基于CSMA协议的数据传输方法、装置、通信设备及电力系统与流程

基于csma协议的数据传输方法、装置、通信设备及电力系统
技术领域
1.本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于csma协议的数据传输方法、一种基于csma协议的数据传输装置、一种计算机可读存储介质、一种通信设备和一种电力系统。


背景技术：

2.hplc（high speed power line carrier，高速电力线载波）网络节点需要定周期发送一些网络管理报文，相同周期的节点在同一时刻发送报文会导致物理层数据发生冲突，如关联请求、发现列表、心跳检测报文、通信成功率上报报文等，这些报文只能在csma（carrier sense multiple access，载波监听多路访问）时隙发送，如果定时器到期后不在csma时隙，需要等到csma时隙到来后发送，不同节点在csma时隙刚到来后同时发生报文也会发生物理层数据冲突。
3.相关技术中，对网络管理报文第一次启动时间按采用完全随机算法来避免节点之间发生冲突。hplc csma时隙的冲突避免依靠vcs（virtual carrier sensing，虚拟载波监听）避免物理层节点之间发生冲突。网络中节点启动管理报文周期定时器的时刻在范围内完全随机，随机范围固定，当网络规模较大时，随机值相近导致冲突的情况概率较高。在定时器到期后如果不在csma时隙，需要在csma时隙到来时发送，如果随机范围太大会导致csma时隙资源利用率过低，如果随机范围太小，在网络规模较大的情况下，会由于随机值相近而导致冲突发生概率较高。此外，vcs需要在物理层收到其它设备节点发送报文的前导符号才能判断线路繁忙，如果两个节点在同一时刻发送会导致冲突，当网络规模越大时，越容易发生此类情况。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于csma协议的数据传输方法，在网络节点发送的报文数据到达csma时隙的情况时，实时获取网络节点的偏移时间，并在网络节点的偏移时间计时结束时，若监测到信道处于空闲状态，则控制网络节点发送报文数据，能够避免通讯节点之间的时隙竞争和冲突现象，从而提高了通信效率和稳定性。
5.本发明的第二个目的在于提出一种基于csma协议的数据传输装置。
6.本发明的第三个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
7.本发明的第四个目的在于提出一种通信设备。
8.本发明的第五个目的在于提出一种电力系统。
9.为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于csma协议的数据传输方法，所述方法包括：接收信标帧，其中，所述信标帧携带csma时隙；在网络节点发送的报文数据到达所述csma时隙的情况下，获取所述网络节点的偏移时间；在所述网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道处于空闲状态，控制所述网络节点发送报文数据。
10.根据本发明实施例的基于csma协议的数据传输方法，接收信标帧，其中，信标帧携
带csma时隙，在网络节点发送的报文数据到达csma时隙的情况下，获取网络节点的偏移时间，并在网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道处于空闲状态，控制网络节点发送报文数据。由此，该方法在网络节点发送的报文数据到达csma时隙的情况时，实时获取网络节点的偏移时间，并在网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道处于空闲状态，控制网络节点发送报文数据，能够避免通讯节点之间的时隙竞争和冲突现象，从而提高了通信效率和稳定性。
11.另外，根据本发明上述实施例的基于csma协议的数据传输方法还可以具有如下的附加技术特征：根据本发明的一些实施例，所述信标帧携带系统中网络节点总数量，获取所述网络节点的偏移时间，包括：根据所述网络节点总数量、所述网络节点的基础参数和csma时隙长度确定所述网络节点的偏移时间；其中，所述网络节点的基础参数包括所述网络节点的标识符、所述报文数据的最大发送时间、分组层级数量和网络节点层级。
12.根据本发明的一些实施例，根据所述网络节点总数量、所述网络节点的基础参数和所述csma时隙的时隙长度确定所述网络节点的偏移时间，包括：根据所述网络节点的标识符、所述网络节点总数量、所述报文数据的最大发送时间、分组层级数量和所述csma时隙长度确定所述网络节点在同一层级的不同网络节点中的第一偏移时间；根据网络节点层级、所述分组层级数量和所述报文数据的最大发送时间确定所述网络节点的当前层级所处分组中的第二偏移时间；根据所述第一偏移时间和所述第二偏移时间之和，确定所述网络节点的偏移时间。
