CN113258959A - 场域网的节点的合格子载波确定、聚合方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种场域网的节点的合格子载波确定、聚合方法及装置，属于通信技术领域。该方法包括：根据第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的信噪比以及信噪比阈值，确定第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性；根据第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性以及每个邻居节点发送消息的周期的时间，确定每个子载波的可靠性因子；确定第一节点与每个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合；对第一节点与每个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合取交集，得到第一节点的合格子载波。本发明可以确定合格子载波，提高电力线载波通信的带宽，并兼顾电力线载波通信的可靠性，降低了子载波聚合的复杂程度。

Description

场域网的节点的合格子载波确定、聚合方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地涉及一种场域网的节点的合格子载波确定、聚合方法及装置。

背景技术

电力设备场域网为新兴业务应用，属于异构融合网，场域网是以台区智能终端为核心，实现配电设备、开关柜、分支箱等骨干节点的自组织本地通信网络，形成配电台区本地通信骨干式网络，将配电设备采集的电气信息及环境信息通过窄带电力线载波及无线传输到智能终端，实现配电设备广泛互联、信息深度采集以及对配电网的全面感知和数据融合。

电力线和无线融合组网在抄表等营销业务已开始得到应用，载波采用宽带载波通信方式，通信速率快，但营销业务已经占据大量带宽，新开展的配电业务通常采用窄带载波和无线融合的方式。采用窄带电力线载波和无线融合的方式，配网业务端点到主站的通信往往要有多跳完成，增加整个网络的连网程度，增加连接两点的路由的多样性。但是由于窄带载波信道较窄，如何考虑和提高载波技术在信道和通信的可靠性，为最佳路由选择提供有效的评估参数和决策基础，是一个难题。

窄带载波通信宽窄的特性会影响电力线通信网络的通信速率和实时性。窄带载波和无线通信可靠性研究主要从物理层增强和网络路由两个方向展开。前者主要集中在信道特性、噪声、信源和信道编码、信号调制解调方式等方面，后者主要集中在多级中继路由算法的设计和改进上。

载波聚合，通常用在LTE、LTE-Advanced系统中，指两个以上的载波，通过聚合方式将多个离散或者连续的小频带扩展成更宽的频带来传输数据，不仅能加速标准化进程，还能最大限度地利用现有LTE设备和频谱资源。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种场域网的节点的合格子载波确定、聚合方法及装置，该场域网的节点的合格子载波确定、聚合方法及装置可以确定合格子载波，提高电力线载波通信的带宽，并兼顾电力线载波通信的可靠性，降低了子载波聚合的复杂程度。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种场域网的节点的合格子载波确定方法，该方法包括：根据第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的信噪比以及信噪比阈值，确定所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性；根据所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性以及所述每个邻居节点发送消息的周期的时间，确定所述每个子载波的可靠性因子；确定所述第一节点与每个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合；对所述第一节点与每个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合取交集，得到所述第一节点的合格子载波。

优选地，通过以下公式确定所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性：

其中，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可用性，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的信噪比，D为信噪比阈值。

优选地，通过以下公式确定所述每个子载波的可靠性因子：

其中，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可靠性因子，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可用性，T为第B_n个邻居节点发送消息的周期的时间。

本发明实施例还提供一种场域网的子载波聚合方法，该方法包括：上文所述的场域网的节点的合格子载波确定方法；针对每组互为邻居节点的多个节点，将合格子载波的个数最多的节点作为簇首节点以完成分簇；以所述簇首节点的合格子载波，由所述簇首节点控制互为邻居节点的多个节点进行载波聚合。

优选地，该方法还包括：所述簇首节点以第一预设周期或检测到通信成功率低于阈值时，对互为邻居节点的多个节点进行载波聚合的重构；或中心节点以第二预设周期或检测到通信成功率低于阈值时，对所述场域网的节点进行分簇和载波聚合的重构。

