CN113541736A - 基于电力线载波通信的组网故障维护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于电力线载波通信的组网故障维护方法，包括步骤：判断组网中是否存在故障；若组网中存在从节点故障，则查找该故障从节点的邻居从节点中处于空闲状态的从节点，选择任一空闲状态的从节点作为该故障从节点的替代节点；若组网中存在簇首节点故障，则查找与该故障簇首节点距离最近的同级簇首节点作为该故障簇首节点的替代节点；若组网中存在从节点信道故障，则重新建立该从节点与本级簇首节点之间的信道；若组网中存在簇首节点信道故障，则重新建立该簇首节点与上一级簇首节点之间的信道，或重新建立该簇首节点与中心节点之间的信道。本发明在维护时，无需整机网络停机，不影响无故障节点和信道的正常工作，同时也节省了大量的时间。

Description

基于电力线载波通信的组网故障维护方法

技术领域

本发明涉及电力线载波通信技术领域，特别涉及一种基于电力线载波通信的组网故障维护方法。

背景技术

电力线载波通信技术是以电力线为媒介对数据进行传输，将信息转化为高频信号调制在电力线中的电流上，通过调节将信号提取出来传送至计算机上进行处理以此实现信息的传递。

电力终端通信技术主要包括窄带电力线载波通信、宽带电力线载波通信、微功率无线通信，其中窄带电力线载波通信分为单载波通信方式和多载波通信方式。单载波通信具有通信距离远的优点，但通信速率较慢；多载波通信具有通信速率快的优点，但通信距离相比于单载波通信较短。且单载波通信和多载波通信不能互通，对通信模块的更换维护也造成了不变。于是领域内人员们为获得高速率、远距离、互联互通的通信方式，将电力线载波与微功率无线通信进行融合，通过建级组网的方式使电力线载波与微功率无线通信具有了良好的互补性，两者的紧密结合提高了电力终端通信业务的效率。

但是在电力线载波与微功率无线通信融合的初期阶段，因技术不够成熟稳定，集中器作为主节点与组网中各个节点的通信链路上，难免会因为冲突发生组网故障。然而当组网中发生故障时，通常都是将整机网络停机，逐个排查并定位故障，然后再进行维护。定位故障的过程导致耗费大量时间，影响网络中所有的节点正常工作。因此，对组网中故障的定位和维护仍需进行改进。

发明内容

本发明的目的在于对电力线载波通信与微功率无线通信融合组网中的故障进行定位和维护，提供一种基于电力线载波通信的组网故障维护方法。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

基于电力线载波通信的组网故障维护方法，包括以下步骤：

判断组网中是否存在故障；组网中存在的故障包括节点故障、信道故障，所述节点故障包括簇首节点故障、从节点故障，所述信道故障包括簇首节点信道故障、从节点信道故障；其中簇首节点的信道为当前簇首节点与上一级簇首节点之间的信道，或当前簇首节点与中心节点之间的信道；从节点的信道为当前从节点与本级簇首节点之间的信道；

若组网中存在的故障为从节点故障，则查找该故障从节点的邻居从节点中处于空闲状态的从节点，选择任一空闲状态的从节点作为该故障从节点的替代节点；

若组网中存在的故障为簇首节点故障，则查找与该故障簇首节点距离最近的同级簇首节点作为该故障簇首节点的替代节点；

若组网中存在的故障为从节点信道故障，则重新建立该从节点与本级簇首节点之间的信道；

若组网中存在的故障为簇首节点信道故障，则重新建立该簇首节点与上一级簇首节点之间的信道，或重新建立该簇首节点与中心节点之间的信道。

在上述方案中，针对组网中的节点和信道都有各自的故障判断方法，并且还能更深层次的确定节点故障到底是从节点故障还是簇首节点，也能更深层次的确定信道故障到底是从节点的信道故障还是簇首节点的故障；并且确定故障后，在维护时，无需整机网络停机，不影响无故障节点和信道的正常工作，同时也节省了大量的时间。

更进一步地，所述判断组网中是否存在故障的步骤，包括：

监测每一从节点或每一簇首节点的数据帧的格式是否完整，数据帧的格式包括若干条字段，若干条字段的头部有前端保护字段，若干条字段的尾部有后端保护字段，每条字段包括顺序排布的前导字段、帧控制字段、载荷数据字段；