13.根据本发明的一些实施例，通过以下公式确定所述网络节点的偏移时间：offset1=(tei%a*s*l1)%(csma1/2)+(l%l1)*s其中，offset1表示所述网络节点的偏移时间，tei表示所述网络节点的标识符，a表示网络节点总数量，s表示所述报文数据的最大发送时间，l1表示分组层级数量，csma1表示csma时隙长度，l表示网络节点层级，%表示取余。
14.根据本发明的另一些实施例，上述基于csma协议的数据传输方法还包括：在所述报文数据启动周期定时器时，获取所述网络节点的周期定时器偏移时间；在所述周期定时器偏移时间计时结束的情况下，控制所述网络节点在所述csma时隙发送所述报文数据。
15.根据本发明的一些实施例，获取所述网络节点的周期定时器偏移时间，包括：根据所述网络节点的标识符、所述周期定时器的周期、所述报文数据的最大发送时间和分组层级数量确定所述网络节点在同一层级的不同网络节点中的第三偏移时间；根据网络节点层级、所述分组层级数量和所述报文数据的最大发送时间确定所述网络节点的当前层级所处分组中的第四偏移时间；根据所述第三偏移时间和所述第四偏移时间之和，确定所述网络节点的周期定时器偏移时间。
16.根据本发明的一些实施例，通过以下公式确定所述网络节点的周期定时器偏移时间：offset2=(tei%(p/(s*l1)))*s+(l%l1)*s其中，offset2表示所述网络节点的周期定时器偏移时间，tei表示所述网络节点的标识符，p表示所述周期定时器的周期，s表示所述报文数据的最大发送时间，l1表示分组层级数量，l表示网络节点层级，%表示取余。
17.为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种基于csma协议的数据传输装置，包括：接收模块，用于接收信标帧，其中，所述信标帧携带csma时隙；获取模块，用于在网络节点发送的报文数据到达所述csma时隙的情况下，获取所述网络节点的偏移时间；控制模块，用于在所述网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道处于空闲状态，控制所述网络节点发送报文数据。
18.根据本发明实施例的基于csma协议的数据传输装置，通过接收模块接收信标帧，其中，信标帧携带csma时隙，在网络节点发送的报文数据到达csma时隙的情况下，通过获取模块获取网络节点的偏移时间，在网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道处于空闲状态，控制模块控制网络节点发送报文数据。由此，该装置在网络节点发送的报文数据到达csma时隙的情况时，实时获取网络节点的偏移时间，并在网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道状态，控制网络节点发送报文数据，能够避免通讯节点之间的时隙竞争和冲突现象，从而提高了通信效率和稳定性。
19.另外，根据本发明上述实施例的基于csma协议的数据传输装置还可以具有如下的附加技术特征：根据本发明的一些实施例，所述信标帧携带系统中网络节点总数量，所述获取模块获取所述网络节点的偏移时间，具体用于：根据所述网络节点总数量、所述网络节点的基础参数和csma时隙长度确定所述网络节点的偏移时间；其中，所述网络节点的基础参数包括所述网络节点的标识符、所述报文数据的最大发送时间、分组层级数量和网络节点层级。
20.根据本发明的一些实施例，所述获取模块根据所述网络节点总数量、所述网络节点的基础参数和所述csma时隙的时隙长度确定所述网络节点的偏移时间，具体用于：根据所述网络节点的标识符、所述网络节点总数量、所述报文数据的最大发送时间、分组层级数量和所述csma时隙长度确定所述网络节点在同一层级的不同网络节点中的第一偏移时间；根据网络节点层级、所述分组层级数量和所述报文数据的最大发送时间确定所述网络节点的当前层级所处分组中的第二偏移时间；根据所述第一偏移时间和所述第二偏移时间之和，确定所述网络节点的偏移时间。
21.根据本发明的一些实施例，所述获取模块通过以下公式确定所述网络节点的偏移时间：offset1=(tei%a*s*l1)%(csma1/2)+(l%l1)*s其中，offset1表示所述网络节点的偏移时间，tei表示所述网络节点的标识符，a表示网络节点总数量，s表示所述报文数据的最大发送时间，l1表示分组层级数量，csma1表示csma时隙长度，l表示网络节点层级，%表示取余。
22.根据本发明的另一些实施例，所述获取模块还用于：在所述报文数据启动周期定时器时，获取所述网络节点的周期定时器偏移时间；在所述周期定时器偏移时间计时结束的情况下，控制所述网络节点在所述csma时隙发送所述报文数据。
