分布式新能源接入的通信虚拟组网方法、系统及存储介质技术方案

本申请涉及电力物联网技术领域，提供一种分布式新能源接入的通信虚拟组网方法、系统及存储介质。所述方法包括：根据电力线载波通信网络的各个节点之间的联通率对各个节点进行虚拟分层分簇；基于虚拟分层分簇的电力线载波通信网络获取分布式新能源接入的业务节点集；遍历查询业务节点集中所有成员节点所在的层和簇，对每个成员节点所在层和簇的簇头节点进行标记形成标记节点集；根据标记节点集以及与标记节点集相关的虚拟分层分簇网络拓扑，形成分布式新能源接入业务场景对应的虚拟子网。本申请根据接入节点之间的联通率进行虚拟分层分簇，形成分布式新能源接入业务的虚拟子网，提高分布式能源接入的通信业务的稳定性、可扩展性。展性。展性。

【技术实现步骤摘要】
分布式新能源接入的通信虚拟组网方法、系统及存储介质


[0001]本申请涉及电力物联网
，具体地涉及一种分布式新能源接入的通信虚拟组网方法、一种分布式新能源接入的通信虚拟组网系统以及一种计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]电力线载波（powerline carrier，简称PLC）通信是指利用电力线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。电力线载波通信是电力通信系统的主要通信方式之一。在新能源接入本地通信网中，利用电力线载波通信完成分布式新能源节点到本地智能融合终端之间的通信，实现新能源数据采集和交易等功能应用。然而，大量分布式电源、储能设备的接入会导致PLC通信环境更加恶劣。在此情况下，PLC 组网路由性能更加重要。
[0003]目前电力线载波通信的上行数据传输大多采用逐跳逐级中继转发的方式。根据具体组网路由方法，高速电力线载波通信（High
‑
speed power line carrier，简称HPLC）模块将路由表与CSMA/CA（CarrierSense Multiple Access with Collision Avoid，带有冲突避免的载波侦听多路访问）信道接入控制方法相结合，以逐跳路由的方式进行数据的上行传输，根据网络情况自动进行路由。由于载波信道的恶劣性，丢包率不可避免，并造成数据包的反复重传，使得通信链路资源的利用效率低下，而且信道争用会导致大量冲突和碰撞，严重降低数据的传输效率，难以保证通信可靠性。
[0004]现有技术中，为了更好地利用低压电力线通信的天然优势，从针对物理层的信道建模、信道估计和信道编码，到网络层各种优化组网方法的提出，都是为了提高其通信可靠性。网络层主要利用中继思想，通过某种算法选取中继节点来实现组网路由，组网路由算法例如：以分簇算法及其改进算法为代表的分级分层式算法、以蚁群算法为代表的智能仿生类算法以及其它算法。然而，低压电力线通信因其强干扰、强衰减和强时变特性，严重影响PLC组网的稳定性和实时性，中继思想的组网路由方式无法满足大规模、时延敏感的新能源接入通信业务的需求。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本申请提供一种分布式新能源接入的通信虚拟组网方法及系统。
[0006]本申请一个方面提供一种分布式新能源接入的通信虚拟组网方法，包括：根据电力线载波通信网络的各个节点之间的联通率对各个节点进行虚拟分层分簇；基于虚拟分层分簇的电力线载波通信网络获取分布式新能源接入的业务节点集；遍历查询业务节点集中所有成员节点所在的层和簇，对每个成员节点所在层和簇的簇头节点进行标记形成标记节点集；根据标记节点集以及与标记节点集相关的虚拟分层分簇网络拓扑，形成分布式新
能源接入业务场景对应的虚拟子网。
[0007]本申请实施例中，根据电力线载波通信网络的各个节点之间的联通率对各个节点进行虚拟分层分簇，包括：基于链路时延的链路权重值计算各个节点之间的联通率；根据各个节点之间的联通率对电力线载波通信网络中的所有节点进行分簇，使每一个节点都对应一个簇的成员节点；对电力线载波通信网络中的所有节点进行分层，直到顶层只有根节点，得到虚拟分层分簇网络。
