盡可能不同的退避時間且退避時間不是過長。

該算法適用于網(wǎng)絡中所有從節(jié)點要同時啟動數(shù)據(jù)發(fā)送的情況，為了使數(shù)據(jù)發(fā)送成功的節(jié)點盡可能地多，應盡可能使不同節(jié)點檢測信道的時刻不同。在多聯(lián)機空調系統(tǒng)組網(wǎng)過程中從節(jié)點請求入網(wǎng)命令采用該算法接入信道，退避次數(shù)設為1。

2）CSMA/CA-2算法。

CAMA/CA-2算法的隨機退避時間與退避次數(shù)有關。節(jié)點啟動發(fā)送時，退避指數(shù)（Backoff Exponent， BE）設置為規(guī)定的最小退避指數(shù)，隨機退避時間?。?，2BE-1）區(qū)間的隨機數(shù)。之后，每退避一次，BE取min（BE+1，MaxBE），直到節(jié)點發(fā)送成功或退避次數(shù)超過規(guī)定的最大退避次數(shù)，其中MaxBE為規(guī)定的最大退避指數(shù)。

該算法適用于沒有嚴格通信時序的隨機通信，即各節(jié)點通信時刻不固定且不會長時間連續(xù)通信。在本系統(tǒng)中，組網(wǎng)時的相關命令采用該算法接入信道，最大退避次數(shù)設為2。

3）無競爭接入。

當無需檢測信道就能確定信道空閑時，就可以直接啟動數(shù)據(jù)的發(fā)送，稱為無競爭發(fā)送。在多聯(lián)機空調載波通信系統(tǒng)正常通信階段，由于各從節(jié)點嚴格按照短地址先后順序發(fā)送應答數(shù)據(jù)分組，當輪到某一從節(jié)點發(fā)送應答數(shù)據(jù)時，信道一定是空閑的，此時就采用無競爭接入方式。

2.2.3服務原語

MAC層數(shù)據(jù)服務接口（MAC layer Data Service Access Point， MD-SAP）包括數(shù)據(jù)請求原語和數(shù)據(jù)指示原語，信道接入控制在數(shù)據(jù)請求原語中實現(xiàn)；MAC層管理實體服務接口（MLME-SAP）包括MIB屬性設置/獲取請求和確認原語。網(wǎng)絡層通過調用MAC層數(shù)據(jù)服務原語實現(xiàn)網(wǎng)絡層協(xié)議數(shù)據(jù)單元的傳送，通過調用MAC層管理服務原語實現(xiàn)對MAC層屬性參數(shù)的設置和獲取。

2.3網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層負責組網(wǎng)控制，同時為應用層提供數(shù)據(jù)服務和管理服務。網(wǎng)絡層參考模型如圖4所示，其中網(wǎng)絡層管理實體（Network Layer Manage Entity， NLME）維護一個網(wǎng)絡層信息庫（Network layer Information Base， NIB）。數(shù)據(jù)服務包括數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；管理服務包括組網(wǎng)、NIB屬性的設定及獲取。

2.3.1網(wǎng)絡層幀格式

網(wǎng)絡層協(xié)議數(shù)據(jù)單元包括數(shù)據(jù)幀和命令幀，通用幀格式如表3所示。幀控制域主要包括幀類型、網(wǎng)絡層版本號等子域；數(shù)據(jù)域在數(shù)據(jù)幀時承載應用層數(shù)據(jù)，命令幀時承載網(wǎng)絡層命令數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡層通過維護4個組網(wǎng)命令來實現(xiàn)組網(wǎng)控制功能。

2.3.2組網(wǎng)算法描述

組網(wǎng)啟動后主節(jié)點廣播發(fā)送請求組網(wǎng)命令幀，收到該命令后的所有從節(jié)點將采用CSMA/CA-1算法接入信道向主節(jié)點發(fā)送請求入網(wǎng)命令幀。在該請求組網(wǎng)命令下，主節(jié)點將收到多個從節(jié)點的請求入網(wǎng)命令，主節(jié)點將這些從節(jié)點的長地址記下，等待固定時間后給這些從節(jié)點一一發(fā)送節(jié)點入網(wǎng)應答命令，分配網(wǎng)絡地址和按順序的短地址，信道接入采用CSMA/CA-2算法。各個從節(jié)點在收到主節(jié)點的節(jié)點入網(wǎng)應答命令后，將發(fā)送節(jié)點確認入網(wǎng)命令通知主節(jié)點該從節(jié)點已經入網(wǎng)成功。一個從節(jié)點的入網(wǎng)過程如圖5所示。

由于主節(jié)點發(fā)送一次請求組網(wǎng)命令，只能使一部分從節(jié)點入網(wǎng)，主節(jié)點在一次組網(wǎng)過程中將發(fā)送多次請求組網(wǎng)命令，直到所有從節(jié)點均入網(wǎng)為止。在組網(wǎng)過程中，已經入網(wǎng)的從節(jié)點在收到后續(xù)請求組網(wǎng)命令時，不再請求入網(wǎng)。判斷所有節(jié)點都入網(wǎng)的標志是主節(jié)點連續(xù)發(fā)送3次請求組網(wǎng)命令均沒有從節(jié)點請求入網(wǎng)，此時認為所有節(jié)點均已入網(wǎng)，可以通知上層組網(wǎng)完成，進入正常通信階段。