23.根据本发明的一些实施例，所述获取模块获取所述网络节点的周期定时器偏移时间，具体用于：根据所述网络节点的标识符、所述周期定时器的周期、所述报文数据的最大发送时间和分组层级数量确定所述网络节点在同一层级的不同网络节点中的第三偏移时间；根据网络节点层级、所述分组层级数量和所述报文数据的最大发送时间确定所述网络节点的当前层级所处分组中的第四偏移时间；根据所述第三偏移时间和所述第四偏移时间
之和，确定所述网络节点的周期定时器偏移时间。
24.根据本发明的一些实施例，所述获取模块通过以下公式确定所述网络节点的周期定时器偏移时间：offset2=(tei%(p/(s*l1)))*s+(l%l1)*s其中，offset2表示所述网络节点的周期定时器偏移时间，tei表示所述网络节点的标识符，p表示所述周期定时器的周期，s表示所述报文数据的最大发送时间，l1表示分组层级数量，l表示网络节点层级，%表示取余。
25.为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有基于csma协议的数据传输程序，该基于csma协议的数据传输程序被处理器执行时实现上述的基于csma协议的数据传输方法。
26.本发明实施例的计算机可读存储介质，通过执行上述的基于csma协议的数据传输方法，能够避免通讯节点之间的时隙竞争和冲突现象，从而提高了通信效率和稳定性。
27.为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种通信设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的基于csma协议的数据传输程序，所述处理器执行所述基于csma协议的数据传输程序时，实现上述的基于csma协议的数据传输方法。
28.根据本发明实施例的通信设备，通过执行上述的基于csma协议的数据传输方法，能够避免通讯节点之间的时隙竞争和冲突现象，从而提高了通信效率和稳定性。
29.为达到上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种电力系统，包括上述的通信设备。
30.本发明实施例的电力系统，通过上述的通信设备，能够避免通讯节点之间的时隙竞争和冲突现象，从而提高了通信效率和稳定性。
31.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
32.图1为根据本发明一些实施例的基于csma协议的数据传输方法的流程图；图2为根据本发明一些实施例的基于csma协议的数据传输装置的方框示意图；图3为根据本发明一些实施例的通信设备的方框示意图；图4为根据本发明一些实施例的电力系统的方框示意图。
具体实施方式
33.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
34.下面参考附图描述本发明实施例提出的基于csma协议的数据传输方法、基于csma协议的数据传输装置、计算机可读存储介质、通信设备和电力系统。
35.图1为根据本发明一些实施例的基于csma协议的数据传输方法的流程图。
36.如图1所示，本发明实施例的基于csma协议的数据传输方法可包括以下步骤：s1，接收信标帧，其中，信标帧携带csma时隙。
37.s2，在网络节点发送的报文数据到达csma时隙的情况下，获取网络节点的偏移时间。
38.s3，在网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道处于空闲状态，控制网络节点发送报文数据。
39.具体而言，cco（central coordinator，中央协调器）周期性地为每个网络节点发送信标帧，信标帧中包含了cco分配的信标周期内的信标时隙和csma时隙。每个网络节点按照分配的信道进行访问，即每个网络节点在信标时隙中发送数据报文，在csma时隙中存在发送冲突的情况。例如，在csma时隙达到时，vcs需要在物理层收到其它网络节点发送报文的前导符号才能判断线路繁忙，如果两个节点在同一时刻（间隔时间小于设备前导传输时间）发送报文数据，会导致冲突。因此，在csma时隙达到时，先对每个网络节点进行偏移，在偏移时间结束时，再监测信道是否处于空闲状态，在信道处于空闲状态时，则控制偏移时间先结束的网络节点发送报文数据。在信道处于忙碌状态时，说明有其他网络节点在发送报文数据，按照vcs算法，为每个网络节点获取一个退避计时器。当退避计时器的时间减小到零时，就开始发送数据，也可能当退避计时器的时间还未减小到零时而信道又转变为忙碌状态，这时就冻结退避计时器的数值，重新等待信道变为空闲状态，再经过时间difs后，继续启动退避计时器（从剩下的时间开始）。具体如何根据vcs算法进行报文发送的，这里不再详述。
