【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信，具体涉及一种地下管廊高压电缆载波通信网络优化方法及装置。
技术介绍
1、随着我国经济发展，大型城市、沿海地区和离岸岛屿用电负荷不断增涨。为缓解负荷增长和输电走廊有限的矛盾、应对台风等自然灾害对城市电力系统的损坏，电力电缆及城市综合管廊获得广泛推广，所占的比例不断提高。由于综合管廊中设备众多，环境复杂，一旦发生雨水倒灌、火灾、泄露等问题会造成重大事故，因此地下综合管廊的环境、安全监测技术是开展运维工作的重要支撑。
2、当前解决输电线路监测信号传输的思路目前主要分为有线传输和无线传输，其中无线传输尽管存在部署便捷、经济的优势，然而电缆输电线路狭长，无线信号普遍存在不稳定、信号弱的问题。电力线载波通信技术是利用电力线缆作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种有线通信方式，其无需重新敷设通信线缆，且利用输电电缆作为信道非常经济、可靠，因此在地下管廊中采用电力线载波通信技术传输线缆检测信号具有重要的意义。
3、目前电力线载波通信的相关研究主要针对中低压接入网业务展开，对高压电缆的组网拓扑模型、接入技术等研究较少。为提高电力线载波通信网络的稳定性和实用价值，通常会采用选频通信、中继通信和抑制噪声干扰等方法。其中，中继通信是提高电力线载波通信距离和可靠性的最主要手段。
4、传统的中继组网方法通常针对中低压载波通信网络拓扑模型，而高压载波通信网络拓扑多为长直线形，传统方法难以适配。因此，研究一种适用于地下管廊高压载波通信网络拓扑的组网方法尤为重要。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种地下管廊高压电缆载波通信网络优化方法及装置，以解决传统的中继组网方法难以适配到高压载波通信网络组网的问题。
2、第一方面，本专利技术提供了一种地下管廊高压电缆载波通信网络优化方法，所述方法包括：基于地下管廊高压电缆载波通信网络中节点的通信关系和链路信噪比建立网络拓扑模型；采用洪泛机制对所述网络拓扑模型中的节点分级，得到分级结果；基于所述分级结果，确定所述网络拓扑模型中每一节点的链路集；采用遗传算法对所有节点的链路集处理，确定最佳链路集，完成网络组网。
3、本专利技术实施例提供的地下管廊高压电缆载波通信网络优化方法，针对地下管廊高压电缆载波通信网络的长直线型拓扑，构建组网逻辑拓扑，基于洪泛机制进行节点层级分配，结合遗传方法求解网络最佳链路集，基于最佳链路集构建网络逻辑树形拓扑，完成组网。解决了地下管廊高压载波通信等长直线形网络的组网问题，提高网络的服务质量和可靠性，对于地下管廊高压载波通信技术有重要的意义。
4、在一种可选的实施方式中，基于地下管廊高压电缆载波通信网络中节点的通信关系和链路信噪比建立网络拓扑模型，包括：以地下管廊高压电缆载波通信网络中的载波机为节点，根据节点之间的通信关系，采用图论算法建立无向图；根据链路信噪比作为无向图中边集的权值构建网络拓扑模型。
5、本实施例中，通过采用图论算法建立网络拓扑模型，为后续的遗传算法的处理提供了基础。
6、在一种可选的实施方式中，采用洪泛机制对所述网络拓扑模型中的节点分级，得到分级结果，包括：基于洪范机制，以具有通信关系的邻接节点间带有跳数的消息的广播对所述网络拓扑模型中的节点分级，得到分级结果。
7、本实施例中，由于地下管廊高压电缆载波通信网络的特殊拓扑，使得距网关相同跳数的节点数目相对较少，且节点间的相互覆盖率远低于传统拓扑网络，因此采用洪泛机制既可以保证较高查询覆盖范围，也不会产生过多的冗余消息。
8、在一种可选的实施方式中，每一节点的链路集中的编码节点满足与所述节点互为具有通信关系的邻接节点和层级数为所述节点的上一层级节点两个条件。
9、本实施例中，通过确定编码节点需要满足的条件，为节点链路集的构建提供了数据基础。
10、在一种可选的实施方式中，采用遗传算法对所有节点的链路集处理，确定最佳链路集，完成网络组网，包括：以所有节点的链路集初始化染色体种群，得到初代染色体种群；根据网络链路平均信噪比和同层级节点负载差计算个体适应度；根据个体适应度在所述初代染色体种群中选择，得到子代初始种群；对所述子代初始种群进行交叉和变异，得到完整子代种群；重复计算个体适应度、选择、交叉和变异的步骤，直至达到预设迭代次数，确定最佳链路集，完成网络组网。
11、在一种可选的实施方式中，所述个体适应度采用如下公式表示：
12、
13、式中，表示链路集中编码节点ek和节点k之间的链路信噪比，gmax为节点最大层级数，dtmax与dtmin分别表示第t层级节点的最大平均传输数据量与最小平均传输数据量，α与β为加权系数。
