CN111147566A - 基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网系统及方法，包含低压台区双模树状拓扑模块、双模网络开放协议架构模块、自适应组网模块。低压台区双模树状拓扑模块，包含源节点和目的节点；双模网络开放协议架构用于提供开放的网络协议架构来兼容各类设备接入；所述基于待入网络性能评估的自适应组网方案，通过对HOP算法和RSSI算法同时进行距离的修正，考虑环境特征，对信标节点利用线性搜索算法获得准确的最佳通信性能。优点：能够更好的兼容各类设备接入；能够提高对于双模通信信道性能的评估精确度；能够提高低压台区泛在物联通信网络的可靠性。

Description

基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网系统及方法

技术领域

本发明涉及一种基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网系统及方法，属于电网互动与智能电网技术领域。

背景技术

智能电网是未来电网的发展方向，以先进的传感技术、双向通信技术、控制技术、数据挖掘技术、智能决策技术为基础，实现电网的可靠、安全、经济、高效和环境友好运行。顺应智能电网与物联网技术的发展，国网公司于2019年提出了泛在电力物联网的概念，旨在结合感知终端、通信技术、智能算法等为用户提供更好的用电管理和服务，这对低压台区的通信能力提出了更高的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有低压台区泛在物联通信网络可靠性不高的缺陷，提供一种基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网系统，包括低压台区双模树状拓扑模块、双模网络开放协议架构模块、自适应组网模块；

所述双模网络开放协议架构模块，用于提供开放的网络协议架构来兼容各类设备接入；

所述低压台区双模树状拓扑模块，用于根据接入的各类设备确定集中器节点和末端节点；其中所述集中器节点，用于采集电力线网络和微功率网络监听数据，并存储采集的数据；所述末端节点，用于向集中器节点发送测试命令，集中器节点对接收的测试命令进行数据分析处理，提取HOP数据和RSSI数据；

所述自适应组网模块，用于通过HOP算法和RSSI算法对HOP数据和RSSI数据同时进行距离修正，考虑台区通信环境特征，利用线性搜索算法获得最佳通信方式。

进一步的，所述低压台区双模树状拓扑模块还包括中继节点，用于对集中器节点和末端节点之间物理信号的双向中继转发。

进一步的，所述集中器节点包括网关节点、HPLC(宽带电力线载波)协调节点、无线协调节点和控制模块；

所述网关节点，用于完成HPLC网络和无线网络的数据交换和传递；

所述HPLC协调节点，用于控制本台区PLC链路的通信，并能够通过网关节点和无线网络中的无线节点通信；

所述无线协调节点，用于控制无线局域网中的通信，并能够通过网关节点和HPLC网络中的节点通信；

所述控制模块，用于控制整个网络通信的节点，控制集中器节点和末端节点交换足够的定时信息以支持网络同步，信道时间同步的分辨率不大于1ms；

所述末端节点，用于数据或通信的接入。

进一步的，所述双模网络开放协议架构模块包括物理层、链路层、网络层和应用层；

所述物理层，用于控制集中器节点的发送端对数据的编码及调制，末端节点的接收端对数据的解调和译码；

所述链路层，包括网络管理子层和媒体访问控制层；所述网络管理子层，用于控制树形拓扑网络的自组织，路由的修复和维护；所述媒体访问控制层，用于通过CSMA/CA和TDMA两种信道访问机制访问物理信道，在链路层采用IEEE802.15.4的安全机制，通过数据加密保证数据机密性，通过完整性校验保证数据防篡改，通过序列号校验防止重放冲击，增强链路安全性，防止网络攻击；链路层安全首部由安全控制字、帧计数、密钥标识组成；链路层安全尾部作为报文的完整性校验字段；

所述网络层，用于提供数据通信接口，通过IPv6、ICMIPv6或6LoWPAN协议实现各类设备IP化；

所述应用层，用于通过CoAP、DLMS或DLT698.45协议进行各节点之间的业务报文交互。

进一步的，所述自适应组网模块的处理过程为：

中继节点接收到多个组网信标帧后，通过跳数和接收信号强度评估待入网络通信性能，并加入通信性能较好的网络，通过对HOP算法和RSSI算法同时进行距离的修正，考虑台区通信环境特征，对中继节点和末端节点利用线性搜索算法获得最佳通信方式；