40.由此，在csma时隙达到时，对每个网络节点进行时间偏移，以防止vcs监听不到而导致的网络节点冲突，并且，避免了采用完全随机方法出现的随机值相近导致冲突的情况，在保证csma时隙利用率的情况下，避免了网络节点发生冲突。
41.下面详细描述本发明实施例的基于csma协议的数据传输方法。
42.根据本发明的一些实施例，信标帧携带系统中网络节点总数量，获取网络节点的偏移时间，包括：根据网络节点总数量、网络节点的基础参数和csma时隙长度确定网络节点的偏移时间；其中，网络节点的基础参数包括网络节点的标识符、报文数据的最大发送时间、分组层级数量和网络节点层级。
43.目前的技术中，网络中节点启动管理报文周期定时器的时刻在范围内完全随机，随机范围固定，当网络规模较大时，因为随机值相近导致冲突的情况概率较高。此外，在定时器到期后如果不在csma时隙，需要在csma时隙到来时发送，现有技术也是采用完全随机办法来避免节点之间冲突，随机范围如果太大会导致csma时隙资源利用率过低，如果范围太小在网络规模较大的情况下由于随机值相近导致的冲突发生概率也较高。本技术避免使用完全随机，而是根据网络节点总数量来获取每个网络节点在csma时隙到来时的偏移时间，不管网络规模的大小如何，根据网络节点总数量获取的偏移时间，不会出现冲突的情况。
44.信标帧的格式如表1所示，在本技术中，通过扩展信标字段，即利用信标帧中的保留字段（载荷字段），将网络节点总数量放在信标帧的保留位中，这样cco在发送信标帧时，就会把总数量发送给各个网络节点。各个网路节点可以根据网络节点总数量、自身的标识符、报文数据的最大发送时间、自身所在的层级、分组层级数量等参数，确定自身的偏移时间，由此可以保证在不需要考虑网络规模的情况下，避免节点之间发生冲突。
45.表1
根据本发明的一些实施例，根据网络节点总数量、网络节点的基础参数和csma时隙的时隙长度确定网络节点的偏移时间，包括：根据网络节点的标识符、网络节点总数量、报文数据的最大发送时间、分组层级数量和csma时隙长度确定网络节点在同一层级的不同网络节点中的第一偏移时间；根据网络节点层级、分组层级数量和报文数据的最大发送时间确定网络节点的当前层级所处分组中的第二偏移时间；根据第一偏移时间和第二偏移时间之和，确定网络节点的偏移时间。其中，第一偏移时间和第二偏移时间可根据实际情况进行标定。
46.进一步地，根据本发明的一些实施例，通过以下公式确定网络节点的偏移时间：offset1=(tei%a*s*l1)%(csma1/2)+(l%l1)*s其中，offset1表示网络节点的偏移时间，tei表示网络节点的标识符，a表示网络节点总数量，s表示报文数据的最大发送时间，l1表示分组层级数量，csma1表示csma时隙长度，l表示网络节点层级，%表示取余。
47.具体而言，在网络节点入网后，cco会为每个网络节点分配一个唯一标识符，并将报文数据的最大发送时间、分组层级数量和csma时隙长度csma时隙和网络节点总数量通过信标帧发送给每个网络节点。其中，由于物理层上有多个不同的tdma模式，每一种tdma模式对于同样的数据报文的数据报文发送时间不同，因此在无法判断其他网络节点的模式的情况下，采用设定的报文数据的最大发送时间；分组层级数量表示两个网络层级之间不会出现冲突的最小间隔，例如，假设分组层级数量为3，也就是第一网络层级、第二网络层级和第三网络层级为一组，三个网络层级之间会出现冲突，第一网络层级和第四网络层级之间不会出现冲突。根据网络节点的标识符、网络节点总数量、报文数据的最大发送时间、分组层级数量和csma时隙长度确定网络节点在同一层级的不同网络节点中的第一偏移时间，例如，通过上述公式中的(tei%a*s*l1)%(csma1/2)，可以计算得到第一偏移时间。根据网络节
点层级、分组层级数量和报文数据的最大发送时间确定网络节点的当前层级所处分组中的第二偏移时间，例如，通过上述公式中的(l%l1)*s，可以计算获得第二偏移时间。根据第一偏移时间和第二偏移时间之和，确定网络节点的偏移时间。通过上述方式，可以计算出每个网络节点的网络偏移时间，根据每个网络节点的偏移时间进行计时，在计时结束后，监测信道是处于空闲状态，还是忙碌状态，若处于空闲状态，则发送数据报文；如果处于忙碌状态，则采用vcs机制进行后续处理。
48.需要说明的是，在上述公式中需要对网络节点的标识符进行取余的原因在于，中间有网络节点下线，新的网络节点接入，cco会为新的网络节点分配一个标识符，此时记录的网络节点总数量增加了，而实际上网络节点总数量没变，为了防止出现溢出的情况，故需要取余，保证上述公式的准确性。
49.在本发明的另一些实施例中，上述基于csma协议的数据传输方法还包括：在报文数据启动周期定时器时，获取网络节点的周期定时器偏移时间；在周期定时器偏移时间计时结束的情况下，控制网络节点在csma时隙发送报文数据。
