[發明專利]低壓電力載波通信的雙種群遺傳蟻群路由方法

有效

• 申請號: 201710483782.2
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107483079B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 王建安;段文輝;黃夢蘭;王發義;李岳;路福慶;張歆艷;韓紅峰;張志峰
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司信陽供電公司;國網河南省電力公司安陽供電公司
• 主分類號: H04B3/54
• 分類號: H04B3/54;H04L12/721;G06N3/00
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 李想

本發明提供的低壓電力載波通信的雙種群遺傳蟻群路由算法，該算法利用雙種群的快速適應性和獨立并行搜索能力，在動態范圍內尋找最優解，采用定期交換彼此種群的優良解的方法，擴大全局解搜索空間，降低算法容易陷入局部最優的可能性，最終找出全局最優。該算法能快速適應動態變化的低壓電力線網絡，提高全局收斂性與魯棒性。

技術領域

本發明涉及通信領域，具體為低壓電力線載波通信系統中的路由算法。

背景技術

近些年世界各國開始圍繞著智能化電網建設進行研究和發展，其中，低壓電力線載波通信(Power Line Communication，PLC)技術作為其中關鍵的信息通信方式受到了非常廣泛的關注。選擇利用世界上覆蓋面積最大的傳輸媒介—電力線，通過電信號進行數據的傳輸已然成為各國研究的一個共識。然而，由于電力線上節點規模的不斷增加，電力線路建設年代的跨度太大，并且多數地區電力線路的智能化程度較低，都導致利用電力線載波進行數據通信的可靠性并不理想。在過去幾年中，大多數學者對PLC技術的可靠性研究和改進均是在物理層和數據鏈路層進行，但這方面的改進對PLC技術的可靠性提升效果并不明顯，從而一些學者開始逐漸著眼于對網絡層的研究。通過對低壓電力線的信道進行模型建立與信道估計等方法，在分析出信道的三大特性的基礎上，認為只有利用中繼技術才能夠有效提高PLC的可靠性，通過合適的中繼路由算法可以提高電力線載波通信技術的可靠性和應用領域。

通過對現有的蟻群算法(ACA)和遺傳優化蟻群算法(GOACA)進行深入分析，發現兩種算法雖然都能夠滿足低壓電力線載波通信網絡組網的要求，但算法中均使用單一種群進行搜索，種群中個體的多樣性會隨搜索的進行而變少，使算法有可能出現過早收斂到局部最優，造成算法性能并不理想，這樣就降低了電力線載波通信的可靠性。

發明內容

本發明提供一種低壓電力線載波通信系統中的路由算法，以解決現有技術存在的問題。

本發明采用以下技術方案：

低壓電力載波通信的雙種群遺傳蟻群路由方法，STP1：設置起始節點和目標節點；并在起始節點處設置兩個蟻群種群；

STP2：針對每個蟻群種群，根據蟻群算法，計算蟻群中的螞蟻全部從起始節點到達目標節點后的所有解，記錄此次迭代中的最可靠解；

STP3：將最可靠解作為父代種群，通過遺傳算法找到種群中的最強個體，獲取該最強個體通過的路徑；

STP4：將最強個體通過的路徑和作為父代種群的最可靠解進行對比，獲取兩者當中更好的路徑；

STP5：對獲取的更好的路徑，通過全局信息素濃度更新方法進行全局信息素濃度的更新；

STP6：判斷兩個種群的迭代次數是否達到設定的條件，未達到，則繼續重復STP2～STP5的過程，達到，則交換兩個種群獲取的STP2中的最可靠解的信息素信息；

STP7：針對交換過信息素信息的兩個種群，如果未達到最大迭代次數，則重復STP2～STP6的迭代過程；達到，則輸出最可靠解。

所述STP2中，通過蟻群算法獲取最可靠解時，假設種群中螞蟻數量是k(k＝1,2，……，m)，t時刻，第i只螞蟻選擇j節點作為下一跳節點的概率P為：

其中，j表示螞蟻i下一步選擇的節點，信噪比最高的節點，allowed表示螞蟻i下一步可以選擇的所有節點的集合；

q為隨機數，q∈[0,1]，q₀為[0,1]區間內的一個定值，當q＞q₀時，按照下式計算城市j作為下一條節點的概率：