一种集中式电力线载波通信网的组网方法及拓扑网络技术

一种集中式电力线载波通信网的组网方法，按照从节点的标识顺序进行轮询入网，对于后入网的从节点采用中继淹没机制，即若该层子网中已存在中继节点，而另一从节点可以检测到该中继节点的存在，则此从节点被淹没，仅以普通节点入网，这样，减少了转发数据的中继节点的数量，从而减小网络的负载，提高抄表速度和成功率。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低压电力线载波通信领域，尤其涉及一种集中式电力线载波通信网中的组网方法及拓扑网络。
技术介绍
电力线网络是一种分布范围最广的网线，利用电力线网进行通信可以充分利用广泛的电网资源，节约资源并降低成本。低压电力线载波通信，是指通过调制技术将数字信号转化为高频的模拟信号，通过现有的低压电力线进行传输的一种通信方式，以充分利用电网进行通信。目前，低压电力线载波通信主要应用在自动抄表系统、智能灯控系统及具有较高 传输速率的宽带通信的因特网接入等领域。参考图I所示，图I为典型的集中式低压电力网侧的基本结构，为天然成簇的树状结构，在配电变压器的低压侧的通常安装有集中器，其为三相供电，通常选取一相作为电力线载波通信信号的通道，而终端智能仪表如电表则无规律地发散状地连接到集中器上，通过集中器访问各智能仪表来进行抄表，实现抄表的自动化。而对于目前的低压电力网的抄表系统，一方面由于电力网自身的复杂性及速度低，存在抄表成功率低的问题，为了提高抄表的成功率，可以采用更高性能的网络硬件设备，来辅助提高通信速度，但这会增加系统的能耗，提高系统的成本。另一方面，现有的组网方法也导致抄表的成功率低，现有的组网方法中，每个终端都进行数据转发，中继的数量过多，报文转发竞争激烈，网络负载大，影响抄表的成功率。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种集中式电力线载波通信网的组网方法，合理配置中继数量，减小网络负载，提高抄表速度和成功率。为实现上述目的，本专利技术实施例提供了如下技术方案一种集中式电力线载波通信网的组网方法，主节点中存储有所有从节点的标识信息，该标识信息按照预定顺序排列，配置为至少N层子网的组网方法，该方法包括SI，配置第I层子网按照标识信息的顺序，主节点依次对所有的从节点发送邀请包，在第I预定时间Tl内，将向主节点应答邀请包的从节点配置为第I中继节点或第I普通节点；S2，η从2至N依次取值，N彡2，执行配置第η层子网的步骤按照标识信息的顺序，主节点通过第I中继节点至第η-I中继节点依次向未被配置的从节点转发邀请包，在第η预定时间Tn内，将向主节点应答邀请包的从节点配置为第η中继节点或第η普通节点，各第η中继节点选择一个第η-I中继节点为其父中继；其中，SI和S2中将向主节点应答邀请包的从节点配置为中继节点或普通节点的步骤为应答邀请包的从节点为第j层的入网节点，第j层各入网节点检测第j层其他入网节点是否为中继节点，若检测到中继节点，该第j层入网节点为第j普通节点，否则，该第j层入网节点为第j中继节点，j = I或j = η。可选地，第η-1中继节点为多个，S2中各第η中继节点选择一个第η_1中继节点为其父中继的步骤为各第η中继节点选择与其通信质量最优的一个第η-I中继节点作为父中继。可选地,Tl至Tn依次增加,主节点通过第一中继节点至第η-I中继节点依次向未被配置的从节点转发邀请包的步骤具体为m从I至η-I依次取值,执行步骤各个第m中继节点在第m预定时间Tm内发送邀请包至其子中继的第m+Ι中继节点,其子中继的第m+1中继节点在第m预定时间Tm之后转发邀请包。 可选地，各个第m中继节点在Vm时间转发邀请包，邀请包中携带子中继的第m+1中继节点的等待时间TWm+l=Tm-Vm,其子中继的第m+Ι中继节点等待TWm+1之后,在第m+1预定时间Tm+1之内转发邀请包。可选地，在所述S2之后，还存在未配置的从节点，则继续执行步骤SI和S2。可选地，在步骤SI之后，还包括为至少一个中继节点设置备用节点的步骤，为一个中继节点设置备用节点的步骤包括一个第i中继节点将其所有子节点的标识信息发送给一个第i普通节点，并将该第i普通节点记录为其备用节点以及将该记录信息发送至主节点，I < i彡N。可选地，所述第i普通节点为与所述第i中继节点通信质量最优的一个普通节点。此外，本专利技术还提供了由上述组网方法形成的网络拓扑，该拓扑网络包括N层子网,其中第η层子网包括至少一个第η中继节点，或者包括至少一个第η中继节点和第η普通节点，I <η<Ν，第I层子网为主节点的子网，第η层子网为第η-1层子网的子网，第η普通节点的信号覆盖范围与第η中继节点的信号覆盖范围部分重叠，第η中继节点之间的信号覆盖范围不重叠。可选地，各第η中继节点与其父中继的第η-I中继节点的通信质量优于与其他第η-I中继节点的通信质量。可选地，第η中继节点具有备用节点，所述备用节点为该中继节点信号覆盖范围内的一个第η普通节点。本专利技术的组网方法，按照从节点的标识顺序进行轮询入网，对于后入网的从节点采用了中继淹没的机制，即若该层子网中已存在中继节点，而另一从节点可以检测到该中继节点，则这个从节点被淹没，仅以普通节点入网，这样，减少了转发数据的中继节点的数量，从而减小网络负载，提高抄表速度和成功率。