其中，

表示节点m和节点n之间的信道评估量，

表示t时刻节点m和节点n之间的跳数；

表示t时刻节点m和节点n之间的接收信号强度；γ为权值系数；其中，x＝w或x＝h，w代表微功率无线通信，h代表电力线载波通信；

引入接收信号强度变化率，则计及信号接收强度变化率的链路度量因子表示为：

式中，μ_m,n为节点m和节点n之间的链路度量因子；α、β为加权系数；R_TH为信号接收阈值；ΔR_m,n(t_k,t_k+1)为t_k时刻接收信号强度变化率，

分别为t_k+1与t_k时刻的接收信号强度；

引入接收信号强度变化率和跳数来实现对任一中继节点与末端节点之间链路性能的综合评估，改进后的信道评估量

表示为：

其中，μ表示链路度量因子；

中继节点评估待入网络无线通信性能时γ≥0.5；

中继节点评估待入网络载波通信性能时γ＜0.5。

一种基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网方法，包括如下步骤：

1)提供开放的网络协议架构来兼容各类设备接入；

2)根据接入的各类设备确定集中器节点和末端节点；其中所述集中器节点，用于采集电力线网络和微功率网络监听数据，并存储采集的数据；所述末端节点，用于向集中器节点发送测试命令，集中器节点对接收的测试命令进行数据分析处理，提取HOP数据和RSSI数据；

3)通过HOP算法和RSSI算法对HOP数据和RSSI数据同时进行距离修正，考虑环境特征，利用线性搜索算法获得准确的最佳通信方式。

进一步的，所述集中器节点和末端节点之间物理信号通过中继节点进行双向中继转发。

进一步的，所述集中器节点用于完成HPLC网络和无线网络的数据交换和传递；

控制本台区PLC链路的通信；

控制整个网络通信的节点，控制集中器节点和末端节点交换足够的定时信息以支持网络同步，信道时间同步的分辨率不大于1ms；

通过所述末端节点进行数据或通信的接入。

进一步的，所述步骤1)中，网络协议架构包括物理层、链路层、网络层和应用层；

所述物理层，用于控制集中器节点的发送端对数据的编码及调制，末端节点的接收端对数据的解调和译码；

所述链路层，包括网络管理子层和媒体访问控制层；所述网络管理子层，用于控制树形拓扑网络的自组织，路由的修复和维护；所述媒体访问控制层，用于通过CSMA/CA和TDMA两种信道访问机制访问物理信道，在链路层采用IEEE802.15.4的安全机制，通过数据加密保证数据机密性，通过完整性校验保证数据防篡改，通过序列号校验防止重放冲击，增强链路安全性，防止网络攻击；链路层安全首部由安全控制字、帧计数、密钥标识组成；链路层安全尾部作为报文的完整性校验字段；

所述网络层，用于提供数据通信接口，通过IPv6、ICMIPv6或6LoWPAN协议实现各类设备IP化；

所述应用层，用于通过CoAP、DLMS或DLT698.45协议进行各节点之间的业务报文交互。

进一步的，所述步骤3)的过程为：

中继节点接收到多个组网信标帧后，通过跳数和接收信号强度评估待入网络通信性能，并加入通信性能较好的网络，通过对HOP算法和RSSI算法同时进行距离的修正，考虑台区通信环境特征，对中继节点和末端节点利用线性搜索算法获得准确的最佳通信方式；

