CN113766520A - 电力物联网的组网方法、装置、存储介质及节点 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种电力物联网的组网方法、装置、存储介质及节点，属于无线通信领域。本申请基于主节点和各个从节点在多个频点上的扫描结果选择无线通信用的频点，可以保证频点避免其他***占用的频点，降低电力物联网对其他***的干扰，提高通信的可靠性。可以保证网络自适应避开那些被广播电视占用的通信信道；其次，通过载波信道和无线信道两种方式组网，可以提高节点入网的成功率，最大程度避免孤立节点的存在；再次，通过选择的多个频点进行无线通信和组网，避免双模节点使用单一频点进行通信噪声的信道衰落，本申请可以利用多个频点进行跳频通信提高通信的可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及物联网领域，尤其涉及一种电力物联网的组网方法、装置、存储介质及节点。
背景技术
电力线载波通信和微功率无线通信目前是电网***中的用电信息采集***采用的两种主用通信技术，前者利用现有的电力线作为信息传输媒介，安装成本低，在高楼间或屏蔽场所等信道环境下具有独特的传输优势，但其需要面对电力线信道噪声干扰强、信号衰减大等问题；而后者利用空间电磁场传输电磁波信号，无需考虑线路状况，但其在障碍物较多的环境下信号很容易被遮挡，另外其使用的频率为非专用授权频段，容易受到干扰。
随着芯片小型化和硬件技术的快速发展，业界已经具备智能电表所嵌套的通信模块中的有限空间中同时安装和运行电力线载波和微功率无线的通信芯片的能力，且其能耗完全在电表的供电能力范围内，因此双模通信已经具备了工程上的可行性。而两种不同通信方式相互融合，既兼具各自优点，又弥补单模的缺陷，从而有效提升网络通信的稳定性和可靠性。
双模通信已经成为电力物联网通信领域的一个主要发展方向，截止到2021年初，欧洲G3-PLC联盟已经基本完成相关的技术标准的讨论工作，即将公布其内容，而中国国家电网公司所主导的中国智能量测联盟也正在推进这一领域的技术标准的制定工作，如何利用对双模节点进行电力物联网的组网是目前研究的热点。
发明内容
本申请实施例提供了的电力物联网的组网方法、装置、存储介质及无线节点，可以通过载波信道和无线信道进行组网以提高组网的成功率。所述技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种电力物联网的组网方法，所述方法包括：
上电后，在m个频点上执行信道噪声扫描；其中，m为大于1的整数；
完成信道噪声扫描后，通过载波信道广播有线信标信号；
接收从节点响应于所述有线信标信号发送的关联请求报文；其中，所述关联请求报文携带所述从节点的设备标识、所述从节点的设备类型参数值和所述从节点在m个频点进行无线信道噪声强度扫描得到的扫描结果；
若所述从节点的设备标识位于预设的设备白名单中，则允许所述从节点入网，为所述从节点分配网络地址；其中，所述地址白名单包含允许入网的N个从节点的设备标识；
向所述从节点发送关联确认报文；其中，所述关联确认报文携带所述网络地址；
在执行载波信道入网流程预设时长后，基于主节点的扫描结果和X个从节点各自上报的扫描结果评估所述m个频点的信道质量；其中，1≤X≤N，且X为整数；
根据评估结果在所述m个频点中选择至少两个频点；
基于所述至少两个频点执行无线信道入网流程。
第二方面，本申请实施例提供了一种电力物联网的组网方法，包括：
若在预设时长内未以载波信道方式入网，获取多个频率组包含的各个频点的信道评估参数值；
确定信道质量最优的信道评估参数值；
将所述信道质量最优的信道质量参数值所在的频率组作为目标频率组；
在目标频率组包含的各个频点上进行无线信标信号的监听；
监听到无线信标信号时，获取所述无线信标信号中携带的网络超帧信息和网络时间基准；
通过网络时间基准实现同步，通过所述网络超帧信息指示的CSMA时隙区发送关联请求报文；其中，关联请求报文携带设备标识；
接收关联确认报文后，成功以无线信道方式入网。
第三方面，本申请实施例提供了一种电力物联网的组网装置，应用于主节点，该组网装置包括：处理单元和收发单元；
所述处理单元，用于上电后，在m个频点上执行信道噪声扫描；其中，m为大于1的整数；
所述处理单元，还用于完成信道噪声扫描后，通过所述收发单元载波信道广播有线信标信号；
所述处理单元，还用于通过所述收发单元接收从节点响应于所述有线信标信号发送的关联请求报文；其中，所述关联请求报文携带所述从节点的设备标识、所述从节点的设备类型参数值和所述从节点在m个频点进行无线信道噪声强度扫描得到的扫描结果；
所述处理单元，还用于若所述从节点的设备标识位于预设的设备白名单中，则允许所述从节点入网，为所述从节点分配网络地址；其中，所述地址白名单包含允许入网的N个从节点的设备标识；
所述处理单元，还用于通过所述收发单元向所述从节点发送关联确认报文；其中，所述关联确认报文携带所述网络地址；
