一种电力线载波通讯的组网方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及电力系统领域，特别是涉及一种电力线载波通讯的组网方法，本发明还涉及一种电力线载波通讯的组网装置、设备及介质。

背景技术：

随着低压电力线载波通信技术的飞速发展，对电力线载波通信传输的稳定度的要求不断升高，然而现有技术中在进行电力线载波通讯的组网时，会任意选择一条通信线路，从而完成组网，然而电力线载波通讯系统中每个节点的稳定性不同，可能随时中断，因此现有技术中在完成组网后，组网得到的通信线路的稳定性是未知的，很可能随时中断，稳定性较差。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电力线载波通讯的组网方法，提高了组网的稳定性；本发明的另一目的是提供一种电力线载波通讯的组网装置、设备及介质，提高了组网的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电力线载波通讯的组网方法，包括：

建立电力线载波通讯系统的逻辑拓扑结构；

在所述逻辑拓扑结构中确定出各个节点间隔预设时间段的两个时刻的邻节点集；

根据各个节点的两个所述邻节点集以及所述邻节点集与变化率的对应关系，确定出各个节点的变化率；

根据待测路径中各个节点的变化率以及所述变化率与路由选择度量的对应关系，确定出所述待测路径的路由选择度量，以便进行组网。

优选地，所述逻辑拓扑结构为：

g(t)＝{v，e(t)}；

v＝{1，2，...y}；

e(t)＝{e1，e2，...en}；

其中，v表示所述逻辑拓扑结构中预设区域分布的节点集合，g(t)为有向图，e(t)为t时刻的链路集合。

优选地，所述邻节点集与变化率的对应关系具体为：

其中，ncri为节点i的变化率，为节点i在t0时刻的所述邻节点集，为节点i在t1时刻的所述邻节点集。

优选地，所述变化率与路由选择度量的对应关系具体为：

其中，ncrpath为所述待测路径的所述路由选择度量。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电力线载波通讯的组网装置，包括：

建立模块，用于建立电力线载波通讯系统的逻辑拓扑结构；

第一确定模块，用于在所述逻辑拓扑结构中确定出各个节点间隔预设时间段的两个时刻的邻节点集；

第二确定模块，用于根据各个节点的两个所述邻节点集以及所述邻节点集与变化率的对应关系，确定出各个节点的变化率；

第三确定模块，用于根据待测路径中各个节点的变化率以及所述变化率与路由选择度量的对应关系，确定出所述待测路径的路由选择度量，以便进行组网。

优选地，所述逻辑拓扑结构为：

g(t)＝{v，e(t)}；

v＝{1，2，…y}；

e(t)＝{e1，e2，...en}；

其中，v表示所述逻辑拓扑结构中预设区域分布的节点集合，g(t)为有向图，e(t)为t时刻的链路集合。

优选地，所述邻节点集与变化率的对应关系具体为：

其中，ncri为节点i的变化率，为节点i在t0时刻的所述邻节点集，为节点i在t1时刻的所述邻节点集。

优选地，所述变化率与路由选择度量的对应关系具体为：

其中，ncrpath为所述待测路径的所述路由选择度量。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电力线载波通讯的组网设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述电力线载波通讯的组网方法的步骤。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述电力线载波通讯的组网方法的步骤。

本发明提供了一种电力线载波通讯的组网方法，包括建立电力线载波通讯系统的逻辑拓扑结构；在逻辑拓扑结构中确定出各个节点间隔预设时间段的两个时刻的邻节点集；根据各个节点的两个邻节点集以及邻节点集与变化率的对应关系，确定出各个节点的变化率；根据待测路径中各个节点的变化率以及变化率与路由选择度量的对应关系，确定出待测路径的路由选择度量，以便进行组网。

可见，本发明中，能够确定出电力线载波通讯系统中各个节点的变化率并根据其得到待测路径的路由选择度量，由于路由选择度量可以表征待测路径的稳定性，因此工作人员可以选择稳定性较高的待测路径进行组网，提高了组网的稳定性。

本发明还提供了一种电力线载波通讯的组网装置、设备及计算机可读存储介质，具有如上组网方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种电力线载波通讯的组网方法的流程示意图；