50.针对周期性管理报文而言，通过cco发送信标帧时，每个网络节点收到信标帧的起始时间相同，管理报文的周期相同，在管理报文的发送报文周期达到后，通过csma时隙发送报文，就会存在竞争，因此可以在管理报文第一次启动时，对每个网络节点的管理报文的发送时间进行时间偏移。尤其是对同一层级的网络节点，更需要进行时间偏移。
51.在周期性管理报文到期后，如果管理报文不在csma时隙，还在信标时隙时，无法发送报文数据，需要等到csma时隙到来之后，再发送报文数据，而在csma时隙到来之后，很有可能多个网络节点都需要发送，这是就会出现冲突，此时可以使用上述实施例中的在csma时隙到来时，先对每个网络节点进行时间偏移，在偏移时间结束后，再监测信道是否处于空闲状态，具体的过程参照上述实施例，这里不再赘述。
52.在本发明的一些实施例中，获取网络节点的周期定时器偏移时间，包括：根据网络节点的标识符、周期定时器的周期、报文数据的最大发送时间和分组层级数量确定网络节点在同一层级的不同网络节点中的第三偏移时间；根据网络节点层级、分组层级数量和报文数据的最大发送时间确定网络节点的当前层级所处分组中的第四偏移时间；根据第三偏移时间和第四偏移时间之和，确定网络节点的周期定时器偏移时间。其中，第三偏移时间和第四偏移时间可根据实际情况进行标定。
53.进一步地，在本发明的一些实施例中，通过以下公式确定网络节点的周期定时器偏移时间：offset2=(tei%(p/(s*l1)))*s+(l%l1)*s其中，offset2表示网络节点的周期定时器偏移时间，tei表示网络节点的标识符，p表示周期定时器的周期，s表示报文数据的最大发送时间，l1表示分组层级数量，l表示网络节点层级，%表示取余。
54.具体而言，在网络节点入网后，cco会为每个网络节点分配一个唯一标识符，并将网络报文周期定时器的周期、报文数据的最大发送时间、分组层级数量通过信标帧发送给每个网络节点。其中，由于物理层上有多个不同的tdma模式，每一种tdma模式对于同样的数据报文的数据报文发送时间不同，因此在无法判断其他网络节点的模式的情况下，采用设定的报文数据的最大发送时间；分组层级数量表示两个网络层级之间不会出现冲突的最小
间隔，例如，假设分组层级数量为3，也就是第一网络层级、第二网络层级和第三网络层级为一组，三个网络层级之间会出现冲突，第一网络层级和第四网络层级之间不会出现冲突。根据网络节点的标识符、周期定时器的周期、报文数据的最大发送时间和分组层级数量确定网络节点在同一层级的不同网络节点中的第三偏移时间，例如，通过上述公式中(tei%(p/(s*l1)))*s，可以计算得到第三偏移时间。根据网络节点层级、分组层级数量和报文数据的最大发送时间确定网络节点的当前层级所处分组中的第四偏移时间，例如，通过上述公式中的(l%l1)*s，可以计算获得第四偏移时间。根据第三偏移时间和第四偏移时间之和，确定网络节点的周期定时器偏移时间。通过上述方式，可以计算出每个网络节点的周期定时器偏移时间，根据每个网络节点的周期定时器偏移时间进行计时，在计时结束后，发送报文数据。
55.由此，本技术的方法，通过扩展信标中携带网络节点总数量，全网统一资源预留算法；相比传统的无时间延迟和完全随机时间延迟方法，加入网络节点的标识符的资源预留的自适应时间延迟算法，极大程度上避免了周期性管理报文的冲突概率，更加充分利用了时隙资源；加入设备信息（即网络节点信息）的csma时隙启动偏移，既避免了相邻网络节点发送报文的冲突概率，并解决了传统完全随机算法导致的时隙资源利用不充分问题。
56.综上所述，根据本发明实施例的基于csma协议的数据传输方法，接收信标帧，其中，信标帧携带csma时隙，在网络节点发送的报文数据到达csma时隙的情况下，并获取网络节点的偏移时间，在网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道处于空闲状态，控制网络节点发送报文数据。由此，该方法在网络节点发送的报文数据到达csma时隙的情况时，实时获取网络节点的偏移时间，并在网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道处于空闲状态，控制网络节点发送报文数据，避免了通讯节点之间的时隙竞争和冲突现象，从而提高了通信效率和稳定性。
57.对应上述实施例，本发明还提出了一种基于csma协议的数据传输装置。
58.如图2所示，本发明实施例的基于csma协议的数据传输装置100可包括：接收模块110、获取模块120和控制模块130。
59.其中，接收模块110用于接收信标帧，其中，信标帧携带csma时隙。获取模块120用于在网络节点发送的报文数据到达csma时隙的情况下，获取网络节点的偏移时间。控制模块130用于在网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道处于空闲状态，控制网络节点发送报文数据。
