低压电力线通信准蛛网分形组网方法技术

低压电力线通信准蛛网分形组网方法，涉及低压电力线通信准蛛网分形组网技术。本发明专利技术是为了解决现有组网方法存在组网效率低、可靠性较差、抗毁性较差等问题。本发明专利技术的方法：主节点先为自己分配两个时隙，在第一个时隙内，主节点会纠正与从节点间的频率偏移量。在第二个时隙内，主节点会向通信范围内的从节点发送允许节点注册的数据帧。当从节点成功注册后，主节点会给予应答。在汇聚区，主节点将已注册的从节点存到拓扑表中，并为其分配TEI。在汇聚过程结束后，主节点对已注册的从节点分配时隙，获得时隙的从节点按时隙的分配顺序进行组网。本发明专利技术适用于低压电力线通信场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及低压电力线通信准蛛网分形组网技术。
技术介绍
随着对低压电力线载波通信组网效率及网络可靠性要求的不断提高，现阶段采用 的组网算法，如洪泛算法、分簇算法、蚁群算法、平面蛛网算法等，也存在如下的问题： 1、现阶段洪泛组网方法较为突出的问题是：当网内节点数量增多时，节点接收到 的组网帖冲突概率就会变大，导致节点间组网效率相对较低。 2、分簇组网方法是源节点W某种机制选出簇头节点后，再通过簇头节点对剩余节 点逐步进行组网。但该方法存在两个问题，第一个是分簇网络拓扑可靠性较差；第二个是簇 头节点发生故障后，局部网络节点之间就不能正常地进行通信，网络抗毁性较差。 3、现阶段蚁群组网方法突出的问题是组网机制较为复杂、计算量较大，需要较长 的组网时间，组网效率相对较低。 4、现阶段平面蛛网组网方法突出的问题是子蛛网内的主节点或主节点间的链路 发生故障后，子蛛网间就不能正常地进行通信。若网络含有多级子蛛网，某级子蛛网出现故 障后将严重影响整个网络的运行。
技术实现思路
本专利技术是为了解决W下问题：[000引 1)、现有洪泛组网方法存在的当网内节点数量增多时，节点接收到的组网帖冲突 概率就会变大，导致节点间组网效率相对较低；2)、现有分簇组网方法存在的分簇网络拓扑可靠性较差，W及当簇头节点发生故 障后，局部网络节点之间就不能正常地进行通信，网络抗毁性较差； 3)、现有蚁群组网方法突出的问题是组网机制较为复杂、计算量较大，需要较长的 组网时间，导致组网效率相对较低； 4)、现有平面蛛网组网方法在子蛛网内的主节点或主节点间的链路发生故障后， 子蛛网间就不能正常地进行通信，W及若网络含有多级子蛛网，某级子蛛网出现故障后将 严重影响整个网络的运行； 从而提供一种。 ，其特征是：将低压电力线通信逻辑网络等 效为M个单层准立体蛛网模型组成的网络，M为正整数；每层准立体蛛网模型由主节点和从 节点组成；所述从节点包括中继节点和终端节点； 网内每个节点均具有两个时隙，其中： 对于主节点，第一个时隙用于与其通信范围内的从节点进行频偏纠正；第二个时 隙用于向其通信范围内的其他节点发送允许节点注册的信标帖，实现从节点的注册过程； 对于从节点，第一个时隙用于与其通信范围内的从节点进行频偏纠正；第二个时 隙用于向其通信范围内的其他节点发送允许节点注册的信标帖，实现从节点向其注册过 程； 准立体蛛网分级分形组网方法由W下步骤实现： 步骤一、主节点先为自己分配两个时隙，在第一个时隙中，主节点向其通信范围内 的从节点发送N次频偏纠正帖，N为正整数；收到该帖的从节点动态调整晶振频率，经过N 次调整后，实现纠正与主节点间的频率偏移量； 在第二个时隙中，主节点向其通信范围内的从节点发送允许节点注册的数据帖， 收到该帖的从节点WCSMA机制抢占信道向主节点进行注册； 步骤二、当主节点收到从节点注册的数据帖后，主节点向从节点发送应答帖ACK， 收到ACK的从节点实现成功注册，不再向主节点注册； 未成功注册的从节点再WCSMA机制抢占信道向主节点进行注册； 步骤=、在第二个时隙结束后，主节点把已成功注册的从节点进行汇聚并为其分 配TEI，收到TEI的从节点将该信息存到数据表； 