电力线载波通信网络的路由选择方法技术

本发明专利技术涉及一种电力线载波通信网络的路由选择方法，包括：获取所述电力线载波通信网络中的网关节点到目的节点的初始路径，获取所述初始路径的初始信息素浓度；从所述网关节点向所述目的节点发送多个搜索蚂蚁数据帧，对各个搜索蚂蚁数据帧执行局部信息素浓度更新操作；根据所述局部信息素浓度选择对所述网关节点到所述目标节点的最优路径，并进行全局信息素浓度的更新，将所述最优路径和全局信息素浓度分别作为初始路径和初始信息素浓度进行迭代，直到满足预设的收敛条件，选择迭代得到的最优路径作为所述网关至所述目标节点的路由。上述方法提高了电力线载波通信的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
电力线载波通信网络的路由选择方法
本专利技术涉及电力线载波通信
，特别是涉及一种电力线载波通信网络的路由选择方法。
技术介绍
电力线载波通信是以低压配电网线路为通信通道，利用一定的调制手段，将数据加载在特定的载波信号中，调制后的信号通过非通信线路传播到接收端，接收端通过专用的电力线调制解调器将高频信号从电力线上分离出来并传送到终端设备的一种技术。电力线载波通信的优点是无需架设线路，只要有电力线路即可进行信号传输。但是，低压电力线载波网络普遍存在载波节点数目多、拓扑结构不稳定、通信环境恶劣、时变性强和周边干扰因素多等问题，容易因为通信网络的变化降低通信成功率和时效性。因此，传统的电力线载波通信方式可靠性较低。
技术实现思路
基于此，有必要针对可靠性较低的问题，提供一种电力线载波通信网络的路由选择方法。一种电力线载波通信网络的路由选择方法，包括以下步骤：获取所述电力线载波通信网络中的网关节点到目的节点的初始路径，获取所述初始路径的初始信息素浓度；从所述网关节点向所述目的节点发送多个搜索蚂蚁数据帧，对各个搜索蚂蚁数据帧执行局部信息素浓度更新操作；其中，所述局部信息素浓度更新操作为根据所述初始信息素浓度更新所述搜索蚂蚁数据帧经过的各个中间路径的局部信息素浓度，所述中间路径是从所述网关节点到所述目的节点的路径上相邻两个节点之间的路径；根据所述局部信息素浓度选择对所述网关节点到所述目标节点的最优路径，并进行全局信息素浓度的更新，将所述最优路径和全局信息素浓度分别作为初始路径和初始信息素浓度进行迭代，直到满足预设的收敛条件，选择迭代得到的最优路径作为所述网关至所述目标节点的路由。上述电力线载波通信网络的路由选择方法，通过获取网关节点到目的节点的初始路径及其初始信息素浓度，采用搜索蚂蚁数据帧搜索网关节点到目的节点的路径，更新路径上各段中间路径的局部信息素浓度，得到最优路径及其全局信息素浓度，并设置收敛条件，迭代求解网关节点到目的节点的路由，可通过快速的搜索对未知的通信网络进行辨识，找出最优通信路由路径，并能适应通信网络的逻辑拓扑结构的快速变化，提高了电力线载波通信的可靠性。附图说明图1为一个实施例的电力线载波通信网络的路由选择方法流程图；图2为一个实施例的通信节点信息表初始化令牌传递过程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行说明。为了使本专利技术的技术方案更加清楚，首先对本专利技术中一些常用的名词进行定义：定义1搜素蚂蚁数据帧：由网关节点发出的一帧数据，用于搜寻网关节点到目标节点的路径。定义2搜索蚂蚁寿命：搜索蚂蚁数据帧能被通信节点转发次数的最大值。定义3信息素全局更新数据帧：网关节点发出的一帧数据，用于最优路径的信息素更新。定义4信息素局部更新数据帧：网关节点发出的一帧数据，用于本节点到下个节点之间这段路径的信息素更新。定义5跳数：跳数指的是蚂蚁数据帧从集中器节点到目标电表节点被转发的次数。网关的任务：负责发起对某个目标节点的组网命令、发起搜索蚂蚁数据帧、寻找最优的通信路径、发起迭代最优信息素更新数据帧、判别收敛条件及更新路由表。