60.根据本发明的一些实施例，信标帧携带系统中网络节点总数量，获取模块120获取网络节点的偏移时间，具体用于：根据网络节点总数量、网络节点的基础参数和csma时隙长度确定网络节点的偏移时间；其中，网络节点的基础参数包括网络节点的标识符、报文数据的最大发送时间、分组层级数量和网络节点层级。
61.根据本发明的一些实施例，获取模块120根据网络节点总数量、网络节点的基础参数和csma时隙的时隙长度确定网络节点的偏移时间，具体用于：根据网络节点的标识符、网络节点总数量、报文数据的最大发送时间、分组层级数量和csma时隙长度确定网络节点在同一层级的不同网络节点中的第一偏移时间；根据网络节点层级、分组层级数量和报文数据的最大发送时间确定网络节点的当前层级所处分组中的第二偏移时间；根据第一偏移时间和第二偏移时间之和，确定网络节点的偏移时间。
62.根据本发明的一些实施例，获取模块120通过以下公式确定网络节点的偏移时间：offset1=(tei%a*s*l1)%(csma1/2)+(l%l1)*s其中，offset1表示网络节点的偏移时间，tei表示网络节点的标识符，a表示网络节点总数量，s表示报文数据的最大发送时间，l1表示分组层级数量，csma1表示csma时隙长度，l表示网络节点层级，%表示取余。
63.根据本发明的一些实施例，获取模块120还用于：在报文数据启动周期定时器时，获取网络节点的周期定时器偏移时间；在周期定时器偏移时间计时结束的情况下，控制网络节点在csma时隙发送报文数据。
64.根据本发明的一些实施例，获取模块120获取网络节点的周期定时器偏移时间，具体用于：根据网络节点的标识符、周期定时器的周期、报文数据的最大发送时间和分组层级数量确定网络节点在同一层级的不同网络节点中的第三偏移时间；根据网络节点层级、分组层级数量和报文数据的最大发送时间确定网络节点的当前层级所处分组中的第四偏移时间；根据第三偏移时间和第四偏移时间之和，确定网络节点的周期定时器偏移时间。
65.根据本发明的一些实施例，获取模块120通过以下公式确定网络节点的周期定时器偏移时间：offset2=(tei%(p/(s*l1)))*s+(l%l1)*s其中，offset2表示网络节点的周期定时器偏移时间，tei表示网络节点的标识符，p表示周期定时器的周期，s表示报文数据的最大发送时间，l1表示分组层级数量，l表示网络节点层级，%表示取余。
66.需要说明的是，本发明实施例的基于csma协议的数据传输装置中未披露的细节，请参照本发明实施例的基于csma协议的数据传输方法中所披露的细节，具体不再赘述。
67.根据本发明实施例的基于csma协议的数据传输装置，通过接收模块接收信标帧，其中，信标帧携带csma时隙，在网络节点发送的报文数据到达csma时隙的情况下，通过获取模块获取网络节点的偏移时间，在网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道处于空闲状态，控制模块控制网络节点发送报文数据。由此，该装置网络节点发送的报文数据到达csma时隙的情况时，实时获取网络节点的偏移时间，并在网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道状态，控制网络节点发送报文数据，避免了通讯节点之间的时隙竞争和冲突现象，从而提高了通信效率和稳定性。
68.对应上述实施例，本发明还提出了一种计算机可读存储介质。
69.本发明的计算机可读存储介质，其上存储有基于csma协议的数据传输程序，该基于csma协议的数据传输程序被处理器执行时实现上述的基于csma协议的数据传输方法。
70.本发明实施例的计算机可读存储介质，通过执行上述的基于csma协议的数据传输方法，能够避免通讯节点之间的时隙竞争和冲突现象，从而提高了通信效率和稳定性。
71.对应上述实施例，本发明还提出了一种通信设备。
72.如图3所示，本发明实施例的通信设备200可包括：存储器210、处理器220及存储在存储器210上并可在处理器220上运行的基于csma协议的数据传输程序，处理器220执行基于csma协议的数据传输程序时，实现上述的基于csma协议的数据传输方法。
73.根据本发明实施例的通信设备，通过执行上述的基于csma协议的数据传输方法，能够避免通讯节点之间的时隙竞争和冲突现象，从而提高了通信效率和稳定性。
74.对应上述实施例，本发明还提出了一种电力系统。
75.如图4所示，本发明实施例的电力系统300，包括上述的通信设备200。
76.本发明实施例的电力系统，通过上述的通信设备，能够避免通讯节点之间的时隙竞争和冲突现象，从而提高了通信效率和稳定性。
