[發(fā)明專(zhuān)利]基于動(dòng)態(tài)博弈的低壓電力線通信局域網(wǎng)性能優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710282671.5
• 申請(qǐng)日: 2017-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106921413B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉勝;崔瑩;徐殿國(guó)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B3/54
• 分類(lèi)號(hào): H04B3/54;H04B17/382
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳昕

本發(fā)明提供一種自適應(yīng)改變信道接入?yún)?shù)、提高電力線載波通信局域網(wǎng)吞吐量、帶寬利用率和時(shí)隙利用率的基于動(dòng)態(tài)博弈的低壓電力線通信局域網(wǎng)性能優(yōu)化方法，屬于通信領(lǐng)域。包括：步驟一：當(dāng)?shù)蛪弘娏€通信局域網(wǎng)的時(shí)隙啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟二；步驟二：節(jié)點(diǎn)判斷信道當(dāng)前是否處于空閑狀態(tài)，若是，轉(zhuǎn)入步驟三，若否，選擇其他通道，重復(fù)本步驟；步驟三：節(jié)點(diǎn)運(yùn)用隱馬爾科夫預(yù)測(cè)算法預(yù)測(cè)競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)對(duì)信道狀態(tài)的判決結(jié)果，獲得參與信道競(jìng)爭(zhēng)的活躍節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)n；步驟四：根據(jù)獲取的n，獲得信道的最佳接入概率p；步驟五：以獲得的最佳接入概率p請(qǐng)求接入信道，若是成功接入，在非對(duì)稱(chēng)信道環(huán)境下節(jié)點(diǎn)以接入概率p向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)分組，若接入不成功，轉(zhuǎn)入步驟二。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低壓電力線通信局域網(wǎng)性能優(yōu)化方法，特別涉及一種基于動(dòng)態(tài)博弈的低壓電力線通信局域網(wǎng)性能優(yōu)化方法，屬于通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)

能源互聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志，現(xiàn)已得到全世界的廣泛關(guān)注。作為電力系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向，同時(shí)受“工業(yè)4.0”及“互聯(lián)網(wǎng)+”潮流的影響，電力能源互聯(lián)網(wǎng)將成為當(dāng)今學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)之一。能源路由器作為能源互聯(lián)網(wǎng)的核心接口，同時(shí)也是電力能源互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)的可行性方案之一，因此，以能源路由器組建的網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)低壓電力線載波通信MAC層接入控制協(xié)議的研究，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)組建后的低壓電力線通信(power line communication,PLC)局域網(wǎng)QoS性能提高，這將對(duì)電力能源互聯(lián)網(wǎng)流量?jī)?yōu)化、網(wǎng)絡(luò)擁塞等性能有著重要的理論意義及工程價(jià)值。

低壓電力線通信MAC層協(xié)議在整個(gè)協(xié)議棧中占有重要地位，協(xié)議性能好壞直接影響帶寬資源受限PLC網(wǎng)絡(luò)吞吐量、頻帶利用率及時(shí)隙利用率等綜合性能。現(xiàn)階段MAC協(xié)議主要采用TDMA或CSMA協(xié)議。TDMA要求節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘嚴(yán)格同步，一定程度上該協(xié)議的應(yīng)用將受到限制；部分研究人員集中對(duì)CSMA信道接入?yún)f(xié)議展開(kāi)研究，但該協(xié)議本質(zhì)上無(wú)法從解決沖突，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量、帶寬利用率等性能相對(duì)較低。基于此，現(xiàn)階段存在的問(wèn)題包括如下：

1.節(jié)點(diǎn)對(duì)信道的接入會(huì)直接影響到鄰居節(jié)點(diǎn)的接入性能。

2.由于節(jié)點(diǎn)接入信道的隨機(jī)性，要獲得參與信道競(jìng)爭(zhēng)的活躍節(jié)點(diǎn)數(shù)相對(duì)較難。盡管已有部分文獻(xiàn)提出與之相關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)數(shù)估計(jì)算法，但算法均較為復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)上存在較大困難。

3.網(wǎng)絡(luò)接入荷載較重時(shí)，節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)分組碰撞概率較大，易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)堵塞，導(dǎo)致帶寬利用率、吞吐量及時(shí)隙利用率等性能下降。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述不足，本發(fā)明提供一種自適應(yīng)改變信道接入?yún)?shù)、提高電力線載波通信局域網(wǎng)吞吐量、帶寬利用率和時(shí)隙利用率的基于動(dòng)態(tài)博弈的低壓電力線通信局域網(wǎng)性能優(yōu)化方法。

本發(fā)明的基于動(dòng)態(tài)博弈的低壓電力線通信局域網(wǎng)性能優(yōu)化方法，包括如下步驟：

步驟一：當(dāng)?shù)蛪弘娏€通信局域網(wǎng)的時(shí)隙啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)入步驟二；

步驟二：節(jié)點(diǎn)判斷信道當(dāng)前是否處于空閑狀態(tài)，若是，轉(zhuǎn)入步驟三，若否，選擇其他通道，重復(fù)本步驟；

步驟三：節(jié)點(diǎn)運(yùn)用隱馬爾科夫預(yù)測(cè)算法預(yù)測(cè)競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)對(duì)信道狀態(tài)的判決結(jié)果，獲得參與信道競(jìng)爭(zhēng)的活躍節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)n；

步驟四：根據(jù)獲取的n，獲得信道的最佳接入概率p；

步驟五：以獲得的最佳接入概率p請(qǐng)求接入信道，若是成功接入，在非對(duì)稱(chēng)信道環(huán)境下節(jié)點(diǎn)以接入概率p向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)分組，若接入不成功，轉(zhuǎn)入步驟二。

優(yōu)選的是，所述步驟三包括如下步驟：

利用t-1時(shí)隙的后驗(yàn)概率計(jì)算當(dāng)前t時(shí)隙的先驗(yàn)概率，再根據(jù)當(dāng)前t時(shí)隙的觀測(cè)信道狀態(tài)序列修正先驗(yàn)概率，得到當(dāng)前t時(shí)隙的后驗(yàn)概率：

其中，

S_t表示變量；