CN102324953A - 低压配电网电力线载波通信网络mac层的组网方法 - Google Patents

低压配电网电力线载波通信网络mac层的组网方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102324953A
CN102324953A CN201110230808A CN201110230808A CN102324953A CN 102324953 A CN102324953 A CN 102324953A CN 201110230808 A CN201110230808 A CN 201110230808A CN 201110230808 A CN201110230808 A CN 201110230808A CN 102324953 A CN102324953 A CN 102324953A
Authority
CN
China
Prior art keywords
node
power line
low
network
line carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201110230808A
Other languages
English (en)
Inventor
刘晓胜
张良
徐殿国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN201110230808A priority Critical patent/CN102324953A/zh
Publication of CN102324953A publication Critical patent/CN102324953A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

低压配电网电力线载波通信网络MAC层的组网方法，涉及电力线通信领域。它解决了低压配电网电力线载波通信网络中存在终端用户节点不能与基站进行通信的问题。本发明利用低压配电网MAC层的总线结构，将低压配电网的MAC层划分成由若干个单层人工蛛网构成的新型拓扑，进而解决网络中存在盲点的问题。本发明为了避免节点信号接入信道造成数据冲突，定义了等待时间WT。两个节点间隔时间WT依次发送数据至中心节点。数据传输与处理均在各自的子网范围内进行，减少了同一时刻总线信道内的数据冲突率，提高了信道利用率。本发明提高了读表准确性，解决了自动抄表***中存在盲点的问题。本发明适用于低压配电网电力线载波通信网络的MAC层的通信网络的建立过程中。