若数据帧的格式不完整，则判断该从节点故障或该簇首节点故障。

在上述方案中，节点之间传输和存储的数据帧具有既定的格式，或者在该组网网络中设定数据帧的格式，则可以通过监测节点内存储的数据帧的格式来判断该节点是否存在故障，若某一节点中存储的数据帧的格式有错误、有缺失、有乱码等不完整的情况，则可以判断为该节点为故障节点，因为一旦节点发生故障后，节点内存储的数据帧则不会完整。

而以往判断节点故障的方式则是当该节点已经停机，才发现该节点发生故障，或者其他的判断方法，这样则会导致发现节点故障的效率降低，使节点内存储的数据帧的准确性也降低，对电力线外部获取节点数据的质量降低。因此上述方案实时通过实时检测数据帧的完整性来判断节点是否存在故障，能及时的发现故障节点，从而做出后续维护措施，使数据帧的准确性大大提高。

更进一步地，所述判断组网中是否存在故障的步骤，包括：

获取每一从节点信道的输入信噪比SNR_fi和输出信噪比SNR_fo，若检波增益SNR_fo/SNR_fi在阈值范围[α，β]之外，则判断该从节点信道故障；

获取每一簇首节点信道的输入信噪比SNR_mi和输出信噪比SNR_mo，若检波增益SNR_mo/SNR_mi在阈值范围[m，n]之外，则判断该簇首节点信道故障。

在上述方案中，将每条信道都匹配给独立的节点，也就是说每个节点都有属于自己的信道，与该节点连接的一点称为信道的输入端，与另一节点连接的一端称为信道的输出端。假设一条信道输入端连接的节点和输出端连接的节点都没有故障，则通过获取该条信道输入端和输出端的信噪比，计算信噪比的检波增益是否在阈值范围内，若不在阈值范围内，则判断该条信道故障。

因为信噪比是判断信道传输信号质量的重要因素，如果输出端的信噪比和输入端的信噪比差距过大，也就是检波增益不在阈值范围内，则说明该条信道出现了故障，才会使信道输入端和输出端的信噪比差距过大，从而导致信号传输的质量不稳定。因此，通过实时检测信道的输入信噪比和输出信噪比，能够很好的判断该条信道是否存在故障。

更进一步地，获取某一从节点信道的输入信噪比SNR_fi为：

其中，H_fi(ω)为信道输入端口的传输特性函数，G_fi,S×S(ω)为信道输入端口的各信号分量差拍形成的功率谱，G_fi,N×N(ω)为信道输入端口的各噪声分量差拍形成的功率谱，G_fi,S×N(ω)为信道输入端口的信号与噪声差拍形成的功率谱；

获取该从节点信道的输出信噪比SNR_fo为：

其中，H_fo(ω)为信道输出端口的传输特性函数，G_fo,S×S(ω)为信道输出端口的各信号分量差拍形成的功率谱，G_fo,N×N(ω)为信道输出端口的各噪声分量差拍形成的功率谱，G_fo,S×N(ω)为信道输出端口的信号与噪声差拍形成的功率谱；

计算从节点信道的检波增益SNR_fo/SNR_fi，若SNR_fo/SNR_fi＜α或SNR_fo/SNR_fi＞β，则判断该从节点信道故障。

在上述方案中，由于信道中存在信号和噪声，则可以设计信号分量、噪声分量、信号和噪声分量的功率谱计算方式，来获取信道的信噪比，充分利用信道的传输特性来判断信道是否存在故障。

更进一步地，获取某一簇首节点信道的输入信噪比SNR_mi为：

其中，H_mi(ω)为信道输入端口的传输特性函数，G_mi,S×S(ω)为信道输入端口的各信号分量差拍形成的功率谱，G_mi,N×N(ω)为信道输入端口的各噪声分量差拍形成的功率谱，G_mi,S×N(ω)为信道输入端口的信号与噪声差拍形成的功率谱；

获取该簇首节点信道的输出信噪比SNR_mo为：

其中，H_mo(ω)为信道输出端口的传输特性函数，G_mo,S×S(ω)为信道输出端口的各信号分量差拍形成的功率谱，G_mo,N×N(ω)为信道输出端口的各噪声分量差拍形成的功率谱，G_mo,S×N(ω)为信道输出端口的信号与噪声差拍形成的功率谱；

