[发明专利]一种用于电力线载波通信的快速组网方法

说明书

技术领域

本发明属于通信领域，具体涉及一种可用于但不局限于电力线载波通信的快速组网方法。

背景技术

随着全球经济的快速发展、电网建设规模的扩大、对用电质量、用电安全和用电智能要求的不断增长，同时在节能环保的意识驱动下，智能电网的发展与建设已成为世界公认的发展趋势。作为智能电网通信技术的一个重要分支，电力线载波通信(PLC)技术利用现有广泛分布的配电网络作为传输媒介，具有建设速度快、覆盖范围广、投资少、无需重新布线等优势，适用于智能电网中的多种应用服务，如远程抄表(AMR)、家庭局域网(HAN)和城市路灯智能照明系统等等。随着技术的发展，PLC网络的通信速率也由最初的几Kbps迅速发展到目前最高200Mbps(宽带PLC)，近年来，随着多载波窄带PLC技术的出现，电力线载波通信的抗干扰能力大大增强，成为智能电网建设中非常有力的技术方案。

为达到高可靠的载波通信效果，不仅需要考虑物理层的滤波设计和调制解调方式，还需要在网络层选择合适的中继组网方式。有别于传统的电话公共网络或计算机通信网络，电力线信道噪声显著且信号衰减严重，频率选择性强且具有时变特征，输入阻抗变化率大，配电网中各台区网络拓扑结构复杂多变，因此传统的静态中继组网方式是不适用的。

近年来研究较多的动态中继组网算法多来自无线传感网络(WSN)技术，包括粒子群算法、交叠/非交叠的分簇路由算法、蚁群/类蚁群算法。目前的研究以改进的类蚁群算法为主。这些中继组网的方法各有优缺点，如公开号为CN103874291A、名称为《基于电力线载波的智能组网控制系统和方法》的发明专利，公开号为CN102075215A、名称为《一种电力线载波通信中的自动中继组网方法》的发明专利，公开号为CN104022955A、名称为《一种中心点征召方法及树簇型网络路由与组网方法》的发明专利，公开号为CN103441781、名称为《电力线载波自组网方法和系统》的发明专利及公开号为CN103345836、名称为《基于低压电力线载波的自组网抄表方法》的发明专利均可认为是非交叠的分簇方法，使用这些方法组网将得到类似树形的网络拓扑图，其网络结构清晰，组网效率高，但链路单一、抗毁性较差，当配电网中某一中继节点发生故障时，将出现部分网络的失效，这部分失效的网络的节点在无人为干预(重新组网)的情况下，即会失联；而如《基于改进蚁群算法的配电网络规划的研究》所描述的类蚁群算法，可以避免传统蚁群算法的早熟性，其连通性、负载均衡要好于其余组网方式，但网络结构复杂，且系统组网低效，因此更适用于局部的网络重构。考虑到我国配电网覆盖范围广、网络容量大，对网络的强度和组网效率都提出了较高的要求。

发明内容

本发明的目的在于正针对目前电力线载波通信组网方法存在的不足，提供一种快速可靠的组网方法，通过该方法组成的网络在部分节点发生故障时，能够实现无人工干预地局部重构，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：电力线载波主节点向系统中的全体从节点发起“主节点组网”广播，各个从节点根据接收到的信号强度以及节点内预设的信号阈值选择是否响应，若当前从节点接受到的组网报文信号强度大于其所设的信号阈值，则回复主节点“入网请求”报文；

进一步地，考虑到电力线载波通信信道的共用，此处回复“入网请求”的从节点可根据自身的物理ID号来分时回复，若使用OFMD调制解调方式，也可考虑通过使用不同频率的子载波来实现同时回复。

步骤二：主节点收到“入网请求”的节点回复报文，分析其报文信息后确定可作为一级中继的第一中继层内的所有从节点，而后发送广播“入网确认”报文，报文包括所有第一中继层内的从节点ID号，各从节点收到包含自身ID的“入网确认”广播报文后，确定自身已加入第一中继层；

步骤三：主节点在第一中继层内选择某一从节点，向其发送“中继组网”命令；

步骤四：收到“中继组网”命令的当前从节点作为中继节点，向电力线网络中发送“从节点组网”广播，告知网络中其余节点可以加入该子网。“从节点组网”报文中包含该节点所在层级；

在该步骤中，网络中同时收到“从节点组网”广播命令的节点可分为两类：已加入第k中继层的部分节点，和未加入网络的其余普通节点。

步骤五：当前节点接收到“从节点组网”报文，根据步骤一中所述的判断条件，判断自身是否向原中继节点发送回复报文。