Description

低压配电网电力线载波通信网络MAC层的组网方法
技术领域
本发明涉及电力线通信领域，具体涉及一种通信网络的建立方法。
背景技术
盲点问题是指在自动抄表***中由于节点信号发射功率有限、电网阻抗不匹配、信道噪声等因素造成电力线通信可靠性低，导致用户终端节点不能与基站进行通信的问题。盲点问题会导致数据层的数据包丢失、重传，降低信道利用率及吞吐量，降低自动抄表***的可靠性及准确性。
目前存在的解决电力线通信可靠性低以提高自动抄表***可靠性的技术方案主要有以下两种：
第一种，提高点对点通信正确收发概率。国内外专家主要集中在以下几方面的研究：1)基于物理层的研究，研究人员从分析电网阻抗匹配特性、减少信道衰减、减小电网噪声影响、进行快速信道估算与建模、研究高可靠性的信号调制/解调方法等角度来考虑提高电力线通信的可靠性；2)基于链路层的研究，研究人员从信道编码和介质访问控制(media access control，MAC)层等角度出发，提高点到点之间的通信可靠性。这类方法在一定程度和一定范围内解决了载波通信的可靠性问题。
第二种，有学者和厂商开始关注于使用网络层组网路由(中继)的方法来提高电力线通信网络层面的可靠性。这类方法将在前一类理论与方法的基础上，根据实时信道特点，动态解决网络通信的路由和中继问题，是现代大规模网络通信的重要模式。电力线通信技术研究方向和解决电力线通信领域问题的思路，可以大致概括为图1所示的内容。
发明内容
本发明是为了解决低压配电网电力线载波通信网络的应用层(即自动抄表***)中，存在终端用户节点不能与基站进行通信的问题，提供一种低压配电网电力线载波通信网络MAC层的组网方法。
低压配电网电力线载波通信网络MAC层的组网方法，它由以下步骤实现：
步骤一、低压配电网电力线载波通信网络中的基站发起数据广播，低压配电网电力线载波通信网络的MAC层中的m个G节点接收基站的数据广播，并在MAC层组成m-1边单层蛛网逻辑拓扑结构的第n层子网，m为大于1的整数，n＝1；
步骤二、在步骤一所述的m-1边单层蛛网逻辑拓扑结构的第n层子网中选择一个节点hn作为中心节点，所述中心节点与单层蛛网逻辑拓扑结构的第n层子网中其余任意一个节点均能直接进行数据通信；
步骤三、中心节点hn对m-1边单层蛛网逻辑拓扑结构的第n层子网中的每个节点分配逻辑ID；
步骤四、第n层子网的中心节点hn再次发起数据广播；
步骤五、低压配电网电力线载波通信网络的MAC层中的k个节点接收中心节点hn广播的数据，然后将已获得逻辑ID的所有节点剔除，将余下的k-m个节点形成第n+1层子网，在所述第n+1层子网中选择一个节点作为该层子网的中心节点hn+1，所述中心节点hn+1与第n+1层子网中其余任意一个节点均能直接进行数据通信，该中心节点hn+1对第n+1层子网中的每一个节点分配逻辑ID；令n＝n+1，m＝k-m，返回执行步骤四，对剩余的B节点进行搜索，直至所有节点均与基站实现直接通信或中继通信，完成低压配电网电力线载波通信网络的MAC层中通信网络的建立；k为大于m的整数；
G节点为能够直接与基站进行点对点通信的节点；
B节点是受到信道状态的影响不能与基站直接进行通信，但是能与其相邻节点进行通信的节点。
本发明所述的低压配电网电力线载波通信网络中，各节点产生的数据包的内容包括：数据源节点ID、该节点所在子网层数、目的地址和数据。
在各层子网中，各节点按照逻辑ID由小到大的顺序依次将各节点产生的数据包发送至该层的中心节点。
各层子网中，第n层子网的中心节点hn的目的地址是第n-1层子网的中心节点hn-1的地址，当n＝1时，第一层子网的中心节点h1的目的地址是基站地址。
各层子网中，各节点向该层的中心节点发送数据包的时间间隔相同。每一层子网的通信时序一致。
有益效果：本发明利用人工蛛网的逻辑结构，定义了等待时间，每两个节点间隔相等的时间依次发送数据，避免了节点信号接入信道造成数据冲突，数据传输与处理均在各自的子网范围内进行，降低了同一时刻总线信道内的数据冲突率，提高了信道利用率与读表准确性，实现了终端用户节点与基站的通信，解决了自动抄表***中存在的盲点问题。
附图说明
图1是背景技术中的提高电力线通信可靠性的途径示意图；图2是具体实施方式中所述总线型物理拓扑原理示意图，标记G为G节点，标记B为B节点；图3是人工蛛网通信逻辑拓扑原理示意图；图4是本发明的组网原理示意图；图5是MAC层时序示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图2至图5说明本具体实施方式，低压配电网电力线载波通信网络MAC层的组网方法，它由以下步骤实现：