计算簇首节点的检波增益SNR_mo/SNR_mi，若SNR_mo/SNR_mi＜m或SNR_mo/SNR_mi＞n，则判断该簇首节点信道故障。

更进一步地，所述若组网中存在的故障为从节点故障，则查找该故障从节点的邻居从节点中处于空闲状态的从节点，选择任一空闲状态的从节点作为该故障从节点的替代节点的步骤，包括：

若组网中存在从节点故障，则该故障从节点向同级的邻居从节点广播状态查询消息，各个邻居从节点接收到该故障从节点广播的状态查询消息后，向该故障从节点响应状态消息，响应的状态消息包括当前节点为空闲状态、当前节点为忙状态；

该故障从节点接收到邻居从节点响应的状态消息后，选择任一空闲状态的从节点作为替代节点，并将自身的节点ID发送给替代节点；

或者该故障从节点选择与其距离最近的空闲状态邻居从节点作为替代节点，并将自身的节点ID发送给替代节点；与该故障从节点距离最近的邻居从节点为该故障从节点最先接收到响应状态消息的邻居从节点：

其中，t1为该故障从节点广播状态查询消息的时间，t2为邻居从节点接收到该故障从节点广播的状态查询消息的时间，t3为该邻居从节点向故障从节点响应状态消息的时间，t4为该故障从节点接收到邻居从节点响应的状态消息的时间；

该故障从节点认为t最小的空闲状态邻居从节点为距离最近的邻居从节点。

在上述方案中，当判断从节点故障后，从节点具有最后的保障，就是向邻居节点广播状态查询消息，由于每个节点会有空闲状态和忙状态，因此选择空闲状态的邻居节点替代自己，在选择空闲状态的邻居节点时，最优的方案是选择距离与自己最近的邻居节点作为替代节点，因为这样数据的传输效率会更高。

更进一步地，所述若组网中存在的故障为簇首节点故障，则查找与该故障簇首节点距离最近的同级簇首节点作为该故障簇首节点的替代节点的步骤，包括：

若组网中存在簇首节点故障，则该故障簇首节点向同级的其他簇首节点广播替代请求，其他簇首节点接收到该故障簇首节点广播的替代请求后，向该故障簇首节点响应同意替代消息；

该故障簇首节点接收到其他簇首节点响应的同意替代消息后，选择任一簇首节点作为替代节点，并将自身的节点ID发送给替代节点；

或者该故障簇首节点选择与其距离最近的簇首节点作为替代节点，并将自身的节点ID发送给替代节点；与该故障簇首节点距离最近的簇首节点为该故障簇首节点最先接收到同意替代消息的簇首节点：

其中，t5为该故障簇首节点广播替代请求的时间，t6为其他簇首节点接收到该故障簇首节点广播的替代请求的时间，t7为其他簇首节点向该故障簇首节点响应同意替代消息的时间，t8为该故障簇首节点接收到其他簇首节点响应的同意替代消息的时间；

该故障簇首节点认为t`最小的簇首节点为距离最近的簇首节点。

更进一步地，如果该故障簇首节点的同级内没有其他的簇首节点，则该故障簇首节点向其上一级的簇首节点或中心节点发送退场请求，上一级的簇首节点或中心节点接收到该故障簇首节点发送的退场请求后，向该故障簇首节点同级的从节点广播征召消息；

接收到征召消息的从节点，向广播征召消息的上一级簇首节点或中心节点发送该从节点的信道的输入信噪比SNR_fi和输出信噪比SNR_fo，上一级簇首节点或中心节点选择检波增益SNR_fo/SNR_fi最接近最佳功率

的从节点作为本级的簇首节点，并删除该故障簇首节点；

所述最佳功率

在上述方案中，由于一个层级中有可能只有一个簇首节点，当仅存在的这个簇首节点故障时，不能选择同层级的其他簇首节点来作为替代节点，因此重新征召新的从节点来作为簇首节点，征召的新的簇首节点需具备检波增益最优的条件，那么该从节点晋升为簇首节点后，才能与若干的从节点能有良好的信道进行数据传输。

更进一步地，所述若组网中存在的故障为从节点信道故障，则重新建立该从节点与本级簇首节点之间的信道的步骤，包括：

若组网中存在从节点信道故障，则重新计算该从节点与本级簇首节点之间的信道的输入功率谱G_fi(ω)和输出功率谱G_fo(ω)：

G_fi(ω)＝|H(ω)|²(G_fi,S×S(ω)+G_fi,N×N(ω)+G_fi,S×N(ω))