本发明实施例还提供一种场域网的节点的合格子载波确定装置，该装置包括：可用性确定单元、可靠性因子确定单元、集合确定单元以及交集确定单元，其中，所述可用性确定单元用于根据第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的信噪比以及信噪比阈值，确定所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性；所述可靠性因子确定单元用于根据所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性以及所述每个邻居节点发送消息的周期的时间，确定所述每个子载波的可靠性因子；所述集合确定单元用于确定所述第一节点与每个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合；所述交集确定单元用于对所述第一节点与每个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合取交集，得到所述第一节点的合格子载波。

优选地，通过以下公式确定所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性：

其中，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可用性，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的信噪比，D为信噪比阈值。

优选地，通过以下公式确定所述每个子载波的可靠性因子：

其中，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可靠性因子，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可用性，T为第B_n个邻居节点发送消息的周期的时间。

本发明实施例还提供一种场域网的子载波聚合装置，其特征在于，该装置包括：上文所述的场域网的节点的合格子载波确定装置；分簇单元，用于针对每组互为邻居节点的多个节点，将合格子载波的个数最多的节点作为簇首节点以完成分簇；载波聚合单元，用于以所述簇首节点的合格子载波，由所述簇首节点控制互为邻居节点的多个节点进行载波聚合。

优选地，所述载波聚合单元还用于由所述簇首节点以第一预设周期或检测到通信成功率低于阈值时，对互为邻居节点的多个节点进行载波聚合的重构；或所述分簇单元还用于由集中器中心节点以第二预设周期或检测到通信成功率低于阈值时，对所述场域网的节点进行分簇；所述载波聚合单元还用于由集中器中心节点以第二预设周期或检测到通信成功率低于阈值时，对所述场域网的节点进行载波聚合的重构。

通过上述技术方案，可以确定合格子载波，以基于电力设备场域网中电力线载波与无线融合通信的载波聚合方法，提高电力线载波通信的带宽，并兼顾电力线载波通信的可靠性；基于优选子载波的网络节点分簇方法，并基于节点分簇进行簇内的子载波聚合，降低了子载波聚合的复杂程度。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的场域网的节点的合格子载波确定方法的流程图；

图2是本发明一实施例提供的场域网的子载波聚合方法的流程图；

图3A-3B是本发明一实施例提供的实现载波聚合的数字电路的示意图；

图4是本发明一实施例提供的场域网的节点的合格子载波确定装置的结构框图；

图5是本发明一实施例提供的场域网的子载波聚合装置的结构框图。

附图标记说明

1 可用性确定单元 2 可靠性因子确定单元

3 集合确定单元 4 交集确定单元

5 场域网的节点的合格子载波确定装置

6 分簇单元 7 载波聚合单元

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是本发明一实施例提供的场域网的节点的合格子载波确定方法的流程图。如图1所示，该方法包括：

步骤S11，根据第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的信噪比以及信噪比阈值，确定所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性；

例如，场域网含有多个节点，当前以第一节点A为例。第一节点A通过接收邻居节点周期性发送来的HELLO消息来确定本与邻居节点的连通性，对于第一节点A，其与第B_n个邻居节点间有k_m个子载波，例如，第一节点A，与第B₁个邻居节点间有k₁个子载波，与第B₂个邻居节点间有k₂个子载波等。

优选地，通过以下公式确定所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性：

其中，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可用性，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的信噪比，D为信噪比阈值。

步骤S12，根据所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性以及所述每个邻居节点发送消息的周期的时间，确定所述每个子载波的可靠性因子；

例如，由于电力负荷的时变性，信道质量不断变化，因此需对各个子载波进行评估，计算出每个子载波的可靠性因子。

优选地，通过以下公式确定所述每个子载波的可靠性因子：

其中，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可靠性因子，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可用性，T为第B_n个邻居节点发送消息的周期的时间。

步骤S13，确定所述第一节点与每个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合；

例如，第一节点A与第B₁个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合可以表示为：

其中，

为第一节点A与第B₁个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合。第一节点A与其他邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合S_linkAB2、S_linkAB3…S_linkABn的表示类似，在此不再赘述。

步骤S14，对所述第一节点与每个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合取交集，得到所述第一节点的合格子载波。

例如，可以表示为：

其中，S_{node_A}为所述第一节点A的合格子载波的集合，该集合其中的子载波就是所述第一节点A的合格子载波。如果S_{node_A}为空集，则重复上述步骤S11-S14，直到不是空集为止。