步骤一、低压配电网电力线载波通信网络中的基站发起数据广播，低压配电网电力线载波通信网络的MAC层中的m个G节点接收基站的数据广播，并在MAC层组成m-1边单层蛛网逻辑拓扑结构的第n层子网，m为大于1的整数，n＝1；
步骤二、在步骤一所述的m-1边单层蛛网逻辑拓扑结构的第n层子网中选择一个节点hn作为中心节点，所述中心节点与单层蛛网逻辑拓扑结构的第n层子网中其余任意一个节点均能直接进行数据通信；
步骤三、中心节点hn对m-1边单层蛛网逻辑拓扑结构的第n层子网中的每个节点分配逻辑ID；
步骤四、第n层子网的中心节点hn再次发起数据广播；
步骤五、低压配电网电力线载波通信网络的MAC层中的k个节点接收中心节点hn广播的数据，然后将已获得逻辑ID的所有节点剔除，将余下的k-m个节点形成第n+1层子网，在所述第n+1层子网中选择一个节点作为该层子网的中心节点hn+1，所述中心节点hn+1与第n+1层子网中其余任意一个节点均能直接进行数据通信，该中心节点hn+1对第n+1层子网中的每一个节点分配逻辑ID；令n＝n+1，m＝k-m，返回执行步骤四，对剩余的B节点进行搜索，直至所有节点均与基站实现直接通信或中继通信，完成低压配电网电力线载波通信网络的MAC层中通信网络的建立；k为大于m的整数；
G节点为能够直接与基站进行点对点通信的节点；
B节点是受到信道状态的影响不能与基站直接进行通信，但是能与其相邻节点进行通信的节点。
本发明所述的低压配电网电力线载波通信网络中，各节点产生的数据包的内容包括：数据源节点ID、该节点所在子网层数、目的地址和数据。
在各层子网中，各节点按照逻辑ID由小到大的顺序依次将各节点产生的数据包发送至该层的中心节点。
各层子网中，第n层子网的中心节点hn的目的地址是第n-1层子网的中心节点hn-1的地址，当n＝1时，第一层子网的中心节点h1的目的地址是基站地址。
各层子网中，各节点向该层的中心节点发送数据包的时间间隔相同，为WT(WaitTime)。经过数据处理时间PT(Process Time)PT＞WT后，子网1的中心节点h1将子网内的数据以及由中心节点h2传来的数据发送至基站。第2层子网和第3层子网的节点通信时序与第1层子网、第2层子网一致，中心节点h2与中心节点h3的通信时序与h1，h2的时序一致，最终所有节点以所在子网的中心节点及上层子网的中心节点为中继，保持与基站的通信。
原理：自动抄表***中存在两类节点，一类是可以直接与基站点对点通信的节点，称为G节点；一类是受到信道状态的影响不能与基站直接通信，但是能与其相邻节点进行通信的节点，称为B节点。G，B节点数量随信道状态改变而变化。
图2所示的是某单元楼内自动抄表***的总线型物理拓扑。基站发起数据采集广播，由于广播信号随传输距离衰减，只有离基站比较近的终端节点可与基站直接可靠通信，为G节点。其他节点收不到基站的广播信息，不能将数据发送至基站，但相邻节点之间是可以点对点通信的，为B节点。
图2中，子网1内的所有节点均可与基站直接通信，节点之间可以直接点对点通信或通过中继节点进行通信。依此特点，子网1内各节点在MAC层可以等效为图3所示的单层人工蛛网的逻辑拓扑。如图3所示，m个终端节点构成一个m-1边的单层蛛网，h1为m个节点中的任意一个，节点h1可与子网内所有节点直接通信，相邻节点间可以点对点通信，不相邻节点以中心节点h1为中继进行通信。
中心节点h1对子网内的其余m-1个终端节点分配逻辑ID，直到所有节点均获得逻辑ID为止。
由节点h1再次发送广播。节点h1相对于基站，与B节点的物理距离更近，收到节点h1广播信息的节点个数为k(k＞m)，剔除已获得逻辑ID的m个节点，在余下的k-m个节点中选择一个节点为中心节点，并对这k-m-1个节点分配逻辑ID。
第二个子网的中心节点再次发送广播，对B节点进行探索。如仍有新的节点，则重复步骤5，选取中心节点，分配逻辑ID，直到没有新的盲点为止；如果没有新的节点，则以上一个子网的中心节点为中继，向基站发送搜索结束信息。MAC层最后的组网结果如图4所示，以3个子网即搜索到所有盲点为例。
基站收到“最远”子网的中心节点返回的结束信息，搜索完成。***中所有节点以其所在子网的中心节点为中继，能与基站进行可靠通信，解决存在盲点的问题。
本发明通过对自动抄表***物理层和MAC层的研究，利用人工蛛网逻辑拓扑这一特殊的网络结构，解决了电力自动抄表***中存在盲点的问题。