G_fo(ω)＝|H(ω)|²(G_fo,S×S(ω)+G_fo,N×N(ω)+G_fo,S×N(ω))

在计算输入功率谱G_fi(ω)和输出功率谱G_fo(ω)时，通过调整各功率谱G_fi,S×S(ω)、G_fi,N×N(ω)、G_fi,S×N(ω)、G_fo,S×S(ω)、G_fo,N×N(ω)、G_fo,S×N(ω)，使得从节点信道的检波增益SNR_fo/SNR_fi在阈值范围[α，β]之内，从而建立该从节点与本级簇首节点之间的信道。

在上述方案中，由于信号分量、噪声分量、信号和噪声分量是信道的重要参数，因此在重新检测节点与节点之间信道时，通过调整这三类参数，使信道的检波增益能尽量优化。

更进一步地，所述若组网中存在的故障为簇首节点信道故障，则重新建立该簇首节点与上一级簇首节点之间的信道，或重新建立该簇首节点与中心节点之间的信道的步骤，包括：

若组网中存在簇首节点信道故障，则重新计算该簇首节点与上一级簇首节点或中心节点之间的信道的输入功率谱G_mi(ω)和输出功率谱G_mo(ω)：

G_mi(ω)＝|H(ω)|²(G_mi,S×S(ω)+G_mi,N×N(ω)+G_mi,S×N(ω))

G_mo(ω)＝|H(ω)|²(G_mo,S×S(ω)+G_mo,N×N(ω)+G_mo,S×N(ω))

在计算输入功率谱G_mi(ω)和输出功率谱G_mo(ω)时，通过调整各功率谱G_mi,S×S(ω)、G_mi,N×N(ω)、G_mi,S×N(ω)、G_mo,S×S(ω)、G_mo,N×N(ω)、G_mo,S×N(ω)，使得簇首节点信道的检波增益SNR_mo/SNR_mi在阈值范围[m，n]之内，从而建立该簇首节点与上一级簇首节点或中心节点之间的信道。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明针对组网中的节点和信道都有各自的故障判断方法，并且还能更深层次的确定节点故障到底是从节点故障还是簇首节点，也能更深层次的确定信道故障到底是从节点的信道故障还是簇首节点的故障；并且确定故障后，在维护时，无需整机网络停机，不影响无故障节点和信道的正常工作，同时也节省了大量的时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为电力线载波通信与微功率无线通信融合组网的示意图；

图2为本发明组网故障维护方法流程图；

图3为组网中节点和信道关系示意图；

图4为本发明实施例数据帧格式示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

实施例1：

本发明通过下述技术方案实现，如图1所示为电力线载波通信与微功率无线通信融合的组网示意图，在组网中，集中器作为中心节点，且中心节点处于第一级网络；将若干节点建立为多个层级网络，每个层级网络中包括至少一个簇首节点，第一级网络的中心节点与下一级网络中的簇首节点连接通信，上一级网络的簇首节点与下一级网络的簇首节点，直到所有层级的簇首节点都连接完毕；每个簇首节点连接有若干同层级的从节点，与同一个簇首节点连接的从节点被称为邻居从节点。

针对上述组网网络，本发明提出一种基于电力线载波通信的组网故障维护方法，请参见图2的流程图，包括以下步骤：

步骤S1：判断组网中是否存在故障。

实时检测组网中是否存在故障，主要检测节点故障、信道故障，那么节点故障则包括簇首节点故障、从节点故障，信道故障则包括簇首节点信道故障、从节点信道故障。这里需要说明一下，在组网网络中，设定簇首节点的信道为当前簇首节点与上一级簇首节点之间的信道，若当前簇首节点为第二级的簇首节点，则为当前簇首节点与中心节点之间的信道；从节点的信道为当前从节点与本级簇首节点之间的信道。

请参见图3，簇首节点A与中心节点O之间的信道ab即为簇首节点A的信道，a为信道ab的输入端口，b为信道ab的输出端口；簇首节点C与上一级簇首节点A之间的信道ef即为簇首节点C的信道，e为信道ef的输入端口，f为信道ef的输出端口；从节点B与簇首节点A之间信道cd即为从节点B的信道，c为信道cd的输入端口，d为信道cd的输出端口。

