CN103023791B - 一种动态路由方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态路由方法和智能集中器，用以建立基于电力线载波通信的智能集中器与采集器之间的动态路由。本发明通过智能集中器发起通讯建立了一个稳定的路由机制，并实时监测智能集中器和采集器之间的通讯状况，动态更改路由，确定每个采集器的最佳路径。本发明在通讯状况时变的情况下，保证了集中器和采集器之间通讯的稳定性和顺畅性；当有采集器发生故障的时候或者删减添加采集器时，都能重新对应到新的路由，根据更新后的路由，进一步确保了集中器和采集器之间达到通讯稳定和顺畅的效果。

Description

一种动态路由方法

技术领域

本发明涉及一种集中器动态路由技术，具体地说是一种动态路由方法及智能集中器。

背景技术

目前随着国民经济的不断提高，电力事业得到了前所未有的发展，电力资源的需求也迅速增长。在电力业务飞速发展的同时，各个部门对信息技术的需求也在日益增多，高科技信息技术的注入为电力事业的发展提供了强有力的基础和保障。特别是现在的城市路灯系统，庞大的电费开支及数量众多的单灯故障给整个城市的照明带来了极大的挑战。

由于我国对低压电器准入监控的不严导致电网载波通信的背景噪声很大，而低压电网优越的50HZ频率响应特性带来了极差的高频响应特性，剧烈的电网负载变化使得电网产生极高的高频衰减和难以克服的衰减动态范围，低压载波通信单纯依靠物理层通信是无法保证系统数据采集的可靠性。

目前国内外的低压载波通信算法一是采用固定中继的算法去实现通信，对于时变的电力线通信状况无法有效的保证信号的有效传输。二是采用动态路由中继的算法实现通信，但是在建立路由的过程中，只是保证高带宽的最短跳数路径或者机械的利用数据的召测返回阈值来确定路由的等级。忽略了最短跳数路径并不一定是最佳的通信路径，在实际的电力线通信中，长跳数路径可能代表了更稳定的通信能力。

发明内容

为克服以上技术的不足，本发明提供了一种动态路由方法及智能集中器 其能够确保集中器和采集器之间达到通讯稳定和顺畅的效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种动态路由方法，用以建立基于电力线载波通信的智能集中器与采集器之间的动态路由，其特征是，包括以下步骤：

将每个采集器的索引和标识ID存储到远程监控终端；

智能集中器作为路由建立和维护的主机，通过和远程监控终端通讯获取所管辖范围内采集器的索引和标识ID；

智能集中器建立索引和标识ID对应表，并保存管辖范围内的所有采集器的索引和标识ID；

智能集中器根据对应表向管辖范围内的采集器广播发送索引和标识ID，并和与之匹配的采集器建立通信链路；

智能集中器根据与采集器的通信链路情况建立或者调整最佳路径；

根据所述最佳路径来对相应的采集器进行路由操作。

进一步地，上述方法还包括以下步骤：

当有采集器发生故障时，所述智能集中器进行调整路由表，将经过该采集器中继的所有采集器的路由路径变更为经过该采集器其它同级的采集器进行中继。

进一步地，上述方法还包括以下步骤：

当删除或者添加采集器时，所述智能集中器则根据更新的索引和标识ID对应表，重新更新路由。

进一步地，所述建立最佳路径的方法包括以下步骤：

1)所述智能集中器将路由信息通过广播方式发往目的采集器，所述的路由信息包括中继信息；

2)如果所述目的采集器存在中继信息，则中继采集器进行解析并发往路由信息中的下一个中继点，直到目的采集器与路由信息中的标识ID匹配；

3)如果目的采集器通讯正常，则匹配的目的采集器发送响应信息，所述的响应信息按照中继的方式分级向智能集中器发送；

4)如果智能集中器收到目的采集器的响应信息，则视为通讯成功，否则视为此标识ID无响应。

进一步地，所述中继信息为所有目的采集器都能收到的路由信息。

本发明还提供了一种智能集中器，其特征是，包括微处理器单元、电源模块、存储单元和电力线载波模块，所述微处理单元与远程监控终端连接，所述的电源模块、存储单元和电力线载波模块分别与微处理器单元连接；所述电源模块与外接电源连接，用以为所述智能集中器提供工作电源；所述电力线载波模块通过电力线与采集器连接，用以建立所述智能集中器与采集器的通信链路。

进一步地，所述存储单元包括EEPROM和SDRAM，所述EEPROM用以进行各种数据的保存，所述SDRAM用以进行数据的高速交换。

进一步地，所述微处理单元通过RS232串口线或RS485串口线与远程监控终端连接。

本发明的有益效果：本发明通过智能集中器发起通讯建立了一个稳定的路由机制，并实时监测智能集中器和采集器之间的通讯状况，动态更改路由，确定每个采集器的最佳路径。本发明在通讯状况时变的情况下，保证了智能集中器和采集器之间通讯的稳定性和顺畅性；当有采集器发生故障的时候或者删减添加采集器时，都能重新对应到新的路由，根据更新后的路由，进一步确保了智能集中器和采集器之间达到通讯稳定和顺畅的效果。