Claims (5)

1.低压配电网电力线载波通信网络MAC层的组网方法，其特征是：它由以下步骤实现：
步骤一、低压配电网电力线载波通信网络中的基站发起数据广播，低压配电网电力线载波通信网络的MAC层中的m个G节点接收基站的数据广播，并在MAC层组成m-1边单层蛛网逻辑拓扑结构的第n层子网，m为大于1的整数，n＝1；
步骤二、在步骤一所述的m-1边单层蛛网逻辑拓扑结构的第n层子网中选择一个节点hn作为中心节点，所述中心节点与单层蛛网逻辑拓扑结构的第n层子网中其余任意一个节点均能直接进行数据通信；
步骤三、中心节点hn对m-1边单层蛛网逻辑拓扑结构的第n层子网中的每个节点分配逻辑ID；
步骤四、第n层子网的中心节点hn再次发起数据广播；
步骤五、低压配电网电力线载波通信网络的MAC层中的k个节点接收中心节点hn广播的数据，然后将已获得逻辑ID的所有节点剔除，将余下的k-m个节点形成第n+1层子网，在所述第n+1层子网中选择一个节点作为该层子网的中心节点hn+1，所述中心节点hn+1与第n+1层子网中其余任意一个节点均能直接进行数据通信，该中心节点hn+1对第n+1层子网中的每一个节点分配逻辑ID；令n＝n+1，m＝k-m，返回执行步骤四，对剩余的B节点进行搜索，直至所有节点均与基站实现直接通信或中继通信，完成低压配电网电力线载波通信网络的MAC层中通信网络的建立；k为大于m的整数；
G节点为能够直接与基站进行点对点通信的节点；
B节点是受到信道状态的影响不能与基站直接进行通信，但是能与其相邻节点进行通信的节点。
2.根据权利要求1所述的低压配电网电力线载波通信网络MAC层的组网方法，其特征在于低压配电网电力线载波通信网络中，各节点产生的数据包的内容包括：数据源节点ID、该节点所在子网层数、目的地址和数据。
3.根据权利要求2所述的低压配电网电力线载波通信网络MAC层的组网方法，其特征在于在各层子网中，各节点按照逻辑ID由小到大的顺序依次将各节点产生的数据包发送至该层的中心节点。
4.根据权利要求3所述的低压配电网电力线载波通信网络MAC层的组网方法，其特征在于各层子网中，各节点向该层的中心节点发送数据包的时间间隔相同。
5.根据权利要求3所述的低压配电网电力线载波通信网络MAC层的组网方法，其特征在于每一层子网的通信时序一致。
CN201110230808A 2011-08-12 2011-08-12 低压配电网电力线载波通信网络mac层的组网方法 Pending CN102324953A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110230808A CN102324953A (zh) 2011-08-12 2011-08-12 低压配电网电力线载波通信网络mac层的组网方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110230808A CN102324953A (zh) 2011-08-12 2011-08-12 低压配电网电力线载波通信网络mac层的组网方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102324953A true CN102324953A (zh) 2012-01-18

Family

ID=45452631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110230808A Pending CN102324953A (zh) 2011-08-12 2011-08-12 低压配电网电力线载波通信网络mac层的组网方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102324953A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103281105A (zh) * 2013-06-17 2013-09-04 北京科技大学 基于低压电力线的载波表自组网方法
CN103441781A (zh) * 2013-08-28 2013-12-11 江苏麦希通讯技术有限公司 电力线载波自组网方法和***
CN105391474A (zh) * 2015-10-30 2016-03-09 厦门中天微电子科技有限公司 一种电力线载波集抄***节点归属自动确认方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6151330A (en) * 1996-12-04 2000-11-21 Powercom Control Systems Ltd. Electric power supply management system
CN101827022A (zh) * 2010-03-19 2010-09-08 重庆大学 一种用于电力抄表***的低压电力线通信组网方法
CN102075215A (zh) * 2010-11-29 2011-05-25 高京泉 一种电力线载波通信中的自动中继组网方法及装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6151330A (en) * 1996-12-04 2000-11-21 Powercom Control Systems Ltd. Electric power supply management system
CN101827022A (zh) * 2010-03-19 2010-09-08 重庆大学 一种用于电力抄表***的低压电力线通信组网方法
CN102075215A (zh) * 2010-11-29 2011-05-25 高京泉 一种电力线载波通信中的自动中继组网方法及装置

