CN102075215A - 一种电力线载波通信中的自动中继组网方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种电力线载波通信中的自动中继组网方法及装置。本发明实施例方法包括：计算网关与各控制节点之间的信道功率；根据信道功率设置N个从大到小的分段阈值；从网关开始搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第1个分段阈值的控制节点设置为第一中继节点，将大于第一中继节点的信道功率的控制节点及第一中继节点创建一级子网；从第一中继节点开始搜索控制节点，设置第二中继节点创建二级子网，再从第二中继节点搜索控制节点，如此循环，直至创建N级子网。本发明实施例还包括方法对应的装置，能够有效提高系统的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及电力线载波通信技术领域，尤其涉及一种电力线载波通信中的自动中继组网方法及装置。
背景技术
电力线载波通信技术具有免布线、抗干扰的优点，适合于建设施工难度大、布线升级成本高的城市照明系统，但城市照明系统所处的电力线载波配电网，具有负载多、噪声干扰强、信道衰减大、信道时延长、通信环境恶劣等特点，对电力线载波通信技术提出了挑战。
在电力线信号状态不好或节点与网关距离较远情况下，需要采用中继功能才能实现全网通信，已有的中继方式主要有专有中继装置方式。
现有的专有中继装置方式将中继节点安装在网关与远端数据终端之间的固定地方，固定指向中继任务，主要功能是将接收到的数据进行功率放大后转发，但利用专有中继装置方式需要人工设置中继节点及路线，而不能根据系统自身的状况自动的设置中继节点及建立中继路线，降低了系统的灵活性。
发明内容
本发明实施例提供了一种电力线载波通信中的自动中继组网方法及装置。
本发明实施例的方法包括：计算网关与各控制节点之间的信道功率；根据信道功率设置N个从大到小的分段阈值，N为正整数；从网关开始搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第1个分段阈值的控制节点设置为第一中继节点，将信道功率大于第一中继节点的信道功率的控制节点及第一中继节点创建一级子网；i从1到N-1循环执行以下步骤：从第i中继节点搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第i+1个分段阈值的控制节点设置为第i+1中继节点，将信道功率大于第i+1中继节点的的信道功率的控制节点及第i+1中继节点创建i+1级子网。
本发明实施例的装置包括：计算单元，用于计算网关与各控制节点之间的信道功率；设置单元，用于根据信道功率设置N个从大到小的分段阈值；一级子网创建单元，用于从网关开始搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第1个分段阈值的控制节点设置为第一中继节点，将信道功率大于第一中继节点的信道功率的控制节点及第一中继节点创建一级子网；循环创建子网单元，用于i从1到N-1循环执行以下步骤：从第i中继节点搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第i+1个分段阈值的控制节点设置为第i+1中继节点，将信道功率大于第i+1中继节点的信道功率的控制节点及第i+1中继节点创建i+1级子网。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
系统根据各控制节点的信道功率设置分段阈值，并根据设置的分段阈值搜索中继节点，创建子网，使得系统能够根据自身的状况自动的设置中继节点及创建分级网络，提高了系统的灵活性。
附图说明
图1为本发明实施例一种电力线载波通信中的自动中继组网方法的一个示意图；
图2为本发明实施例一种电力线载波通信中的自动中继组网方法的另一示意图；
图3为本发明实施例一种电力线载波通信中的自动中继组网装置的一个示意图；
图4为本发明实施例一种电力线载波通信中的自动中继组网装置的另一示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种电力线载波通信中的自动中继组网方法及装置，用于电力线载波通信技术中，使得系统能够实现自动中继组网，提高系统的灵活性。
请参阅图1，为本发明实施例一种电力线载波通信中的自动中继组网方法的实施例，包括：
101、计算网关与各控制节点之间的信道功率；
在本发明实施例中，自动中继组网方法在系统的初始化流程中执行，系统启动后，将计算网关与各控制节点之间的信道功率。
网关是整个电力线载波通信系统的核心，电力线载波通信系统由网关执行中继组网的算法，同时由网关发起专用的网络指令用于实现整个系统的网络管理功能，而控制节点则是系统用来通信与控制的节点。
102、根据信道功率设置N个从大到小的分段阈值；
获得网关与各控制节点之间的信道功率之后，系统将根据信道功率的值设置N个从大到小的分段阈值，且将根据分段阈值设置中继节点，建立分级中继网络，其中N为正整数。
103、从网关开始搜索控制节点，设置第一中继节点及建立一级子网；
