一种用于电力负荷控制的网络通信系统及其路由算法
【专利摘要】本发明公开了一种用于电力负荷控制的网络通信系统及其路由算法，其系统包括主站计算机、前置机、基站和智能终端，多个智能终端通过无线自组网的方式与基站相连，基站与主站计算机之间采用有线链路连接，前置机作为主站计算机的接口设备，对主站计算机与基站之间的数据进行分类、汇总和分发；系统将40个离散频点分为7个频点集合，相邻两个基站使用不同的频点集合，所有基站按照7小区蜂窝组网结构进行异频蜂窝组网。本发明通过无线智能终端获取电力负载信息，采用一跳或多跳的方式接入基站，可以自动实现网络接入和路由维护，实现对智能终端的统一管理，扩大信号的覆盖率及系统容量，增强通信的实时性，确保数据的安全性。
【专利说明】一种用于电力负荷控制的网络通信系统及其路由算法
【技术领域】
[0001]本发明涉及网络通信系统与网络路由技术，具体地讲，是一种用于电力负荷控制的网络通信系统及其路由算法。
【背景技术】
[0002]电力负荷管理系统是供电企业全面地掌握各用电客户用电信息的数据支持系统，具有电力负荷实施监控、远程抄表、电能质量监测、线损分析、无功补偿管理等功能，主要由主站计算机系统和远方的数据采集监控终端组成。
[0003]目前，电力负荷管理系统按照通信方式大致可分为有线和无线两种，无线通信方式主要包括230MHz无线专网数传电台通信、GSM全球移动通信系统短信通信、GPRS通用分组无线通信公网通信、Mobitex无线数据通信网等。GSM短信通信实时性很低；采用GPRS公网通信的费用很高，安全性、实时性又得不到保障；MobiteX是一种专用无线数据通信网络，以蜂窝为基础，遵循MASC协议，在窄带无线数据通信领域中处于世界领先地位，但是由于Mobitex工作在800MHz应用于电力领域需要向国家无线电管委会申请频点资源，所以为电力专网的使用带来不便。230MHz无线专网虽然在建设初期组网工作量大、成本较高，但是由于其采用专用信道可靠性、实时性、保密性均比公网等其他通信方式要高。所以，至今230MHz专网信道仍然是电力负荷管理系统的主流信道。
[0004]在早期用户数不是很多的情况下，230MHz无线专网不仅能很好地满足业务需求，而且采用的技术简单成熟。但随着经济的不断发展，其服务面已从原来的大电力用户扩展到广大的中、小电力用户，终端数量不断增多，需要采集的数据量也不断增大，原有的230MHz无线专网的集中控制方式已经不能满足当前任务的需要，电网的智能化和信息化迫切需要寻求一种更为高效的通信系统以及适应该系统的路由算法。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的第一目的在于提供一种用于电力负荷控制的网络通信系统，通过该系统能够提高无线电力专网的信息传送能力，从而满足电力系统目前的业务需求。
[0006]为了达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下:
[0007]—种用于电力负荷控制的网络通信系统，其关键在于:包括主站计算机、前置机、基站和智能终端，智能终端用于实现电力信息采集和负控切换控制，多个所述智能终端通过无线自组网的方式与基站相连，基站与主站计算机之间采用有线链路连接，前置机作为所述主站计算机的接口设备，对主站计算机与基站之间的数据进行分类、汇总和分发；在多个所述智能终端与基站组成的无线自组织网络中采用了 40个离散频点作为信道频点，其中包括15对双工频点和10个单工频点，所述双工频点的频段为223.525MHz?224.650MHz和230.525?231.650MHz，单工频点的频段为228.075MHz?228.750MHz，相邻频道间隔为25kHz，每个频道占用带宽小于25kHz，系统将40个离散频点分为7个频点集合，每个频点集合包括5~6个离散频点，相邻两个基站使用不同的频点集合，所有基站按照7小区蜂窝组网结构进行异频蜂窝组网。
[0008]本系统将有线网络与无线网络相融合，同时又结合了无线自组网和小区蜂窝组网的概念，系统中的智能终端可以实现电力负荷监控、远程抄表以及电能质量监测等功能，各个智能终端通过无线自组网的形式将所监测的数据上传到基站中，各个基站再将数据传送到前置机进行分类和汇总，最后通过主站计算机进行分析和处理，主站计算机下发的控制指令经过前置机进行分发，传送到基站的控制指令再通过一跳或多跳的方式传送到相应的智能终端，实现电力负荷的远程控制，系统采用230MHz的电力通信专用频段，按照小区蜂窝组网的方式进行频点划分，从而避免无线传输过程中的同频干扰，满足大面积网络的全覆盖。