其中，

表示节点m和节点n之间的信道评估量，

表示t时刻节点m和节点n之间的跳数；

表示t时刻节点m和节点n之间的接收信号强度；γ为权值系数；其中，x＝w或x＝h，w代表微功率无线通信，h代表电力线载波通信；

引入接收信号强度变化率，则计及信号接收强度变化率的链路度量因子表示为：

式中，μ_m,n为节点m和节点n之间的链路度量因子；α、β为加权系数；R_TH为信号接收阈值；ΔR_m,n(t_k,t_k+1)为t_k时刻接收信号强度变化率，

分别为t_k+1与t_k时刻的接收信号强度；

引入接收信号强度变化率和跳数来实现对任一中继节点与末端节点之间链路性能的综合评估，改进后的信道评估量

表示为：

其中，μ表示链路度量因子；

中继节点评估待入网络无线通信性能时更侧重于接收信号强度，此时γ≥0.5；

中继节点评估待入网络载波通信性能时更侧重于跳数，此时γ＜0.5。

本发明所达到的有益效果：

能够更好的兼容各类设备接入；能够提高对于双模通信信道性能的评估精确度；能够提高低压台区泛在物联通信网络的可靠性。

附图说明

图1是双模自适应优化组网流程；

图2是低压台区泛在物联双模网络开放协议架构；

图3是低压台区双模树状拓扑。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、2和3所示，一种基于开放网络协议的低压台区泛在物联双模组网系统，包含低压台区双模树状拓扑模块、双模网络开放协议架构模块、基于待入网络性能评估的自适应组网模块。低压台区双模树状拓扑，包含网关节点、HPLC协调节点、无线协调节点、集中器节点和末端节点；双模网络开放协议架构，包含物理层、数据链路层、网络层、应用层协议规范和设计；基于待入网络性能评估的自适应组网方案，通过对HOP算法和RSSI算法同时进行距离的修正，考虑环境特征，对信标节点利用线性搜索算法获得准确的最佳通信性能。

所述低压台区双模树状拓扑模块，用于在低压台区泛在物联系统的集中器和智能电表中设置双模通信模块，智能电表为末端节点，集中器为集中器节点。集中器节点通过处理器汇集数据，并且将数据存放在缓冲区，等待末端节点发送测试的命令，集中器节点通过接收分析末端节点的命令进行数据处理，最后选择合适的通信方式将采集的信息发送到末端节点完后通信，集中器节点包括：

1)网关节点：网关节点同时支持HPLC通信协议和WLAN通信协议，能够较好地完成HPLC网络和无线网络的数据交换和传递。

2)HPLC协调节点，负责本台区PLC链路的管理，只受制于PLC网络中的通信协议，如果他要和无线网络中的无线节点通信，就必须通过网关节点进行过渡中继，双模融合网络中，PLC节点既可以作为中继节点来对信息进行转发，也可以作为通信的终端。主要功能包括：本台区内节点编码定位、台区内节点资源管理、台区内信息传输、相线间信息交换，完成台区内载波节点的归属管理，相序管理以及时序管理等功能。

3)无线协调节点：无线节点只遵守无线局域网中的通信协议，和PLC节点相同的是，要和HPLC网络中的节点通信，必须也经过网关节点的中继。

4)控制模块：管理整个网络的节点通信，控制集中器节点和末端节点必须交换足够的定时信息以支持网络同步，信道时间同步的分辨率不大于1ms。

末端节点：既有数据或通信接入功能、又具备网络路由功能，同时还具备兼容USN网络接入的能力。根据供电方式(电池、市电)，通信模式(无线/HPLC等)，接入能力等不同，DAU可分为多种类型以满足不同应用场景对末端通信节点的要求。

中继通信节点，用于对集中器节点和末端节点之间物理信号的双向中继转发。

所述双模网络开放协议架构模块，为开放的网络协议架构，可以更好的兼容各类设备接入，并支持设备的即插即用；具体包括

1)物理层和链路层：融合了国家电网现有的HPLC和微功率无线技术标准，在此基础上采用自适应通信等技术进行优化和改进。

物理层主要完成发送端对数据的编码及调制，接收端对数据的解调和译码。

链路层数据链路层包括网络管理子层和媒体访问控制层两个子层，网络管理子层实现树形拓扑网络的自组织，路由的修复、维护等；媒体访问控制层通过CSMA/CA和TDMA两种信道访问机制访问物理信道；采用IEEE802.15.4的安全机制，通过数据加密保证数据机密性，通过完整性校验保证数据防篡改，通过序列号校验防止重放冲击，增强链路安全性，防止网络攻击。链路层安全首部由安全控制字、帧计数、密钥标识组成；链路层安全尾部作为报文的完整性校验字段。

2)网络层：支持IPv6/ICMIPv6/6LoWPAN协议。

3)应用层：支持CoAP/DLMS/DLT698.45/协议，主要实现通信单元之间的业务报文交互。DLT698.45针对接口类业务及功能进行抽象并进行建模，对象具有唯一标识；智能电表和集中器统一协议，解决数据溯源的问题，确保通信过程中数据的独立性和完整性。通过自动捕获服务器支持对象，有效的解决未来需求数据扩展问题。数据格式、量纲根据服务器的运行环境不同，可以由服务器自行定义。