[0008]本申请实施例中，基于链路时延的链路权重值计算各个节点之间的联通率，包括：计算各个节点基于持续在线时间的稳定度因子；根据稳定度因子计算基于链路时延的链路权重值；根据链路权重值计算各个节点之间的联通率。
[0009]本申请实施例中，计算各个节点基于持续在线时间的稳定度因子，包括：基于时间计算节点的离线概率和离线概率密度函数；根据离线概率和离线概率密度函数计算节点的持续在线时间的稳定度因子。
[0010]本申请实施例中，根据稳定度因子计算基于链路时延的链路权重值，包括：计算节点v
i
与节点v
j
之间链路信号传输的往返时延；计算节点v
i
与节点v
j
之间链路信号传输的往返时延与节点v
j
的稳定度因子的比值，将该比值作为节点v
j
的链路权重值。
[0011]本申请实施例中，根据链路权重值计算各个节点之间的联通率，包括：根据链路权重值和预设的连通率系数计算两节点之间的联通率；若两节点之间的联通率大于预设的连通率阈值，确定两节点直接连通；其中，预设的连通率系数和连通率阈值均为0到1之间的常量。
[0012]本申请实施例中，根据各个节点之间的联通率对电力线载波通信网络中的所有节点进行分簇，使每一个节点都对应一个簇的成员节点，包括：对初始的电力线载波通信网络中的各个节点进行随机分簇；根据簇中各个节点之间的联通率计算各个簇的总连通率；将总联通率最高的簇作为最优簇，对最优簇中的各个节点进行标记；继续在未标记的节点中选择最优簇，直到所有节点都被标记，使得每一个节点都对应一个簇的成员节点。
[0013]本申请实施例中，对电力线载波通信网络中的所有节点进行分层，直到顶层只有根节点，得到虚拟分层分簇网络，包括：在初始化时将所有节点划分为最底层；根据节点之间的联通率对Li层节点进行分簇，选出簇头节点；将Li层簇头节点提取到Li+1层；对于簇头节点位于Li+1层而簇成员节点位于Li
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1层的簇，基于链路时延的链路权重值将该簇位于Li
‑
1层的簇成员节点重新分配到Li
‑
1层的其它簇中；重复进行n次簇头节点的提取和簇成员节点的重新分配，直到Li+n层的簇中只有簇头节点，将该簇头节点作为虚拟分层分簇网络的根节点。
[0014]本申请实施例中，基于虚拟分层分簇的电力线载波通信网络获取分布式新能源接入的业务节点集，包括：通过虚拟分层分簇网络的根节点获取分布式新能源接入的业务节
点集。
[0015]本申请实施例中，遍历查询业务节点集中所有成员节点所在的层和簇，对每个成员节点所在层和簇的簇头节点进行标记形成标记节点集，包括：查询业务节点集中所有成员节点所在的层与簇，标记成员节点的层簇编号；根据成员节点的层簇编号查找本层簇的簇头节点，根据本层簇的簇头节点查找上一层簇的簇头节点，直至查找到根节点，并对查找到的簇头节点逐一进行标记；遍历查找业务节点集中所有成员节点并进行标记，形成标记节点集。
[0016]本申请另一个方面提供一种分布式新能源接入的通信虚拟组网系统，包括：分层分簇模块，用于根据电力线载波通信网络的各个节点之间的联通率对各个节点进行虚拟分层分簇；业务节点获取模块，用于基于虚拟分层分簇的电力线载波通信网络获取分布式新能源接入的业务节点集；虚拟子网构建模块，用于遍历查询业务节点集中所有成员节点所在的层和簇，对每个成员节点所在层和簇的簇头节点进行标记形成标记节点集，根据标记节点集以及与标记节点集相关的虚拟分层分簇网络拓扑，形成分布式新能源接入业务场景对应的虚拟子网。