[0009]针对本系统中的无线自组网而言，所述基站可以直接与其覆盖范围内的智能终端通信，也可以通过智能终端多跳路由与其覆盖范围外的其它智能终端通信。
[0010]针对本系统中的频点划分，在每个蜂窝小区中，基站同时使用一个频点集合中的4个离散频点，智能终端选择其中一个离散频点与基站通信，所述频点集合中剩余的I~2个频点作为预留频点，当智能终端通过其它智能终端与基站通信时，两个智能终端所使用的离散频点相同。
[0011]结合上述网络系统，本发明的目的之二在于提供一种适应该系统的路由算法，以满足整个系统网络组网和数据传输的需要，具体包括以下步骤:
[0012]S1:终端入网，包括基站范围内入网和基站范围外入网；
[0013]基站范围内入网:建网初期，由基站发送大量的时间节点，智能终端随机选择时间节点接入基站，基站采用点对点入网的方式对连接成功的智能终端进行测距和注册，并在各个网络节点上形成路由链表；
[0014]基站范围外入网:当智能终端不能直接接收到基站发送的信号时，通过广播入网请求信息，并以多跳的方式选择链路最短的一个邻居节点接入基站；
[0015]S2:在网管理，系统采用“轮询+握手”的方式实现基站与智能终端中路由链表的更新；
[0016]S3:退网管理，包括智能终端主动退网和基站主动退网；
[0017]当智能终端需要主动退网时，在基站发送的时间节点中去发送竞争信号，通知基站需要退网，基站发送允许退网指令，删除该智能终端的链路信息；
[0018]当基站在在网管理过程中收不到智能终端的消息，则可主动删除该智能终端的链路?目息。
[0019]通过上述方式，网络中的所有智能终端均可以维护一张到达基站的路由链表，基站也可以维护一张到达各个智能终端的路由链表，基站与智能终端通过一跳或多跳的方式实现数据传输，基站与主站计算机之间再采用有线链路相连，从而保证所有智能终端与主站计算机之间进行数据交换。
[0020]在链路维护过程中，所述路由链表中的每一条路由信息包括目的地址、下一跳地址、度量值以及序列号，所述度量值为路由跳数。
[0021]在路由选择时，当源节点需要向目的节点传输数据时，先选择路由链表中到达目的节点序 列号最大的一条路由信息；如果存在相同的序列号，再选择路由信息中度量值最小的一条链路进行数据传输。
[0022]为了便于及时发现链路断开，在所述在网管理过程中，连接成功的路由链路其路由信息序列号递增2，连接失败的路由链路其路由信息序列号递增1，且连接失败的路由链路的度量值设为无穷大。
[0023]本发明的显著效果是:设计了基于230MHz的无线通信网络，通过无线智能终端获取电力负载信息，采用一跳或多跳的方式接入基站，可以自动实现网络接入和路由维护，实现对智能终端的统一管理，扩大信号的覆盖率及系统容量，增强通信的实时性，确保数据的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明的网络拓扑结构图；
[0025]图2为本系统进行小区蜂窝组网时的信道分配图；
[0026]图3为基站范围内的终端入网控制流程图；
[0027]图4为终端入网时的时间竞争关系 图；
[0028]图5为基站范围外的终端入网控制流程图；
[0029]图6为路由链路表格/[目息不意图；
[0030]图7为在网终端路由信息通告过程示意图；
[0031]图8为新终端入网时的路由信息通告过程示意图；
[0032]图9为链路断开时的路由信息通告过程示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】以及工作原理作进一步详细说明。