77.需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（ram），只读存储器（rom），可擦除可编辑只读存储器（eprom或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（cdrom）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
78.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（pga），现场可编程门阵列（fpga）等。
79.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
80.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
81.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
82.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种基于csma协议的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：接收信标帧，其中，所述信标帧携带csma时隙；在网络节点发送的报文数据到达所述csma时隙的情况下，获取所述网络节点的偏移时间；在所述网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道处于空闲状态，控制所述网络节点发送报文数据。2.根据权利要求1所述的基于csma协议的数据传输方法，其特征在于，所述信标帧携带系统中网络节点总数量，获取所述网络节点的偏移时间，包括：根据所述网络节点总数量、所述网络节点的基础参数和csma时隙长度确定所述网络节点的偏移时间；其中，所述网络节点的基础参数包括所述网络节点的标识符、所述报文数据的最大发送时间、分组层级数量和网络节点层级。3.根据权利要求2所述的基于csma协议的数据传输方法，其特征在于，根据所述网络节点总数量、所述网络节点的基础参数和所述csma时隙的时隙长度确定所述网络节点的偏移时间，包括：根据所述网络节点的标识符、所述网络节点总数量、所述报文数据的最大发送时间、分组层级数量和所述csma时隙长度确定所述网络节点在同一层级的不同网络节点中的第一偏移时间；根据网络节点层级、所述分组层级数量和所述报文数据的最大发送时间确定所述网络节点的当前层级所处分组中的第二偏移时间；根据所述第一偏移时间和所述第二偏移时间之和，确定所述网络节点的偏移时间。4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于csma协议的数据传输方法，其特征在于，通过以下公式确定所述网络节点的偏移时间：offset1=(tei%a*s*l1)%(csma1/2)+(l%l1)*s其中，offset1表示所述网络节点的偏移时间，tei表示所述网络节点的标识符，a表示网络节点总数量，s表示所述报文数据的最大发送时间，l1表示分组层级数量，csma1表示csma时隙长度，l表示网络节点层级，%表示取余。5.根据权利要求1所述的基于csma协议的数据传输方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述报文数据启动周期定时器时，获取所述网络节点的周期定时器偏移时间；在所述周期定时器偏移时间计时结束的情况下，控制所述网络节点在所述csma时隙发送所述报文数据。6.根据权利要求5所述的基于csma协议的数据传输方法，其特征在于，获取所述网络节点的周期定时器偏移时间，包括：根据所述网络节点的标识符、所述周期定时器的周期、所述报文数据的最大发送时间和分组层级数量确定所述网络节点在同一层级的不同网络节点中的第三偏移时间；根据网络节点层级、所述分组层级数量和所述报文数据的最大发送时间确定所述网络节点的当前层级所处分组中的第四偏移时间；根据所述第三偏移时间和所述第四偏移时间之和，确定所述网络节点的周期定时器偏
移时间。7.根据权利要求5或6所述的基于csma协议的数据传输方法，其特征在于，通过以下公式确定所述网络节点的周期定时器偏移时间：offset2=(tei%(p/(s*l1)))*s+(l%l1)*s其中，offset2表示所述网络节点的周期定时器偏移时间，tei表示所述网络节点的标识符，p表示所述周期定时器的周期，s表示所述报文数据的最大发送时间，l1表示分组层级数量，l表示网络节点层级，%表示取余。8.一种基于csma协议的数据传输装置，其特征在于，包括：接收模块，用于接收信标帧，其中，所述信标帧携带csma时隙；获取模块，用于在网络节点发送的报文数据到达所述csma时隙的情况下，获取所述网络节点的偏移时间；控制模块，用于在所述网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道处于空闲状态，控制所述网络节点发送报文数据。