CN112702084A - 电力线通信网络的分域接入控制方法、装置、介质及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电力线通信网络的分域接入控制方法、装置、介质及设备，采用类似蜂窝结构将电力线通信网络分为多个区域，每个区域内的通信节点之间信息是互通；同时选择一个与区域外通信质量较好或者通信节点较为重要的点作为虚拟路由器，该区域的虚拟路由器与相邻区域的虚拟路由器进行通信；采用该电力线通信网络的分域接入控制方法进行数据传送通信路由的选择与控制，以提高通信效率，简化控制，解决了现有PLC网络的MAC协采用的机制网络性能差、导致通信效率低技术问题。

Description

电力线通信网络的分域接入控制方法、装置、介质及设备
技术领域
本发明涉及电力线通信技术领域，尤其涉及一种电力线通信网络的分域接入控制方法、装置、介质及设备。
背景技术
电力线通信(Voltage Powerline Communications，以下简称PLC)技术作为电力行业特有的通信技术，拥有覆盖范围广、成本低的巨大优势，广泛用于电力用户用电信息采集系统，在智能配用电领域有着巨大的应用前景。
在PLC网络的控制(MAC)接入协议主要是报文在通信信道上发送与接收的直接控制者，也是对通信信道的状态感知最快的，所以MAC接入协议能否高效利用有限的通信信道资源对加强PLC的自组网有重要作用，也是影响整个组网性能的关键因素之一。
目前，在PLC网络的MAC接入协议中广泛采用载波侦听多路访问(CSMA)或时分多址访问(TDMA)机制。CSMA机制在应用过程中存在的问题是：当较多的通信节点同时响应网关的查询指令竞争发送数据时，易造成多通信节点同时忙闲，导致忙时竞争频繁，影响网络性能。TDMA机制在应用过程中要求通信节点时钟严格同步，一定程度上限制了其应用。
随着科学技术的发展，在PLC网络的MAC协议中现世了p-坚持CSMA机制(p-Persistent CSMA)。在p-坚持CSMA机制中采用固定接入概率，存在不能保证接入负载变化时的网络性能、还忽略信道噪声、隐终端等因素，建立吞吐量与接入概率的数学模型，但未考虑信道的非对称性对模型的影响。
发明内容
本发明实施例提供了一种电力线通信网络的分域接入控制方法、装置、介质及设备，用于解决现有PLC网络的MAC协采用的机制网络性能差、导致通信效率低技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种电力线通信网络的分域接入控制方法，包括以下步骤：
S10.采用类似蜂窝结构对电力线通信网络划分多个区域，每个所述区域内的各个通信节点之间是相互通信的；
S20.在所述区域内获取一个与所述区域外通信连接的通信节点作为虚拟路由器，两两相邻所述区域的虚拟路由器相互通信；
S30.所述电力通信网络的每个通信节点根据步骤S10和步骤S20选择另一个通信节点进行数据传送。
优选地，在步骤S10中，采用类似蜂窝结构对电力线通信网络划分多个区域包括：采用尺寸规格一样的正方形、菱形、正三角形或正六边形的类似蜂窝结构对电力线通信网络划分多个区域。
优选地，在步骤S10中，每个所述区域包括一个频率组，所述频率组包括至少十个用于接收、发射数据的频率对。
优选地，在步骤S10中，在所述电力线通信网络中，相邻两个所述区域采用不同的所述频率组，相间隔一定距离的两个所述区域采用相同或不相同的所述频率组。
优选地，所述相间隔一定距离为500m。
优选地，在步骤S20中，在所述区域内采用KSP算法选取一个与所述区域外通信连接的最佳通信节点作为虚拟路由器。
本发明还提供一种电力线通信网络的分域接入控制装置，包括区域划分模块、区域通信模块和节点数据传送模块；
所述区域划分模块，用于采用类似蜂窝结构对电力线通信网络划分多个区域，每个所述区域内的各个通信节点之间是相互通信的；
所述区域通信模块，用于在所述区域内获取一个与所述区域外通信连接的通信节点作为虚拟路由器，两两相邻所述区域的虚拟路由器相互通信；
所述节点数据传送模块，用于对所述电力通信网络的每个通信节点根据所述区域划分模块和所述区域通信模块选择另一个通信节点进行数据传送。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质用于存储计算机指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述所述的电力线通信网络的分域接入控制方法。