由于每个节点都会用于存储记录数据帧，监测每一从节点或每一簇首节点的数据帧的格式是否完整，请参见图4，数据帧的格式包括若干条字段，若干条字段的头部有前端保护字段，若干条字段的尾部有后端保护字段，每条字段包括顺序排布的前导字段、帧控制字段、载荷数据字段。因此，若数据帧的格式不完整，则可以判断为该从节点故障或该簇首节点故障。

信道中的信噪比参数越大，信号质量越高，每条信道都有其输入端口和输出端口，输出端口的信噪比与输入端口的信噪比之比可以用于判断该信道的传输质量，信道的传输质量越低，信道出现故障的几率越大，因此可以通过获取计算信道信噪比来判断信道是否存在故障。

获取每一从节点信道的输入信噪比SNR_fi和输出信噪比SNR_fo，若检波增益SNR_fo/SNR_fi在阈值范围[α，β]之外，则判断该从节点信道故障。

详细来说，获取某一从节点信道的输入信噪比SNR_fi为：

其中，H_fi(ω)为信道输入端口的传输特性函数，G_fi,S×S(ω)为信道输入端口的各信号分量差拍形成的功率谱，G_fi,N×N(ω)为信道输入端口的各噪声分量差拍形成的功率谱，G_fi,S×N(ω)为信道输入端口的信号与噪声差拍形成的功率谱；

获取该从节点信道的输出信噪比SNR_fo为：

其中，H_fo(ω)为信道输出端口的传输特性函数，G_fo,S×S(ω)为信道输出端口的各信号分量差拍形成的功率谱，G_fo,N×N(ω)为信道输出端口的各噪声分量差拍形成的功率谱，G_fo,S×N(ω)为信道输出端口的信号与噪声差拍形成的功率谱；

计算从节点信道的检波增益SNR_fo/SNR_fi，若SNR_fo/SNR_fi＜α或SNR_fo/SNR_fi＞β，则判断该从节点信道故障。其中，α、β为设定的检波增益阈值。

获取每一簇首节点信道的输入信噪比SNR_mi和输出信噪比SNR_mo，若检波增益SNR_mo/SNR_mi在阈值范围[m，n]之外，则判断该簇首节点信道故障。

详细来说，获取某一簇首节点信道的输入信噪比SNR_mi为：

其中，H_mi(ω)为信道输入端口的传输特性函数，G_mi,S×S(ω)为信道输入端口的各信号分量差拍形成的功率谱，G_mi,N×N(ω)为信道输入端口的各噪声分量差拍形成的功率谱，G_mi,S×N(ω)为信道输入端口的信号与噪声差拍形成的功率谱；

获取该簇首节点信道的输出信噪比SNR_mo为：

其中，H_mo(ω)为信道输出端口的传输特性函数，G_mo,S×S(ω)为信道输出端口的各信号分量差拍形成的功率谱，G_mo,N×N(ω)为信道输出端口的各噪声分量差拍形成的功率谱，G_mo,S×N(ω)为信道输出端口的信号与噪声差拍形成的功率谱；

计算簇首节点的检波增益SNR_mo/SNR_mi，若SNR_mo/SNR_mi＜m或SNR_mo/SNR_mi＞n，则判断该簇首节点信道故障。

步骤S2：若组网中存在的故障为从节点故障，则查找该故障从节点的邻居从节点中处于空闲状态的从节点，选择任一空闲状态的从节点作为该故障从节点的替代节点。

若组网中存在从节点故障，则该故障从节点向同级的邻居从节点广播状态查询消息，各个邻居从节点接收到该故障从节点广播的状态查询消息后，向该故障从节点响应状态消息，响应的状态消息包括当前节点为空闲状态、当前节点为忙状态；

该故障从节点接收到邻居从节点响应的状态消息后，选择任一空闲状态的从节点作为替代节点，并将自身的节点ID发送给替代节点；

或者该故障从节点选择与其距离最近的空闲状态邻居从节点作为替代节点，并将自身的节点ID发送给替代节点；与该故障从节点距离最近的邻居从节点为该故障从节点最先接收到响应状态消息的邻居从节点：

其中，t1为该故障从节点广播状态查询消息的时间，t2为邻居从节点接收到该故障从节点广播的状态查询消息的时间，t3为该邻居从节点向故障从节点响应状态消息的时间，t4为该故障从节点接收到邻居从节点响应的状态消息的时间。

