电力线通信网络中的短分组通信的制作方法_2

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图10是解说用于使用数目减少的通信载波来传送短分组的示例操作的流程图;W 及
[0069] 图11是包括用于在通信网络中传送短分组的机制的电子设备的一个实施例的框 图。
[0070] 实施例描述
[0071] W下描述包括描述本公开的各种实施例的示例性系统、方法、技术、指令序列、W 及计算机程序产品。然而应理解,所描述的实施例在没有所公开的具体细节的情况下也可 实践。例如,各实施例描述了在电力线通信网络中使用化mePlug AV/AV2/GreenPHY或IE邸 1901通信协议来传送分组。然而,在其他实施例中,本文描述的操作可扩展到其他有线通信 协议(例如,同轴电缆多媒体联盟(MoCA)协议、W太网协议等)或无线通信协议(例如,无线 局域网(WLAN)协议,诸如IEEE 802.11协议)。公知的指令实例、协议、结构和技术可能未被 详细示出W免混淆本描述。
[0072] 电力线网络是其中多个网络设备禪合至电力线介质的共享通信网络。除了提供电 力W外,电力线网络还可促成电力线通信(PLC)设备之间的通信。例如,交通工具和充电站 之间的高速通信可允许充电站在很少或没有用户交互的情况下向交通工具提供电力。交通 工具和充电站通常使用低速率数据总线来交换帐单信息、健康和状态信息、命令/控制信 息、W及其他通信。交通工具和/或充电站还可使用低速率数据总线进行内部通信。在交通 工具与充电站之间、在交通工具内、和/或在充电站内交换的分组的长度通常是非常短的 (例如,8字节)。在一些实施例中,交通工具和充电站可对设备间通信和设备内通信使用化C 协议(例如,化mePlug AV/AV2/GreenPHY协议、I邸E 1901协议)。将化C协议用于通信可在交 通工具和/或充电站中使线束复杂度最小化并消除对附加数据总线(例如,局部互连网络 (LIN)总线)的需要。然而,PLC分组的帖格式通常包括前置码字段、帖控制字段和有效载荷 字段。有效载荷字段的长度通常是基于正实现的通信协议来预定义的。因此,当将在化C设 备之间传送的应用数据的长度小于化C分组的有效载荷字段的预定义长度时,PLC设备嵌入 附加"0"比特或"填补"应用数据,使得由此得到的应用数据长度等于有效载荷字段的预定 义长度。例如,如果化C协议使用136字节的预定义有效载荷字段长度,则可添加76字节填补 W在预定义的136字节有效载荷字段中传送60字节应用数据。然而,用附加字节填补较短有 效载荷W在较长预定义有效载荷字段长度中传输会降低传输效率。在一些实施例中,PLC分 组的有效载荷字段可包括W太网分组。W太网分组可包括W太网头部和W太网有效载荷 (具有应用数据)。在化C分组内传送W太网分组可能是冗余的,增大了开销,并降低了分组 传输效率。
[0073] 在一些实施例中,网络设备可被配置成在将传送的应用数据的长度小于阔值长度 时高效地传送"短分组"。例如,如果化C协议指定了使用预定义的有效载荷字段长度来传送 应用数据,则网络设备可被配置成在将传送的应用数据的长度小于由PLC协议指定的该预 定义有效载荷字段长度时在化C网络中传送短分组。在一些实施例中,网络设备可在帖控制 字段中传送应用数据而无需传送有效载荷字段,如将参照图1-4和6描述的。在另一实施例 中,并非在帖控制字段中传送应用数据,网络设备可在具有恰适长度的短有效载荷字段中 传送应用数据,如将参照图5和6描述的。网络设备可支持短有效载荷字段的多种长度("短 有效载荷字段长度"),并且可基于应用数据的长度来选择恰适的短有效载荷字段长度。在 一些实施例中,网络设备还可支持多种用于在短分组中传送应用数据的分组生成技术和分 组传输技术(统称为"通信技术"或"短分组通信技术")。例如,网络设备可应用编码方案、调 制技术、传输模式等W用于在短分组中传送应用数据,如将在图7-10中描述的。将现有通信 协议改编成在帖控制字段内传送应用数据而不传送有效载荷字段可使开销最小化并提高 通信效率。此外,将网络设备配置成支持帖控制字段的多种长度("帖控制字段长度")、多种 有效载荷字段长度、和/或用于生成和传送短分组的多种通信技术可提高通信效率并使复 杂度、功耗和传输时间最小化。
[0074] 图1是包括用于在通信网络100中传送短分组的机制的示例框图。通信网络100包 括网络设备102和104。网络设备102包括分组评估模块106、参数选择模块108、分组生成模 块110、和收发机112。虽然出于简化而未在图1中示出,但网络设备104也可包括分组评估模 块、参数选择模块、分组生成模块、和/或收发机。网络设备102和104可执行本文描述的操作 W进行短分组通信,如W下将进一步描述的。通信网络100还可包括传统网络设备114。传统 网络设备被定义为不支持本公开所描述的用于短分组通信的操作的网络设备。网络设备 102、104和114可使用有线和/或无线通信链路(图I中用虚线描绘)彼此通信地禪合。