所述自适应组网模块为基于待入网络性能评估的自适应组网模块，用于控制中继通信节点接收到多个组网信标帧后，通过跳数和接收信号强度评估待入网络通信性能，并加入通信性能较好的网络，考虑台区通信环境特征，通过对RSSI算法进行加权修正，对中继节点和末端节点利用线性搜索算法获得准确的最佳通信性能，所述台区通信环境特征指电力线载波与微功率无线通信方式各自对于环境的适应性特征，具体地，电力线载波通信通信成功率和覆盖率受电力线分布、用电负荷大小、干扰和噪声等因素的影响较大，而微功率无线电波在普通气象条件下视距通讯离良好，但在有遮挡物或存在电磁干扰的环境下，无线通讯距离会大大下降。所述台区通信环境特征可以预先根据实际需要设定或计算得到。

假设节点n在节点m的传输范围内，则节点m和节点n之间的信道评估量

可表示为：

其中，

表示节点m和节点n之间的跳数；

表示节点m和节点n之间的接收信号强度；γ为权值系数；其中，x＝w或x＝h，w代表微功率无线通信，h代表电力线载波通信。

引入信号接收强度变化率，则节点m和节点n之间的信道度量因子μ_m,n可以表示为：

式中，μ_m,n为节点m和节点n之间的链路度量因子；α、β为加权系数；R_TH为信号接收阈值；ΔR_m,n(t_k,t_k+1)为t_k时刻信号强度变化率，

分别为t_k+1与t_k时刻的信号接收强度。

μ_m,n值越大，说明两点之间的信道稳定性越好。

引入接收信号强度变化率和跳数来实现对任一中继节点与末端节点之间链路性能的综合评估，改进后的信道评估量

可表达为：

本文节点信号强度越强说明两节点之间的距离越近，所处通信状态越好，但测得的信号强度只能说明当前时刻链路的状态，不能说明下一时刻信号强度的变化情况。

微功率无线信号受天气、建筑物、距离影响，天气虽然能影响单个电表节点无线信号大小，但是并不影响多个电表节点间无线信号强弱顺序，节点部署后，多个节点无线接收信号强度强弱顺序基本不变。中继节点评估待入网络无线通信性能时更侧重于接收信号强度，此时γ≥0.5。

电力载波信号主要受距离、电力线负载影响，电力线负载是变化的，节点间载波接收信号强度强弱顺序是变化的，而中继是提高载波通信距离以及可靠性的有力手段，中继节点评估待入网络载波通信性能时更侧重于跳数，此时γ＜0.5。

相应的，本发明还提供了一种基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网方法，包括如下步骤：

1)提供开放的网络协议架构来兼容各类设备接入；

2)根据接入的各类设备确定集中器节点和末端节点；其中所述集中器节点，用于采集电力线网络和微功率网络监听数据，并存储采集的数据；所述末端节点，用于向集中器节点发送测试命令，集中器节点对接收的测试命令进行数据分析处理，提取HOP数据和RSSI数据；

3)通过HOP算法和RSSI算法对HOP数据和RSSI数据同时进行距离修正，考虑环境特征，利用线性搜索算法获得准确的最佳通信方式。

所述集中器节点和末端节点之间物理信号通过中继节点进行双向中继转发。

所述集中器节点能够完成HPLC网络和无线网络的数据交换和传递；

控制本台区PLC链路的通信；

控制整个网络通信的节点，控制集中器节点和末端节点交换足够的定时信息以支持网络同步，信道时间同步的分辨率不大于1ms；

通过所述末端节点进行数据或通信的接入。

所述步骤1)中，网络协议架构包括物理层、链路层、网络层和应用层；

所述物理层，用于控制集中器节点的发送端对数据的编码及调制，末端节点的接收端对数据的解调和译码；

所述链路层，包括网络管理子层和媒体访问控制层；所述网络管理子层，用于控制树形拓扑网络的自组织，路由的修复和维护；所述媒体访问控制层，用于通过CSMA/CA和TDMA两种信道访问机制访问物理信道，在链路层采用IEEE802.15.4的安全机制，通过数据加密保证数据机密性，通过完整性校验保证数据防篡改，通过序列号校验防止重放冲击，增强链路安全性，防止网络攻击；链路层安全首部由安全控制字、帧计数、密钥标识组成；链路层安全尾部作为报文的完整性校验字段；

所述网络层，用于提供数据通信接口，通过IPv6、ICMIPv6或6LoWPAN协议实现各类设备IP化；

所述应用层，用于通过CoAP、DLMS或DLT698.45协议进行各节点之间的业务报文交互。

所述步骤3)的过程为：

中继节点接收到多个组网信标帧后，通过跳数和接收信号强度评估待入网络通信性能，并加入通信性能较好的网络，通过对HOP算法和RSSI算法同时进行距离的修正，考虑台区通信环境特征，对中继节点和末端节点利用线性搜索算法获得准确的最佳通信方式；