系统设置分段阈值之后，将从网关开始搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第1个分段阈值的控制节点设置为第一中继节点，将信道功率大于第一中继节点的信道功率的控制节点及所述第一中继节点创建一级子网。
104、i从1至N-1循环执行步骤：从第i中继节点开始，设置第i+1中继节点及建立i+1级子网。
中继节点用于控制对应子网中的控制节点的通信，同时又具有普通控制节点的通信与控制功能。
在本发明实施例中，系统创建一级子网之后，以后每次建立子网都将从中继节点开始搜索控制节点，找到下一个中继节点，并将下一个中继节点及符合条件的控制节点创建子网。
具体步骤为：当系统设置了N个分段阈值时，i从1到N-1循环执行步骤：
从第i中继节点搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第i+1个分段阈值的控制节点设置为第i+1中继节点，将信道功率大于第i+1中继节点的的信道功率的控制节点及第i+1中继节点创建i+1级子网。
在本发明实施例中，系统根据网关与各控制节点的信道功率设置分段阈值，根据分段阈值设置中继节点，并将信道功率大于中继节点的控制节点及对应的中继节点创建子网，实现了系统的自动中继组网，提高系统的灵活性。
为了更好的理解技术，请参阅图2，为本发明实施例一种电力线载波通信中自动中继组网的方法的实施例，包括：
201、获取系统初始化指令；
在本发明实施例中，自动中继组网发生在系统初始化流程中，系统启动之后，将获取到系统初始化指令，进入初始化流程。系统产生系统初始化指令还有另一种情况，当系统检测到有一个或者多个中继节点发生故障时，系统将自动产生系统初始化指令，重新进行自动中继组网，重新设置中继节点，有效的提高了系统的灵活性。
202、获取各控制节点的节点电压及对应的节点电流；
初始化状态启动后，系统将获取各控制节点的节点电压及对应的节点电流，并通过各控制节点的节点电压及节点电流的处理得到控制节点的信道功率。
203、得到各控制节点的信道功率；
系统获取各控制节点的节点电压及节点电流之后，将控制节点的节点电压与对应的节点电流相乘，则为该控制节点的信道功率，利用节点电压与节点电流相乘的方法可得到各控制节点的信道功率。
204、将除去最大值与最小值的信道功率的平均值m(1)设置为第1个分段阈值；
在本发明实施例中，将根据各控制节点的信道功率设置分段阈值，求解分段阈值的方法为去除信道功率中的最大值与最小值，将剩下的信道功率求平均值，得到的平均值m(1)即为第1个分段阈值。
205、t从1至N-1循环执行步骤：将小于m(t)的信道功率去除最大值及最小值之后取平均值m(t+1)并设为第t+1分段阈值；
设置分段阈值是将小于上一个分段阈值的信道功率中的最大值和最小值去除之后，再将剩下的信道功率求平均值，将得到的平均值设为分段阈值。
系统设置第1个分段阈值m(1)之后将按如下规则继续设置分段阈值：若要设置N个分段阈值，则t从1至N-1循环执行步骤：将小于m(t)的信道功率去除最大值及最小值之后取平均值m(t+1)，将m(t+1)设为第t+1个分段阈值，其中N为1至16中的任意一个正整数，当N为1时，不执行步骤205。
系统结束设置分段阈值的情况有以下两种：
1)当系统检测到信道功率小于m(t)的控制节点的个数小于或等于系统预置的数值时，系统将信道功率小于m(t)的控制节点中的最小值设为第t+1个分段阈值，其中系统预置的数值为系统根据总的控制节点的数目及控制节点的信道功率的分布情况设置的，在实际应用中剩余控制节点的个数视具体情况而定，此处不做限定。
2)当系统已经设置第15个分段阈值时，因为分段阈值的个数最多为16个，因此系统将小于第15个分段阈值的信道功率中的最小值设为第16个分段阈值。在本发明实施例中，系统将控制节点的信道功率量化为不同的等级，总共可分为0～15级，共16个等级，即系统最多可设置16个分段阈值。
206、从网关开始搜索控制节点，设置第一中继节点及建立一级子网；
在本发明实施例中，分级中继网络的建立是从网关开始搜索控制节点开始的，系统从网关开始搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第1个分段阈值的控制节点设置为第一中继节点，并将信道功率大于第一中继节点的信道功率的控制节点及第一中继节点创建一级子网。
207、i从1至N-1循环执行步骤：从第i中继节点开始，设置第i+1中继节点及建立i+1级子网。
若系统设置了N个分段阈值，则需创建N个子网，系统创建一级子网之后，则还需创建N-1个子网，且每次搜索控制节点都是从中继节点开始的。
将i从1至N-1循环执行的步骤为：从第i中继节点搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第i+1个分段阈值的控制节点设置为第i+1中继节点，且将信道功率大于第i+1中继节点的信道功率的控制节点及第i+1中继节点创建i+1级子网。
分级中继网络建立之后，子网中的每个控制节点都将被分配一个网络地址，网关则会保存控制节点的网络地址到对应的子网的路由表中，且每个子网的中继节点将保存该子网到网关的中继表。网关通过路由表能够访问到任意一个控制节点，且每个控制节点可主动与网关进行通信。