由于从节点在介质中进行广播以及消息在介质中传输的速度是既定的，因此可通过判断消息在介质中的传输时间来确定从节点之间的距离。

步骤S3：若组网中存在的故障为簇首节点故障，则查找与该故障簇首节点距离最近的同级簇首节点作为该故障簇首节点的替代节点。

若组网中存在簇首节点故障，则该故障簇首节点向同级的其他簇首节点广播替代请求，其他簇首节点接收到该故障簇首节点广播的替代请求后，向该故障簇首节点响应同意替代消息；

该故障簇首节点接收到其他簇首节点响应的同意替代消息后，选择任一簇首节点作为替代节点，并将自身的节点ID发送给替代节点；

或者该故障簇首节点选择与其距离最近的簇首节点作为替代节点，并将自身的节点ID发送给替代节点；与该故障簇首节点距离最近的簇首节点为该故障簇首节点最先接收到同意替代消息的簇首节点：

其中，t5为该故障簇首节点广播替代请求的时间，t6为其他簇首节点接收到该故障簇首节点广播的替代请求的时间，t7为其他簇首节点向该故障簇首节点响应同意替代消息的时间，t8为该故障簇首节点接收到其他簇首节点响应的同意替代消息的时间。

如果该故障簇首节点的同级内没有其他的簇首节点，则该故障簇首节点向其上一级的簇首节点或中心节点发送退场请求，上一级的簇首节点或中心节点接收到该故障簇首节点发送的退场请求后，向该故障簇首节点同级的从节点广播征召消息；

接收到征召消息的从节点，向广播征召消息的上一级簇首节点或中心节点发送该从节点的信道的输入信噪比SNR_fi和输出信噪比SNR_fo，上一级簇首节点或中心节点选择检波增益SNR_fo/SNR_fi最接近最佳功率P的从节点作为本级的簇首节点，并删除该故障簇首节点；

所述最佳功率

步骤S4：若组网中存在的故障为从节点信道故障，则重新建立该从节点与本级簇首节点之间的信道。

若组网中存在从节点信道故障，则重新计算该从节点与本级簇首节点之间的信道的输入功率谱G_fi(ω)和输出功率谱G_fo(ω)：

G_fi(ω)＝|H(ω)|²(G_fi,S×S(ω)+G_fi,N×N(ω)+G_fi,S×N(ω))

G_fo(ω)＝|H(ω)|²(G_fo,S×S(ω)+G_fo,N×N(ω)+G_fo,S×N(ω))

在计算输入功率谱G_fi(ω)和输出功率谱G_fo(ω)时，通过调整各功率谱G_fi,S×S(ω)、G_fi,N×N(ω)、G_fi,S×N(ω)、G_fo,S×S(ω)、G_fo,N×N(ω)、G_fo,S×N(ω)，使得从节点信道的检波增益SNR_fo/SNR_fi在阈值范围[α，β]之内，从而建立该从节点与本级簇首节点之间的信道。

步骤S5：若组网中存在的故障为簇首节点信道故障，则重新建立该簇首节点与上一级簇首节点之间的信道，或重新建立该簇首节点与中心节点之间的信道。

若组网中存在簇首节点信道故障，则重新计算该簇首节点与上一级簇首节点或中心节点之间的信道的输入功率谱G_mi(ω)和输出功率谱G_mo(ω)：

G_mi(ω)＝|H(ω)|²(G_mi,S×S(ω)+G_mi,N×N(ω)+G_mi,S×N(ω))

G_mo(ω)＝|H(ω)|²(G_mo,S×S(ω)+G_mo,N×N(ω)+G_mo,S×N(ω))

在计算输入功率谱G_mi(ω)和输出功率谱G_mo(ω)时，通过调整各功率谱G_mi,S×S(ω)、G_mi,N×N(ω)、G_mi,S×N(ω)、G_mo,S×S(ω)、G_mo,N×N(ω)、G_mo,S×N(ω)，使得簇首节点信道的检波增益SNR_mo/SNR_mi在阈值范围[m，n]之内，从而建立该簇首节点与上一级簇首节点或中心节点之间的信道。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.基于电力线载波通信的组网故障维护方法，其特征在于：包括以下步骤：

判断组网中是否存在故障；组网中存在的故障包括节点故障、信道故障，所述节点故障包括簇首节点故障、从节点故障，所述信道故障包括簇首节点信道故障、从节点信道故障；其中簇首节点的信道为当前簇首节点与上一级簇首节点之间的信道，或当前簇首节点与中心节点之间的信道；从节点的信道为当前从节点与本级簇首节点之间的信道；