所述处理单元，还用于在执行载波信道入网流程预设时长后，基于主节点的扫描结果和X个从节点各自上报的扫描结果评估所述m个频点的信道质量；其中，1≤X≤N，且X为整数；
所述处理单元，还用于根据评估结果在所述m个频点中选择至少两个频点；
所述处理单元，还用于基于所述至少两个频点执行无线信道入网流程。
第四方面，本申请实施例提供了一种电力物联网的组网装置，应用于双模节点，该组网装置包括：处理单元和收发单元；
所述处理单元，用于若在预设时长内未以载波信道方式入网，获取多个频率组包含的各个频点的信道评估参数值；
所述处理单元，还用于确定信道质量最优的信道评估参数值；
所述处理单元，还用于将所述信道质量最优的信道质量参数值所在的频率组作为目标频率组；
所述处理单元，还用于在目标频率组包含的各个频点上进行无线信标信号的监听；
所述处理单元，还用于通过所述收发单元监听到无线信标信号时，获取所述无线信标信号中携带的网络超帧信息和网络时间基准；
所述处理单元，还用于通过网络时间基准实现同步，通过所述网络超帧信息指示的CSMA时隙区发送关联请求报文；其中，关联请求报文携带设备标识；
所述处理单元，还用于通过所述收发单元接收关联确认报文后，成功以无线信道方式入网。
第五方面，本申请实施例提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的方法步骤。
第六方面，本申请实施例提供一种节点，可包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行上述的方法步骤。
本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
首先，基于主节点和各个从节点在多个频点上的扫描结果选择无线通信用的频点，可以保证频点避免其他***占用的频点，降低电力物联网对其他***的干扰，提高通信的可靠性。可以保证网络自适应避开那些被广播电视占用的通信信道；其次，通过载波信道和无线信道两种方式组网，可以提高节点入网的成功率，最大程度避免孤立节点的存在；再次，通过选择的多个频点进行无线通信和组网，避免双模节点使用单一频点进行通信噪声的信道衰落，本申请可以利用多个频点进行跳频通信提高通信的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的无线通信***的架构图；
图2是本申请实施例提供的一种电力物联网的组网方法的流程示意图；
图3是本申请实施例提供的无线超帧的结构示意图和频点和时隙映射关系图；
图4是本申请实施例提供的数据进行跨时隙发送的频率配置示意图；
图5是本申请实施例提供的一种电力物联网的组网方法的另一流程示意图；
图6是本申请实施例提供的无线信标信号的监听示意图；
图7是本申请提供的一种电力物联网的组网装置的结构示意图；
图8是本申请提供的一种节点的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。
参见图1，图1为本申请的电力物联网的网络架构图，电力物联网包括：主节点和多个从节点，主节点为COO(Central Coordinator，中央协调器0)，从节点为普通的站点STA和起中继作用的PCO(Proxy Coordinator，代理协调器)。电力物联网中的多个节点呈树状结构，COO具有一个或多个子节点，该一个或多个子节点可以为普通的STA或PCO，PCO具有一个或多个子节点，该一个或多个自节点同样可以为STA或PCO。电力物联网中任意一个节点可以为单模节点或双模节点，单模节点指仅支持载波有线通信的节点，双模节点指同时支持无线通信和载波有线通信的节点。那么对于电力物联网中任意相邻的两个节点可能采用如下三种方式通信：载波方式通信、无线方式通信、以及同时进行载波方式和无线方式通信。
在本申请的电力物联网中，对于双模节点来说，禁止同时在载波信道和无线信道上发送信号，避免节点的瞬时功耗过大而导致智能电表出现负荷过载。
本申请中的节点可以为智能电表、智能水表或其他类型的智能仪表等。
下面将结合附图2-附图3，对本申请实施例提供的电力物联网的组网方法进行详细介绍。其中，本申请实施例中的执行电力物联网的组网方法的装置可以是图1中所示的无线节点。
请参见图2，为本申请实施例提供了一种电力物联网的组网方法的流程示意图。如图2所示，本申请实施例的所述方法可以包括以下步骤：
S201、上电后，在m个频点上执行信道噪声扫描。
其中，电力互联网中包括主节点和从节点，主节点和从节点上电后均电力物联网中的节点(主节点或从节点)一般使用公共频段进行无线通信，公共频段划分为多个信道，每个信道的带宽相等，每个信道的中心频率即信道的频点，相邻的两个信道之间可以重合或不重合。主节点在上电后对m个频点所在的信道进行信道噪声扫描，信道噪声扫描用于评估各个信道的噪声干扰程度，信道扫描扫描得到各个频点的信道质量参数值，信道质量参数值可以为信噪比的值或噪声功率的值等。主节点可以对m个频点执行多轮信道噪声扫描，然后将多轮的扫描结果进行平均处理得到最终的扫描结果。从节点在上电后采用上述相同的方式在m个频点上执行信道噪声扫描，此处不再赘述。