在本发明实施例中，通过根据网关与各控制节点的信道功率设置分段阈值，并根据分段阈值搜索中继节点，创建子网，使得系统能够根据自身的状况自动的设置中继节点及创建分级网络，同时当有中继节点出现故障时，能够通过初始化设置其他的控制节点为中继节点，提高了系统的灵活性。
请参阅图3，为本发明实施例一种电力线载波通信中自动中继组网的装置的实施例，包括：
计算单元301，用于计算网关与各控制节点之间的信道功率；
设置单元302，用于根据信道功率设置N个从大到小的分段阈值；
一级子网创建单元303，用于从网关开始搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第1个分段阈值的控制节点设置为第一中继节点，将信道功率大于第一中继节点的信道功率的控制节点及第一中继节点创建一级子网；
循环创建子网单元304，用于i从1到N-1循环执行以下步骤：
从第i中继节点搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第i+1个分段阈值的控制节点设置为第i+1中继节点，将信道功率大于第i+1中继节点的信道功率的控制节点及第i+1中继节点创建i+1级子网。
在本发明实施例中，系统初始化程序启动之后，计算单元301将计算网关与各控制节点之间的信道功率，并将得到的信道功率的数值发送给设置单元302，设置单元302根据得到的信道功率设置N个从大到小的分段阈值，用于对网络进行分级，一级子网创建单元303将从网关开始搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第一个分段阈值的控制节点设置为第一中继节点，并将信道功率大于第一中继节点的信道功率的控制节点及第一中继节点创建一级网，接下来，将从中继节点开始搜索控制节点并设置下一个中继节点，创建子网，具体为包括i从1到N-1循环步骤：从第i中继节点搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第i+1个分段阈值的控制节点设置为第i+1中继节点，将信道功率大于第i+1中继节点的信道功率的控制节点及第i+1中继节点创建i+1级子网。
在本发明实施例中，通过根据控制节点的信道功率设置分段阈值，并按照分段阈值从网关开始搜索节点，设置中继节点，创建子网，使得系统能够根据控制节点的信道功率自动进行中继组网，提高了系统的灵活性。
请参阅图4，为本发明实施例一种电力线载波通信中的自动中继组网装置的实施例，包括：
图3所示实施例包含的计算单元301，设置单元302，一级子网创建单元303，循环创建子网单元304，且与图3所示实施例描述的内容一致，此处不再赘述。
其中，计算单元301包括：
第一获取单元401，用于获取各控制节点的节点电压及对应的节点电流；
乘法单元402，用于将控制节点的节点电压及对应的节点电流相乘，得到各控制节点的信道功率。
其中，设置单元302包括：
第1个分段阈值设置单元403，用于除去信道功率中的最大值及最小值，将剩余信道功率的平均值m(1)设为第1个分段阈值；
其他分段阈值设置单元404，用于t从1至N-1循环执行以下步骤，N为1至16中的任意正整数：将小于m(t)的信道功率去除最大值及最小值之后取平均值m(t+1)，将m(t+1)设为第t+1个分段阈值。
在本发明实施例中，自动中继组网装置还包括：
第二获取单元405，用于获取系统初始化指令。
生成单元406，用于当检测到系统中至少有一个中继节点发生故障或者系统启动时，系统自动产生系统初始化指令。
在本发明实施例中，当系统检测到系统中至少有一个中继节点发生故障或者系统启动时，生成单元406将自动产生系统初始化指令，并将系统初始化指令发送给第二获取单元405，第二获取单元获取到系统初始化指令之后，将启动计算单元301，计算单元301中的第一获取单元401将获取各控制节点的节点电压及对应的节点电流，计算单元301中的乘法单元402将控制节点的节点电压及对应的节点电流相乘，得到各控制节点的信道功率，并将信道功率发送给设置单元302，设置单元302中的第1个分段阈值设置单元403，将除去信道功率中的最大值及最小值，将剩余信道功率的平均值m(1)设为第1个分段阈值；且设置单元302中的其他分段阈值设置单元404，将令t从1至N-1循环执行步骤：将小于m(t)的信道功率去除最大值及最小值之后取平均值m(t+1)，将m(t+1)设为第t+1个分段阈值，直至设置N个分段阈值。分段阈值设置之后，一级子网创建单元303将从网关开始搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第一个分段阈值的控制节点设置为第一中继节点，并将信道功率大于第一中继节点的信道功率的控制节点及第一中继节点创建一级网，接下来，将从中继节点开始搜索控制节点并设置下一个中继节点，创建子网，具体为包括i从1到N-1循环步骤：从第i中继节点搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第i+1个分段阈值的控制节点设置为第i+1中继节点，将信道功率大于第i+1中继节点的信道功率的控制节点及第i+1中继节点创建i+1级子网，直至创建N级子网，完成系统的分级网络的创建。