图2是本发明一实施例提供的场域网的子载波聚合方法的流程图。如图2所示，该方法包括：

步骤S21，执行上文所述的场域网的节点的合格子载波确定方法；

例如，可以得到各个节点的合格子载波；

步骤S22，针对每组互为邻居节点的多个节点，将合格子载波的个数最多的节点作为簇首节点以完成分簇；

例如，本发明采用无基站的方式，直接聚合多个电力线信道中的子载波实现节点之间的直接通信。在PLC网络初始化阶段，所有邻居节点之间通过HELLO消息互相告知其Vnode值(即合格子载波的个数)，通过节点之间的交互和Vnode值比较，选举出Vnode值最大的节点为簇首。依次类推，网络中所有节点划分为多个簇，则由簇首节点控制簇内成员节点进行载波聚合。

步骤S23，以所述簇首节点的合格子载波，由所述簇首节点控制互为邻居节点的多个节点进行载波聚合。

例如，第一节点A为簇首节点，而{M1,M2,…,Mn}为成员节点。簇首节点A采用上文所述的方法选出适用于本簇所有节点的合格子载波集合Scluster。之后簇首节点A将合格子载波集合Scluster通知本簇所有节点，本簇内统一采用Scluster的子载波进行聚合。

图3A-3B是本发明一实施例提供的实现载波聚合的数字电路的示意图。如图3A所示，是载波聚合的发送电路，每一个处理支路对应一个分量载波的生成。为了能够将多路数据合并为一路，子载波分量在完成基带处理后，进行数模转换，最后通过和路产生发送信号，并通过载波前端耦合电路发送出去。其中基地处理器部分包括：Turbo卷积编织、信道交织、调制、IFFT、循环前缀&加窗。

如图3B所示，是载波聚合的接收电路，接收端在收到信号后通过脉冲噪声消除、数字前端、基带处理器等实现信号提取。

另外，由于电力线载波信道质量存在多变性特点，故需要及时对所采用的合格子载波集进行更新，以应对信道情况的变化。本发明提供4种电力线载波聚合的系统更新的方式如下：

所述簇首节点以第一预设周期或检测到通信成功率低于阈值时，对互为邻居节点的多个节点进行载波聚合的重构；或中心节点以第二预设周期或检测到通信成功率低于阈值时，对所述场域网的节点进行分簇和载波聚合的重构。

图4是本发明一实施例提供的场域网的节点的合格子载波确定装置的结构框图。如图4所示，该装置包括：可用性确定单元1、可靠性因子确定单元2、集合确定单元3以及交集确定单元4，其中，所述可用性确定单元1用于根据第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的信噪比以及信噪比阈值，确定所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性；所述可靠性因子确定单元2用于根据所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性以及所述每个邻居节点发送消息的周期的时间，确定所述每个子载波的可靠性因子；所述集合确定单元3用于确定所述第一节点与每个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合；所述交集确定单元4用于对所述第一节点与每个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合取交集，得到所述第一节点的合格子载波。

优选地，通过以下公式确定所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性：

其中，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可用性，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的信噪比，D为信噪比阈值。

优选地，通过以下公式确定所述每个子载波的可靠性因子：

其中，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可靠性因子，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可用性，T为第B_n个邻居节点发送消息的周期的时间。

图5是本发明一实施例提供的场域网的子载波聚合装置的结构框图。如图5所示，其特征在于，该装置包括：上文所述的场域网的节点的合格子载波确定装置5；分簇单元6，用于针对每组互为邻居节点的多个节点，将合格子载波的个数最多的节点作为簇首节点以完成分簇；载波聚合单元7，用于以所述簇首节点的合格子载波，由所述簇首节点控制互为邻居节点的多个节点进行载波聚合。

优选地，所述载波聚合单元7还用于由所述簇首节点以第一预设周期或检测到通信成功率低于阈值时，对互为邻居节点的多个节点进行载波聚合的重构；或所述分簇单元6还用于由集中器中心节点以第二预设周期或检测到通信成功率低于阈值时，对所述场域网的节点进行分簇；所述载波聚合单元7还用于由集中器中心节点以第二预设周期或检测到通信成功率低于阈值时，对所述场域网的节点进行载波聚合的重构。