步骤四、主节点判断获得TEI的从节点的数量是否小于四个，如果判断结果为是， 则执行步骤八；如果判断结果为否，则执行步骤五； 步骤五、主节点为未分配时隙的前四个已获得TEI的从节点分配时隙； 步骤六、对于四个被分配时隙的从节点，记为从节点i，i= 1，2,3或4; 在第一个时隙内，该从节点i会向其通信范围内的其他节点发送N次频偏纠正帖， 收到该帖的从节点将动态调整晶振频率；经过N次调整后，实现纠正与该从节点i之间的频 率偏移量；在第二个时隙内，该从节点i会向其通信范围内的其他从节点发送允许节点注册 的数据帖；[002引当其它从节点接收到该数据帖后，将WCSMA机制抢占信道并向从节点i注册，从 而建立了分级网络；由于从节点i在组网过程中，同层从节点也会收到从节点i发出的信标 帖，因此收到该信标帖的从节点就把该节点存入到邻居表中，从而建立了分层网络； 实现四个被分配时隙的从节点对其通信范围内的其他从节点进行组网； 步骤屯、判断剩余的未分配时隙的已获得TEI的从节点的数量是否小于四，如果 判断结果为是，则执行步骤八；如果判断结果为否，则返回执行步骤五； 步骤八、主节点对剩余的未分配时隙的已获得TEI的从节点分配时隙；并按照步 骤六至步骤屯的方法，实现该剩余的已获得TEI的从节点对其通信范围内的其他从节点进 行组网； 步骤九、上述被分配时隙的从节点作为第一层从节点；当第一层从节点按照时隙 的先后顺序完成组网后，各第一层从节点将新注册的从节点向主节点进行汇聚； 当主节点收到第一层从节点的汇聚信息后： 首先将汇聚的新从节点存到拓扑表中； 其次主节点对第一层从节点回复ACK，表示主节点已收到该从节点发的汇聚信 息； 此时有新注册的从节点汇聚到主节点上的第一层从节点收到ACK帖后升级为中 继节点； 最后主节点再为新注册的从节点分配TEI; 当汇聚过程结束后，主节点再为新获得TEI的从节点分配时隙，获得时隙的从节 点将重复上述步骤四至步骤八的过程，直至网内其余节点均加入到网络中，完成低压电力 线通信准蛛网分形组网。 低压电力线通信准蛛网分形组网，主节点对第一层从节点的邻居表进行仲裁，选 出邻居表中从节点最多的那个从节点作为主节点的热备份。 本专利技术获得的有益效果有： 1)、本专利技术，降低了节点接收到组网帖的冲 突概率，实现大量节点之间的高效组网； 2)、本专利技术的，增强了网络可靠性和抗毁 性； 3)、本专利技术，组网复杂度较低、计算量相对较 小，提高了网内节点间的组网效率； W44] 4)、本专利技术，实现主节点的热备份。即使主节 点出现故障，网络仍可正常运行，避免了网络重组； 本专利技术具有较强的通用性，适用于农村网络入户、车载娱乐系统、高铁/地铁列车 系统、智能充电站、军事等其他领域中的推广和普及。【附图说明】 图1是传统的平面蛛网模型示意图；图中b为主节点，a为从节点； 图2是准立体蛛网模型立体示意图；图中b为主节点，a为终端节点； W48] 图3是准立体蛛网模型俯视示意图；图中b为主节点，a为从节点； 图4是准蛛网分级分形式结构网络模型立体示意图；图中A为主节点，B为从节点 / 一级中继主节点，C为从节点/二级中继主节点，D为从节点/S级中继主节点，E为从节 点/五级中继主节点，F为从节点/六级中继主节点； 图5是准蛛网分级分形式结构网络模型俯视示意图；图中b为主节点，a为从终端 节点，C为中继节点； 图6是节点时隙及功能示意图； 图7是准立体蛛网分级分形网络拓扑示意图；【具体实施方式】【具体实施方式】 一、，在低压电力线载波通信 系统中，采用准蛛网分级分形组网方法可实现对网内节点的组网过程。准立体蛛网模型是 由主节点、从节点组成。从节点包括中继节点和终端节点，如图1至3所示。与平面蛛网模 型相比，该模型更能准确地反映真实低压电力线网络的拓扑结构，因此本专利技术将低压电力 线通信逻辑网络等效为多个单层准立体蛛网组成的网络，如图4至5所示。 为了有效解释准蛛网分级分形组网方法，首先对节点时本文档来自技高网...

