[发明专利]基于宽带电力载波信道的多重度量动态路由决策方法

说明书

本发明涉及路由算法，具体是一种评估宽带电力线载波信道的链路质量的算法，以及综合多个度量指标，做出路由决策的方法，尤其是一种基于宽带电力载波信道的多重度量动态路由决策方法。其特点是，包括如下步骤：S1：首先基于特征值分解估计得出信道参数；S2：然后对估计结果进行平滑处理；S3：以平滑后的信道的频率响应估计为指标，对发送节点到接收节点的信道质量进行分级；S4：结合信道质量指标与其它路由指标，做出路由决策。本发明方法中通过对链路质量的度量，充分考虑了OFDM调制方式下的宽带电力线载波信道的特点，通过评估电力线载波信道对OFDM频段的频率响应情况，得出载波信道的链路质量。

技术领域

本发明涉及路由算法，具体是一种评估宽带电力线载波信道的链路质量的算法，以及综合多个度量指标，做出路由决策的方法，尤其是一种基于宽带电力载波信道的多重度量动态路由决策方法。

背景技术

传统的电力线载波通信网络由于通信节点的资源有限，不能采用TCP/IP协议进行通信，因而不具开放性。随着以OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，即正交频分复用技术)调制技术为特征的宽带电力线载波通信的日趋成熟，提高了电力线载波通信网络的数据通信速率，使得原先在窄带电力线载波通信中不适用的物联网技术，例如：6LoWPAN、IPv6、IP路由协议等，可以应用到宽带电力线载波通信网络中，使电力线载波通信网真正融合到物联网中，使宽带电力线载波通信网络是物联网的一个重要组成部分，并且通过公用网络访问，从而促进智能电网的管理水平。IPv6技术引入电力线载波通信网络，使任一载波节点都被分配了唯一的IPv6地址，从而可以采用已经成熟的IP路由技术。先进表计基础架构(AMI)、电力线载波通信的标准IEEE.1901.2，均采用IP协议为网络层协议。

物联网IP路由的协议RPL(IPv6 Routing Protocol for Low-Power and LossyNetworks)，是专门针对低功耗有损传输网络(Low-Power and Lossy Networks，LLN)设计的网络层路由协议。电力线载波通信网、无线传感器网络均属于LLN网络，其特点是物理层可接受的最大帧长度规定为127字节。此规定适应网络的有损传输特点，以减小数据帧传输过程中的差错率。RPL协议是一个基于IPv6的距离矢量路由协议，它通过一个目标函数OF(Objective Function)计算路由度量标准(Metric)，建立一个目标导向的有向无环图DODAG(Destination Oriented Directed Acyclic Graph)。每个DODAG中的节点(根节点除外)会选择一个父节点作为沿着DODAG指向根节点的默认路由。这种路由方式非常适合自动抄表(AMR)应用，自动抄表的数据集中器就是DODAG的根节点。

RPL协议采用的路由度量是网络层的度量标准，主要有两类：一是“跳数”：跳数指数据包从发送节点到达根节点需要经过中间节点的次数，跳数越多，数据包被转发的次数就越多。当节点使用跳数作为路由度量标准时，目标函数在选择父节点时会考察周围的邻居节点，并从中选择到达根节点跳数最少得一个作为自己的父亲节点。每个节点到根节点的跳数信息会通过DIO消息更新，显然，跳数是一种累加的度量标准。

使用跳数作为路由度量标准是RPL提供的最为简便的一种方法，它操作简单，计算的复杂度低，控制信息的开销也比较小。但将跳数作为路由度量标准的问题也是显而易见的，跳数信息不能够反应链路的质量，节点可能会选择那些跳数较少，但链路质量很糟糕的路径。如此，不仅不能提高传输效率，反而会影响网络的整体性能。所以该度量标准仅仅适用于网络规模较小，且链路质量有保证的环境。

RPL采用的另一路由度量标准是“期望传输次数ETX”。ETX主要衡量的是成功传输一个数据包所需要的平均传输次数。