一种PLC和无线的异构网络组网方法技术

本发明专利技术涉及一种PLC和无线的异构网络组网方法，属于通信技术领域，当中央协调器周期性收到来自各个节点的邻居节点信息上报时，根据每个节点之间邻居节点的层级、SNR和信号强度，接收帧突发成功率，重新进行双模路由优化过程；定义双模路由关系表，每个节点都存在主路由和备选路由；每个节点根据搜索到的信标信息，优先选择靠近中央协调器节点作为父节点入网，并选择异模备选路由；节点侦测到有效的帧突发数据并进行接收；节点在转发数据包过程中，优先选择主路由进行传输，如果主路由传输失败，则采用备选路由进行传输，如果在备选路由上发送失败或是在一定时间内没有发送任何帧突发数据，则返回优先选择主路由进行帧突发数据传输。数据传输。数据传输。

【技术实现步骤摘要】
一种PLC和无线的异构网络组网方法


[0001]本专利技术属于通信
，涉及一种PLC和无线的异构网络组网方法。

技术介绍

[0002]电力载波通信即PLC，是英文Power line Communication的简称。电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通信是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。其网络结构如图1所示。对于用电信息采集系统，宽带载波通信网络一般会形成以中央协调器CCO为中心、以代理协调器PCO(智能电表/I型采集器通信单元、宽带载波II型采集器)为中继代理，连接所有节点STA(智能电表/I型采集器通信单元、宽带载波II型采集器)多级关联的树形网络。其中CCO，PCO和STA也统称为节点，如图1所示为典型的宽带载波通信网络的拓扑。
[0003]在宽带载波通信组网设备中：
[0004]CCO：中央协调器(Central Coordinator)，通信网络中的主节点角色，负责完成组网控制、网络维护管理等功能，其对应的设备实体为集中器本地通信单元；
[0005]PCO：代理协调器(Proxy Coordinator)，为中央协调器与站点或者站点与站点之间进行数据中继转发的站点，简称代理；
[0006]STA：站点(Station)，通信网络中的从节点角色，其对应的设备实体为通信单元，包括电能表通信单元、I型采集器通信单元或II型采集器。
[0007]宽带载波通信采用树形结构进行组网，其中节点到中央协调器的跳数称为组网级数，也称为层级，如图1中，节点STA1，STA2，STA3和PCO1成为一级节点，节点STA4，STA5和PCO2和PCO3称为二级节点，STA6，STA7，STA8和STA9称为三级节点。
[0008]为了便于描述，在宽带载波通信组网中，存在父节点和子节点，一个节点的父节点表示该节点上一级的链接节点，例如节点STA4，STA5和PCO2和PCO3的父节点是PCO1。一个节点的子节点表示该节点下一级的所有的链接节点，例如节点PCO1的子节点有STA4，STA5和PCO2和PCO3，以及STA6，STA7，STA8和STA9节点。
[0009]近年来PLC电力线载波通信得到了飞速的发展，逐步从小范围的室内场景延伸到了长距离、大范围的低压电力线场景，但是电力线载波通信所组成的网络中存在的传统电力空气开关和变压设备导致通信失败以及受大范围用电负载变化的影响导致通信链路不可靠的问题日益凸显，为了解决这些缺陷，在现有的电力线传输技术条件下增加了无线传输技术，目前电力线载波通信和无线通信的双模融合通信系统(亦称为：双模异构组网)已成为当下较为热门的研究问题之一。
[0010]目前现有的所谓的电力双模融合技术大多都仅仅是存在无线、有线两种独立组网机制，在数据发送之前进行通信技术的选择，在数据发送的过程中倘若并无意外发生则不会进行传输技术的变更，有意外比如信道堵塞发生，则跳转另一条网络，后续如有意外继续跳转网络，没有则一直保持在此网络直到目的节点。
[0011]这种组网方式并没有真正意义上的实现双模融合，若无意外通信失败情况发生，和以往有线或者无线的网络并无区别，未能将两个网络的优势融合在一起。并且即使发生了意外而进行了网络的切换，现有的双模融合可以使得在有线或者无线传输过程中发生意外可以切换至另一个，也无法保证切换前后的传输路由没有重复，无法保证整个传输路径为最短路径，仅仅是保证了传输的质量而已。
[0012]目前这种简单的组合方式，不能提高网络的通信性能，也不能缩短一轮整个电力抄表的时间。