各个节点的任务：判断数据帧类型、根据计算概率选择下一个通信节点，各种数据帧的处理等。如图1所示，本专利技术提供一种电力线载波通信网络的路由选择方法，可包括以下步骤：S1，获取所述电力线载波通信网络中的网关节点到目的节点的初始路径，获取所述初始路径的初始信息素浓度；在实际应用中，所述网关节点可以是集中器，所述目的节点可以是目标电表。目前，国内外集抄系统下行通信即集中器和电表之间的通信大多采用电力线载波通信方式。为了获取所述初始路径，可以获取电力线载波通信网络中各个节点的通信表；其中，所述通信表用于存储电力线载波通信网络中与所述节点直接通信的节点的地址信息；根据所述通信表对电力线载波通信网络中的通信节点进行搜索，获取若干条初始路径。一个节点的通信表是用于存储在通信网络中可以与该节点直接通信的节点的地址信息，为了方便查询，这些地址信息以表的形式放到本节点中，被称为本节点的通信信息表，或简称通信表。通信信息表的初始化就是网络中各个节点获取能与自身通信的其他节点的地址信息的过程。由于电力线的通信信道是共享的，所以当多个节点与网关节点同时通信时会导致信息的碰撞。为了避免这种情况，本专利技术采用通信信道分时复用的方式，即同一时间段只有一个节点可以发送数据。具体方案是：当主节点以广播的形式向从节点发送获取地址信息指令时，从节点同时收到命令，收到命令的从节点根据自身唯一的地址号做出相应的延时，然后返回确认信息。设延时基本单位为Δt，假设节点ti的地址号为Qi，则该节点的延时时长ti为：ti＝Δt·Qi；其中，本次需要获取通信表的节点为主节点，与主节点直接通信的节点为从节点。各个节点的通信信息表初始化采用的方式是令牌的传递，令牌信息采用单独的令牌数据帧，得到令牌的节点进行自身通信信息表的初始化。通信节点信息表初始化令牌传递过程如图2所示。对于目的节点，可将各节点的通信表以及最小跳数原则作为约束条件，随机产生网关节点到目的节点的N条路径，并将这些路径作为初始路径。获取初始路径之后，可以计算各条初始路径的适应度；选择适应度值最大的路径，将选择的初始路径从具有相同节点处断开，将断开处到目标节点的路径进行交换，重新组合得到两条新路径；获取交叉后的初始路径所经过的节点的编号，将任意两个节点的编号的位置互换；获取位置互换后的初始路径的初始信息素浓度。在一个实施例中，可根据如下公式计算所述适应度：式中，F(X)为所述适应度，g(X)为预设的目标函数，即动态路由路径中网关节点到目的节点的跳数。进行路径交换时，可设置路径交换的第一概率。优选地，所述第一概率可以根据如下方式设置：式中，fmax为所述适应度中的最大者，favg为各路径的适应度的平均值，f'为进行交换的两条路径的适应度中的较大者，pc1和pc2为预设值，pc为所述第一概率。编号互换时，可设置编号互换的第二概率。优选地，所述第二概率可以根据如下方式设置：式中，fmax为所述适应度中的最大者，favg为各路径的适应度的平均值，f'为进行交换的两条路径的适应度中的较大者，pm1和pm2为预设值，pm为所述第二概率。可从初始路径中根据以上方式筛选出优化路径，判断当前迭代次数nG，若nG＞NG，则记录下这些优化的通信路径并计算筛选出的优化路径的初始信息素浓度。其中，NG为预设的迭代次数。假设各条路径上初始信息素为给定的常数τ1，优化路径上的信息素浓度为高于τ1的一个常数，具体公式为：τ0＝τ1+τ2；式中，τ1为给定的一个信息素常数，τ0为优化路径上的信息素浓度，τ2为优化路径对应的等效信息素浓度。S2，从所述网关节点向所述目的节点发送多个搜索蚂蚁数据帧，对各个搜索蚂蚁数据帧执行局部信息素浓度更新操作；其中，所述局部信息素浓度更新操作为根据所述初始信息素浓度更新所述搜索蚂蚁数据帧经过的各个中间路径的局部信息素浓度，所述中间路径是从所述网关节点到所述目的节点的路径上相邻两个节点之间的路径；网关节点发起搜索蚂蚁数据帧。该数据帧可包括目的节点的通信地址、路由区及搜索蚂蚁寿命。