本发明还提供一种终端设备，包括处理器以及存储器；
所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行上述所述的电力线通信网络的分域接入控制方法。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：该电力线通信网络的分域接入控制方法、装置、介质及设备采用类似蜂窝结构将电力线通信网络分为多个区域，每个区域内的通信节点之间信息是互通；同时选择一个与区域外通信质量较好或者通信节点较为重要的点作为虚拟路由器，该区域的虚拟路由器与相邻区域的虚拟路由器进行通信；采用该电力线通信网络的分域接入控制方法进行数据传送通信路由的选择与控制，以提高通信效率，简化控制，解决了现有PLC网络的MAC协采用的机制网络性能差、导致通信效率低技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例所述的电力线通信网络的分域接入控制方法的步骤流程图。
图2为本发明实施例所述的电力线通信网络的分域接入控制方法区域内的通信框架图。
图3为本发明实施例所述的电力线通信网络的分域接入控制方法区域与区域之间的通信框架图。
图4a为本发明实施例所述的电力线通信网络的分域接入控制方法正三角形的类似蜂窝结构图。
图4b为本发明实施例所述的电力线通信网络的分域接入控制方法正方形的类似蜂窝结构图。
图4c为本发明实施例所述的电力线通信网络的分域接入控制方法正六边形的类似蜂窝结构图。
图5为本发明实施例所述的电力线通信网络的分域接入控制方法数据传送的框架图。
图6为本发明实施例所述的电力线通信网络的分域接入控制装置的框架图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种电力线通信网络的分域接入控制方法、装置、介质及设备，解决了现有PLC网络的MAC协采用的机制网络性能差、导致通信效率低技术问题。
实施例一：
图1为本发明实施例所述的电力线通信网络的分域接入控制方法的步骤流程图，图2为本发明实施例所述的电力线通信网络的分域接入控制方法区域内的通信框架图，图3为本发明实施例所述的电力线通信网络的分域接入控制方法区域与区域之间的通信框架图。
如图1所示，本发明实施例提供了一种电力线通信网络的分域接入控制方法，包括以下步骤：
S10.采用类似蜂窝结构对电力线通信网络划分多个区域，每个区域内的各个通信节点之间是相互通信的；
S20.在区域内获取一个与区域外通信连接的通信节点作为虚拟路由器，两两相邻区域的虚拟路由器相互通信；
S30.电力通信网络的每个通信节点根据步骤S10和步骤S20选择另一个通信节点进行数据传送。
在本发明实施例中，采用类似蜂窝结构将电力线通信网络分为多个区域，如图2所示，每个区域内的通信节点之间信息是互通；如图3所示，同时选择一个与区域外通信质量较好或者通信节点较为重要的点作为虚拟路由器，该区域的虚拟路由器与相邻区域的虚拟路由器进行通信；采用该电力线通信网络的分域接入控制方法进行数据传送通信路由的选择与控制，以提高效率，简化控制。
需要说明的是，类似蜂窝划分电力线通信网络的区域，所有通信节点均有唯一的MAC地址，任意通信节点至少可与其他通信节点通信，即不存在孤立节点，在区域内采用KSP算法找出最佳通信节点作为虚拟路由器。其中，KSP算法指的是算出区域内与区域外通信连接的第1条最短路径P(1)，然后在此基础上依次算出其他的K-1条最短路径，在求P(i+1)时，将P(i)上除了终止通信节点外的所有通信节点都视为偏离节点，并计算每个偏离节点到终止通信节点的最短路径，再与之前的P(i)上起始通信节点到偏离节点的路径拼接，构成候选路径，进而求得最短偏离路径以及对应的通信节点。
如图2所示，在本发明实施例的步骤S10中，区域内的通信节点包括交换机通信节点、PC1通信节点和PC2通信节点，PC1通信节点与PC2通信节点之间的通信是通过交换机通信节点进行信息互通的。
如图3所示，在本发明实施例的步骤S20中，区域内的通信节点包括交换机通信节点、PC1通信节点和路由器通信节点，区域外的通信节点为PC2通信节点；PC1通信节点的数据依次通过交换机通信节点和路由器通信节点传输至PC2通信节点中实现区域内与区域外的通信。