技术实现思路

[0013]有鉴于此，为克服现有电力线和无线双模融合通信技术中存在不能充分将两个网络优势融合的问题，本专利技术提出一种电力线通信技术和无线通信技术有机融合的双模异构组网方法。其基本原理是电力双模融合系统在进行异构网络组网过程中可以同时使用电力线和无线两种通信方式进行路由分配，构建出电力线、无线相互融合交织的双模异构网络，使得每个节点与中央协议器传输所选择的路由均为最短路由；同时，在双模融合系统的使用过程中，根据实际情况进行周期性路由优化，逐步使每个节点到中央协调器之间的路由跳数变更为最短路由的异构网络。实现业务数据在传输过程中可以在电力线和无线两种传输技术之间自动切换，提高业务数据包的传输成功率与传输速率。
[0014]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0015]一种PLC和无线的异构网络组网方法，包括以下内容：
[0016]在中央协调器中完成路由优化，当中央协调器周期性收到来自各个节点的邻居节点信息上报时，根据每个节点之间邻居节点的层级、SNR和信号强度，接收帧突发成功率，重新进行双模路由优化过程；
[0017]在中央协调器中保存有整个网络的双模路由关系表；在代理协调器中保存有其父节点和各个子节点的双模路由关系表；在端节点保存有其父节点的双模路由关系信息表；所述双模路由关系表为双模异构网络路由结构表，每个节点都存在主路由和备选路由，备选路由优先选择异模通信技术；
[0018]在双模异构网络的路由建立初始阶段，每个节点根据搜索到的中央信标，代理信标或是发现信标信息，节点根据接收到的电力线和无线信标信息，优先选择靠近中央协调器节点作为父节点入网，并优先选择异模通信技术的父节点作为备选路由；
[0019]每个节点实时监听电力线和无线上传输的信号，如果侦测到有效的帧突发数据，则节点启动帧突发数据接收，如果该帧突发需要本节点处理，则处理该帧数据，否则仅仅记录该帧数据的源节点层级、信号强度和SNR测量值，接收帧突发成功率；
[0020]节点在转发数据包过程中，优先选择主路由进行传输，如果主路由传输失败，则采用备选路由进行传输，如果在备选路由上发送失败或是在一定时间内没有发送任何帧突发数据，则返回优先选择主路由进行帧突发数据传输。
[0021]进一步，包括初始双模异构组网过程，具体包括以下步骤：
[0022]S11：中央协调器开机上电，中央协调器周期性在电力线和无线上发送中央信标信号；
[0023]S12：网络中的节点接收到中央协调器的中央信标信号后，在接收对应中央信标的
通信技术上发起节点登记接入过程，中央协调器为节点分配一个节点标识TEI；如果节点同时能够接收到中央协调器在电力线和无线上发送的中央信标，则节点通过SNR较好的通信技术接入中央协调器，该路由称为主路由，对应异模通信技术路由则设定为备选路由；
[0024]S13：已经入网的节点在中央协调器的控制下，在电力线和无线上周期性发送发现信标，在发现信标中包含的节点所在层级，定义为电力线和无线最短的路由层级，然后等待其他未入网的节点接入到网络中；
[0025]S14：未入网节点开机上电之后在电力线和无线上实时搜索发现信标，假设节点搜到多个发现信标，则选择层级最小的节点作为父节点，接入到网络；在该过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PLC和无线的异构网络组网方法，其特征在于：包括以下内容：在中央协调器中完成路由优化，当中央协调器周期性收到来自各个节点的邻居节点信息上报时，根据每个节点之间邻居节点的层级、SNR和信号强度，接收帧突发成功率，重新进行双模路由优化过程；在中央协调器中保存有整个网络的双模路由关系表；在代理协调器中保存有其父节点和各个子节点的双模路由关系表；在端节点保存有其父节点的双模路由关系信息表；所述双模路由关系表为双模异构网络路由结构表，每个节点都存在主路由和备选路由，备选路由优先选择异模通信技术；在双模异构网络的路由建立初始阶段，每个节点根据搜索到的中央信标，代理信标或是发现信标信息，节点根据接收到的电力线和无线信标信息，优先选择靠近中央协调器节点作为父节点入网，并优先选择异模通信技术的父节点作为备选路由；每个节点实时监听电力线和无线上传输的信号，如果侦测到有效的帧突发数据，则节点启动帧突发数据接收，如果该帧突发需要本节点处理，则处理该帧数据，否则仅仅记录该帧数据的源节点层级、信号强度和SNR测量值，接收帧突发成功率；节点在转发数据包过程中，优先选择主路由进行传输，如果主路由传输失败，则采用备选路由进行传输，如果在备选路由上发送失败或是在一定时间内没有发送任何帧突发数据，则返回优先选择主路由进行帧突发数据传输。2.根据权利要求1所述的PLC和无线的异构网络组网方法，其特征在于：包括初始双模异构组网过程，具体包括以下步骤：S11：中央协调器开机上电，中央协调器周期性在电力线和无线上发送中央信标信号；S12：网络中的节点接收到中央协调器的中央信标信号后，在接收对应中央信标的通信技术上发起节点登记接入过程，中央协调器为节点分配一个节点标识TEI；如果节点同时能够接收到中央协调器在电力线和无线上发送的中央信标，则节点通过SNR较好的通信技术接入中央协调器，该路由称为主路由，对应异模通信技术路由则设定为备选路由；S13：已经入网的节点在中央协调器的控制下，在电力线和无线上周期性发送发现信标，在发现信标中包含的节点所在层级，定义为电力线和无线最短的路由层级，然后等待其他未入网的节点接入到网络中；S14：未入网节点开机上电之后在电力线和无线上实时搜索发现信标，假设节点搜到多个发现信标，则选择层级最小的节点作为父节点，接入到网络；在该过程中，将已经入网，并且存在异模接入技术的节点路由作为备选路由，否则选择和主路由相同接入技术的路由节点作为备选路由；S15：重复步骤S13和步骤S14，直至所有节点都已经入网，或是达到双模异构网络支持的最大层级数。3.根据权利要求1所述的PLC和无线的异构网络组网方法，其特征在于：包括双模异构网络路由优化过程，具体包括以下步骤：S21：完成初始双模异构组网之后，每个节点都开启电力线和无线的接收模式，实时监视周围其他节点发送的...

【专利技术属性】
技术研发人员：段红光，刘怡豪，罗一静，郑建宏，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：