进一步的，信道噪声扫描的扫描结果可以使用十进制数值来表示，例如：上述的各个频点的信道质量参数的参数值；扫描结果也可以使用指定长度的二进制数值来表示，例如：使用两个比特表示各个信道的信道质量：11表示信道质量超高，10表示信道质量高，01表示信道质量中，00表示信道质量低。
举例来说，电力互联网的工作频段为470MHz～510MHz，该工作频段划分为400个信道，即对应400个频点，每个信道的带宽为200KHz，相邻的两个信道之间重合的带宽为100KHz，即重合信道带宽的一半。每个信道扫描时间为5毫秒，那么执行一轮扫描的时间为2秒。主节点共执行3轮扫描，耗费时间为6秒。
S202、在完成信道扫描后，通过载波信道广播有线信标信号。
其中，主节点在完成信道扫描后，主节点通过有线的载波信道广播有线信标信号。在发送有线信标信号时，主节点根据电力互联网的当前网络拓扑情况选择从节点直接或间接的方式广播有线信标信号，直接表示主节点和从节点之间直接相连，间接表示主节点通过至少一个中继节点与从节点进行中继传输。
S203、接收从节点响应于有线信标信号发送的关联请求报文。
未入网的从节点在载波信道中监听有线信标信号，在监听到有线信标信号时，向主节点直接发送关联请求报文，或通过其他已入网的中继节点向主节点发送关联请求报文。关联请求报文中携带从节点的设备标识、所述从节点的设备类型参数值和从节点在m个频点进行无线信道噪声强度扫描得到的扫描结果，从节点执行信道扫描的过程和扫描结果的表示方法可参照S201中主节点的描述，此处不再赘述。设备标识用于唯一表示设备的物理身份标识，设备标识可以为MAC地址或IMEI等。设备类型参数值表示从节点的设备类型和支持的通信模式，设备类型包括中继器、II型采集器、I型采集器等，通信模式分为双模(有线通信和无线通信)和单模(仅支持有线通信)。
举例来说，参见表1所示，关联请求报文中新增设备类型的字段和无线信道噪声强度扫描结果的字段。设备类型的字段的长度为5个比特，无线信道噪声强度扫描结果的字段的长度为800个字段。设备类型的各个值代表的含义参见表1所示，无线信道噪声强度扫描结果共计400个频点的扫描结果，每个频点使用两个比特表示信道质量。
表1
本申请还可以通过在MPDU(MAC Protocol Data Unit，MAC协议数据单元)中增加网络类型的字段，通过不同的网络类型的参数值指示双模物联网或单模物联网。例如：参见表2所示，网络类型的参数值等于1时表示电力物联网为双模网络，即同时支持有线方式通信和无线方式通信；网络类型的参数值等于0时表示电力物联网为单模网络，即仅支持传统的有线方式通信。
表2
S204、若从节点的设备标识位于预设的设备白名单中，为从节点分配网络地址。
其中，主节点预存储或预配置有设备白名单，设备白名单中包含N个允许入网的从节点的设备标识，N个从节点是在进行电力物联网的网络规划时确定。主节点从关联请求报文中解析出设备标识后，判断该设备标识是否位于预设的设备白名单中，若为否，则不允许该从节点入网；若为是，则允许该从节点入网，为从节点分配网络地址，网络地址表示节点在电力物联网中的唯一身份标识，不同的节点具有不同的网络地址，例如：网络地址为网络短地址。
举例来说，为从节点分配网络地址的方法包括：主节点的网络地址为0，根据从节点的入网顺序依次从1、2、...、N开始编号。
S205、向从节点发送关联确认报文。
其中，若主节点允许从节点入网，向从节点发送关联请求报文，关联请求报文携带S204中为从节点分配的网络地址。本申请根据S201～S205的方式对各个从节点执行载波信道入网流程。
S206、在执行载波信道入网预设时长后，基于主节点的扫描结果和X个从节点各自上报的扫描结果评估m个频点的信道质量。
其中，预设时长的大小可以根据实际需求而定，本申请不作限制，经过预设时长的载波信道入网流程后，N个从节点中可能有X个从节点成功入网，X为大于等于1且小于等于N的整数。主节点和X个从节点周期性的在m个频点上进行信道扫描，主节点基于自身的扫描结果和X从节点的扫描结果评估m个频点的信道质量，通过利用分布在不同位置的节点的扫描结果联合评估m个频点的信道质量，可以提高评估的准确性。
在一个或多个可能的实施例中，所述主节点和所述X个从节点的扫描结果表示为：
其中，λi,j表示节点i在频点j上的十进制的信道质量参数值，i＝0,1,...,X,j＝0,1,...,m-1，所述m个频点的质量评估向量ω的表示为：
举例来说，主节点的编号(网络地址)为0，从节点的编号(网络地址)为1～X，m＝400，频点编号为0～399，则主节点和X个从节点在400个频点上的扫描结果表示为：
S207、根据评估结果在m个频点中选择至少两个频点。
其中，主节点根据S206确定m个频点的评估结果，从m个频点中选择至少两个频点作为目标频点，选择的至少两个频点的数量可以根据实际需求而定，本申请不作限制。例如：选择m个频点中信道质量最优的至6个频点作为目标频点。
S208、基于至少两个频点执行无线信道入网流程。
