一种基于时分复用机制的高时效低压电力线通信组网算法.pdf

本发明公开了一种基于时分复用机制的高时效低压电力线通信组网算法，即利用帧内路由信息，选择到中心节点信道强度距离最短的路径，保证组网时效性和网络性能。采用上述技术方案制成了一种耗时短、有较好的时效性、抗干扰能力强的基于时分复用机制的高时效低压电力线通信组网算法。在时分复用信道接入机制上，以衡量信号强度的逻辑距离为评价标准，能在组网时效性和网络性能方面取得较好的平衡，易于应用到集中抄表系统。

1.  一种基于时分复用机制的高时效低压电力线通信组网算法，其特征在于， 利用帧内路由信息，选择到中心节点信道强度距离最短的路径，保证组网时效 性和网络性能。

2.  根据权利要求1所述的一种基于时分复用机制的高时效低压电力线通信 组网算法，其特征在于，所述帧包含5个段：帧类型、源地址、下一跳地址、 目的地址、数据流。当发送组网相关帧数据时，数据流段包含发送该帧的节点 到中心节点的距离和路由路径信息。

3.  根据权利要求1所述的一种基于时分复用机制的高时效低压电力线通信 组网算法，其特征在于，设定节点在时间片内完成数据发送，一个节点在发送 数据时，其它节点处于侦听接收数据状态，所有节点轮流占用信道发送一次数 据为一个通信周期；子节点在监听到组网帧信息时，不在接下来的发送数据时 间片发送组网回复帧，而是继续监听一个周期，根据帧内到中心节点距离和路 由路径信息，不断比较并替换为距离最短路径。

一种基于时分复用机制的高时效低压电力线通信组网算法
技术领域
本发明涉及智能电网领域的高级测量体系，特别涉及一种基于时分复用机 制的高时效低压电力线通信组网算法。
背景技术
低压电力线通信技术是采用低压电力线网络进行载波数据传输的一种通信 方式，因其网络节点数量庞大、分布广泛等特点，在集中抄表系统、楼宇自动 化控制等领域具有非常大的应用潜力。但不同台区网络结构各异、电力线信道 高衰减、突发噪声等特点将影响通信可靠性，因此，针对网络特性良好设计的 自适应组网算法对电力线通信技术的发展和集中抄表系统的应用具有至关重要 的意义。
故急需一种耗时短、有较好的时效性、抗干扰能力强的基于时分复用机制 的高时效低压电力线通信组网算法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种耗时短、有较好的时效性、抗干扰能 力强的基于时分复用机制的高时效低压电力线通信组网算法。
本发明中的一种基于时分复用机制的高时效低压电力线通信组网算法，即 利用帧内路由信息，选择到中心节点信道强度距离最短的路径，保证组网时效 性和网络性能。
上述方案中，所述帧包含5个段：帧类型、源地址、下一跳地址、目的地 址、数据流。当发送组网相关帧数据时，数据流段包含发送该帧的节点到中心 节点的距离和路由路径信息。
上述方案中，设定节点在时间片内完成数据发送，一个节点在发送数据时， 其它节点处于侦听接收数据状态，所有节点轮流占用信道发送一次数据为一个 通信周期；子节点在监听到组网帧信息时，不在接下来的发送数据时间片发送 组网回复帧，而是继续监听一个周期，根据帧内到中心节点距离和路由路径信 息，不断比较并替换为距离最短路径。
本发明的优点和有益效果在于：本发明提供一种耗时短、有较好的时效性、 抗干扰能力强的基于时分复用机制的高时效低压电力线通信组网算法。在时分 复用信道接入机制上，以衡量信号强度的逻辑距离为评价标准，能在组网时效 性和网络性能方面取得较好的平衡，易于应用到集中抄表系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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 中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为时分复用信道接入机制；
图2为帧数据格式；
图3为中心节点状态机；
图4为子节点状态机；
图5为200节点随机分布测试；
图6为节点并行收发数据模拟机制；
图7为200节点组网测试结果。
图中：101、节点发送数据时间片102、所有节点轮询一次的通信周期长 度103、当前时间片下节点发送数据104、当前时间片下节点侦听接收数据
201、帧数据类型202、发送该帧数据的节点地址203、该帧数据下一跳 节点地址204、该帧数据目标地址205、帧数据的有效负载数据段206、当 帧数据作为组网帧时，表示发送该帧的节点到中心节点距离207、当帧数据作 为组网帧时，表示发送该帧的节点到中心节点路由路径
301、中心节点上电状态302、中心节点空闲状态303、中心节点等待子 节点组网回复帧状态304、中心节点等待子节点数据回复帧状态305、中心 节点等待子节点组网修复回复帧状态
401、子节点上电状态402、子节点空闲状态403、子节点准备发送组网 回复帧状态404、子节点准备发送数据回复帧状态405、子节点准备发送组 网修复帧406、子节点准备发送组网、数据转发帧状态
501、低压电力线网络中单跳有效通信距离
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实 施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保 护范围。
如图1所示，本发明是一种基于时分复用机制的高时效低压电力线通信组 网算法，即利用帧内路由信息，选择到中心节点信道强度距离最短的路径，保 证组网时效性和网络性能。
设定节点在时间片Tslice(101)内完成数据发送，一个节点在发送数据时 (103)，其它节点处于侦听接收数据状态(104)，所有节点轮流占用信道发送 一次数据为一个通信周期Tcycle(102)；信号强度距离表示节点间信道可靠性， 距离越小，信号强度越高。
1.算法帧结构及分类
如图2所示，组网算法的网络层帧结构包括帧类型Type(201)、源地址 SrcAddr(202)、下一跳地址NextAddr(203)、目的地址DstAddr(204)、数据 流Data(205)共5部分。各段功能如0所示：
表1帧数据各段功能