[0034]如图1所示，一种用于电力负荷控制的网络通信系统，包括主站计算机、前置机、基站和智能终端，智能终端用于实现电力信息采集和负控切换控制，多个所述智能终端通过无线自组网的方式与基站相连，基站可以直接与其覆盖范围内的智能终端通信，也可以通过智能终端多跳路由与其覆盖范围外的其它智能终端通信，基站与主站计算机之间采用有线链路连接，前置机作为所述主站计算机的接口设备，对主站计算机与基站之间的数据进行分类、汇总和分发；在多个所述智能终端与基站组成的无线自组织网络中采用了 40个离散频点作为信道频点，其中包括15对双工频点和10个单工频点，所述双工频点的频段为223.525MHz ~224.650MHz 和 230.525 ~231.650MHz,单工频点的频段为 228.075MHz ~228.750MHz，相邻频道间隔为25kHz，每个频道占用带宽小于25kHz，系统将40个离散频点分为7个频点集合，每个频点集合包括5~6个离散频点，相邻两个基站使用不同的频点集合，所有基站按照7小区蜂窝组网结构进行异频蜂窝组网，针对本系统而言，其频点划分如表1所示。
[0035]表1电力无线专网专用频点划分
[0036]
【权利要求】
1.一种用于电力负荷控制的网络通信系统，其特征在于:包括主站计算机、前置机、基站和智能终端，智能终端用于实现电力信息采集和负控切换控制，多个所述智能终端通过无线自组网的方式与基站相连，基站与主站计算机之间采用有线链路连接，前置机作为所述主站计算机的接口设备，对主站计算机与基站之间的数据进行分类、汇总和分发；在多个所述智能终端与基站组成的无线自组织网络中采用了 40个离散频点作为信道频点，其中包括15对双工频点和10个单工频点，所述双工频点的频段为223.525MHz~224.650MHz和230.525~231.650MHz，单工频点的频段为228.075MHz~228.750MHz，相邻频道间隔为25kHz，每个频道占用带宽小于25kHz，系统将40个离散频点分为7个频点集合，每个频点集合包括5~6个离散频点，相邻两个基站使用不同的频点集合，所有基站按照7小区蜂窝组网结构进行异频蜂窝组网。
2.根据权利要求1所述的一种用于电力负荷控制的网络通信系统，其特征在于:所述基站可以直接与其覆盖范围内的智能终端通信，也可以通过智能终端多跳路由与其覆盖范围外的其它智能终端通信。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于电力负荷控制的网络通信系统，其特征在于:在每个蜂窝小区中，基站同时使用一个频点集合中的4个离散频点，智能终端选择其中一个离散频点与基站通信，所述频点集合中剩余的I~2个频点作为预留频点，当智能终端通过其它智能终端与基站通信时，两个智能终端所使用的离散频点相同。
4.如权利要求1所述的一种用于电力负荷控制的网络通信系统路由算法，其特征在于包括以下步骤: S1:终端入网，包括基站范围内入网和基站范围外入网； 基站范围内入网:建网初期，由基站发送大量的时间节点，智能终端随机选择时间节点接入基站，基站采用点对点入网的方式对连接成功的智能终端进行测距和注册，并在各个网络节点上形成路由链表； 基站范围外入网:当智能终端不能直接接收到基站发送的信号时，通过广播入网请求信息，并以多跳的方式选择链路最短的一个邻居节点接入基站； S2:在网管理，系统采用“轮询+握手”的方式实现基站与智能终端中路由链表的更新； S3:退网管理，包括智能终端主动退网和基站主动退网； 当智能终端需要主动退网时，在基站发送的时间节点中去发送竞争信号，通知基站需要退网，基站发送允许退网指令，删除该智能终端的链路信息； 当基站在在网管理过程中收不到智能终端的消息，则可主动删除该智能终端的链路信息。
5.根据权利要求4所述的一种用于电力负荷控制的网络通信系统路由算法，其特征在于:所述路由链表中的每一条路由信息包括目的地址、下一跳地址、度量值以及序列号，所述度量值为路由跳数。
6.根据权利要求5所述的一种用于电力负荷控制的网络通信系统路由算法，其特征在于:当源节点需要向目的节点传输数据时，先选择路由链表中到达目的节点序列号最大的一条路由信息；如果存在相同的序列号，再选择路由信息中度量值最小的一条链路进行数据传输。
7.根据权利要求5所述的一种用于电力负荷控制的网络通信系统路由算法，其特征在于:在所述在网管理过程中，连接成功的路由链路其路由信息序列号递增2，连接失败的路由链路其路由信息序列号递增1，且 连接失败的路由链路的度量值设为无穷大。
【文档编号】H04W48/20GK103957570SQ201410192686
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】黄天聪, 李伟琪, 罗清, 顾少翔, 刘国岭, 韩培培, 廖晓慧, 冯文江, 覃剑, 吴玉成 申请人:重庆大学