[發明專利]基于寬帶電力載波信道的多重度量動態路由決策方法

有效

• 申請號: 201710590734.3
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107483080B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 趙四海;李建煒;常興智;李紅信;南權;閆濤;梁亮;楊攀登;楊曉峰;王娜
• 申請（專利權）人: 寧夏隆基寧光儀表股份有限公司
• 主分類號: H04B3/54
• 分類號: H04B3/54;H04B17/309;H04L12/721
• 代理公司: 廣州市一新專利商標事務所有限公司 44220
• 代理人: 張芳

本發明涉及路由算法，具體是一種評估寬帶電力線載波信道的鏈路質量的算法，以及綜合多個度量指標，做出路由決策的方法，尤其是一種基于寬帶電力載波信道的多重度量動態路由決策方法。其特點是，包括如下步驟：S1：首先基于特征值分解估計得出信道參數；S2：然后對估計結果進行平滑處理；S3：以平滑后的信道的頻率響應估計為指標，對發送節點到接收節點的信道質量進行分級；S4：結合信道質量指標與其它路由指標，做出路由決策。本發明方法中通過對鏈路質量的度量，充分考慮了OFDM調制方式下的寬帶電力線載波信道的特點，通過評估電力線載波信道對OFDM頻段的頻率響應情況，得出載波信道的鏈路質量。

技術領域

本發明涉及路由算法，具體是一種評估寬帶電力線載波信道的鏈路質量的算法，以及綜合多個度量指標，做出路由決策的方法，尤其是一種基于寬帶電力載波信道的多重度量動態路由決策方法。

背景技術

傳統的電力線載波通信網絡由于通信節點的資源有限，不能采用TCP/IP協議進行通信，因而不具開放性。隨著以OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，即正交頻分復用技術)調制技術為特征的寬帶電力線載波通信的日趨成熟，提高了電力線載波通信網絡的數據通信速率，使得原先在窄帶電力線載波通信中不適用的物聯網技術，例如：6LoWPAN、IPv6、IP路由協議等，可以應用到寬帶電力線載波通信網絡中，使電力線載波通信網真正融合到物聯網中，使寬帶電力線載波通信網絡是物聯網的一個重要組成部分，并且通過公用網絡訪問，從而促進智能電網的管理水平。IPv6技術引入電力線載波通信網絡，使任一載波節點都被分配了唯一的IPv6地址，從而可以采用已經成熟的IP路由技術。先進表計基礎架構(AMI)、電力線載波通信的標準IEEE.1901.2，均采用IP協議為網絡層協議。

物聯網IP路由的協議RPL(IPv6 Routing Protocol for Low-Power and LossyNetworks)，是專門針對低功耗有損傳輸網絡(Low-Power and Lossy Networks，LLN)設計的網絡層路由協議。電力線載波通信網、無線傳感器網絡均屬于LLN網絡，其特點是物理層可接受的最大幀長度規定為127字節。此規定適應網絡的有損傳輸特點，以減小數據幀傳輸過程中的差錯率。RPL協議是一個基于IPv6的距離矢量路由協議，它通過一個目標函數OF(Objective Function)計算路由度量標準(Metric)，建立一個目標導向的有向無環圖DODAG(Destination Oriented Directed Acyclic Graph)。每個DODAG中的節點(根節點除外)會選擇一個父節點作為沿著DODAG指向根節點的默認路由。這種路由方式非常適合自動抄表(AMR)應用，自動抄表的數據集中器就是DODAG的根節點。

RPL協議采用的路由度量是網絡層的度量標準，主要有兩類：一是“跳數”：跳數指數據包從發送節點到達根節點需要經過中間節點的次數，跳數越多，數據包被轉發的次數就越多。當節點使用跳數作為路由度量標準時，目標函數在選擇父節點時會考察周圍的鄰居節點，并從中選擇到達根節點跳數最少得一個作為自己的父親節點。每個節點到根節點的跳數信息會通過DIO消息更新，顯然，跳數是一種累加的度量標準。

使用跳數作為路由度量標準是RPL提供的最為簡便的一種方法，它操作簡單，計算的復雜度低，控制信息的開銷也比較小。但將跳數作為路由度量標準的問題也是顯而易見的，跳數信息不能夠反應鏈路的質量，節點可能會選擇那些跳數較少，但鏈路質量很糟糕的路徑。如此，不僅不能提高傳輸效率，反而會影響網絡的整體性能。所以該度量標準僅僅適用于網絡規模較小，且鏈路質量有保證的環境。

RPL采用的另一路由度量標準是“期望傳輸次數ETX”。ETX主要衡量的是成功傳輸一個數據包所需要的平均傳輸次數。