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《2010 First International Conference on Pervasive Computing，Signal Processing and Applications》 20100919 Xiaosheng Liu,etc. "Communication Network-Oiented Analysis of Transmission Mechanism of Nature Orb-Web" 224-229 1-5 , *
《中国博士学位论文》 20100624 戚佳金 "低压配电网电力线载波通信动态组网方法研究" 第31-48页 1-5 , *
《中国电机工程学报》 20061130 刘晓胜等 "电力线载波通信的自动路由方法研究" 76-81 1-5 第26卷, 第21期 *
《自然科学进展》 20040731 杨新宇等 "MPLS自治***中基于人工蜘蛛的重路由研究" 804-809 1-5 第14卷, 第7期 *
XIAOSHENG LIU,ETC.: ""Communication Network-Oiented Analysis of Transmission Mechanism of Nature Orb-Web"", 《2010 FIRST INTERNATIONAL CONFERENCE ON PERVASIVE COMPUTING，SIGNAL PROCESSING AND APPLICATIONS》 *
刘晓胜等: ""电力线载波通信的自动路由方法研究"", 《中国电机工程学报》 *
戚佳金: ""低压配电网电力线载波通信动态组网方法研究"", 《中国博士学位论文》 *
杨新宇等: ""MPLS自治***中基于人工蜘蛛的重路由研究"", 《自然科学进展》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103281105A (zh) * 2013-06-17 2013-09-04 北京科技大学 基于低压电力线的载波表自组网方法
CN103281105B (zh) * 2013-06-17 2015-04-08 北京科技大学 基于低压电力线的载波表自组网方法
CN103441781A (zh) * 2013-08-28 2013-12-11 江苏麦希通讯技术有限公司 电力线载波自组网方法和***
CN103441781B (zh) * 2013-08-28 2015-07-29 江苏麦希通讯技术有限公司 电力线载波自组网方法和***
CN105391474A (zh) * 2015-10-30 2016-03-09 厦门中天微电子科技有限公司 一种电力线载波集抄***节点归属自动确认方法
CN105391474B (zh) * 2015-10-30 2017-12-19 厦门中天微电子科技有限公司 一种电力线载波集抄***节点归属自动确认方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110856194B (zh) 一种双模融合组网方法及通信方法
CN110572187B (zh) 一种宽带电力线通信网络组网方法
Liang et al. Multiagent coordination in microgrids via wireless networks
CN110661551B (zh) 一种自适应调整信标周期时隙数的方法
CN111970030B (zh) 一种宽带载波通信网络的信号发送方法
CN111200858B (zh) 基于宽带载波和窄带无线的双模混合网络的组网方法
CN103929823A (zh) 基于业务分类的电力无线专网信道接入控制方法
CN102612110B (zh) 一种电力载波照明控制***中的分布式自组织路由方法
CN103200643B (zh) 基于剩余能量感知的分布式容错拓扑控制方法
CN105046935A (zh) 一种基于低压电力线和微功率无线的双模异构通信***
US20090003291A1 (en) Six-address scheme for multiple hop forwarding in wireless mesh networks
CN111836399B (zh) 宽带载波通信网络的信道接入协议设计方法及时隙分配方法
CN106604344B (zh) 一种基于rpl的用电信息***及其组网和通信方法
CN103337142A (zh) 电能表管理***的无线组网方法
JP2007329897A (ja) バックボーンネットワークにおけるサブネットワーク間のリレー伝送の可能なネットワークトポロジーの構築方法
CN103298137A (zh) 一种基于状态的水下传感器网络媒体访问控制方法
CN104333517A (zh) 基于can总线的自动化设备通信方法
CN110401971B (zh) 一种基于230MHz电力专有频段智能自组网的通信方法
CN102291302B (zh) 低压配电网电力线载波通信网络中局部路由重构方法
CN105376766A (zh) 一种物联网数据传输方法
CN107483436A (zh) 一种物联网中通信模块的物理层双模设计方法
CN106533833A (zh) 一种降低载波侦听多路访问资源冲突的方法
CN115190378A (zh) 一种基于wi-sun通信方式的数据采集终端
CN102355405A (zh) 低压配电网电力线通信***数据包的路由转发方法
CN114845325A (zh) 基于hplc和bmp无线通信双模融合下的信标共用方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120118