在本发明实施例中，通过根据网关与各控制节点的信道功率设置分段阈值，并根据分段阈值搜索中继节点，创建子网，使得系统能够根据自身的状况自动的设置中继节点及创建分级网络，同时当有中继节点出现故障时，能够通过初始化设置其他的控制节点为中继节点，提高了系统的灵活性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上对本发明所提供的一种电力线载波通信中的自动中继组网方法及装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种电力线载波通信中的自动中继组网方法，其特征在于，包括：
计算网关与各控制节点之间的信道功率；
根据所述信道功率设置N个从大到小的分段阈值，N为正整数；
从网关开始搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第1个分段阈值的控制节点设置为第一中继节点，将信道功率大于所述第一中继节点的信道功率的控制节点及所述第一中继节点创建一级子网；
i从1到N-1循环执行以下步骤：
从第i中继节点搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第i+1个分段阈值的控制节点设置为第i+1中继节点，将信道功率大于所述第i+1中继节点的的信道功率的控制节点及所述第i+1中继节点创建i+1级子网。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算与各控制节点之间的信道功率包括：
获取各控制节点的节点电压及对应的节点电流；
将控制节点的节点电压及对应的节点电流相乘，得到各控制节点的信道功率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述信道功率设置N个从大到小的分段阈值包括：
除去所述信道功率中的最大值及最小值，将剩余信道功率的平均值m(1)设为第1个分段阈值；
t从1至N-1循环执行以下步骤，所述N为1至16中的任意正整数：
将小于m(t)的信道功率去除最大值及最小值之后取平均值m(t+1)，将所述m(t+1)设为第t+1个分段阈值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当信道功率小于m(t)的控制节点的个数小于或等于系统预置数值时，将小于m(t)的信道功率中的最小值设为第t+1个分段阈值；
或者，
当已经设置第15个分段阈值时，将小于第15个分段阈值的信道功率中的最小值设为第16个分段阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算网关与各控制节点之间的信道功率之前包括：
获取系统初始化指令。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当检测到系统中至少有一个中继节点发生故障或者系统启动时，系统自动产生系统初始化指令。
7.一种电力线载波通信中的自动中继组网装置，其特征在于，包括：
计算单元，用于计算网关与各控制节点之间的信道功率；
设置单元，用于根据所述信道功率设置N个从大到小的分段阈值；
一级子网创建单元，用于从网关开始搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第1个分段阈值的控制节点设置为第一中继节点，将信道功率大于所述第一中继节点的信道功率的控制节点及所述第一中继节点创建一级子网；
循环创建子网单元，用于i从1到N-1循环执行以下步骤：
从所述第i中继节点搜索控制节点，将信道功率大于且最接近第i+1个分段阈值的控制节点设置为第i+1中继节点，将信道功率大于所述第i+1中继节点的信道功率的控制节点及所述第i+1中继节点创建i+1级子网。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述计算单元还包括：
第一获取单元，用于获取各控制节点的节点电压及对应的节点电流；
乘法单元，用于将控制节点的节点电压及对应的节点电流相乘，得到各控制节点的信道功率。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述设置单元包括：
第1个分段阈值设置单元，用于除去所述信道功率中的最大值及最小值，将剩余信道功率的平均值m(1)设为第1个分段阈值；
其他分段阈值设置单元，用于t从1至N-1循环执行以下步骤，所述N为1至16中的任意正整数：将小于m(t)的信道功率去除最大值及最小值之后取平均值m(t+1)，将所述m(t+1)设为第t+1个分段阈值。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二获取单元，用于获取系统初始化指令。
生成单元，用于当检测到系统中至少有一个中继节点发生故障或者系统启动时，系统自动产生系统初始化指令。
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