其中，各个节点(主节点和从节点)利用S208选择的至少两个频点和时隙配置执行无线信道入网流程和无线数据传输，完成无线信道入网流程后得到双模的电力互联网，电力互联网中相邻的两个节点通过无线方式、有线方式或双模方式通信。
在本申请的一些实施例中，载波信道的超帧结构和现有技术保持一致，具体可参照国网标准的规定。无线超帧包含N+1个普通子帧和1个静默子帧，N+1个普通子帧；N+1个普通子帧和N+1个节点为一一映射的关系，N+1个节点为主节点和设备白名单中允许入网的N个从节点；N+1个节点均在静默子帧中执行无线信道噪声强度扫描；各个普通子帧由TDMA时隙区和CSMA时隙区组成，所述普通子帧由TDMA时隙区和CSMA时隙区组成，所述普通子帧中的TDMA时隙区固定分配给该普通子帧映射的节点，所述普通子帧中CSMA时隙区中的时隙由所述N+1个节点通过竞争方式获得。
举例来说，参见图3所示，为本申请的无线信道的超帧结构的示意图，主节点在执行载波信道入网流程十分钟后开始执行无线信道的入网流程。无线超帧包含N+2个子帧，N+2个子帧具体为N+1个普通子帧和1个静默子帧，静默子帧为特殊子帧，N为预设的设备白名单中包含的允许入网的从节点的设备标识的数量；每个子帧包含30个时隙，子帧中的TDMA时隙区包含6个子帧，CSMA时隙包含24个子帧，每个时隙的长度等于节点的物理层波形中最大单次信号发送时间长度。
N+1个普通子帧和N个节点(主节点和N个允许入网的从节点)为一一映射的关系，主节点的网络地址为0，从节点的网络地址依次为1～N，从节点的网络地址由主节点通过载波信道入网流程或无线信道入网流程分配。无线超帧中的第k个子帧中的TDMA时隙区固定分配给网络地址为k的节点，如果网络地址为k的节点未入网，则TDMA时隙区固定分配给主节点使用，CSMA时隙区则由N+1个节点基于CSMA(Carrier Sense Multiple Access withCollision Detection，载波侦听多路访问冲突检测)机制竞争使用。无线超帧中的最后一个子帧为静默子帧，在静默子帧中所有的节点禁止发送无线信号，所有入网节点在静默子帧中执行m个频点上的无线信道噪声干扰强度扫描。
在一个或多个可能的实施例中，选择的至少两个频点划分为第一频率组和第二频率组；
其中，第一频率组是从预设的多个频率组中选择出来的；
所述第二频率组是根据m个频点的评估结果选择出来的信道质量最优的多个频点。
举例来说，参见图3所示，第一频率组包含3个频点：f1、f2和f3，第二频率组包含3个频点：f4、f5和f6，第一频率组包含的3个频点映射到TDMA时隙区的前3个普通时隙，第二频率组包含的3个频点映射到TDMA时隙区的后3个普通时隙，以及第二频率组包含的3个频点映射到CSMA时隙区的24个普通时隙。各个节点预先配置有8个频率组F＝{F1，f2，...F8}，每个频率组包含3个频点，从8个频率组中选择一个频率组作为第一频率组。为了减少频率间的干扰，各个频率组中的频点均匀分布在电力物联网的工作频段上，例如：470MHz～510MHz的工作频段。且不同频率组的频率之间的距离也至少大于3倍的最大通信信道带宽。第二频率组中包含的3个频点f4、f5和f6是基于主节点的扫描结果和X个从节点的扫描结果从m个频点中选择信道质量最优的3个频点得来的。
进一步的，选择第一频率组中包含的f1、f2和f3的方法可以是：基于主节点和X个从节点的扫描结果，获取8个频率组共24个频点的信道质量参数值，确定8个频率组中各个频率组中信道质量最差的频点，针对得到的8个频点，在8个频点中确定信道质量最优的频点所在的频率组作为第一频率组。
在CSMA时隙区，各个节点使用CSMA机制竞争时隙来发送数据。节点在CSMA时隙区发送信号的规则为：节点在当前时隙获取到信号发送机会时，在当前时隙的剩余时长小于目标数据的信号发送时长时，允许跨时隙发送该目标数据，但是必须保证目标数据的同步头完整的落在当前时隙且发送频率为当前时隙映射的频点，当前时隙和下一时隙的频点相同。
举例来说，参见图4所示，节点在时隙1竞争到信号发送机会，目标数据的信号发送时长大于时隙1的剩余时长，则利用时隙1和时隙2发送第1个第1个目标数据，目标数据的同步头落在时隙1中，信号载荷落在时隙1和时隙2中，且同步头和载荷的发送频率均为f4。
其中，对于接收状态的节点而言，节点在时隙对应的频点上接收目标数据，如果在时隙上同步成功，则在完成目标数据的接收后切换接收频率；如果在该时隙上未同步成功，则在时隙结束后执行接收频率的切换。
在本实施例中，第一频率组和第二频率组中的频点由主节点基于自身的扫描结果和入网的从节点上报的扫描结果来确定。为了避免频繁的切换第一频率组和第二频率组的频点，本申请的更新规则如下：
所述第一频率组中最小的信道质量参数值记为R，所述多个频率组中除所述第一频率组的其他频率组中最小的信道质量参数值记为E，若E大于等于1.1R，触发所述第一频率组的切换；
所述第一频率组的更新规则为：
所述第二频率组中最小的信道质量参数值记为W，所述m个频点中除所述第一频率组的频点中最小的信道质量参数值记为S，S大于或等于1.1W，触发切换所述第二频率组中信道质量参数值最小的频点。