路由区用于记录蚂蚁到达目的节点前所经过的所有通信节点的地址信息。搜索蚂蚁数据帧每到达一个节点会根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力线载波通信网络的路由选择方法，其特征在于，包括以下步骤：获取所述电力线载波通信网络中的网关节点到目的节点的初始路径，获取所述初始路径的初始信息素浓度；从所述网关节点向所述目的节点发送多个搜索蚂蚁数据帧，对各个搜索蚂蚁数据帧执行局部信息素浓度更新操作；其中，所述局部信息素浓度更新操作为根据所述初始信息素浓度更新所述搜索蚂蚁数据帧经过的各个中间路径的局部信息素浓度，所述中间路径是从所述网关节点到所述目的节点的路径上相邻两个节点之间的路径；根据所述局部信息素浓度选择对所述网关节点到所述目标节点的最优路径，并进行全局信息素浓度的更新，将所述最优路径和全局信息素浓度分别作为初始路径和初始信息素浓度进行迭代，直到满足预设的收敛条件，选择迭代得到的最优路径作为所述网关至所述目标节点的路由。

【技术特征摘要】
1.一种电力线载波通信网络的路由选择方法，其特征在于，包括以下步骤：获取所述电力线载波通信网络中的网关节点到目的节点的初始路径，获取所述初始路径的初始信息素浓度；从所述网关节点向所述目的节点发送多个搜索蚂蚁数据帧，对各个搜索蚂蚁数据帧执行局部信息素浓度更新操作；其中，所述局部信息素浓度更新操作为根据所述初始信息素浓度更新所述搜索蚂蚁数据帧经过的各个中间路径的局部信息素浓度，所述中间路径是从所述网关节点到所述目的节点的路径上相邻两个节点之间的路径；根据所述局部信息素浓度选择对所述网关节点到所述目标节点的最优路径，并进行全局信息素浓度的更新，将所述最优路径和全局信息素浓度分别作为初始路径和初始信息素浓度进行迭代，直到满足预设的收敛条件，选择迭代得到的最优路径作为所述网关至所述目标节点的路由。2.根据权利要求1所述的电力线载波通信网络的路由选择方法，其特征在于，获取所述电力线载波通信网络中的网关节点到目的节点的初始路径的步骤包括：获取电力线载波通信网络中各个节点的通信表；其中，所述通信表用于存储电力线载波通信网络中与所述节点直接通信的节点的地址信息；根据所述通信表对电力线载波通信网络中的通信节点进行搜索，获取若干条初始路径。3.根据权利要求1所述的电力线载波通信网络的路由选择方法，其特征在于，在获取所述电力线载波通信网络中的网关节点到目的节点的初始路径之后，还包括以下步骤：计算各条初始路径的适应度；选择适应度值最大的路径，将选择的初始路径从具有相同节点处断开，将断开处到目标节点的路径进行交换，重新组合得到两条新路径；获取交叉后的初始路径所经过的节点的编号，将任意两个节点的编号的位置互换；获取位置互换后的初始路径的初始信息素浓度。4.根据权利要求3所述的电力线载波通信网络的路由选择方法，其特征在于，计算各条初始路径的适应度的步骤包括：根据如下公式计算所述适应度：式中，F(X)为所述适应度，g(X)为预设的目标函数。5.根据权利要求3所述的电力线载波通信网络的路由选择方法，其特征在于，将断开处到目标节点的路径进行交换的步骤包括：根据预设的第一概率将断开处到目标节点的路径进行交换；其中，所述第一概率为：式中，fmax为所述适应度中的最大者，favg为各路径的适应度的平均值，f'为进行交换的两条路径的适应度中的较大者，pc1和pc2为预设值，pc为所述第一概率。6.根据权利要求3所述的电力线载波通信网络的路由选择方法，其特征在于，将任意两个节点的编号的位置互换的步骤包括：根据预设的第二概率将任意两个节点的编号的位置互换...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一新，何志辉，梁权波，陈文，杨永，戴丽娜，何永胜，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司茂名供电局，
类型：发明
国别省市：广东,44