【技术保护点】
低压电力线通信准蛛网分形组网方法，其特征是：将低压电力线通信逻辑网络等效为M个单层准立体蛛网模型组成的网络，M为正整数；每层准立体蛛网模型由主节点和从节点组成；所述从节点包括中继节点和终端节点；网内每个节点均具有两个时隙，其中：对于主节点，第一个时隙用于与其通信范围内的从节点进行频偏纠正；第二个时隙用于向其通信范围内的其他节点发送允许节点注册的信标帧，实现从节点的注册过程；对于从节点，第一个时隙用于与其通信范围内的从节点进行频偏纠正；第二个时隙用于向其通信范围内的其他节点发送允许节点注册的信标帧，实现从节点向其注册过程；准立体蛛网分级分形组网方法由以下步骤实现：步骤一、主节点先为自己分配两个时隙，在第一个时隙中，主节点向其通信范围内的从节点发送N次频偏纠正帧，N为正整数；收到该帧的从节点动态调整晶振频率，经过N次调整后，实现纠正与主节点间的频率偏移量；在第二个时隙中，主节点向其通信范围内的从节点发送允许节点注册的数据帧，收到该帧的从节点以CSMA机制抢占信道向主节点进行注册；步骤二、当主节点收到从节点注册的数据帧后，主节点向从节点发送应答帧ACK，收到ACK的从节点实现成功注册，不再向主节点注册；未成功注册的从节点再以CSMA机制抢占信道向主节点进行注册；步骤三、在第二个时隙结束后，主节点把已成功注册的从节点进行汇聚并为其分配TEI，收到TEI的从节点将该信息存到数据表；步骤四、主节点判断获得TEI的从节点的数量是否小于四个，如果判断结果为是，则执行步骤八；如果判断结果为否，则执行步骤五；步骤五、主节点为未分配时隙的前四个已获得TEI的从节点分配时隙；步骤六、对于四个被分配时隙的从节点，记为从节点i，i＝1，2，3或4；在第一个时隙内，该从节点i会向其通信范围内的其他节点发送N次频偏纠正帧，收到该帧的从节点将动态调整晶振频率；经过N次调整后，实现纠正与该从节点i之间的频率偏移量；在第二个时隙内，该从节点i会向其通信范围内的其他从节点发送允许节点注册的数据帧；当其它从节点接收到该数据帧后，将以CSMA机制抢占信道并向从节点i注册，从而建立了分级网络；由于从节点i在组网过程中，同层从节点也会收到从节点i发出的信标帧，因此收到该信标帧的从节点就把该节点存入到邻居表中，从而建立了分层网络；实现四个被分配时隙的从节点对其通信范围内的其他从节点进行组网；步骤七、判断剩余的未分配时隙的已获得TEI的从节点的数量是否小于四，如果判断结果为是，则执行步骤八；如果判断结果为否，则返回执行步骤五；步骤八、主节点对剩余的未分配时隙的已获得TEI的从节点分配时隙；并按照步骤六至步骤七的方法，实现该剩余的已获得TEI的从节点对其通信范围内的其他从节点进行组网；步骤九、上述被分配时隙的从节点作为第一层从节点；当第一层从节点按照时隙的先后顺序完成组网后，各第一层从节点将新注册的从节点向主节点进行汇聚；当主节点收到第一层从节点的汇聚信息后：首先将汇聚的新从节点存到拓扑表中；其次主节点对第一层从节点回复ACK，表示主节点已收到该从节点发的汇聚信息；此时有新注册的从节点汇聚到主节点上的第一层从节点收到ACK帧后升级为中继节点；最后主节点再为新注册的从节点分配TEI；当汇聚过程结束后，主节点再为新获得TEI的从节点分配时隙，获得时隙的从节点将重复上述步骤四至步骤八的过程，直至网内其余节点均加入到网络中，完成低压电力线通信准蛛网分形组网。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓胜，崔莹，刘佳生，姚友素，张芮，刘浩，徐殿国，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23