上文所述的场域网的节点的合格子载波确定装置、场域网的子载波聚合装置与上文所述的场域网的节点的合格子载波确定方法、场域网的子载波聚合方法的实施例类似，在此不再赘述。

还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种场域网的节点的合格子载波确定方法，其特征在于，该方法包括：

根据第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的信噪比以及信噪比阈值，确定所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性；

根据所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性以及所述每个邻居节点发送消息的周期的时间，确定所述每个子载波的可靠性因子；

确定所述第一节点与每个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合；

对所述第一节点与每个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合取交集，得到所述第一节点的合格子载波。

2.根据权利要求1所述的场域网的节点的合格子载波确定方法，其特征在于，通过以下公式确定所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性：

其中，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可用性，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的信噪比，D为信噪比阈值。

3.根据权利要求1所述的场域网的节点的合格子载波确定方法，其特征在于，通过以下公式确定所述每个子载波的可靠性因子：

其中，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可靠性因子，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可用性，T为第B_n个邻居节点发送消息的周期的时间。

4.一种场域网的子载波聚合方法，其特征在于，该方法包括：

权利要求1-3中任一项权利要求所述的场域网的节点的合格子载波确定方法；

针对每组互为邻居节点的多个节点，将合格子载波的个数最多的节点作为簇首节点以完成分簇；

以所述簇首节点的合格子载波，由所述簇首节点控制互为邻居节点的多个节点进行载波聚合。

5.根据权利要求4所述的场域网的子载波聚合方法，其特征在于，该方法还包括：

所述簇首节点以第一预设周期或检测到通信成功率低于阈值时，对互为邻居节点的多个节点进行载波聚合的重构；或

中心节点以第二预设周期或检测到通信成功率低于阈值时，对所述场域网的节点进行分簇和载波聚合的重构。

6.一种场域网的节点的合格子载波确定装置，其特征在于，该装置包括：

可用性确定单元、可靠性因子确定单元、集合确定单元以及交集确定单元，其中，

所述可用性确定单元用于根据第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的信噪比以及信噪比阈值，确定所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性；

所述可靠性因子确定单元用于根据所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性以及所述每个邻居节点发送消息的周期的时间，确定所述每个子载波的可靠性因子；

所述集合确定单元用于确定所述第一节点与每个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合；

所述交集确定单元用于对所述第一节点与每个邻居节点之间的子载波的可靠性因子的集合取交集，得到所述第一节点的合格子载波。

7.根据权利要求6所述的场域网的节点的合格子载波确定装置，其特征在于，通过以下公式确定所述第一节点与每个邻居节点之间的每个子载波的可用性：

其中，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可用性，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的信噪比，D为信噪比阈值。

8.根据权利要求6所述的场域网的节点的合格子载波确定装置，其特征在于，通过以下公式确定所述每个子载波的可靠性因子：

其中，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可靠性因子，

为第一节点与第B_n个邻居节点之间的第k_m个子载波的可用性，T为第B_n个邻居节点发送消息的周期的时间。

9.一种场域网的子载波聚合装置，其特征在于，该装置包括：

权利要求6-8中任一项权利要求所述的场域网的节点的合格子载波确定装置；

分簇单元，用于针对每组互为邻居节点的多个节点，将合格子载波的个数最多的节点作为簇首节点以完成分簇；

载波聚合单元，用于以所述簇首节点的合格子载波，由所述簇首节点控制互为邻居节点的多个节点进行载波聚合。

10.根据权利要求9所述的场域网的子载波聚合装置，其特征在于，

所述载波聚合单元还用于由所述簇首节点以第一预设周期或检测到通信成功率低于阈值时，对互为邻居节点的多个节点进行载波聚合的重构；或

所述分簇单元还用于由集中器中心节点以第二预设周期或检测到通信成功率低于阈值时，对所述场域网的节点进行分簇；

所述载波聚合单元还用于由集中器中心节点以第二预设周期或检测到通信成功率低于阈值时，对所述场域网的节点进行载波聚合的重构。

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