[0017]本申请实施例中，所述分层分簇模块基于链路时延的链路权重值计算各个节点之间的联通率；根据各个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式新能源接入的通信虚拟组网方法，其特征在于，包括：根据电力线载波通信网络的各个节点之间的联通率对各个节点进行虚拟分层分簇；基于虚拟分层分簇的电力线载波通信网络获取分布式新能源接入的业务节点集；遍历查询业务节点集中所有成员节点所在的层和簇，对每个成员节点所在层和簇的簇头节点进行标记形成标记节点集；根据标记节点集以及与标记节点集相关的虚拟分层分簇网络拓扑，形成分布式新能源接入业务场景对应的虚拟子网。2.根据权利要求1所述的分布式新能源接入的通信虚拟组网方法，其特征在于，根据电力线载波通信网络的各个节点之间的联通率对各个节点进行虚拟分层分簇，包括：基于链路时延的链路权重值计算各个节点之间的联通率；根据各个节点之间的联通率对电力线载波通信网络中的所有节点进行分簇，使每一个节点都对应一个簇的成员节点；对电力线载波通信网络中的所有节点进行分层，直到顶层只有根节点，得到虚拟分层分簇网络。3.根据权利要求2所述的分布式新能源接入的通信虚拟组网方法，其特征在于，基于链路时延的链路权重值计算各个节点之间的联通率，包括：计算各个节点基于持续在线时间的稳定度因子；根据稳定度因子计算基于链路时延的链路权重值；根据链路权重值计算各个节点之间的联通率。4.根据权利要求3所述的分布式新能源接入的通信虚拟组网方法，其特征在于，计算各个节点基于持续在线时间的稳定度因子，包括：基于时间计算节点的离线概率和离线概率密度函数；根据离线概率和离线概率密度函数计算节点的持续在线时间的稳定度因子。5.根据权利要求3所述的分布式新能源接入的通信虚拟组网方法，其特征在于，根据稳定度因子计算基于链路时延的链路权重值，包括：计算节点v
i
与节点v
j
之间链路信号传输的往返时延；计算节点v
i
与节点v
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之间链路信号传输的往返时延与节点v
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的稳定度因子的比值，将该比值作为节点v
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的链路权重值。6.根据权利要求3所述的分布式新能源接入的通信虚拟组网方法，其特征在于，根据链路权重值计算各个节点之间的联通率，包括：根据链路权重值和预设的连通率系数计算两节点之间的联通率；若两节点之间的联通率大于预设的连通率阈值，确定两节点直接连通；其中，预设的连通率系数和连通率阈值均为0到1之间的常量。7.根据权利要求2所述的分布式新能源接入的通信虚拟组网方法，其特征在于，根据各个节点之间的联通率对电力线载波通信网络中的所有节点进行分簇，使每一个节点都对应一个簇的成员节点，包括：对初始的电力线载波通信网络中的各个节点进行随机分簇；根据簇中各个节点之间的联通率计算各个簇的总连通率；将总联通率最高的簇作为最优簇，对最优簇中的各个节点进行标记；
继续在未标记的节点中选择最优簇，直到所有节点都被标记，使得每一个节点都对应一个簇的成员节点。8.根据权利要求2所述的分布式新能源接入的通信虚拟组网方法，其特征在于，对电力线载波通信网络中的所有节点进行分层，直到顶层只有根节点，得到虚拟分层分簇网络，包括：在初始化时将所有节点划分为最底层；根据节点之间的联通率对Li层节点进行分簇，选出簇头节点；将Li层簇头节点提取到Li+1层；对于簇头节点位于Li+1层而簇成员节点位于Li
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1层的簇，基于链路时延的链路权重值将该簇位于Li
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1层的簇成员节点重新分配到Li
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1层的其它簇中；重复进行n次簇头节点的提取和簇成员节点的重新分配，...

【专利技术属性】
技术研发人员：白晖峰，甄岩，陈文彬，范元亮，闫波，顾仁涛，陈晨，陈克伟，张颉，
申请(专利权)人：北京智芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：