2.3.3服務原語

網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)服務接口（Network layer Data Service Access Point， ND-SAP）包括數(shù)據(jù)請求原語、數(shù)據(jù)指示原語和命令請求原語；網(wǎng)絡層管理實體服務接口（NLME-SAP）包括組網(wǎng)請求原語、NIB屬性設置/獲取請求和確認原語。應用層通過調用組網(wǎng)請求原語實現(xiàn)對系統(tǒng)組網(wǎng)功能的控制；通過調用網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)服務原語來實現(xiàn)應用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元的傳送；通過調用NIB屬性原語實現(xiàn)對網(wǎng)絡層屬性參數(shù)的管理。

2.4應用層

應用層直接面對多聯(lián)機空調系統(tǒng)中各節(jié)點的空調控制器，負責為載波模塊與空調控制器之間提供通信服務接口，主要包括載波通信服務和本地通信服務。應用層參考模型如圖6所示。

2.4.1載波通信服務描述

應用層載波通信服務接口為主節(jié)點空調控制器與從節(jié)點空調控制器之間提供可靠的端對端通信服務。當應用層通過串口收到空調控制器的數(shù)據(jù)幀時，解析后打包成應用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元，調用網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)服務將其發(fā)送出去；當應用層收到網(wǎng)絡層上傳的數(shù)據(jù)幀時，將其解析打包成端口控制協(xié)議（Port Control Protocol， PCP）數(shù)據(jù)幀，通過串口上傳給空調控制器。應用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元只包括數(shù)據(jù)幀，幀格式如表4所示。

2.4.2本地通信服務描述

空調控制器通過串口與應用層通信，定義PCP協(xié)議來滿足二者之間的通信需求。PCP協(xié)議數(shù)據(jù)單元包括數(shù)據(jù)幀、命令幀、應答幀及確認幀，通用幀格式定義如表5所示。

幀控制域主要包括幀類型、確認請求等子域。數(shù)據(jù)域承載空調控制器數(shù)據(jù)，與幀類型有關。

PCP為空調控制器提供可擴展的命令類型及相應的應答確認服務。組網(wǎng)啟動由空調控制器控制，當需要組網(wǎng)時，由空調控制器發(fā)送組網(wǎng)啟動命令給應用層，隨后應用層通知網(wǎng)絡層啟動組網(wǎng)。組網(wǎng)完成后，應用層發(fā)送組網(wǎng)完成命令通知空調控制器組網(wǎng)完成，可以進入正常通信階段。

3實驗結果與分析

測試系統(tǒng)由1個室外機主節(jié)點和10個室內機從節(jié)點組成，系統(tǒng)硬件采用海爾多聯(lián)機空調控制板和LME2980載波通信模塊。

3.1組網(wǎng)測試

組網(wǎng)成功是系統(tǒng)正常通信的基礎，是系統(tǒng)最關鍵的測試，采用監(jiān)測主節(jié)點組網(wǎng)過程來評估組網(wǎng)效果。通過串口軟件給主節(jié)點發(fā)送組網(wǎng)啟動命令，隨后通過串口打印出主節(jié)點的整個組網(wǎng)過程。組網(wǎng)測試過程如圖7所示。

從圖7中組網(wǎng)過程來看，主節(jié)點在廣播首幀請求組網(wǎng)命令后，收到了5個從節(jié)點的入網(wǎng)請求命令，隨后主節(jié)點立刻依次給各個從節(jié)點分配了9B 9F的網(wǎng)絡地址和從01到05的短地址，也即在首幀請求組網(wǎng)命令下，有5個從節(jié)點入網(wǎng)；隨后主節(jié)點廣播了第二幀請求組網(wǎng)命令，有2個從節(jié)點入網(wǎng)，分配的短地址為06和07；隨后主節(jié)點廣播了第三幀請求組網(wǎng)命令，有3個從節(jié)點入網(wǎng)，分配的短地址為08、09和0A；之后主節(jié)點連續(xù)3次廣播的請求組網(wǎng)命令，均沒有收到從節(jié)點入網(wǎng)請求，主節(jié)點判斷組網(wǎng)成功，隨后給上位機發(fā)送了組網(wǎng)成功的狀態(tài)命令，至此本輪組網(wǎng)結束。

從測試結果可知，主節(jié)點成功給10個從節(jié)點分配了9B 9F的網(wǎng)絡地址和從01到0A的短地址，10個從節(jié)點均入網(wǎng)成功，整個系統(tǒng)組網(wǎng)成功。

3.2正常通信測試

在組網(wǎng)完成后的正常通信階段，主節(jié)點廣播一幀后，觀測從節(jié)點是否按照地址順序依次發(fā)送應答幀，評估正常通信效果。測試過程中，主節(jié)點廣播一個參數(shù)詢問幀，各從節(jié)點收到后，返回各自短地址作為應答幀，在這里各從節(jié)點應答間隔時間固定為200ms。系統(tǒng)正常通信測試過程如圖8所示。