其中，

表示节点m和节点n之间的信道评估量，

表示t时刻节点m和节点n之间的跳数；

表示t时刻节点m和节点n之间的接收信号强度；γ为权值系数；其中，x＝w或x＝h，w代表微功率无线通信，h代表电力线载波通信；

引入接收信号强度变化率，则计及信号接收强度变化率的链路度量因子表示为：

式中，μ_m,n为节点m和节点n之间的链路度量因子；α、β为加权系数；R_TH为信号接收阈值；ΔR_m,n(t_k,t_k+1)为t_k时刻接收信号强度变化率，

分别为t_k+1与t_k时刻的接收信号强度；

引入接收信号强度变化率和跳数来实现对任一中继节点与末端节点之间链路性能的综合评估，改进后的信道评估量

表示为：

其中，μ表示链路度量因子；

中继节点评估待入网络无线通信性能时更侧重于接收信号强度，此时γ≥0.5；

中继节点评估待入网络载波通信性能时更侧重于跳数，此时γ＜0.5。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网系统，其特征在于，

包括低压台区双模树状拓扑模块、双模网络开放协议架构模块、自适应组网模块；

所述双模网络开放协议架构模块，用于提供开放的网络协议架构来兼容各类设备接入；

所述低压台区双模树状拓扑模块，用于根据接入的各类设备确定集中器节点和末端节点；其中所述集中器节点，用于采集电力线网络和微功率网络监听数据，并存储采集的数据；所述末端节点，用于向集中器节点发送测试命令，集中器节点对接收的测试命令进行数据分析处理，提取HOP数据和RSSI数据；

所述自适应组网模块，用于通过HOP算法和RSSI算法对HOP数据和RSSI数据同时进行距离修正，考虑台区通信环境特征，利用线性搜索算法获得最佳通信方式。

2.根据权利要求1所述的基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网系统，其特征在于，所述低压台区双模树状拓扑模块还包括中继节点，用于对集中器节点和末端节点之间物理信号的双向中继转发。

3.根据权利要求1所述的基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网系统，其特征在于，所述集中器节点包括网关节点、HPLC协调节点、无线协调节点和控制模块；

所述网关节点，用于完成HPLC网络和无线网络的数据交换和传递；

所述HPLC协调节点，用于控制本台区PLC链路的通信，并能够通过网关节点和无线网络中的无线节点通信；

所述无线协调节点，用于控制无线局域网中的通信，并能够通过网关节点和HPLC网络中的节点通信；

所述控制模块，用于控制整个网络通信的节点，控制集中器节点和末端节点交换足够的定时信息以支持网络同步，信道时间同步的分辨率不大于1ms；

所述末端节点，用于数据或通信的接入。

4.根据权利要求1所述的基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网系统，其特征在于，所述双模网络开放协议架构模块包括物理层、链路层、网络层和应用层；

所述物理层，用于控制集中器节点的发送端对数据的编码及调制，末端节点的接收端对数据的解调和译码；

所述链路层，包括网络管理子层和媒体访问控制层；所述网络管理子层，用于控制树形拓扑网络的自组织，路由的修复和维护；所述媒体访问控制层，用于通过CSMA/CA和TDMA两种信道访问机制访问物理信道，在链路层采用IEEE802.15.4的安全机制，通过数据加密保证数据机密性，通过完整性校验保证数据防篡改，通过序列号校验防止重放冲击，增强链路安全性，防止网络攻击；链路层安全首部由安全控制字、帧计数、密钥标识组成；链路层安全尾部作为报文的完整性校验字段；

所述网络层，用于提供数据通信接口，通过IPv6、ICMIPv6或6LoWPAN协议实现各类设备IP化；

所述应用层，用于通过CoAP、DLMS或DLT698.45协议进行各节点之间的业务报文交互。

5.根据权利要求2所述的基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网系统，其特征在于，所述自适应组网模块的处理过程为：

中继节点接收到多个组网信标帧后，通过跳数和接收信号强度评估待入网络通信性能，并加入通信性能较好的网络，通过对HOP算法和RSSI算法同时进行距离的修正，考虑台区通信环境特征，对中继节点和末端节点利用线性搜索算法获得最佳通信方式；

