[发明专利]电力线载波和无线的混合网络的自组网方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力线通信领域，特别是涉及一种电力线载波和无线的混合网络的自组网方法和系统。

背景技术

电力线载波通信在电力系统通信网中有着独特的优势，其稳定的使用条件和良好的应用前景及潜在的巨大市场已为世人所关注。

对低压配电网来说，电力线载波通信一般具有以下特点：1）通信信道的时变性，对载波信号来说，低压电力线是一根非均匀分布的传输线，各种不同性质的电力负载在低压配电网的任意位置随机地投入和断开，使信道表现出很强的时变性。通信信道的频率选择性正是由于低压配电网中存在负荷情况非常复杂、负载变化幅度大、噪声种类多且强等特点，各节点阻抗不匹配，信号很容易产生反射、驻波、谐振等现象，使信号的衰减变得极其复杂，造成电力载波通信信道具有很强的频率选择性。2）噪声干扰强而信号衰减大，一般来说，影响电力通信噪声主要有以下三种，即背景噪声、周期性噪声和突发性噪声。背景噪声一般分布在整个通信频带；周期性噪声包括周期性的连续干扰和周期性的脉冲干扰；突发性噪声一般是由用电设备的随机接入或断开而产生的。研究表明，脉冲干扰对低压电力线载波通信的质量影响最大，信号衰减可达40dB。正是因为具有上述特点，使得电力载波通信在实际应用过程中一直面临着可用性与可靠性的考验。

目前另外一个已被广泛认知并采用的电力通信技术，即微功率无线通信技术，其可以克服载波通信方式在某些抄表应用场合的不足，施工方便，不需要额外铺设电缆，一般工人都可以方便的进行安装；通信不受限于电网特性，可方便的对跨台区、复杂用电环境快速实施抄表方案；通信速率快，实时性高，方便实施远程预付费，远程拉合闸等应用。微功率无线通信也不是十全十美的，也有其自身的弱点。在城市地区范围，微功率无线通信的穿透性有限，导致在高楼林立的应用上布设和调校的成本偏高，对安装维护水平要求较为细致的培训。而在农村地区，则基本没有此类问题。无线通信在布设好后，一般受自然环境影响较多，对于雨雪天气等情况，会受到较大的干扰抑制，导致抄表率下降。此外，无线通信网长时间应用后，周边的电磁环境逐步变化而使得通信质量逐步下降，需要定期进行网络优化，不然容易形成孤岛效应。

然而无论是电力线载波通信，还是无线通信，节点间通信链路具有不对称性，即上行和下行通信链路的通信质量和具体环境有关，可能存在较大的差异，尤其存在主节点向子节点链路质量良好，而反向链路通信质量很差的情形，沿原路返回时导致数据传输失败。

发明内容

基于此，有必要针对传统的电力线载波通信和无线通信中链路因存在通信链路具有不对称性导致通信反向链路数据传输失败的问题，提供一种能提高数据双向通信质量的电力线载波和无线的混合网络的自组网方法和系统。

一种电力线载波和无线的混合网络的自组网方法，包括：

在未入网的子节点收到入网允许命令帧后，获取所述子节点与周围已入网节点的链路通信状态；

根据所述链路通信状态在载波通信和无线通信中分别选取各自在上下行链路通信质量满足预设通信要求、级数最小且通信质量最好的已入网节点，并将所述选取的已入网节点作为所述子节点的父节点，并从两个父节点中选取级数最小的父节点作为第一父节点，另一个父节点作为第二父节点；

向所述第一父节点发送入网请求，并接收返回的入网响应，直到所需组网的节点均入网时组网结束。

在其中一个实施例中，所述在未入网的子节点收到入网允许命令帧后，获取所述子节点与周围已入网节点的链路通信状态的步骤包括：

在子节点收到入网允许命令帧后，发送邻居请求帧；

接收已入网节点根据所述邻居请求帧返回的邻居响应帧，所述邻居响应帧中包括所述子节点至已入网节点的第一通信质量值和所述已入网节点在网络中的层次数；

获取所述已入网节点至所述子节点的第二通信质量值；

取所述第一通信质量值和第二通信质量值中较小的一个，作为所述子节点与已入网节点间的通信质量值。

在其中一个实施例中，所述根据所述链路通信状态在载波通信和无线通信中分别选取各自在上下行链路通信质量满足预设通信要求、级数最小且通信质量最好的已入网节点，并将所述选取的已入网节点作为所述子节点的父节点的步骤包括：

在载波通信和无线通信中分别选取所述子节点与已入网节点间的通信质量值在预定门限范围内、层次数最小且所述通信质量值最大的已入网节点，并将所述选取的已入网节点作为所述子节点的父节点。

在其中一个实施例中，在所述在子节点收到入网允许命令帧后，发送邻居请求帧之后，还包括步骤：

设置定时器的定时时间；