基于非对称信道的电力线通信的组网方法技术

本发明专利技术公开了一种基于非对称信道的电力线通信的组网方法，其包括：从中心节点开始进行逐级组网，直到所有终端节点都完成本级组网得到初始化的电力线通信网的拓扑表，该拓扑表包括所有节点的上级节点信息，上行信道质量信息和下行信道质量信息；每个终端节点根据该拓扑表中的自身的上行信道质量信息和下行信道质量信息，选择双向信道质量信息最佳的上级节点确定为最终的上级节点，并更新到所述拓扑表中。该组网方法能够以更便捷且更节约电力通信资源的方式进行电力通信组网，并且能够提供更为稳定可靠的通信网。

【技术实现步骤摘要】
基于非对称信道的电力线通信的组网方法
本专利技术是关于电力线载波通信领域，特别是关于一种基于非对称信道的电力线通信的组网方法。
技术介绍
电力线载波(简称PLC)是目前国内用电信息采集系统建设的主要通信手段，在用电信息采集系统中，利用该手段主要完成居民用户到配电变压器之间的通信，完成数据采集和费控等功能应用。目前，市场上电力线载波通信组网大多采用动态自动中继方式。根据具体组网方案，按照电表端电力线载波通信模块的中继级别和响应时间分配地址，建立连接后进行自动监测，根据网络的情况自动进行调整，保证实时通信。然而这种方式是集中器通过对载波模块的轮询，利用排列组合的方式穷举传输出有效中继路径。具体来说，目前组网方式主要采用洪泛算法，即对任一路由节点，当收到一个非重复的广播消息时，它将此消息逐级向外扩散，最终遍历全网，实现全网信息覆盖，这种方式比较容易产生大量的重复消息，使得带宽被浪费，同时质造成大量冲突和碰撞，降低消息的传输成功率。并且该机制采用“全网监听、冲突避让”的机制，在无需了解电网的网络拓扑结构的情况下通过随机搜索的思路，逐步覆盖全网，这一技术会导致中继效率不高，而且对于无法形成链路的“孤岛”无法组网，降低了通信的可靠性。上述问题在电力线载波技术实际应用中会表现为电表抄收时间长，且成功率低的问题。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于非对称信道的电力线通信的组网方法，其能够以更便捷且更节约电力通信资源的方式进行电力通信组网，并且能够提供更为稳定可靠的通信网。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于非对称信道的电力线通信的组网方法。电力线通信网包括中心节点和终端节点。该组网方法包括：从中心节点开始进行逐级组网，直到所有终端节点都完成本级组网得到初始化的电力线通信网的拓扑表，该拓扑表包括所有节点的上级节点信息，上行信道质量信息和下行信道质量信息；每个终端节点根据该拓扑表中的自身的上行信道质量信息和下行信道质量信息，选择双向信道质量信息最佳的上级节点确定为最终的上级节点，并更新到所述拓扑表中。在一优选的实施方式中，所述从中心节点开始进行逐级组网，直到所有终端节点都完成本级组网得到初始化的电力线通信网的拓扑表具体包括步骤1～10：1，中心节点以广播的方式发送组网搜索指令；2，收到所述组网搜索指令的所有终端节点向所述中心节点发送各自的应答帧，所述应答帧中包括本节点的初始发送信号功率信息；3，所述中心节点接收应答帧，并将收到的所有应答帧的发送节点设定为一级节点，并根据所述应答帧中的初始发送信号功率信息计算各个一级节点的上行发送功率和信道质量信息，并将计算出的各个一级节点的上行发送功率和信道质量信息以及设定的节点级别信息设置于组网设置指令内，然后将该组网设置指令以广播的方式发送给各个一级节点；4，各个一级节点收到所述组网设置指令后，设置自身为一级节点并将自身的上行发送功率设置为上述计算出的各自的上行发送功率，并向所述中心节点上报自身的上行发送功率、上行信道质量信息、下行信道质量信息完成一级组网；5，完成本级组网的节点作为上级节点以广播的方式发送组网搜索指令；6，收到所述组网搜索指令的所有终端节点向所述上级节点发送其应答帧，所述应答帧中包括本节点的初始发送信号功率信息；7，所述上级节点接收应答帧，并将收到的所有应答帧的发送节点设定为其下级节点，并根据所述应答帧中的初始发送信号功率信息计算各个下级节点的上行发送功率和信道质量信息，并将计算出的各个下级节点的上行发送功率和信道质量信息以及设定的节点级别信息设置于组网设置指令内，然后将该组网设置指令以广播的方式发送给各个下级节点；8，各个下级节点收到所述组网设置指令后，设置自身为上述上级节点的下级节点并将自身的上行发送功率设置为上述上级节点计算出的各自的上行发送功率，并且向所述中心节点上报其上级节点的节点号、自身的上行发送功率、上行信道质量信息、下行信道质量信息，至此完成该级组网；9，重复上述步骤5～步骤8，直至所有终端节点都完成本级组网。在一优选的实施方式中，根据所述应答帧中的初始发送信号功率信息计算各个下级节点的上行发送功率的算法包括：其中，Pup(i)为节点i的上行信号发送功率，P0为初始发送信号功率；αi为发送功率增益系数；SMAX为下级节点信号的接收功率最大值，SMIN为下级节点信号的接收功率最小值，Si为下级节点i信号的接收功率。在一优选的实施方式中，所述每个终端节点根据该拓扑表中的自身的上行信道质量信息和下行信道质量信息，选择双向信道质量信息最佳的上级节点确定为最终的上级节点，并更新到所述拓扑表中包括：所述每个终端节点根据该拓扑表中的自身的上行信道质量信息和下行信道质量信息，选择双向信道质量信息较佳的上级节点作为自身的预选上级节点；对于所述预选上级节点，计算出双向信道质量信息最佳的节点作为最终的上级节点。在一优选的实施方式中，所述每个终端节点根据该拓扑表中的自身的上行信道质量信息和下行信道质量信息，选择双向信道质量信息较佳的上级节点作为自身的预选上级节点具体包括：判断每个终端节点i与其所有的上级节点j之间的上行信道质量信息SNRup(i,j)和下行信道质量信息SNRdown(i,j)是否满足如下条件：满足条件的上级节点被认为双向信道质量信息较佳，作为预选上级节点。在一优选的实施方式中，对于所述预选上级节点，计算出双向信道质量信息最佳的节点作为最终的上级节点的方法包括：对于预选上级节点，计算max[αSNRup(i，j)+βSNRdown(i，j)]，该最大值对应的节点即为最终确定的上级节点，其中α、β为自定义选择系数。在一优选的实施方式中，所述电力线通信组网方法还包括：每个终端节点根据该拓扑表中的自身的上行信道质量信息和下行信道质量信息，选择双向信道质量信息仅次于最佳上级节点的节点确定为备用的上级节点，且更新到所述拓扑表中。在一优选的实施方式中，所述电力线通信组网方法还包括：通过调整下级节点的上行信号发送功率提高其上级节点所接收到的上行信道质量。与现有技术相比，根据本专利技术的基于非对称信道的电力线通信的组网方法，通过逐级完成初始化组网，且中心节点存储了到达所有节点的分级拓扑表，各终端节点存储其上级节点并设置完成各自的上行发送功率。通过调整上行信号功率，以提高上级节点所接收到的上行信号质量，确保上下级节点间可靠的双向通信。PLC组网优化后，每一级终端节点存储了该节点的最优上级节点以及备用上级节点，使通信质量达到最优。因此，所述基于非对称信道的电力线通信的组网方法更便捷且更节约电力通信资源，并且能够提供更为稳定可靠的通信网。附图说明图1是根据本专利技术一实施方式的基于非对称信道的电力线通信的组网方法的流程图；图2是根据本专利技术一实施方式的初始化组网过程示意图；图3是根据本专利技术一实施方式的初始化组网的步骤图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非对称信道的电力线通信的组网方法，电力线通信网包括中心节点和终端节点，其特征在于，该组网方法包括：从中心节点开始进行逐级组网，直到所有终端节点都完成本级组网得到初始化的电力线通信网的拓扑表，该拓扑表包括所有节点的上级节点信息，上行信道质量信息和下行信道质量信息；以及每个终端节点根据该拓扑表中的自身的上行信道质量信息和下行信道质量信息，选择双向信道质量信息最佳的上级节点确定为最终的上级节点，并更新到所述拓扑表中。