在本发明实施例的步骤S30中，主要是对步骤S10和步骤S20对电力线网络的数据进行传送，能降低电力线通信网络时延，且实现较为简单，降低系统复杂度，提高网络资源的利用率，也提高了数据传送的效率，简化控制。
本发明提供的一种电力线通信网络的分域接入控制方法采用类似蜂窝结构将电力线通信网络分为多个区域，每个区域内的通信节点之间信息是互通；同时选择一个与区域外通信质量较好或者通信节点较为重要的点作为虚拟路由器，该区域的虚拟路由器与相邻区域的虚拟路由器进行通信；采用该电力线通信网络的分域接入控制方法进行数据传送通信路由的选择与控制，以提高通信效率，简化控制，解决了现有PLC网络的MAC协采用的机制网络性能差、导致通信效率低技术问题。
图4中a、b、c分别为本发明实施例所述的电力线通信网络的分域接入控制方法正三角形、正方形、正六边形的类似蜂窝结构图。
在本发明的一个实施例中，在步骤S10中，采用类似蜂窝结构对电力线通信网络划分多个区域包括：采用尺寸规格一样的正方形、菱形、正三角形或正六边形的类似蜂窝结构对电力线通信网络划分多个区域。
需要说明的是，在电力线通信网络的基地台中，基地台采用的是全向天线，覆盖形状大体是一个圆。但因划分的区域彼此邻接，采用圆形的区域进行排列，必然会产生较大的空隙或重叠。如果分别把同样大小的正方形、菱形、正三角形、正六边形等等紧密地排列在平面上，如图4a、b、c所示，只有正六边形、正三角形和正方形，可以不产生空隙和重叠，但每个区域有效覆盖区是一个圆内接多边形，若区域为正三角形，相邻两个区域之间重叠部分太大，正方形会好些，重叠最小的还是正六边形。所以，选用正六边形可使有效面积最大，覆盖同样面积的服务电力线通信网络所需区域个数最少，这样可以节省建设投资，且只要对发射的无线电波的强度进行控制，使它限制在区域之内就行了，提高了网络资源利用率。同时，在相邻的区域中，选用不同的频率进行通话，就可避免干扰。由此，相隔一定距离的区域中可以使用相同的频率，频率可以重复使用，从而解决了频率资源不足的难题。因此在移动通信中，采用正六边形无线电区域相互邻接覆盖整个服务电力线通信网络是最优方案。
在本发明的一个实施例中，在步骤S10中，每个区域包括一个频率组，频率组包括至少十个用于接收、发射数据的频率对。在电力线通信网络中，相邻两个区域采用不同的频率组，相间隔一定距离的两个区域采用相同或不相同的频率组。
需要说明的是，相间隔一定距离优先选为500m。每一个区域使用一套频率组。各区域使用分配给该区域的频率组来自电力线通信网络内的移动台发射信号或者接受移动台信号；相邻的区域不使用同一频率组以避免同频干扰。但相隔一定距离的区域可以彼此使用相同的频率组，为电力线通信网络的稳定性带来了性能上的提升。
图5为本发明实施例所述的电力线通信网络的分域接入控制方法数据传送的框架图。
如图5所示，本发明提供的该电力线通信网络的分域接入控制方法以在分布式交换网中，区域A包括HostA数据发送端和虚拟路由器A，区域B包括HostB数据接收端和虚拟路由器B，HostA数据发送端的数据采用以太网帧通过虚拟路由器A、虚拟路由器B传送至HostB数据接收端。
需要说明的是，在电力线通信网络中的每个通信节点具有自动选择传送到达目的地的最佳路径能力。
实施例二：
图6为本发明实施例所述的电力线通信网络的分域接入控制装置的框架图。
如图6所示，本发明实施例还提供一种电力线通信网络的分域接入控制装置，包括区域划分模块10、区域通信模块20和节点数据传送模块30；
区域划分模块10，用于采用类似蜂窝结构对电力线通信网络划分多个区域，每个区域内的各个通信节点之间是相互通信的；
区域通信模块20，用于在区域内获取一个与区域外通信连接的通信节点作为虚拟路由器，两两相邻区域的虚拟路由器相互通信；
节点数据传送模块30，用于对电力通信网络的每个通信节点根据区域划分模块和区域通信模块选择另一个通信节点进行数据传送。
需要说明的是，实施例二装置中的模块对应于实施例一方法中的步骤，实施例一方法中的步骤已在实施例一中详细阐述了，在此实施例二中不再对装置中的模块内容进行详细阐述。
实施例三：
