一种低压电力线通信纠偏选主方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种低压电力线通信纠偏选主方法及装置，方法包括：初始化各节点参数；设定各节点在预置时间区间内随机延时，延时最短的节点最先抢占到低压电力线信道，将抢占到信道的节点作为第一节点；第一节点向预设的节点通信半径内的第二节点发送选主信标帧；当频率差值大于预设第一阈值或者小于预设第二阈值时，调整第二节点的频率，并将第二节点的计数器值清零；将第一节点的计数器值加一，若计数器值达到预设主节点阈值，则将第一节点设置为主节点，否则重新进行抢占信道，直到第一节点的计数器值达到预设主节点阈值。本申请解决了现有技术整体收敛速度较慢、寻优精度较低，导致选主时间较长的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种低压电力线通信纠偏选主方法及装置
本申请涉及电力线通信
，尤其涉及一种低压电力线通信纠偏选主方法及装置。
技术介绍
泛在电力物联网的建设离不开低压配电网。低压配电网的通信技术是建设泛在电力物联网的关键技术之一，也是配电业务应用的重要支撑。与低压配电通信网的其他通信技术相比，PLC(PowerLineCommunication，电力线通信)省去了专业通信电缆和设备，实现信息与电力的一体化传输，用于泛在电力物联网是非常有竞争力的。但电力线作为通信信道，由于信道环境复杂，通信过程会产生较多问题，如网络主节点选取时间较长，组网稳定性和健壮性较差等。若主节点选取时间较长，则会影响低压PLC网络性能。现有的PLC选主方法中存在以下缺点，包括：在电力线载波通信模块(以下简称节点)数量较大的条件下，采用现有技术用于节点群在频率纠正及选主中会使系统整体收敛速度较慢、寻优精度较低，导致选主时间较长。较长选主时间将严重影响低压PLC自组网的时效性，间接影响自组网技术的实际工程应用。在节点数量较大条件下，部分节点会接收到多个频偏纠正帧而造成冲突，导致节点间频偏纠正效率较低，影响选主效率。在信道环境突然变坏或部分节点间频偏差值过大的条件下，再采用现有技术方法也会使得节点间通信成功率降低，直接延长节点群的频偏纠正时间。节点使用晶振精度不够高，使得上电后节点间存在频率偏差，导致节点间无法正常通信。但若使用高精度晶振，成本就会变得非常昂贵，影响实际使用的经济性。在节点规模较大时，采用现有技术方法在纠正频率偏移问题上会出现纠偏效率较低的问题。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种低压电力线通信纠偏选主方法及装置，解决了现有技术整体收敛速度较慢、寻优精度较低，导致选主时间较长的技术问题。有鉴于此，本申请第一方面提供了一种低压电力线通信纠偏选主方法，所述方法包括：S1：初始化电力线通信网络中各节点参数；S2：设定各节点在预置时间区间内随机延时，延时最短的节点最先抢占到低压电力线信道，将抢占到所述低压电力线信道的节点作为第一节点，将所述第一节点的频率参数信息记录在公告板上；S3：所述第一节点向预设的节点通信半径内的第二节点发送选主信标帧；S4：当所述第二节点接收到所述选主信标帧的前导序列后，解析出所述选主信标帧的前导序列信息，由所述前导序列信息中的所述第一节点的频偏值计算所述第二节点与所述选主信标帧对应的第一节点之间的频率差值；S5：当所述频率差值大于预设第一阈值时，采用第一频偏纠正步长调整所述第二节点的频率；当所述频率差值小于预设第二阈值时，采用第二频偏纠正步长调整所述第二节点的频率，并将所述第二节点的计数器值清零；S6：将所述第一节点的计数器值加一，若所述第一节点的计数器值达到预设主节点阈值，则将所述第一节点设置为主节点，否则返回步骤S2，直到所述第一节点的计数器值达到预设主节点阈值。可选的，在所述设定各节点在预置时间区间内随机延时，延时最短的节点最先抢占到低压电力线信道，将抢占到所述低压电力线信道的节点作为第一节点，将所述第一节点的频率参数信息记录在公告板上，之前还包括：当各节点统一上电后，使各节点静默相同时间t。可选的，在所述当所述频率差值大于预设第一阈值时，采用第一频偏纠正步长调整所述第二节点的频率；当所述频率差值小于预设第二阈值时，采用第二频偏纠正步长调整所述第二节点的频率，并将所述第二节点的计数器值清零，之后还包括：所述第二节点再次解析所述选主信标帧中的帧控制信息和有效载荷信息，若正确解析出所述帧控制信息和所述有效载荷信息，则将所述第二节点的状态机设置为子节点，并将所述第二节点存入禁忌表，使得所述第二节点不再参与主节点的竞选；若不能正确解析出所述帧控制信息和所述有效载荷信息，则返回步骤S2。