此外，更优地，随着子网深度的增加，预定时间Tn增加，在中继节点转发邀请包时，其子中继的中继节点在该中继节点的预定时间之后选择时间进行转发，这样，不同层的中继转发报文的时间范围可以相互错开，有效抑制全网竞争，进一步降低网络负载，进一步提高数据传输的质量。此外，更进一步地，可以将中继节点同层的普通节点设置为其备用节点，这样，在组网之后进行数据传输时，若某中继节点发生故障，主节点可以将其切断，并引入备用节点进行数据转发，增强网络的鲁棒性能。附图说明图I为典型的集中式低压电力网侧的基本结构；图2为根据本发 明的集中式电力线载波通信网的组网方法的流程图；图3为根据本专利技术实施例的集中式电力线载波通信网的组网方法的示意图；图4为根据本专利技术实施例的集中式电力线载波通信网的组网方法形成的网络拓扑示意图；图5为根据本专利技术实施例的集中式电力线载波通信网的组网方法中的备用节点选择方法的示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明确易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。为了减小电力网络的负载，本专利技术提出了一种集中式电力线载波通信网的组网方法，组网中减少中继节点的数量，从而减少报文的转发，以减小网络负载，提高抄表成功率。参考图2所示，该组网方法将电力网配置为N层子网，其主节点中存储有所有从节点的标识信息，该标识信息按照预定顺序排列，该方法包括SI，配置第I层子网按照标识信息的顺序，主节点依次对所有的从节点发送邀请包，在第I预定时间Tl内，将向主节点应答邀请包的从节点配置为第I中继节点或第I普通节点；S2，η从2至N依次取值，N彡2，执行配置第η层子网的步骤按照标识信息的顺序，主节点通过第一第I中继节点至第η-I中继节点依次向未被配置的从节点转发邀请包，在第η预定时间Tn内，将向主节点应答邀请包的从节点配置为第η中继节点或第η普通节点，各第η中继节点选择一个第η-I中继节点为其父中继；其中，Tl至Tn依次增加；S1和S2中将向主节点应答邀请包的从节点配置为中继节点或普通节点的步骤为应答邀请包的从节点为第j层的入网节点，第j层各入网节点检测第j层其他入网节点是否为中继节点，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集中式电力线载波通信网的组网方法，主节点中存储有所有从节点的标识信息，该标识信息按照预定顺序排列，配置为至少N层子网的组网方法，该方法包括:S1，配置第1层子网：按照标识信息的顺序，主节点依次对所有的从节点发送邀请包，在第1预定时间T1内，将向主节点应答邀请包的从节点配置为第1中继节点或第1普通节点；S2，n从2至N依次取值，N≥2，执行配置第n层子网的步骤：按照标识信息的顺序，主节点通过第1中继节点至第n？1中继节点依次向未被配置的从节点转发邀请包，在第n预定时间Tn内，将向主节点应答邀请包的从节点配置为第n中继节点或第n普通节点，各第n中继节点选择一个第n？1中继节点为其父中继；其中，S1和S2中将向主节点应答邀请包的从节点配置为中继节点或普通节点的步骤为：应答邀请包的从节点为第j层的入网节点，第j层各入网节点检测第j层其他入网节点是否为中继节点，若检测到中继节点，该第j层入网节点为第j普通节点，否则，该第j层入网节点为第j中继节点，j＝1或j＝n。

【技术特征摘要】
1.一种集中式电力线载波通信网的组网方法，主节点中存储有所有从节点的标识信息，该标识信息按照预定顺序排列，配置为至少N层子网的组网方法，该方法包括 SI，配置第I层子网按照标识信息的顺序，主节点依次对所有的从节点发送邀请包，在第I预定时间Tl内，将向主节点应答邀请包的从节点配置为第I中继节点或第I普通节占. S2，n从2至N依次取值，N ^ 2，执行配置第η层子网的步骤按照标识信息的顺序，主节点通过第I中继节点至第η-i中继节点依次向未被配置的从节点转发邀请包，在第η预定时间Tn内，将向主节点应答邀请包的从节点配置为第η中继节点或第η普通节点，各第η中继节点选择一个第η-i中继节点为其父中继； 其中，SI和S2中将向主节点应答邀请包的从节点配置为中继节点或普通节点的步骤为应答邀请包的从节点为第j层的入网节点，第j层各入网节点检测第j层其他入网节点是否为中继节点，若检测到中继节点，该第j层入网节点为第j普通节点，否则，该第j层入网节点为第j中继节点，j = I或j = η。2.根据权利要求I所述的组网方法，其特征在于，第η-1中继节点为多个，S2中各第η中继节点选择一个第η-i中继节点为其父中继的步骤为各第η中继节点选择与其通信质量最优的一个第η-i中继节点作为父中继。3.根据权利要求I所述的组网方法，其特征在于，Tl至Tn依次增加，主节点通过第一中继节点至第η-i中继节点依次向未被配置的从节点转发邀请包的步骤具体为 m从I至η-i依次取值,执行步骤各个第m中继节点在第m预定时间Tm内发送邀请包至其子中继的第m+Ι中继节点,其子中继的第m+1中继节...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪佩琳，熊宛星，薛开平，李保龙，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：