图2为本发明提供的一种电力线载波通讯系统的逻辑拓扑结构的建立方法的流程示意图；

图3为本发明提供的一种电力线载波通讯的组网装置的结构示意图；

图4为本发明提供的一种电力线载波通讯的组网设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明的目的是提供一种电力线载波通讯的组网方法，提高了组网的稳定性；本发明的另一目的是提供一种电力线载波通讯的组网装置、设备及介质，提高了组网的稳定性。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明提供的一种电力线载波通讯的组网方法的流程示意图，包括：

步骤s1：建立电力线载波通讯系统的逻辑拓扑结构；

具体的，首先建立电力线载波通讯系统的逻辑拓扑结构，可以为后续步骤提供处理基础，便于后续步骤的进行。

步骤s2：在逻辑拓扑结构中确定出各个节点间隔预设时间段的两个时刻的邻节点集；

具体的，在电力线载波通讯系统中，包括数量众多的通信节点，如果节点i可以收听到节点j发送过来的信号，则节点i，j之间存在有向边记为e(i，j)，节点j即是节点i的邻节点，对于双向链路来说，节点i，j互为邻节点，节点i的所有邻居构成节点j的邻节点集。

具体的，预设时间段可以根据实际需求进行自主设定，例如为10分钟等，本发明实施例在此不做限定。

其中，确定各个节点间隔预设时间段的两个时刻的邻节点集的一个具体实例可以为，对于节点j来说，确定出其10：00整以及10：10两个时刻的邻节点集，即为确定出了节点j的间隔10分钟的两个时刻的邻节点集，分别即为节点j在上午十点整的邻节点集以及十点十分的邻节点集。

步骤s3：根据各个节点的两个邻节点集以及邻节点集与变化率的对应关系，确定出各个节点的变化率；

具体的，对于同一个节点来说，其邻节点集处于动态变化的状态，一个节点的邻节点集的变化的越多，则说明该节点的局部拓扑变化越剧烈，反之，一个节点的邻节点集的变化越少，则说明该节点的局部拓扑越稳定，该节点发生中断的几率越小。

其中，邻节点集与变化率的对应关系可以进行自主设定，本发明实施例在此不做限定。

步骤s4：根据待测路径中各个节点的变化率以及变化率与路由选择度量的对应关系，确定出待测路径的路由选择度量，以便进行组网。

具体的，在确定出各个节点的变化率后，由于待测路径由多个节点组成，那么再根据待测路径中各个节点的变化率以及变化率与路由选择度量的对应关系，便能够确定出该待测路径的路由选择度量，相应的，通过对比多条不同的待测路径的路由选择度量，便能够确定出中断概率最小的一条路径进行通信组网，提高了组网的稳定性以及可靠性。

其中，本专利在即组建“逻辑拓扑结构”后，还设计了基于邻居节点变化率的路径稳定度预测模型。选择稳定路径进行数据转发是保障电力线载波稳定组网的有效方法之一，选择稳定路径可以避免一些不必要的重路由操作，可以有效降低节点的能量损耗，保障组网的可靠性。

其中，也可以在步骤s3中仅仅确定出待测路径中各节点的变化率，本发明实施例在此不做限定。

具体的，变化率与路由选择度量的对应关系可以根据自身需求进行自主设定，本发明实施例在此不做限定。

本发明提供了一种电力线载波通讯的组网方法，包括建立电力线载波通讯系统的逻辑拓扑结构；在逻辑拓扑结构中确定出各个节点间隔预设时间段的两个时刻的邻节点集；根据各个节点的两个邻节点集以及邻节点集与变化率的对应关系，确定出各个节点的变化率；根据待测路径中各个节点的变化率以及变化率与路由选择度量的对应关系，确定出待测路径的路由选择度量，以便进行组网。