從圖8中可看出，主節(jié)點在廣播參數(shù)詢問幀后，主節(jié)點收到的應答幀完全是按照地址順序排列的，也即所有從節(jié)點在收到主節(jié)點的廣播幀后，立刻按照從01到0A的地址順序發(fā)送了各自應答幀。在第41s時，主節(jié)點共收到了5個應答幀，在第42s也收到了5個應答幀，顯然每幀間隔為200ms，與設定間隔時間相同。綜上可知，組網(wǎng)后整個系統(tǒng)能夠正常通信。

3.3抗干擾測試

為了進一步驗證系統(tǒng)通信的可靠性，進行了抗干擾性能測試。測試環(huán)境選在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)接入點，共有10臺單相3kW和1臺三相10kW的光伏并網(wǎng)逆變器以及變頻空調等大功率用電設備。當這些設備全部處于工作狀態(tài)，將11節(jié)點系統(tǒng)置于此環(huán)境下進行組網(wǎng)測試和系統(tǒng)正常通信測試，測試結果表明系統(tǒng)能夠在這種強諧波干擾情況下正常通信。

3.4測試總結

組網(wǎng)測試的成功直接驗證了網(wǎng)絡層組網(wǎng)算法的可行性，也間接驗證了MAC層信道接入算法的可行性；正常通信測實驗證了多聯(lián)機空調系統(tǒng)基于PLCC技術的通信解決方案是可行的；抗干擾測試表明了該系統(tǒng)具有較強的抗干擾性能，能夠實現(xiàn)系統(tǒng)的可靠通信。

4結語

本文所提出的組網(wǎng)算法和信道接入算法成功解決了信道沖突問題，所設計的通信協(xié)議完全滿足多聯(lián)機空調系統(tǒng)的通信需求，在實時控制中具有良好的表現(xiàn)。鑒于窄帶PLCC技術低速的特點，在實時控制系統(tǒng)中，窄帶PLCC技術多用于短距離無中繼的通信情況。在實時控制方面，本文方法主要通過系統(tǒng)在正常通信前的組網(wǎng)來解決系統(tǒng)在正常通信情況下的信道沖突問題，正常通信時各節(jié)點按照短地址順序依次發(fā)送數(shù)據(jù)，通信過程無任何沖突，同時保證了任意時刻均有節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)，使整個系統(tǒng)通信效率最高，能達到實時通信的目的；而且本文所設計的協(xié)議為開放性協(xié)議，擴展性良好，可以在不同協(xié)議層增加相關內容，使各協(xié)議層的功能更加完善，應用于智能家居等不同領域。

此外，低壓PLCC技術在協(xié)議層面的研究目前主要集中在網(wǎng)絡層組網(wǎng)路由這一塊，主要包括基于蟻群算法的組網(wǎng)路由算法和基于非交疊分簇的組網(wǎng)路由算法[17-18]。本文提出的組網(wǎng)算法適用于星型網(wǎng)絡拓撲結構，具有很強的自組織性，在組網(wǎng)過程中無需事先知道網(wǎng)絡中各節(jié)點的地址；同時其設計思想適用于具有多層節(jié)點的網(wǎng)絡拓撲，如低壓配電網(wǎng)。低壓配電網(wǎng)物理拓撲結構復雜多變，通信網(wǎng)絡拓撲結構處于盲態(tài)，這就要求組網(wǎng)算法適應盲態(tài)組網(wǎng)和網(wǎng)絡拓撲結構的變化，并且對變化前后的邏輯拓撲結構，算法具有同等的組網(wǎng)能力。以本文組網(wǎng)算法為基礎，可以提出適用于低壓配電網(wǎng)絡的多層節(jié)點組網(wǎng)算法，其基本思想是在主節(jié)點啟動組網(wǎng)后，采用本文提出的組網(wǎng)算法進行組網(wǎng)，入網(wǎng)的從節(jié)點定義為第一層節(jié)點，再從第一層節(jié)點中選擇一個節(jié)點作為主節(jié)點，由該節(jié)點啟動組網(wǎng)，入網(wǎng)的節(jié)點定義為第二層節(jié)點，重復上述過程，從每層節(jié)點中選出一個作為下次組網(wǎng)的主節(jié)點進行組網(wǎng)，直到網(wǎng)絡中的所有節(jié)點均入網(wǎng)為止。采用這種方式組網(wǎng)并不需要知道網(wǎng)絡的拓撲結構，而且對所有拓撲結構均具有同等的組網(wǎng)效果。該多層節(jié)點組網(wǎng)算法與基于非交疊分簇的路由算法相類似，但其自組織性更強，在組網(wǎng)過程中，無需事先知道各個節(jié)點的地址。該算法在理論上完全能夠滿足低壓配電網(wǎng)絡的組網(wǎng)需求，但在實際使用中還需驗證其效率及找出最佳使用條件，這些都是后續(xù)需要繼續(xù)研究的方向。

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