[發(fā)明專利]一種基于樹的低壓電力線寬帶載波通信組網方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710482974.1
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107332777A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設計）人: 李桂林;魏勝清
• 申請（專利權）人: 北京中宸泓昌科技有限公司
• 主分類號: H04L12/751
• 分類號: H04L12/751;H04L12/753;H04B3/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及通信技術領域，具體涉及一種基于樹的低壓電力線寬帶載波通信組網方法。

背景技術

低壓電力線寬帶載波通信網絡利用供電線路進行傳輸數(shù)據(jù)，不需要額外布線，具有充分利用現(xiàn)有資源、易施工、綜合成本低、不受環(huán)境條件限制等優(yōu)點。然而，電力線上輸入阻抗變化復雜、噪聲干擾導致信號衰減嚴重，同時用戶供電范圍和供電對象的經常變化以及負載加入退出的不確定性，使得低壓電力線寬帶載波通信網絡具有很大的時變性，這些因素都會嚴重影響電力線載波通信的可靠性。物理層可以通過信道估計、信道編碼以及調制解調方法等來改善電力線上鏈路通信的質量，但是僅依靠物理層和數(shù)據(jù)鏈路層有限的點對點通信是難以實現(xiàn)的，因此還需要網絡層通過選擇合適的路由組網算法來提高電力線通信的可靠性。

基于拓撲的最短路徑算法由Dijkstra算法將電力線載波通信網絡構造成一顆最小生成樹，從而得到源節(jié)點和目的節(jié)點間的最短路徑，在傳統(tǒng)的路由算法中往往是表現(xiàn)最佳的一個，但是需要定期與鄰居節(jié)點交換路由信息，并由Dijkstra算法計算最短路徑，這無疑增加了網路開銷，而且在節(jié)點數(shù)目較大時，這種開銷將不容忽視。

基于以上問題，本發(fā)明提出一種基于樹的低壓電力線寬帶載波通信網絡組網方法，在一定程度上解決了低壓電力線寬帶載波通信網絡路由效率不高的問題，并且降低了網絡開銷，提高了低壓電力線寬帶載波通信的可靠性。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是解決電力線載波通信網絡中傳統(tǒng)路由算法開銷過大、路由效率不高及多跳傳輸可靠性低的問題，上述的目的通過以下的技術方案實現(xiàn)：

一種基于樹的低壓電力線寬帶載波通信組網方法，其特征在于包括如下步驟：

S1、以網關節(jié)點為頭結點構造一棵有序樹，建立與頭結點能正常通信的子節(jié)點集，根據(jù)正常通信所要求的最小能量值E_min維護和更新子節(jié)點集；

S2、利用拓撲探索幀進行網絡拓撲探索，按照能量值的大小依次選擇候選路由節(jié)點，優(yōu)先將能量值小的子節(jié)點分配為候選路由節(jié)點，如果該子節(jié)點能探索到未加入網絡的節(jié)點，則該子節(jié)點成為路由節(jié)點，否則成為普通節(jié)點；然后在子節(jié)點集中選擇能量值次小的子節(jié)點重復上面的過程，直到子節(jié)點集中所有的子節(jié)點都被選為候選路由節(jié)點并且執(zhí)行了搜索過程；探索完成后的電力線網絡在邏輯上構成樹型拓撲；

S3、新加入到網絡的子節(jié)點由其父節(jié)點分配網絡地址；

S4、如果普通節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包到網絡中的其他節(jié)點，則直接將該數(shù)據(jù)包轉發(fā)給其父節(jié)點，由父節(jié)點進行轉發(fā)；如果路由節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包到網絡地址為D的目的節(jié)點，則判斷目的節(jié)點是否是路由節(jié)點的后裔節(jié)點，如果是則發(fā)送到規(guī)定節(jié)點地址，如果不是則發(fā)送到該路由節(jié)點的父節(jié)點，由父節(jié)點進行轉發(fā)。

優(yōu)選地，在步驟S1中，定義網關節(jié)點的節(jié)點集為S_N＝{n₁,n₂,...,n_i,...,n_M}，n_i表示第i個節(jié)點，M表示網絡中節(jié)點的個數(shù)；與節(jié)點n_i可以正常通信的子節(jié)點集定義為N_i＝{n_j|E_ij＜E_min；j＝0,1,2,...,M}，其中n_j表示第j個節(jié)點，E_ij表示n_i和n_j兩個節(jié)點之間傳送信號的能量值。

優(yōu)選地，在步驟S3中，規(guī)定每個父節(jié)點最多可以連接C_m個子節(jié)點，子節(jié)點集中最多有R_m個路由節(jié)點，網絡的最大深度為L_m，C_Skip(d)是網絡深度為d的父節(jié)點為其子節(jié)點分配的地址之間的偏移量，設置網關節(jié)點的網絡地址為0以及網絡深度Depth₀＝0；假設父節(jié)點n_k的網絡深度為d，地址為A_k,如果新加入的子節(jié)點n_p是其父節(jié)點n_k的第p個普通節(jié)點，則n_k為該節(jié)點n_p分配的網絡地址為：

A_p＝A_k+C_skip(d)×R_m+p,1≤p≤C_m-R_m；