可见，本发明中，能够确定出电力线载波通讯系统中各个节点的变化率并根据其得到待测路径的路由选择度量，由于路由选择度量可以表征待测路径的稳定性，因此工作人员可以选择稳定性较高的待测路径进行组网，提高了组网的稳定性。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，逻辑拓扑结构为：

g(t)＝{v，e(t)}；

v＝{1，2，…y}；

e(t)＝{e1，e2，…en}；

其中，v表示逻辑拓扑结构中预设区域分布的节点集合，g(t)为有向图，e(t)为t时刻的链路集合。

具体的，低压电力线网络中存在着很多分支，每个分支具有不同的拓扑连接不同的用户数量。用户密度不同，对称或非对称地分布在低压网络中或各个分支上，分支的长度也不相同。到目前为止，已有很多人对各种基于中继的动态组网算法进行了研究。各种方法都能够实现路由的自动中继，具有一定的自适应能力，但同时都有一定的局限性。类蚁群算法具有分布式计算，并列运行的优点，但同时存在盲目控索性的问题，浪费资源，组网时间会随着结点数量增加而增加，对带宽也有一定的要求。分簇路由算法能够根据信道质量动态地建立起低压电力线载波通信网络内各结点之间的通信连接，并给出了路由维护、优化的具体方法，具有较强的自愈能力，但是这种组网算法的可靠性和抗毁能力有限，可能会因为通信环境的恶劣而进行频繁的路由重构，这样会给通信带来很大的通信延迟，同时其组网的信道时序控制协议比较复杂，增大了差错概率，降低了组网的速度。

其中，目前这些算法均对电力线载波通信组网中节点稳定度展开深入研究。为此，本发明公开了一种基于逻辑拓扑控制的低压电力线载波组网方法，通过分析了传统的分簇路由算法，在此基础上，以增加网络的可靠性和降低网络能量消耗为目的，提出了一种更符合电力传输的基于业务差异性的动态分簇路由算法，以提高了整个网络的可靠性和实时性。

具体的，请参考图2，图2为本发明提供的一种电力线载波通讯系统的逻辑拓扑结构的建立方法的流程示意图，具体过程如下：

假设一个低压载波网络由1个主载波节点a与m个从载波节点xi组成，已知的只有各载波节点地址，则按如下步骤建立网络的“逻辑拓扑结构”。

步骤1：节点a依次发测试包轮询所有从载波节点xi，xi收到后回复应答包给节点a，这样可以找出n个可直接与节点a通信的从载波节点，这n个节点归为第一层从载波节点。讨论两种情况：

(1)若n＝m，表明所有子载波节点都可直接与主载波节点通信，无需中继，可停止轮询过程；

(2)若n<m，则进入步骤2。

步骤2：由第一层从载波节点1至节点n依次发起轮询，询问剩下的(m-n)个从载波节点，假设节点1询问到p1个从载波节点响应，则这p1个从载波节点为节点1的子节点，属于第二层从载波节点。经过这一轮询问，第二层从载波节点的个数为：

讨论两种特殊情况：

(1)若表明第一层从载波节点无法与剩下的(m-n)个节点建立通信，剩下节点全为“孤点”，逻辑拓扑结构图已可建立，可停止轮询过程；

(2)若表明剩下的节点都属于第二层从载波节点，所有节点已找齐，逻辑拓扑结构图已可建立，可停止轮询过程。

步骤3：再依次启动第二层从载波节点，剩下的从载波节点数为：

对剩下的从载波节点进行轮询，轮询到的节点归入第三层从载波节点。

依此过程，轮询的最后结果有2种情况：

(1)所有从载波节点都能找到自己的父节点，这样所有的n个节点建立了一张树形逻辑拓扑结构图，图中每一层的父节点作为自己子节点的中继点，所有的数据都可通过各级中继上送到主载波节点；

(2)最后剩下若干从载波节点不属于任何一个节点的子节点，这些点就形成了“孤点”，但其他的节点已组成了一张树形逻辑拓扑结构图，图中每一层的父节点作为自己子节点的中继点，所有的数据都可通过各级中继上送到主载波节点，“孤点”被排除在整个拓扑结构之外。