举例来说，根据上面的例子，第一频率组包含的频点为f1、f2和f3，第二频率组包含的频点为f4、f5和f6。预设由8个频率组，第一频率组为8个频率组中的一个。
对于f1、f2和f3，当前使用的第一频率组中最小的信道质量参数值记为R，8个频率组中除当前使用的第一频率组之外的其他7个频率组中最小的信道质量参数值记为E，若E大于或等于1.1R，触发当前使用的第一频率组的切换，选择第一频率组的方法参照上述的描述，此次不再赘述。
对于f4、f5和f6，当前使用的第二频率组中最小的信道质量参数值记为W，m个频点中除第二频率组的其余频点中最小的信道质量参数值记为S，若S大于或等于1.1W，主节点触发当前使用的第二频率组的切换，每次切换其中最小的信道质量参数值对应的频点。本申请中，最小的信道质量参数值对应信道质量最差的频点。
在本申请实施例中，为了便于节点及时获知无线网络使用的至少两个频点，规定在载波信道的有线信标信号新增选择的至少两个频点的具体值。
例如：参见表3和表4所示，在有线信标信号中新增无线通信帧频点信息条目的字段。
表3
表4
在无线侧，每个入网的节点都在分配的子帧上使用TDMA时隙区合第一频率组的频点来发送无线信标信号，无线信标信号携带选择的至少两个频点。
例如：参见图3所示，入网的节点在分配的子帧上使用TDMA时隙区的3个时隙和3个频点f1、f2和f3来发送无线信标信号，无线信标信号携带选择的5个频点：f1、f2、f3、f4、f5和f6。
进一步的，参见图5所示，双模从节点上电并完成无线信道扫描后启动载波信道的入网流程，若在预设时长内未入网，则可能该双模从节点可能为载波通信孤点，在继续执行无线信道入网流程：
S501、若在预设时长内未以载波信道方式入网，获取多个频率组包含的各个频点的信道评估参数值。
S502、确定信道质量最优的信道评估参数值。
S503、将所述信道质量最优的信道质量参数值所在的频率组作为目标频率组。
S504、在目标频率组包含的各个频点上进行无线信标信号的监听。
S505、监听到无线信标信号时，获取所述无线信标信号中携带的网络超帧信息和网络时间基准。网络超帧信息表示无线超帧的结构，例如：无线超帧的结构如图3所示。
S506、通过网络时间基准实现同步，通过所述网络超帧信息指示的CSMA时隙区发送关联请求报文。
其中，关联请求报文携带设备标识。
S507、接收关联确认报文后，成功以无线信道方式入网。
举例来说，参见图6所示，双模从节点从无线信道扫描结果取出8个频率组共24个频点的信道质量参数值，然后得到每个频率组中3个频点的质量质量参数值的最小值，基于该最小值的大小，让8个频率组从大到小进行排序；选择排序第1的频率组(即上述的第一频率组)无线信标信号的监听，设第一频率组包含频点f1,f2和f3。
其中，每个频点的监听时间长度T等于3.3个普通时隙的长度，注意这种监听方式可以保证只要在发射信号覆盖范围内，则监听节点可以捕获不小于1个频点的无线信标信号。
其中，设每个频率组的最大监听时间为C分钟，C值大小进行强制规定，可以由各厂家灵活自主设置，在该时间里如果无法监听到无线信标信号，则更换下一组频率组进行监听。
其中，待监听到一个无线信标信号后，由于无线信标信号中携带了网络超帧信息和网络时间基准，因此双模主节点利用网络时间基准实现的网络时间同步，并获取到无线网络的6个频点的具体值，在CSMA时隙区向无线信标信号的发送节点发送关联请求报文，而该关联请求报文的后续中继传输以及入网流程沿用了现有载波协议的内容，这里就不再重复说明。
实施本申请的实施例，具有以下效果：首先，基于主节点和各个从节点在多个频点上的扫描结果选择无线通信用的频点，可以保证频点避免其他***占用的频点，降低电力物联网对其他***的干扰，提高通信的可靠性。可以保证网络自适应避开那些被广播电视占用的通信信道；其次，通过载波信道和无线信道两种方式组网，可以提高节点入网的成功率，最大程度避免孤立节点的存在；再次，通过选择的多个频点进行无线通信和组网，避免双模节点使用单一频点进行通信噪声的信道衰落，本申请可以利用多个频点进行跳频通信提高通信的可靠性。
下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。
请参见图7，其示出了本申请一个示例性实施例提供的电力物联网的组网装置的结构示意图。该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为图1节点的全部或一部分。电力物联网的组网装置7(以下简称装置9)包括收发单元701和处理单元702。
实施例一：
所述处理单元，用于上电后，在m个频点上执行信道噪声扫描；其中，m为大于1的整数；
所述处理单元，还用于完成信道噪声扫描后，通过所述收发单元载波信道广播有线信标信号；
所述处理单元，还用于通过所述收发单元接收从节点响应于所述有线信标信号发送的关联请求报文；其中，所述关联请求报文携带所述从节点的设备标识、所述从节点的设备类型参数值和所述从节点在m个频点进行无线信道噪声强度扫描得到的扫描结果；
