低压电力线载波通信网络自动组网方法研究

低压电力线载波通信网络自动组网方法研究

钟晓先

身份证号码：44022419840211xxxx

摘要：采取低压电力线实施通信具有诸多的优势特点，最主要的就是电线具有相对广泛的分布，同时无需布线即可，能够良好的节约资金。而且电力线具有较高的物理强度，不会轻易的被破坏掉，便利后期的维护工作等。本文进行探究低压电力线载波通信网络自动组网的方法，建立在扩大低压电力线载波网络通信范围基础上，提出简单的具有通信信号“信噪比”的以及可靠性较高的自动组网方法，并且展开仿真分析。结果显示，此种组网方式能够将整个网络实时性、可靠性进行提升。

关键词：低压；电力线载波通信；自动组网；自动路由；路由重构；方法研究

本文对于集中抄表系统内采集系统的结构、通信拓扑模型展开严密的分析。同时将提升网络可靠性以及增强其抗毁功效作为重要的目标，展示建立在通信信号“信噪比”基础上的相对便捷的动态路由算法。同时提出算法仿真，阐述初步组网和路由优化耗时情况，提供给电力线窄带通信系统组网科学的处理策略。

一、集中抄表系统

集中抄表系统的构成主要涉及到主站、采集系统、远程信道。三方面的关系是并行的，但是属于独立的。采集系统的构成又包括低压电力线、通信终端，并且采集系统通信网络逻辑拓扑属于基于树形的一种混合型拓扑结构。鉴于三者之间的关系，只选择其中的一相进行研究，可以充分的突显出代表性的特征。

集中抄表系统内采集系统组网特征较为显著，能够对于组网的方式以及实现技术产生程度不同的影响。首先，通信逻辑拓扑结构具有繁杂、多变的特点。低压电力线载波通信网络能够遭遇信号传输的强度等干扰，加之各电器随机开关接入等问题的影响，就会出现通信信道大幅度改变的问题，而且此时通信逻辑拓扑也能够产生相应的改变。所以，必须要加强组网算法的抗毁功能，同时具备较高的自愈性能。其次，不具有较高的实时性要求标准。电力集中抄表系统主要的功效即为对于用户实际的用电情况进行获得，同时得到其他的相关控制信息内容。由于通信数据量不大，所以不会提出较高的数据实时性标准要求，通常电力抄表系统是在空闲的环境中。最后，需要硬件以及组网算法具有较大的便捷性特点。我国电力用户庞大，为将组网、网络重构效率以及速度进行提升，以及实现减少投资成本目标，应该最大限度的降低通信协议和组网算法难度。通过综合的考虑抄表系统内采集系统组网特征，此次研究提出的低压电力线载波通信网络的自动组网算法，是建立在通信信号信噪比基础上。

二、电力抄表系统载波通信自动组网算法分析

（一）概况

低压电力线载波通信网络内，低压电力线物理长度以及网络结构、负载的情况等等，均能够影响到通信信号信噪比。如果信噪比较大，则就会形成越强烈的抗干扰能力以及较好的通信成功率，反之二者会相应的降低。电力抄表系统的采集系统内，主-从半双工通信模式属于集中器跟终端主要的通信举措，发挥主导作用的就是集中器，集中器的工作就是首先开启集中器同下属终端之间的通信工作。在集中器内，路由表是完整存在的，而且组网在集中器内完全的实施工作。同时集中器先实施逻辑分层下属的终端系统，之后形成初始路由，再展开优化路由表，而且具有一致的通信路径。

（二）帧格式和组网前提条件

为了大大的提升组网帧格式的通用性能，本文所设置的网帧格式涉及到的内容就是：帧起始符68H，地址域（源地址、目的地址、中继地址1…中继地址N），帧起始符68H，控制码，数据域长度，数据域，校验码，结束符16H。其中，一帧的开始采取68H，在地址域内，顺序的将各种地址进行存放。将传播帧的方向等内容，在控制码内进行放置，数据存放在数据域内。校验码是在帧各起始符开始至校验码之前全部字节模256之和。以16H进行表示结束符作为结束一帧。

组网前提条件较多。第一，设通信网内存在n通信终端，n不能小于1；第二，集中器内仅能进行终端编号的放置；第三，集中器可以对于信号信噪比进行检测，拥有较高的计算功效；第四，所有的终端必须相连接终端电气，同时可以处在正常通信状态中；第五，组网期间，维持网络信道通常状态，不发生信道质量更改问题；第六，设集中器同终端实施完整的一次通信未出现冲突的时间是Tm，这一时间涉及到的内容就是集中器以及终端进行处理报文以及保护的时间，可以在实际测试内获得到Tm。

（三）计算方式

首先，建立起终端的逻辑分层和初始路由表。预先的限制通信路径信号信噪比，例如，确保信噪比在P以上时，才能够属于可靠性达标的通信路径。组网时，于时间片Tm内，集中器相继的发送寻呼报文给下属终端。接收终端需要提取报文内中继地址以及目的地址，如相同于自身ID，则将此报文进行转发。第二轮逻辑分层内，让集中器将逻辑层1内终端作为中继，实施余下终端的寻呼工作，并且可以采取逻辑层1内最小通信路径信噪比终端作为中继终端。集中器针对全部终端分层期间，不予以已经分层终端再次的分层。逻辑层2内终端同集中器之间通信路径具有的中继深度是1。另外，集中器对于其他的终端实施第三轮寻呼期间的中继就是中继深度为1的通信路径，将第3轮终端作为逻辑层3。

其次，进行优化初始路由表，通过优化初始路由表，能够增强通信可靠性以及通信网络抗毁功效。进行优化之后的路由表，实现了一个终端同上一逻辑层终端之间通信路径具有S条。直接展开逻辑层2终端路由，测试全部可能的通信路径信噪比，然后对于逻辑层3内各终端路由实施优化。

最后，进行动态更新路由表，以及实施重构策略。进行重构路由期间，先要逻辑分层终端，明确好逻辑层次，形成初始通信路由。之后优化路由，方法一致于前者。如果在网络中不能发现终端，则集中器需要将终端物理ID移除掉。

三、仿真和分析

（一）仿真条件以及参数

在Matlab中，确定坐标是（-10，10），（-10，10）中任意进行分布的点，将实际一相低压电力线通信网络中终端进行替代，共存在60个仿真点，在（0，0）中为集中器的位置。各点均同其他的点实施通信，具有一定的最大有效通信距离情况下，如果两点间具有越小的距离，则具有越高的通信成功率以及越强烈的抗干扰功效。

（二）仿真结果分析

首先，在抗干扰性能方面上。经逻辑分层终端以后，形成的初始路由表能够将集中器同终端之间通信范围进行扩大，可以良好的达到集中器同所有终端良好的通信连接的关系。优化初始路由表以后，全部网络明显的增强抗干扰功能以及可靠性。其次，在路由表优化的耗时仿真结果上，显示相同的S条件状态中，如果在增加最大有效通信距离时，就会出现路由优化耗时具有先升高、后降低的现象。如果具有最小的最大有效通信距离，则会显著的增加S值大的优化耗时，并且不同S值优化耗时并不具有较大的差异性。

结语：

此次研究中，探索的基础就是将低压电力线载波通信网络抗毁功效以及可靠性能力进行提升，展示科学的自动组网算法，建立在通信信号信噪比前提下。结果表明，此种举措具有便捷的时序控制协议，同时是容易完成的。组网的实施是完成于集中器，所以不会具有较高的设备标准要求。此种组网算法可以提供给楼宇自动控制系统以及路灯控制系统等有价值的处理依据。

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