具体的，上述步骤是找出电力线载波通讯的“逻辑拓扑结构”的过程，在此基础上，本申请设计了基于邻居节点变化率的路径稳定度预测模型。

具体的，由于低压电力线载波通信主要应用于载波抄表、路灯控制等实时性不高的场合，但这些应用场合往往网络复杂，很难找出物理上的“网络拓扑结构”，本专利的研究重点在于低压电力线载波组网的动态优化，本发明提出的基于“逻辑拓扑结构”的组网方法抛弃了寻找“物理拓扑结构”组网的思路，该方法可以可靠地实现所有载波节点的通信，其耗时可以被目前的低压载波通信接受。

当然，除了上述的建立电力线载波通讯系统的逻辑拓扑结构的具体过程外，建立电力线载波通讯系统的逻辑拓扑结构的具体过程还可以为其他形式，本发明实施例在此不做限定。

具体的，采用有向图形式表示电力线载波通讯的逻辑拓扑结构比较简单准确，当然，还可以采用其他形式来表示电力线载波通讯的逻辑拓扑结构，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，邻节点集与变化率的对应关系具体为：

其中，ncri为节点i的变化率，为节点i在t0时刻的邻节点集，为节点i在t1时刻的邻节点集。

具体的，ncri反映了与节点i相关的无线链路的通断变化，ncri越大，表明节点i局部拓扑越稳定，ncri越小，表明节点i局部拓扑变化越剧烈。在节点i移动且周围节点静止，或是节点i静止且周围节点激烈移动的情况下，ncri值将会越小，因此，路径局部拓扑变化越大的节点，路径发生中断的概率将会越大，ncri的大小反映了路径的稳定性，所以在路由选择上将尽可能选择局部拓扑变化小的节点参与数据转发。

当然，除了上述的邻节点集与变化率的对应关系外，邻节点集与变化率的对应关系还可以为其他形式，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，变化率与路由选择度量的对应关系具体为：

其中，ncrpath为待测路径的路由选择度量。

具体的，本发明实施例中将待测路径中各节点的变化率相加即得到该待测路径的路由选择度量，同样的，待测路径的路由选择度量越小，则表明该待测路径越稳定，发生中断的概率越小，本发明实施例中提供的对应关系能够快速地计算出待测路径的路由选择度量。

当然，除了本发明实施例中的具体形式外，变化率与路由选择度量的对应关系还可以为其他形式，本发明实施例在此不做限定。

请参考图3，图3为本发明提供的一种电力线载波通讯的组网装置的结构示意图，包括：

建立模块1，用于建立电力线载波通讯系统的逻辑拓扑结构；

第一确定模块2，用于在逻辑拓扑结构中确定出各个节点间隔预设时间段的两个时刻的邻节点集；

第二确定模块3，用于根据各个节点的两个邻节点集以及邻节点集与变化率的对应关系，确定出各个节点的变化率；

第三确定模块4，用于根据待测路径中各个节点的变化率以及变化率与路由选择度量的对应关系，确定出待测路径的路由选择度量，以便进行组网。

作为一种优选的实施例，逻辑拓扑结构为：

g(t)＝{v，e(t)}；

v＝{1，2，…y}；

e(t)＝{e1，e2，…en}；

其中，v表示逻辑拓扑结构中预设区域分布的节点集合，g(t)为有向图，e(t)为t时刻的链路集合。

作为一种优选的实施例，邻节点集与变化率的对应关系具体为：

其中，ncri为节点i的变化率，为节点i在t0时刻的邻节点集，为节点i在t1时刻的邻节点集。

作为一种优选的实施例，变化率与路由选择度量的对应关系具体为：

其中，ncrpath为待测路径的路由选择度量。

对于本发明实施例提供的电力线载波通讯的组网装置的介绍请参照前述组网方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

请参考图4，图4为本发明提供的一种电力线载波通讯的组网设备的结构示意图，包括：

存储器5，用于存储计算机程序；

处理器6，用于执行计算机程序时实现如上任一项电力线载波通讯的组网方法的步骤。

对于本发明实施例提供的电力线载波通讯的组网设备的介绍请参照前述组网方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上任一项电力线载波通讯的组网方法的步骤。

对于本发明实施例提供的计算机可读存储介质的介绍请参照前述组网方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。