所述处理单元，还用于若所述从节点的设备标识位于预设的设备白名单中，则允许所述从节点入网，为所述从节点分配网络地址；其中，所述地址白名单包含允许入网的N个从节点的设备标识；
所述处理单元，还用于通过所述收发单元向所述从节点发送关联确认报文；其中，所述关联确认报文携带所述网络地址；
所述处理单元，还用于在执行载波信道入网流程预设时长后，基于主节点的扫描结果和X个从节点各自上报的扫描结果评估所述m个频点的信道质量；其中，1≤X≤N，且X为整数；
所述处理单元，还用于根据评估结果在所述m个频点中选择至少两个频点；
所述处理单元，还用于基于所述至少两个频点执行无线信道入网流程。
在一个或多个可能的实施例中，每个频点的扫描结果使用至少两个比特表示。
在一个或多个可能的实施例中，各个频点对应的信道带宽相等，相邻的频点对应的信道相互重叠一半，各个节点执行多次无线信道噪声强度扫描。
在一个或多个可能的实施例中，无线超帧包含N+1个普通子帧和1个静默子帧，所述N+1个普通子帧与N+1个节点为一一映射的关系，所述N+1个节点为所述主节点和所述允许入网的N个从节点；所述静默子帧用于指示节点执行无线信道噪声强度扫描；
所述普通子帧由TDMA时隙区和CSMA时隙区组成，所述普通子帧中的TDMA时隙区固定分配给该普通子帧映射的节点，所述普通子帧中CSMA时隙区中的时隙由所述N+1个节点通过竞争方式获得。
在一个或多个可能的实施例中，所述至少两个频点划分为第一频率组和第二频率组；
其中，所述第一频率组是从预设的多个频率组中选择出来的；
所述第二频率组是根据所述评估结果从所述m个频点中选择出来信道质量最优的多个频点。
在一个或多个可能的实施例中，所述第一频率组的更新规则为：
所述第一频率组中最小的信道质量参数值记为R，所述多个频率组中除所述第一频率组的其他频率组中最小的信道质量参数值记为E，若E大于等于1.1R，触发所述第一频率组的切换；
所述第一频率组的更新规则为：
所述第二频率组中最小的信道质量参数值记为W，所述m个频点中除所述第一频率组的频点中最小的信道质量参数值记为S，若S大于或等于1.1W，触发切换所述第二频率组中信道质量参数值最小的频点。
在一个或多个可能的实施例中，所述主节点和所述X个从节点的扫描结果表示为：
其中，λi,j表示节点i在频点j上的十进制的信道质量参数值，i＝0,1,...,X,j＝0,1,...,m-1，所述m个频点的质量评估向量ω的表示为：
在一个或多个可能的实施例中，节点在当前时隙竞争到信号发送机会时，若目标的发送时长大于所述当前时隙的剩余时长，则在所述当前时隙和下一时隙发送所述目标数据，且所述当前时隙和所述下一时隙使用相同的频点。
在一个或多个可能的实施例中，载波信标信号和无线信标信号携带所述第一频率组和所述第二频率组的频点数量和频点。
实施例二：
所述处理单元，用于若在预设时长内未以载波信道方式入网，获取多个频率组包含的各个频点的信道评估参数值；
所述处理单元，还用于确定信道质量最优的信道评估参数值；
所述处理单元，还用于将所述信道质量最优的信道质量参数值所在的频率组作为目标频率组；
所述处理单元，还用于在目标频率组包含的各个频点上进行无线信标信号的监听；
所述处理单元，还用于通过所述收发单元监听到无线信标信号时，获取所述无线信标信号中携带的网络超帧信息和网络时间基准；
所述处理单元，还用于通过网络时间基准实现同步，通过所述网络超帧信息指示的CSMA时隙区发送关联请求报文；其中，关联请求报文携带设备标识；所述处理单元，还用于通过所述收发单元接收关联确认报文后，成功以无线信道方式入网。
在一个或多个可能的实施例中，在各个频点上的监听时长大于或等于3.3倍的普通时隙的长度。
需要说明的是，上述实施例提供的装置7在执行电力物联网的组网方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的电力物联网的组网装置与电力物联网的组网方法实施例属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质可以存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如上述图2-图6所示实施例的方法步骤，具体执行过程可以参见图2-图6所示实施例的具体说明，在此不进行赘述。
本申请还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如上各个实施例所述的电力物联网的组网方法。
请参见图8，为本申请实施例提供了一种节点的结构示意图。如图8所示，该节点可以是图1中的主节点或从节点，所述电力物联网的组网装置800可以包括：至少一个处理器801，至少一个网络接口804，用户接口803，存储器805，至少一个通信总线802。
其中，通信总线802用于实现这些组件之间的连接通信。
其中，用户接口803为用户与服务器进行交互的接口，可以包括显示屏(Display)、摄像头(Camera)。可选的，用户接口803还可以包括标准的有线接口、无线接口。