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机存储介质用于存储计算机指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的电力线通信网络的分域接入控制方法。
实施例四：
本发明实施例提供了一种终端设备，包括处理器以及存储器；
存储器，用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
处理器，用于根据程序代码中的指令执行上述的电力线通信网络的分域接入控制方法。
需要说明的是，处理器用于根据所程序代码中的指令执行上述的一种电力线通信网络的分域接入控制方法实施例中的步骤。或者，处理器执行计算机程序时实现上述各系统/装置实施例中各模块/单元的功能。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器中，并由处理器执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在终端设备中的执行过程。
终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。存储器也可以是终端设备的外部存储设备，例如终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储计算机程序以及终端设备所需的其他程序和数据。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种电力线通信网络的分域接入控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10.采用类似蜂窝结构对电力线通信网络划分多个区域，每个所述区域内的各个通信节点之间是相互通信的；
S20.在所述区域内获取一个与所述区域外通信连接的通信节点作为虚拟路由器，两两相邻所述区域的虚拟路由器相互通信；
S30.所述电力通信网络的每个通信节点根据步骤S10和步骤S20选择另一个通信节点进行数据传送。
2.根据权利要求1所述的电力线通信网络的分域接入控制方法，其特征在于，在步骤S10中，采用类似蜂窝结构对电力线通信网络划分多个区域包括：采用尺寸规格一样的正方形、菱形、正三角形或正六边形的类似蜂窝结构对电力线通信网络划分多个区域。
3.根据权利要求1所述的电力线通信网络的分域接入控制方法，其特征在于，在步骤S10中，每个所述区域包括一个频率组，所述频率组包括至少十个用于接收、发射数据的频率对。
4.根据权利要求3所述的电力线通信网络的分域接入控制方法，其特征在于，在步骤S10中，在所述电力线通信网络中，相邻两个所述区域采用不同的所述频率组，相间隔一定距离的两个所述区域采用相同或不相同的所述频率组。
5.根据权利要求4所述的电力线通信网络的分域接入控制方法，其特征在于，所述相间隔一定距离为500m。
6.根据权利要求1所述的电力线通信网络的分域接入控制方法，其特征在于，在步骤S20中，在所述区域内采用KSP算法选取一个与所述区域外通信连接的最佳通信节点作为虚拟路由器。
7.一种电力线通信网络的分域接入控制装置，其特征在于，包括区域划分模块、区域通信模块和节点数据传送模块；
所述区域划分模块，用于采用类似蜂窝结构对电力线通信网络划分多个区域，每个所述区域内的各个通信节点之间是相互通信的；
所述区域通信模块，用于在所述区域内获取一个与所述区域外通信连接的通信节点作为虚拟路由器，两两相邻所述区域的虚拟路由器相互通信；
所述节点数据传送模块，用于对所述电力通信网络的每个通信节点根据所述区域划分模块和所述区域通信模块选择另一个通信节点进行数据传送。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质用于存储计算机指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-6任意一项所述的电力线通信网络的分域接入控制方法。
9.一种终端设备，其特征在于，包括处理器以及存储器；
所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行如权利要求1-6任意一项所述的电力线通信网络的分域接入控制方法。
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