本发明针对电力线通信的时变特性，同时充分的利用和采集器的交互，不仅仅利用召测数据的返回阈值，更是之间的交互，判断出通讯最稳定的通讯节点，利用此节点来给其他的节点进行中继，同时动态的对路由进行维护，保持整个电力线通信线路的顺畅和稳定。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明的动态路由方法流程图；

图2是本发明智能集中器的应用示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种动态路由方法，用以建立基于电力线载波通信的智能集中器与采集器之间的动态路由，它包括以下步骤：

将每个采集器的索引和标识ID存储到远程监控终端；

智能集中器作为路由建立和维护的主机，通过和远程监控终端通讯获取所管辖范围内采集器的索引和标识ID；

智能集中器建立索引和标识ID对应表，见附表1，并保存管辖范围内的所有采集器的索引和标识ID；

附表1：

采集器索引	采集器标识ID
		1	00 00 00 00 00 00
2	11 11 11 11 11 11
		3	22 22 22 22 22 22

智能集中器根据对应表向管辖范围内的采集器广播发送索引和标识ID，并和与之匹配的采集器建立通信链路；

智能集中器根据与采集器的通信链路情况动态的建立或者调整最佳路径；

根据所述最佳路径来对相应的采集器进行路由操作。

进一步地，上述方法还包括以下步骤：

当有采集器发生故障时，所述智能集中器进行调整路由表，将经过该采集器中继的所有采集器的路由路径变更为经过该采集器其它同级的采集器进 行中继；

当删除或者添加采集器时，所述智能集中器则根据更新的索引和标识ID对应表，重新更新路由。

进一步地，所述建立最佳路径的方法包括以下步骤：

1)所述智能集中器将路由信息通过广播方式发往目的采集器，所述的路由信息包括中继信息，所述中继信息为所有目的采集器都能收到的路由信息；

2)如果所述目的采集器存在中继信息，则中继采集器进行解析并发往路由信息中的下一个中继点，直到目的采集器与路由信息中的标识ID匹配；

3)如果目的采集器通讯正常，则匹配的目的采集器发送响应信息，所述的响应信息按照中继的方式分级向智能集中器发送；

4)如果智能集中器收到目的采集器的响应信息，则视为通讯成功，否则视为此标识ID无响应。

如图2所示，本发明的本发明的一种智能集中器，它包括微处理器单元、电源模块、存储单元和电力线载波模块，所述微处理单元与远程监控终端连接，所述微处理单元通过RS232串口线或RS485串口线与远程监控终端连接，所述的电源模块、存储单元和电力线载波模块分别与微处理器单元连接；所述电源模块与外接电源连接，用以为所述智能集中器提供工作电源；所述电力线载波模块通过电力线与采集器连接，用以建立所述智能集中器与采集器的通信链路。所述存储单元包括EEPROM和SDRAM，所述EEPROM用以进行各种数据的保存，所述SDRAM用以进行数据的高速交换。

下面举例说明本发明所述的动态路由方法。假设智能集中器所管辖范围内有m个采集器，其动态路由方法包括以下步骤：

步骤1，智能集中器依次发包含标识ID和索引的广播包轮询所管辖范围内的采集器，采集器接收到后回复应答包给智能集中器，智能集中器对接收到的响应进行记录，达到预置的阈值(此阈值可以设定)，这样可以找出n个可 直接与智能集中器通信的采集器，这n个采集器作为第一级节点。此时存在两种情况：①若n＝m，表明智能集中器所管辖范围内的采集器都可以直接与智能集中器通信，无需中继，可停止轮询过程；②若n<m，则进入步骤2。

步骤2，智能集中器由第一级采集器1到采集器n依次发起轮询，询问剩下的(m-n)个采集器，假设第一级采集器询问到p个采集器响应，并且响应的次数满足预置的阈值(采集器通过第一级采集器将信息成功返回并且智能集中器收到，采用加权的算法计算此阈值，发送次数作为权值)，则这p个采集器属于第二级。经过这一轮询问，第二层采集器的个数为且 若表明剩下的采集器都属于第二级，所有采集器已找齐，逻辑拓扑结构图已可建立，可停止轮询过程。如果第一级采集器满足如下两个条件，则将此采集器设定为第一级中继：

(1)满足步骤1中描述的第一级采集器的要求；

(2)此节点在满足1的条件下，满足步骤2中可以询问到第二级采集器的要求。询问到第二级采集器越多第一级采集器作为第一级中继越可靠。

步骤3，智能集中器再依次启动第二级采集器，对剩下的个采集器进行轮询，轮询到的采集器归入第三级。第二级采集器中满足中继要求的称为第二级中继。

步骤4，参考以上步骤，如果还有未达到条件的采集器，则依次进行询问和中继，中继的最高级别为七级。依此过程，轮询的最后结果：所有采集器都能找，这样智能集中器与m个采集器建立了一张树形逻辑拓扑结构图，上一级采集器作为自己下一级采集器点的中继，所有的数据都可通过各级中继上送到智能集中器。