其中，网络接口804可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。
其中，处理器801可以包括一个或者多个处理核心。处理器801利用各种接口和线路连接整个电子设备800内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器805内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器805内的数据，执行电子设备800的各种功能和处理数据。可选的，处理器801可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)、可编程逻辑阵列(ProgrammableLogic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器801可集成中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作***、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器801中，单独通过一块芯片进行实现。
其中，存储器805可以包括随机存储器(RandomAccess Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。可选的，该存储器805包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器805可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器805可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作***的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器805可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器801的存储装置。如图8所示，作为一种计算机存储介质的存储器805中可以包括操作***、网络通信模块、用户接口模块以及应用程序。
在图8所示的电子设备800中，用户接口803主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器801可以用于调用存储器805中存储的应用程序，并具体执行图2或图5的方法实施例所述的方法。
本实施例的构思和图2或图5的方法实施例相同，其带来的技术效果也相同，具体过程可参照图2或图5实施例的描述，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。
Claims (15)
1.一种电力物联网的组网方法，其特征在于，所述方法包括：
上电后，在m个频点上执行信道噪声扫描；其中，m为大于1的整数；
完成信道噪声扫描后，通过载波信道广播有线信标信号；
接收从节点响应于所述有线信标信号发送的关联请求报文；其中，所述关联请求报文携带所述从节点的设备标识、所述从节点的设备类型参数值和所述从节点在m个频点进行无线信道噪声强度扫描得到的扫描结果；
若所述从节点的设备标识位于预设的设备白名单中，则允许所述从节点入网，为所述从节点分配网络地址；其中，所述地址白名单包含允许入网的N个从节点的设备标识；
向所述从节点发送关联确认报文；其中，所述关联确认报文携带所述网络地址；
在执行载波信道入网流程预设时长后，基于主节点的扫描结果和X个从节点各自上报的扫描结果评估所述m个频点的信道质量；其中，1≤X≤N，且X为整数；
根据评估结果在所述m个频点中选择至少两个频点；
基于所述至少两个频点执行无线信道入网流程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个频点的扫描结果使用至少两个比特表示。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特在于，各个频点对应的信道带宽相等，相邻的频点对应的信道相互重叠一半，各个节点执行多次无线信道噪声强度扫描。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，无线超帧包含N+1个普通子帧和1个静默子帧，所述N+1个普通子帧与N+1个节点为一一映射的关系，所述N+1个节点为所述主节点和所述允许入网的N个从节点；所述静默子帧用于指示节点执行无线信道噪声强度扫描；
所述普通子帧由TDMA时隙区和CSMA时隙区组成，所述普通子帧中的TDMA时隙区固定分配给该普通子帧映射的节点，所述普通子帧中CSMA时隙区中的时隙由所述N+1个节点通过竞争方式获得。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少两个频点划分为第一频率组和第二频率组；
其中，所述第一频率组是从预设的多个频率组中选择出来的；