[0075] 在一个实施例中,通信网络100可W是化C网络,并且网络设备102、104和114可各 自是具有化C能力的设备。在一些实施例中,网络设备102、104和114可使用化mePlug 1.0/ AV/AV2/GreenPHY通信协议、I邸E 1905通信协议、或另一合适的化C协议来操作。在一些实 施例中,补充于(或代替)PLC协议,网络设备102、104和114还可实现其他合适的有线通信协 议(例如,W太网协议、MoCA协议等)和/或无线通信协议(例如,WLAN协议,诸如IE邸802.11 协议)。在一些实施例中,网络设备102、104和114可W是电子设备,诸如台式计算机、膝上型 计算机、平板计算机、移动电话、智能电器、导航设备、媒体播放器、游戏控制台、网络桥接设 备、接入点、或实现有线和/或无线通信协议的另一电子设备。在一些实施例中,网络设备 102、104和114中的一个或多个网络设备可W是直接连接至电力线网络(未示出)的AC插座 的自立或专用化C设备。在一些实施例中,网络设备102、104和114可W是作为交通工具或充 电站的通信网络的一部分的电子设备,如将在图2中进一步描述的。
[0076] 在一些实施例中,网络设备102可确定要向网络设备104传送应用数据。分组评估 模块106可确定该应用数据是否应在短分组中传送。在一些实现中,分组评估模块106可将 应用数据的长度与阔值长度作比较。如果应用数据的长度小于阔值长度,则分组评估模块 106可确定该应用数据应在短分组中传送。例如,分组评估模块106可将应用数据的字节数 与阔值作比较。该阔值可至少部分地基于常规化C分组的有效载荷字段中能传送的字节数 来确定。如果应用数据的字节数小于阔值,则分组评估模块106可确定该应用数据应在短分 组中传送。在一个示例中,交通工具可使用低速率数据总线来传送短有效载荷(例如,在1到 8个字节之间)W进行内部通信,诸如控制交通工具娱乐系统、开口/关口、调节交通工具反 光镜等。在另一示例中,在交通工具充电环境中,交通工具和充电站可交换短分组W进行交 通工具间通信,诸如用于指示健康/状态信息、命令/控制信息、帐单信息等。在另一示例中, 充电站可使用低速率数据总线来传送短分组W进行内部通信。
[0077] 在一些实施例中,除了确定是否要在短分组中传送应用数据W外,分组评估模块 106还可确定是要在帖控制字段还是短有效载荷字段中传送该应用数据,如将参照图6描述 的。如果分组评估模块106确定要在帖控制字段中传送该应用数据,则参数选择模块108可 选择用于传送该应用数据的恰适帖控制字段长度,如将参照图3、4和6描述的。如果分组评 估模块106确定要在短有效载荷字段中传送该应用数据,则参数选择模块108可选择用于传 送该应用数据的恰适短有效载荷字段长度,如将参照图5和6描述的。
[0078] 另外,参数选择模块108可选择用于生成短分组W及用于从网络设备102向网络设 备104传送该短分组的通信技术。短分组通信技术可包括编码技术、传输模式、调制技术、 和/或其他合适的用于生成和传送短分组的通信技术,如W下将进一步描述的。用于生成和 传送短分组的短分组通信技术可使用数据率、通信载波间隔、采样频率、快速傅立叶变换 (FFT)大小、和/或其他参数和规范来生成和传送短分组。网络设备102和104可支持用于生 成、传送、和接收短分组的通信技术。分组生成模块110可使用由参数选择模块108所选择的 通信技术来生成短分组,如将参照图7-10进一步描述的。收发机112可将短分组从网络设备 102传送至网络设备104。
[0079] 收发机112可包括接收机和发射机。接收机可包括模拟前端,其包括用于放大收到 信号的放大器、用于从收到信号中移除不想要的频率的滤波器、用于将收到信号下变频的 混频器、自动增益控制(AGC)模块、和/或模数转换器(ADC)。接收机还可包括用于将收到信 号从时域表示转换成频域表示的快速傅里叶变换(FFT)模块。接收机还可包括解密和解码 模块。发射机可包括模拟前端,其包括用于放大待传送信号的放大器、用于从待传送信号中 移除不想要的频率的滤波器、用于将信号上变频到恰适传输频率的混频器、和/或数模转换 器化AC)。在一些实施例中,发射机还可包括用于将待传送信号从频域表示转换成时域表示 的快速傅里叶逆变换(IFFT)模块。在一些实施例中,发射机还可包括加密和编码模块。