其中，

表示节点m和节点n之间的信道评估量，

表示t时刻节点m和节点n之间的跳数；

表示t时刻节点m和节点n之间的接收信号强度；γ为权值系数；其中，x＝w或x＝h，w代表微功率无线通信，h代表电力线载波通信；

引入接收信号强度变化率，则计及信号接收强度变化率的链路度量因子表示为：

式中，μ_m,n为节点m和节点n之间的链路度量因子；α、β为加权系数；R_TH为信号接收阈值；ΔR_m,n(t_k,t_k+1)为t_k时刻接收信号强度变化率，

分别为t_k+1与t_k时刻的接收信号强度；

引入接收信号强度变化率和跳数来实现对任一中继节点与末端节点之间链路性能的综合评估，改进后的信道评估量

表示为：

其中，μ表示链路度量因子；

中继节点评估待入网络无线通信性能时，γ≥0.5；

中继节点评估待入网络载波通信性能时，γ＜0.5。

6.一种基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提供开放的网络协议架构来兼容各类设备接入；

2)根据接入的各类设备确定集中器节点和末端节点；其中所述集中器节点，用于采集电力线网络和微功率网络监听数据，并存储采集的数据；所述末端节点，用于向集中器节点发送测试命令，集中器节点对接收的测试命令进行数据分析处理，提取HOP数据和RSSI数据；

3)通过HOP算法和RSSI算法对HOP数据和RSSI数据同时进行距离修正，考虑台区通信环境特征，利用线性搜索算法获得准确的最佳通信方式。

7.根据权利要求6所述的基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网方法，其特征在于，所述集中器节点和末端节点之间物理信号通过中继节点进行双向中继转发。

8.根据权利要求6所述的基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网方法，其特征在于，所述集中器节点用于完成HPLC网络和无线网络的数据交换和传递；

控制本台区PLC链路的通信；

控制整个网络通信的节点，控制集中器节点和末端节点交换足够的定时信息以支持网络同步，信道时间同步的分辨率不大于1ms；

通过所述末端节点进行数据或通信的接入。

9.根据权利要求6所述的基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网方法，其特征在于，所述步骤1)中，网络协议架构包括物理层、链路层、网络层和应用层；

所述物理层，用于控制集中器节点的发送端对数据的编码及调制，末端节点的接收端对数据的解调和译码；

所述链路层，包括网络管理子层和媒体访问控制层；所述网络管理子层，用于控制树形拓扑网络的自组织，路由的修复和维护；所述媒体访问控制层，用于通过CSMA/CA和TDMA两种信道访问机制访问物理信道，在链路层采用IEEE802.15.4的安全机制，通过数据加密保证数据机密性，通过完整性校验保证数据防篡改，通过序列号校验防止重放冲击，增强链路安全性，防止网络攻击；链路层安全首部由安全控制字、帧计数、密钥标识组成；链路层安全尾部作为报文的完整性校验字段；

所述网络层，用于提供数据通信接口，通过IPv6、ICMIPv6或6LoWPAN协议实现各类设备IP化；

所述应用层，用于通过CoAP、DLMS或DLT698.45协议进行各节点之间的业务报文交互。

10.根据权利要求6所述的基于开放网络协议的台区泛在物联双模组网方法，其特征在于，所述步骤3)的过程为：

中继节点接收到多个组网信标帧后，通过跳数和接收信号强度评估待入网络通信性能，并加入通信性能较好的网络，通过对HOP算法和RSSI算法同时进行距离的修正，考虑台区通信环境特征，对中继节点和末端节点利用线性搜索算法获得准确的最佳通信方式；

其中，

表示节点m和节点n之间的信道评估量，

表示t时刻节点m和节点n之间的跳数；

表示t时刻节点m和节点n之间的接收信号强度；γ为权值系数；其中，x＝w或x＝h，w代表微功率无线通信，h代表电力线载波通信；

引入接收信号强度变化率，则计及信号接收强度变化率的链路度量因子μ_m,n表示为：

式中，μ_m,n为节点m和节点n之间的链路度量因子；α、β为加权系数；R_TH为信号接收阈值；ΔR_m,n(t_k,t_k+1)为t_k时刻接收信号强度变化率，

分别为t_k+1与t_k时刻的接收信号强度；

引入接收信号强度变化率和跳数来实现对任一中继节点与末端节点之间链路性能的综合评估，改进后的信道评估量

表示为：

其中，μ表示链路度量因子；

中继节点评估待入网络无线通信性能时，γ≥0.5；

中继节点评估待入网络载波通信性能时，γ＜0.5。

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