所述第二频率组是根据所述评估结果从所述m个频点中选择出来信道质量最优的多个频点。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一频率组的更新规则为：
所述第一频率组中最小的信道质量参数值记为R，所述多个频率组中除所述第一频率组的其他频率组中最小的信道质量参数值记为E，若E≥1.1R，触发所述第一频率组的切换；
所述第一频率组的更新规则为：
所述第二频率组中最小的信道质量参数值记为W，所述m个频点中除所述第一频率组的频点中最小的信道质量参数值记为S，若S≥1.1W，触发切换所述第二频率组中信道质量参数值最小的频点。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述主节点和所述X个从节点的扫描结果表示为：
其中，λi,j表示节点i在频点j上的十进制的信道质量参数值，i＝0,1,...,X,j＝0,1,...,m-1，所述m个频点的质量评估向量ω的表示为：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，节点在当前时隙竞争到信号发送机会时，若目标的发送时长大于所述当前时隙的剩余时长，则在所述当前时隙和下一时隙发送所述目标数据，且所述当前时隙和所述下一时隙使用相同的频点。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，载波信标信号和无线信标信号携带所述第一频率组和所述第二频率组的频点数量和频点。
10.一种电力互联网的组网方法，其特征在于，包括：
若在预设时长内未以载波信道方式入网，获取多个频率组包含的各个频点的信道评估参数值；
确定信道质量最优的信道评估参数值；
将所述信道质量最优的信道质量参数值所在的频率组作为目标频率组；
在目标频率组包含的各个频点上进行无线信标信号的监听；
监听到无线信标信号时，获取所述无线信标信号中携带的网络超帧信息和网络时间基准；
通过网络时间基准实现同步，通过所述网络超帧信息指示的CSMA时隙区发送关联请求报文；其中，关联请求报文携带设备标识；
接收关联确认报文后，成功以无线信道方式入网。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在各个频点上的监听时长大于或等于3.3倍的普通时隙的长度。
12.一种电力物联网的组网装置，其特征在于，应用于主节点，该组网装置包括：处理单元和收发单元；
所述处理单元，用于上电后，在m个频点上执行信道噪声扫描；其中，m为大于1的整数；
所述处理单元，还用于完成信道噪声扫描后，通过所述收发单元载波信道广播有线信标信号；
所述处理单元，还用于通过所述收发单元接收从节点响应于所述有线信标信号发送的关联请求报文；其中，所述关联请求报文携带所述从节点的设备标识、所述从节点的设备类型参数值和所述从节点在m个频点进行无线信道噪声强度扫描得到的扫描结果；
所述处理单元，还用于若所述从节点的设备标识位于预设的设备白名单中，则允许所述从节点入网，为所述从节点分配网络地址；其中，所述地址白名单包含允许入网的N个从节点的设备标识；
所述处理单元，还用于通过所述收发单元向所述从节点发送关联确认报文；其中，所述关联确认报文携带所述网络地址；
所述处理单元，还用于在执行载波信道入网流程预设时长后，基于主节点的扫描结果和X个从节点各自上报的扫描结果评估所述m个频点的信道质量；其中，1≤X≤N，且X为整数；
所述处理单元，还用于根据评估结果在所述m个频点中选择至少两个频点；
所述处理单元，还用于基于所述至少两个频点执行无线信道入网流程。
13.一种电力物联网的组网装置，其特征在于，应用于双模节点，该组网装置包括：处理单元和收发单元；
所述处理单元，用于若在预设时长内未以载波信道方式入网，获取多个频率组包含的各个频点的信道评估参数值；
所述处理单元，还用于确定信道质量最优的信道评估参数值；
所述处理单元，还用于将所述信道质量最优的信道质量参数值所在的频率组作为目标频率组；
所述处理单元，还用于在目标频率组包含的各个频点上进行无线信标信号的监听；
所述处理单元，还用于通过所述收发单元监听到无线信标信号时，获取所述无线信标信号中携带的网络超帧信息和网络时间基准；
所述处理单元，还用于通过网络时间基准实现同步，通过所述网络超帧信息指示的CSMA时隙区发送关联请求报文；其中，关联请求报文携带设备标识；
所述处理单元，还用于通过所述收发单元接收关联确认报文后，成功以无线信道方式入网。
14.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1～11任意一项的方法步骤。
15.一种节点，其特征在于，包括：处理器和存储器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并执行如权利要求1～11任意一项的方法步骤。
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