若组网中存在的故障为从节点故障，则查找该故障从节点的邻居从节点中处于空闲状态的从节点，选择任一空闲状态的从节点作为该故障从节点的替代节点；

若组网中存在的故障为簇首节点故障，则查找与该故障簇首节点距离最近的同级簇首节点作为该故障簇首节点的替代节点；

若组网中存在的故障为从节点信道故障，则重新建立该从节点与本级簇首节点之间的信道；

若组网中存在的故障为簇首节点信道故障，则重新建立该簇首节点与上一级簇首节点之间的信道，或重新建立该簇首节点与中心节点之间的信道。

2.根据权利要求1所述的基于电力线载波通信的组网故障维护方法，其特征在于：所述判断组网中是否存在故障的步骤，包括：

监测每一从节点或每一簇首节点的数据帧的格式是否完整，数据帧的格式包括若干条字段，若干条字段的头部有前端保护字段，若干条字段的尾部有后端保护字段，每条字段包括顺序排布的前导字段、帧控制字段、载荷数据字段；

若数据帧的格式不完整，则判断该从节点故障或该簇首节点故障。

3.根据权利要求1所述的基于电力线载波通信的组网故障维护方法，其特征在于：所述判断组网中是否存在故障的步骤，包括：

获取每一从节点信道的输入信噪比SNR_fi和输出信噪比SNR_fo，若检波增益SNR_fo/SNR_fi在阈值范围[α，β]之外，则判断该从节点信道故障；

获取每一簇首节点信道的输入信噪比SNR_mi和输出信噪比SNR_mo，若检波增益SNR_mo/SNR_mi在阈值范围[m，n]之外，则判断该簇首节点信道故障。

4.根据权利要求1或2所述的基于电力线载波通信的组网故障维护方法，其特征在于：所述若组网中存在的故障为从节点故障，则查找该故障从节点的邻居从节点中处于空闲状态的从节点，选择任一空闲状态的从节点作为该故障从节点的替代节点的步骤，包括：

若组网中存在从节点故障，则该故障从节点向同级的邻居从节点广播状态查询消息，各个邻居从节点接收到该故障从节点广播的状态查询消息后，向该故障从节点响应状态消息，响应的状态消息包括当前节点为空闲状态、当前节点为忙状态；

该故障从节点接收到邻居从节点响应的状态消息后，选择任一空闲状态的从节点作为替代节点，并将自身的节点ID发送给替代节点；

或者该故障从节点选择与其距离最近的空闲状态邻居从节点作为替代节点，并将自身的节点ID发送给替代节点；与该故障从节点距离最近的邻居从节点为该故障从节点最先接收到响应状态消息的邻居从节点：

其中，t1为该故障从节点广播状态查询消息的时间，t2为邻居从节点接收到该故障从节点广播的状态查询消息的时间，t3为该邻居从节点向故障从节点响应状态消息的时间，t4为该故障从节点接收到邻居从节点响应的状态消息的时间；

该故障从节点认为t最小的空闲状态邻居从节点为距离最近的邻居从节点。

5.根据权利要求1或2所述的基于电力线载波通信的组网故障维护方法，其特征在于：所述若组网中存在的故障为簇首节点故障，则查找与该故障簇首节点距离最近的同级簇首节点作为该故障簇首节点的替代节点的步骤，包括：

若组网中存在簇首节点故障，则该故障簇首节点向同级的其他簇首节点广播替代请求，其他簇首节点接收到该故障簇首节点广播的替代请求后，向该故障簇首节点响应同意替代消息；

该故障簇首节点接收到其他簇首节点响应的同意替代消息后，选择任一簇首节点作为替代节点，并将自身的节点ID发送给替代节点；

或者该故障簇首节点选择与其距离最近的簇首节点作为替代节点，并将自身的节点ID发送给替代节点；与该故障簇首节点距离最近的簇首节点为该故障簇首节点最先接收到同意替代消息的簇首节点：

其中，t5为该故障簇首节点广播替代请求的时间，t6为其他簇首节点接收到该故障簇首节点广播的替代请求的时间，t7为其他簇首节点向该故障簇首节点响应同意替代消息的时间，t8为该故障簇首节点接收到其他簇首节点响应的同意替代消息的时间；

该故障簇首节点认为t`最小的簇首节点为距离最近的簇首节点。

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