步骤5，根据以上条件建立的通信路由是最符合此时电力线的物理情况 的，并把通信最稳定的采集器作为了中继，达到通信的高可靠性。

鉴于电力线的时变性及复杂性，初次建立的可靠路由可能变得并不是最优的，因此还需要对上述方法建立的路由进行动态维护：

1)将路由表中的一、二、三级路由点通过初次建立的方法尝试重新建立一级路由，如果满足条件的，则调整路由树，提升满足条件的二、三级路由点的等级。同时，对于不能满足条件的一级路由降低路由等级。

2)将路由表中的二、三、四级路由点通过初次建立的方法尝试重新建立二级路由，如果满足条件的，则调整路由树，提升满足条件的三、四级路由点的等级。同时，对于不能满足条件的二级路由降低路由等级。

3)将路由表中的三、四、五级路由点通过初次建立的方法去建立三级路由，如果满足条件的，则调整路由树，提升满足条件的四、五路由点的等级。同时，对于不能满足条件的三级路由降低路由等级。

4)将路由表中的四、五、六级路由点通过初次建立的方法去建立四级路由，如果满足条件的，则调整路由树，提升满足条件的五、六级路由点的等级。同时，对于不能满足条件的四级路由降低路由等级。

5)将路由表中的五、六、七级路由点通过初次建立的方法去建立五级路由，如果满足条件的，则调整路由树，提升满足条件的六、七路由点的等级。同时，对于不能满足条件的五级路由降低路由等级。

6)将路由表中的六、七级路由点通过初次建立的方法去建立六级路由，如果满足条件的，则调整路由树，提升满足条件的七级路由点的等级同时，对于不能满足条件的六级路由降低路由等级。

经过此路由维护机制，在通讯状况时变的情况下，总能保证智能集中器和采集器之间通讯的稳定性和顺畅性。

本发明针对电力线通信的时变特性，同时充分的利用和采集器的交互，不仅仅利用召测数据的返回阈值，更是之间的交互，判断出通讯最稳定的通 讯节点，利用此节点来给其他的节点进行中继，同时动态的对路由进行维护，保持整个电力线通信线路的顺畅和稳定。

Claims (3)

1.一种动态路由方法，用以建立基于电力线载波通信的智能集中器与采集器之间的动态路由，其特征是，包括以下步骤：

将每个采集器的索引和标识ID存储到远程监控终端；

智能集中器作为路由建立和维护的主机，通过和远程监控终端通讯获取所管辖范围内采集器的索引和标识ID；

智能集中器建立索引和标识ID对应表，并保存管辖范围内的所有采集器的索引和标识ID；

智能集中器根据对应表向管辖范围内的采集器广播发送索引和标识ID，并和与之匹配的采集器建立通信链路；

智能集中器根据与采集器的通信链路情况建立或者调整最佳路径；

根据所述最佳路径来对相应的采集器进行路由操作；

假设智能集中器所管辖范围内有m个采集器，所述智能集中器根据与采集器的通信链路情况建立最佳路径的过程包括以下步骤：

步骤1，智能集中器依次发包含标识ID和索引的广播包轮询所管辖范围内的采集器，采集器接收到包含标识ID和索引的广播包后回复应答包给智能集中器，智能集中器对接收到的响应进行记录，响应的次数达到预置的阈值，这样可以找出n个可直接与智能集中器通信的采集器，这n个采集器作为第一级采集器；此时存在两种情况：①若n＝m，表明智能集中器所管辖范围内的采集器都可以直接与智能集中器通信，无需中继，停止轮询过程；②若n<m，则进入步骤2；

步骤2，智能集中器由第一级采集器1到采集器n依次发起轮询，询问剩下的(m-n)个采集器，假设第一级采集器询问到p个采集器响应，并且响应的次数满足预置的阈值，则这p个采集器属于第二级；经过这一轮询问，第二层采集器的个数为且 $0\&le;\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{p}_i\&le;(m-n);$ 若 $\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{p}_i=(m-n),$ 表明剩下的采集器都属于第二级，所有采集器已找齐，逻辑拓扑结构图已可建立，停止轮询过程；如果第一级采集器满足如下两个条件，则将第一级采集器设定为第一级中继：

(1)满足步骤1中描述的第一级采集器的要求；

(2)第一级采集器在满足条件(1)的条件下，满足步骤2中可以询问到第二级采集器的要求；询问到的第二级采集器越多时第一级采集器作为第一级中继越可靠；

步骤3，智能集中器再依次启动第二级采集器，对剩下的个采集器进行轮询，轮询到的采集器归入第三级；第二级采集器中满足与第一级中继相同中继要求的称为第二级中继；

步骤4，参考以上步骤，如果还有未达到条件的采集器，则依次进行询问和中继。

2.根据权利要求1所述的一种动态路由方法，其特征是，还包括以下步骤：

当有采集器发生故障时，所述智能集中器进行调整路由表，将经过该采集器中继的所有采集器的路由路径变更为经过该采集器其它同级的采集器进行中继。

3.根据权利要求1所述的一种动态路由方法，其特征是，还包括以下步骤：

当删除或者添加采集器时，所述智能集中器则根据更新的索引和标识ID对应表，重新更新路由。