可选的，所述当所述频率差值大于预设第一阈值时，采用第一频偏纠正步长调整所述第二节点的频率；当所述频率差值小于预设第二阈值时，采用第二频偏纠正步长调整所述第二节点的频率，具体为：式中，fi-next表示所述第二节点调整之后的频率值；fi表示所述第二节点原来的频率值；fq表示频率偏移阈值上限；fpr表示第一节点频率偏移值；step0、step1和step2分别表示初始频偏纠正步长，第一频偏纠正步长和第二频偏纠正步长，其中step0<step1<step2；rand表示0-1中的随机数。可选的，所述当所述第二节点接收到所述选主信标帧的前导序列后，解析出所述选主信标帧的前导序列信息，由所述前导序列信息中的所述第一节点的频偏值计算所述第二节点与所述选主信标帧对应的第一节点之间的频率差值，包括：当所述第二节点接收到所述选主信标帧的前导序列后，根据虚拟载波监听机制，启动定时器，并将当前信道状态设置为忙碌状态，使得保护帧控制信息以及避免所述选主信标帧之间发生信息碰撞；解析出所述选主信标帧的前导序列信息，获取所述第二节点与所述选主信标帧对应的第一节点之间的频率差值。本申请第二方面提供一种低压电力线通信纠偏选主装置，所述装置包括：初始化单元，用于初始化电力线通信网络中各节点参数；信道抢占单元，用于设定各节点在预置时间区间内随机延时，延时最短的节点最先抢占到低压电力线信道，将抢占到所述低压电力线信道的节点作为第一节点，将所述第一节点的频率参数信息记录在公告板上；选主信标发送单元，用于向所述第一节点的预设的节点通信半径内的第二节点发送选主信标帧；第一解析单元，用于当所述第二节点接收到所述选主信标帧的前导序列后，解析出所述选主信标帧的前导序列信息，由所述前导序列信息中的所述第一节点的频偏值计算所述第二节点与所述选主信标帧对应的第一节点之间的频率差值；频率调整单元，用于当所述频率差值大于预设第一阈值时，采用第一频偏纠正步长调整所述第二节点的频率；当所述频率差值小于预设第二阈值时，采用第二频偏纠正步长调整所述第二节点的频率，并将所述第二节点的计数器值清零；主节点选取单元，用于将所述第一节点的计数器值加一，若所述第一节点的计数器值达到预设主节点阈值，则将所述第一节点设置为主节点，否则返回所述信道抢占单元，直到所述第一节点的计数器值达到预设主节点阈值。可选的，还包括静默单元，用于当各节点统一上电后，使各节点静默相同时间t。可选的，还包括：第二解析单元，用于再次解析所述选主信标帧中的帧控制信息和有效载荷信息，若正确解析出所述帧控制信息和所述有效载荷信息，则将所述第二节点的状态机设置为子节点，并将所述第二节点存入禁忌表，使得所述第二节点不再参与主节点的竞选；若不能正确解析出所述帧控制信息和所述有效载荷信息，则返回所述信道抢占单元。可选的，所述第二节点的频率调整公式为：式中，fi-next表示所述第二节点调整之后的频率值；fi表示所述第二节点原来的频率值；fq表示频率偏移阈值上限；fpr表示第一节点频率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压电力线通信纠偏选主方法，其特征在于，包括：/nS1：初始化电力线通信网络中各节点参数；/nS2：设定各节点在预置时间区间内随机延时，延时最短的节点最先抢占到低压电力线信道，将抢占到所述低压电力线信道的节点作为第一节点，将所述第一节点的频率参数信息记录在公告板上；/nS3：所述第一节点向预设的节点通信半径内的第二节点发送选主信标帧；/nS4：当所述第二节点接收到所述选主信标帧的前导序列后，解析出所述选主信标帧的前导序列信息，由所述前导序列信息中的所述第一节点的频偏值计算所述第二节点与所述选主信标帧对应的第一节点之间的频率差值；/nS5：当所述频率差值大于预设第一阈值时，采用第一频偏纠正步长调整所述第二节点的频率；当所述频率差值小于预设第二阈值时，采用第二频偏纠正步长调整所述第二节点的频率，并将所述第二节点的计数器值清零；/nS6：将所述第一节点的计数器值加一，若所述第一节点的计数器值达到预设主节点阈值，则将所述第一节点设置为主节点，否则返回步骤S2，直到所述第一节点的计数器值达到预设主节点阈值。/n