【技术特征摘要】
1.一种基于非对称信道的电力线通信的组网方法，电力线通信网包括中心节点和终端节点，其特征在于，该组网方法包括：从中心节点开始进行逐级组网，直到所有终端节点都完成本级组网得到初始化的电力线通信网的拓扑表，该拓扑表包括所有节点的上级节点信息，上行信道质量信息和下行信道质量信息；以及每个终端节点根据该拓扑表中的自身的上行信道质量信息和下行信道质量信息，选择双向信道质量信息最佳的上级节点确定为最终的上级节点，并更新到所述拓扑表中。2.如权利要求1所述的基于非对称信道的电力线通信的组网方法，其特征在于，所述从中心节点开始进行逐级组网，直到所有终端节点都完成本级组网得到初始化的电力线通信网的拓扑表包括：步骤1，中心节点以广播的方式发送组网搜索指令；步骤2，收到所述组网搜索指令的所有终端节点向所述中心节点发送各自的应答帧，所述应答帧中包括本节点的初始发送信号功率信息；步骤3，所述中心节点接收应答帧，并将收到的所有应答帧的发送节点设定为一级节点，并根据所述应答帧中的初始发送信号功率信息计算各个一级节点的上行发送功率和信道质量信息，并将计算出的各个一级节点的上行发送功率和信道质量信息以及设定的节点级别信息设置于组网设置指令内，然后将该组网设置指令以广播的方式发送给各个一级节点；步骤4，各个一级节点收到所述组网设置指令后，设置自身为一级节点并将自身的上行发送功率设置为上述计算出的各自的上行发送功率，并向所述中心节点上报自身的上行发送功率、上行信道质量信息、下行信道质量信息完成一级组网；步骤5，完成本级组网的节点作为上级节点以广播的方式发送组网搜索指令；步骤6，收到所述组网搜索指令的所有终端节点向所述上级节点发送其应答帧，所述应答帧中包括本节点的初始发送信号功率信息；步骤7，所述上级节点接收应答帧，并将收到的所有应答帧的发送节点设定为其下级节点，并根据所述应答帧中的初始发送信号功率信息计算各个下级节点的上行发送功率和信道质量信息，并将计算出的各个下级节点的上行发送功率和信道质量信息以及设定的节点级别信息设置于组网设置指令内，然后将该组网设置指令以广播的方式发送给各个下级节点；步骤8，各个下级节点收到所述组网设置指令后，设置自身为上述上级节点的下级节点并将自身的上行发送功率设置为上述上级节点计算出的各自的上行发送功率，并且向所述中心节点上报其上级节点的节点号、自身的上行发送功率、上行信道质量信息、下行信道质量信息，至此完成...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍超，王立城，慕迪，白晖峰，
申请(专利权)人：北京智芯微电子科技有限公司，国网信息通信产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11