[0080] 在一些实施例中,网络设备102、104和114可W是常见电子系统(诸如交通工具、飞 行器、机器、或其他电子系统)的一部分。图2描绘了与充电站208禪合的交通工具200。交通 工具200包括网络设备202、204和206。充电站208包括网络设备210。交通工具200可W是电 动交通工具、插入式电动交通工具(PEV)、混合电动交通工具、燃气驱动型交通工具、飞行器 等。网络设备202、204和206可W是交通工具200的通信网络的电子设备/组件,其实现用于 交换短分组的操作W在交通工具200内进行内部通信。例如,网络设备202、204和206可W是 交通工具的中央计算机、加热和制冷系统组件、充电和电池系统组件、娱乐设备、安全系统 组件(例如,窗、n锁、警报器等)、和/或交通工具200的其他合适的电子设备/组件。网络设 备202、204和206可交换短分组W控制交通工具200的各种操作,诸如调节交通工具反光镜、 开/关交通工具口等。在其他实施例中,网络设备202和210可交换用于交通工具200与充电 站208之间的通信的短分组。例如,网络设备202和210可交换关于健康和状态信息、帐单信 息等的短分组。尽管未在图2中描绘,但网络设备202、204、206和/或210可与图1的网络设备 102类似地配置。例如,网络设备202、204、206和210可包括分组评估模块、参数选择模块、分 组生成模块、和/或收发机。
[0081] 图2描绘了交通工具200包括=个网络设备202、204和206。然而,在其他实施例中, 交通工具200可包括任何合适数目的交换短分组的网络设备。在一些实施例中,交通工具 200内的网络设备202、204和206可形成第一内部化C网络,诸如内部化mePlug AV网络。类似 地,在一些实施例中,充电站208可包括合适数目的能交换短分组的网络设备。充电站208内 的网络设备可形成第二内部化C网络。当交通工具200被连接至(或插入)充电站20別寸,交通 工具200的网络设备和充电站208的网络设备可形成第S化C网络。
[0082] 常规的/现有的化C分组(例如,化mePlug物理层协议数据单元(PPDU))通常包括前 置码字段、帖控制字段、和有效载荷字段。在现有化C协议中,帖控制字段不可被用于传送应 用数据,并且仅有效载荷字段可被用于传送应用数据。有效载荷字段的预定义长度和化C分 组的结构可限制传送短有效载荷的效率。如W下将进一步描述的,在一些实施例中,可在 PLC网络中传送的应用数据在该应用数据的长度小于阔值长度的情况下可被称为"短有效 载荷"。例如,若应用数据的字节数小于阔值,则该应用数据可被称为"短有效载荷"。例如, 如果将传送的应用数据少于136字节,则该应用数据可被视为短有效载荷。在现有化C协议 中,短有效载荷通常被填补(例如,通过添加"0"比特)W产生由此得到的等于有效载荷字段 的较长预定义长度的有效载荷。
[0083] 图3是可被用于传送少量应用数据(例如,1-8字节)的短分组的示例格式。在一些 实施例中,如图3中描绘的,短化C分组300可仅包括前置码字段302和帖控制字段304,并且 可W不包括有效载荷字段。前置码302可包括预定重复模式W允许接收化C设备能检测该短 PLC分组300。帖控制字段304可包括控制信息306和应用数据308。控制信息306可包括传送 PLC设备的标识符、接收化C设备的标识符、短化C分组300的长度、序列标识符、传输优先级 等。控制信息306还可包括物理层(PHY)块大小、频调映射信息、确收信息、突发计数、调制类 型等。在一些实施例中,除了应用数据W外,帖控制字段304还可包括检错信息(例如,校验 和、循环冗余校验(CRC)信息等)。在一个实施例中,短化C分组300可W是由主化C设备或客 户端化C设备传送的分组。在一种实现中,主化C设备可W是电动交通工具供电装备(也称为 EVSE或充电站)。客户端化C设备可W是交通工具(例如,电动交通工具、插入式电动交通工 具等)。在一些实施例中,短化C分组300可包括经由化C网络在交通工具的通信组件之间传 送的局部互连网络化IN)或控制区域网络(CAN)总线分组。在该实施例中,主化C设备可W是 交通工具内的中央计算机;而客户端化C设备可W是交通工具内的加热和制冷系统、充电和 电池模块、娱乐设备、安全系统组件等。
[0084] 短化C分组310表示来自主化C设备的传输;而短化C分组314表示来自客户端化C设 备的传输。在该实施例的一个示例中,主化C设备可W传送前置码字段302和帖控制字段 312。在帖控制字段312中传送的应用数据可包括来自主化C设备的受保护的标识符信息。在 另一示例中,客户端化C设备可W传送前置码字段302和帖控制字段316。在帖控制字段316 中传送的应用数据可包括由客户端化C设备在接收到来自主化C设备的受保护的标识符信 息之后生成的响应。传输310和314中所包括的应用数据可被用于控制交通工具,例如开灯 和关灯、检查传感器状态等。
[0085] 在一些实施例中,如参照图3描述的,帖控制字段304的一部分可被分配用于传送 控制信息306,并且帖控制字段304的其余部分可被分配用于传送应用数据308。在一些实施 例中,应用数据308可W在帖控制字段304的未使用或保留字段中传送。在其他实施例中,帖 控制字段304的一个或多个字段可临时被重新定义成传送应用数据308。帖控制字段中未使 用、被保留、或重新定义的字段可被称为"组成字段"或"子字段"。组成字段可包括任何合适 数目的位或字节。将在图4中进一步描述在帖控制字段中传送应用数据的操作。
[0086] 图4是解说用于确定是否要传送
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