14、本实施例中，通过网络负载均衡和链路质量确定个体适应度，同时设置两个加权系数能够动态调整网络负载均衡和链路质量的侧重。由此，相较于传统点到点最优路径组网方法，该个体适应度兼顾节点最优路径与网络整体负载均衡性，从形式上包含了传统最优路径方法，在一定程度上解决了长直线形网络容易过于依赖某一特定中继节点的问题。另外，基于设置的两个加权系数，在实际应用中，可以根据实际电缆载波信道质量灵活的调整电缆载波组网信号中心频率、带宽、功率、调制方式、编码方式。通过该方法可以更灵活的动态适应信道情况变化。还可以根据实际业务需求灵活的调整电缆载波组网信号中心频率、带宽、功率、调制方式、编码方式。通过该方法可以更灵活的动态适应业务和通信带宽的变化。
15、在一种可选的实施方式中，对所述子代初始种群进行交叉和变异，得到完整子代种群，包括：在所述子代初始种群中将染色体两两配对，得到多对染色体；对每一对染色体以第一预设概率进行单点交叉，得到新个体；随机选择染色体个体的链路集中两个不相邻的编码节点，对两个不相邻的编码节点的中间部分以重新获取的方式进行变异，得到完整子代种群，所述染色体个体以第二预设概率选取。
16、第二方面，本专利技术提供了一种地下管廊高压电缆载波通信网络优化装置，所述装置包括：模型构建模块，用于基于地下管廊高压电缆载波通信网络中节点的通信关系和链路信噪比建立网络拓扑模型；分级模块，用于采用洪泛机制对所述网络拓扑模型中的节点分级，得到分级结果；链路集确定模块，用于基于所述分级结果，确定所述网络拓扑模型中每一节点的链路集；组网模块，用于采用遗传算法对所有节点的链路集处理，确定最佳链路集，完成网络组网。
17、在一种可选的实施方式中，模块构建模块具体用于：以地下管廊高压电缆载波通信网络中的载波机为节点，根据节点之间的通信关系，采用图论算法建立无向图；根据链路信噪比作为无向图中边集的权值构建网络拓扑模型。
18、在一种可选的实施方式中，分级模块具体用于：基于洪范机制，以具有通信关系的邻接节点间带有跳数的消息的广播对所述网络拓扑模型中的节点分级，得到分级结果。
19、在一种可选的实施方式中，每一节点的链路集中的编码节点满足与所述节点互为具有通信关系的邻接节点和层级本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种地下管廊高压电缆载波通信网络优化方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于地下管廊高压电缆载波通信网络中节点的通信关系和链路信噪比建立网络拓扑模型，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用洪泛机制对所述网络拓扑模型中的节点分级，得到分级结果，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一节点的链路集中的编码节点满足与所述节点互为具有通信关系的邻接节点和层级数为所述节点的上一层级节点两个条件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用遗传算法对所有节点的链路集处理，确定最佳链路集，完成网络组网，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述个体适应度采用如下公式表示：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述子代初始种群进行交叉和变异，得到完整子代种群，包括：
8.一种地下管廊高压电缆载波通信网络优化装置，其特征在于，所述装置包括：
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
10.一种计算
...【技术特征摘要】
1.一种地下管廊高压电缆载波通信网络优化方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于地下管廊高压电缆载波通信网络中节点的通信关系和链路信噪比建立网络拓扑模型，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用洪泛机制对所述网络拓扑模型中的节点分级，得到分级结果，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一节点的链路集中的编码节点满足与所述节点互为具有通信关系的邻接节点和层级数为所述节点的上一层级节点两个条件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用遗传算法对所有节点的链...
【专利技术属性】
技术研发人员：褚广斌，白巍，王少华，李建岐，张强，陈川，曹俊平，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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