9.根据权利要求8所述的基于csma协议的数据传输装置，其特征在于，所述信标帧携带系统中网络节点总数量，所述获取模块获取所述网络节点的偏移时间，具体用于：根据所述网络节点总数量、所述网络节点的基础参数和csma时隙长度确定所述网络节点的偏移时间；其中，所述网络节点的基础参数包括所述网络节点的标识符、所述报文数据的最大发送时间、分组层级数量和网络节点层级。10.根据权利要求9所述的基于csma协议的数据传输装置，其特征在于，所述获取模块根据所述网络节点总数量、所述网络节点的基础参数和所述csma时隙的时隙长度确定所述网络节点的偏移时间，具体用于：根据所述网络节点的标识符、所述网络节点总数量、所述报文数据的最大发送时间、分组层级数量和所述csma时隙长度确定所述网络节点在同一层级的不同网络节点中的第一偏移时间；根据网络节点层级、所述分组层级数量和所述报文数据的最大发送时间确定所述网络节点的当前层级所处分组中的第二偏移时间；根据所述第一偏移时间和所述第二偏移时间之和，确定所述网络节点的偏移时间。11.根据权利要求8-10中任一项所述的基于csma协议的数据传输装置，其特征在于，所述获取模块通过以下公式确定所述网络节点的偏移时间：offset1=(tei%a*s*l1)%(csma1/2)+(l%l1)*s其中，offset1表示所述网络节点的偏移时间，tei表示所述网络节点的标识符，a表示网络节点总数量，s表示所述报文数据的最大发送时间，l1表示分组层级数量，csma1表示csma时隙长度，l表示网络节点层级，%表示取余。12.根据权利要求8所述的基于csma协议的数据传输装置，其特征在于，所述获取模块还用于：在所述报文数据启动周期定时器时，获取所述网络节点的周期定时器偏移时间；在所述周期定时器偏移时间计时结束的情况下，控制所述网络节点在所述csma时隙发送所述报文数据。
13.根据权利要求12所述的基于csma协议的数据传输装置，其特征在于，所述获取模块获取所述网络节点的周期定时器偏移时间，具体用于：根据所述网络节点的标识符、所述周期定时器的周期、所述报文数据的最大发送时间和分组层级数量确定所述网络节点在同一层级的不同网络节点中的第三偏移时间；根据网络节点层级、所述分组层级数量和所述报文数据的最大发送时间确定所述网络节点的当前层级所处分组中的第四偏移时间；根据所述第三偏移时间和所述第四偏移时间之和，确定所述网络节点的周期定时器偏移时间。14.根据权利要求12或13所述的基于csma协议的数据传输装置，其特征在于，所述获取模块通过以下公式确定所述网络节点的周期定时器偏移时间：offset2=(tei%(p/(s*l1)))*s+(l%l1)*s其中，offset2表示所述网络节点的周期定时器偏移时间，tei表示所述网络节点的标识符，p表示所述周期定时器的周期，s表示所述报文数据的最大发送时间，l1表示分组层级数量，l表示网络节点层级，%表示取余。15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有基于csma协议的数据传输程序，该基于csma协议的数据传输程序被处理器执行时实现根据权利要求1-7中任一项所述的基于csma协议的数据传输方法。16.一种通信设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的基于csma协议的数据传输程序，所述处理器执行所述基于csma协议的数据传输程序时，实现根据权利要求1-7中任一项所述的基于csma协议的数据传输方法。17.一种电力系统，其特征在于，包括如权利要求16所述的通信设备。

技术总结
本发明公开了一种基于CSMA协议的数据传输方法、数据传输装置、存储介质、通信设备以及电力系统，所述方法包括：接收信标帧，其中，信标帧携带CSMA时隙，在网络节点发送的报文数据到达CSMA时隙的情况下，获取网络节点的偏移时间，在网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道处于空闲状态，控制网络节点发送报文数据。本发明的基于CSMA协议的数据传输方法，通过接收信标帧，在网络节点发送的报文数据到达CSMA时隙的情况时，实时获取网络节点的偏移时间，并在网络节点的偏移时间计时结束时，监测信道状态，控制网络节点发送报文数据，从而能够避免通讯节点之间的时隙竞争和冲突现象，提高通信效率和稳定性。信效率和稳定性。信效率和稳定性。


技术研发人员：何谐 刘亮 崔炳荣 李红 胡海超 王硕厅 刁明响
受保护的技术使用者：北京智芯微电子科技有限公司
技术研发日：2023.09.01
技术公布日：2023/10/8