【技术特征摘要】
1.一种低压电力线通信纠偏选主方法，其特征在于，包括：
S1：初始化电力线通信网络中各节点参数；
S2：设定各节点在预置时间区间内随机延时，延时最短的节点最先抢占到低压电力线信道，将抢占到所述低压电力线信道的节点作为第一节点，将所述第一节点的频率参数信息记录在公告板上；
S3：所述第一节点向预设的节点通信半径内的第二节点发送选主信标帧；
S4：当所述第二节点接收到所述选主信标帧的前导序列后，解析出所述选主信标帧的前导序列信息，由所述前导序列信息中的所述第一节点的频偏值计算所述第二节点与所述选主信标帧对应的第一节点之间的频率差值；
S5：当所述频率差值大于预设第一阈值时，采用第一频偏纠正步长调整所述第二节点的频率；当所述频率差值小于预设第二阈值时，采用第二频偏纠正步长调整所述第二节点的频率，并将所述第二节点的计数器值清零；
S6：将所述第一节点的计数器值加一，若所述第一节点的计数器值达到预设主节点阈值，则将所述第一节点设置为主节点，否则返回步骤S2，直到所述第一节点的计数器值达到预设主节点阈值。


2.根据权利要求1所述的低压电力线通信纠偏选主方法，其特征在于，在所述设定各节点在预置时间区间内随机延时，延时最短的节点最先抢占到低压电力线信道，将抢占到所述低压电力线信道的节点作为第一节点，将所述第一节点的频率参数信息记录在公告板上，之前还包括：
当各节点统一上电后，使各节点静默相同时间t。


3.根据权利要求1所述的低压电力线通信纠偏选主方法，其特征在于，在所述当所述频率差值大于预设第一阈值时，采用第一频偏纠正步长调整所述第二节点的频率；当所述频率差值小于预设第二阈值时，采用第二频偏纠正步长调整所述第二节点的频率，并将所述第二节点的计数器值清零，之后还包括：
所述第二节点再次解析所述选主信标帧中的帧控制信息和有效载荷信息，若正确解析出所述帧控制信息和所述有效载荷信息，则将所述第二节点的状态机设置为子节点，并将所述第二节点存入禁忌表，使得所述第二节点不再参与主节点的竞选；
若不能正确解析出所述帧控制信息和所述有效载荷信息，则返回步骤S2。


4.根据权利要求1所述的低压电力线通信纠偏选主方法，其特征在于，所述当所述频率差值大于预设第一阈值时，采用第一频偏纠正步长调整所述第二节点的频率；当所述频率差值小于预设第二阈值时，采用第二频偏纠正步长调整所述第二节点的频率，具体为：



式中，fi-next表示所述第二节点调整之后的频率值；fi表示所述第二节点原来的频率值；fq表示频率偏移阈值上限；fpr表示第一节点频率偏移值；step0、step1和step2分别表示初始频偏纠正步长，第一频偏纠正步长和第二频偏纠正步长，其中step0<step1<step2；rand表示0-1中的随机数。


5.根据权利要求1所述的低压电力线通信纠偏选主方法，其特征在于，所述当所述第二节点接收到所述选主信标帧的前导序列后，解析出所述选主信标帧的前导序列信息，由所述前导序列信息中的所述第一节点的频偏值计算所述第二节点与所述选主信标帧对应的第一节点之间的频率差值，包括：
当所述第二节...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔莹，丘冠新，吴海雄，凌华保，徐向军，林桂辉，莫玲，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司珠海供电局，
类型：发明
国别省市：广东;44