CN113949412B - 高速电力线载波通信网络的优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供高速电力线载波通信网络的优化方法，属于通信技术领域。包括：采集当前台区网络拓扑信息，生成网络拓扑结构图；分析各个站点的通信能力；选取一个待优化站点，评价待优化站点的通信能力量化信息，得到评价结果；若评价结果满足优化条件，则生成候选列表；建立物理拓扑结构图；标注出各个网络设备所对应的站点；基于物理拓扑结构图从候选列表中选取最优候选代理站点作为待优化站点的新代理站点；遍历各个站点，得到优化后的网络拓扑结构图；基于优化后的网络拓扑结构图分析各个站点的通信能力；当不存在满足优化条件的通信能力优化结果时，将优化后的网络拓扑结构图通过CCO下发至当前台区的所有网络节点。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种高速电力线载波通信网络的优化方法。
背景技术
高速电力线载波(简称HPLC)也称为宽带电力线载波，是在低压电力线上进行数据传输的宽带电力线载波技术。HPLC主要采用了正交频分复用(OFDM)技术，频段使用2MHz-12MHz，与传统的低速窄带电力线载波技术而言，HPLC技术具有带宽大、传输速率高，可以满足低压电力线载波通信更高的需求。HPLC通信网络一般会形成以中央协调器(CentralCoordinator，CCO)为中心、以代理协调器(Proxy Coordinator，PCO)(智能电表/I型采集器通信单元、宽带载波II型采集器)为中继代理，连接所有站点(Stattion，STA)(智能电表/I型采集器通信单元、宽带载波II型采集器)多级关联的树形网络，开展高速信息通信工作。
台区规模种类多、台区环境复杂等因素导致形成各种各样的台区网络拓扑，因此，在复杂台区，网络层级高、链路长等因素会严重影响HPLC通信网络的数据传输质量。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种高速电力线载波通信网络的优化方法，通过优化网络层级，提高数据传输质量。
本发明实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高速电力线载波通信网络的优化方法，包括：
采集当前台区网络拓扑信息，生成网络拓扑结构图，所述网络拓扑结构图由中央协调器CCO站点、代理协调器PCO站点和STA站点组成；
分析所述网络拓扑结构图中各个站点的通信能力，得到各个所述站点的通信能力量化信息并标注到所述网络拓扑结构图中，所述通信能力量化信息包括信道质量、通信成功率、各个站点到达所述CCO站点的链路长度以及当前接入代理节点的代理数目；
选取所述网络拓扑结构图的其中一个待优化站点，评价所述待优化站点的所述通信能力量化信息，得到评价结果，所述评价结果包括信道质量评价结果、通信成功率评价结果、链路长度评价结果以及代理数目评价结果；
若所述评价结果满足优化条件，则生成候选列表，所述候选列表中的数据为根据所述评价结果从所述网络拓扑结构图中选取出候选代理站点；
建立所述当前台区的物理拓扑结构图，所述物理拓扑结构图为所述当前台区中的网络节点及其对应的实际物理位置示意图；
标注出所述物理拓扑结构图上各个所述网络节点所对应的站点；
基于所述物理拓扑结构图从所述候选列表中选取最优候选代理站点作为所述待优化站点的新代理站点；
遍历所述网络拓扑结构图中各个所述站点，并根据各个所述站点的评价结果调整各个所述站点的代理站点，得到优化后的网络拓扑结构图；
基于所述优化后的网络拓扑结构图分析各个所述站点的通信能力，得到各个所述站点的通信能力优化结果；
当不存在满足所述优化条件的所述通信能力优化结果时，将所述优化后的网络拓扑结构图通过所述CCO站点下发至所述当前台区的所有网络节点。
较优地，所述信道质量评价结果为所述信道质量与预设门限值的比较结果；
所述通信成功率评价结果为所述通信成功率与预设成功率阈值的比较结果；
所述链路长度评价结果为所述链路长度与预设层级阈值的比较结果；
所述代理数目评价结果为所述代理数目与预设数目阈值的比较结果；
所述优化条件包括所述信道质量低于所述预设门限值、所述通信成功率低于所述预设成功率阈值、所述链路长度高于所述预设层级阈值以及所述代理数目高于所述预设数目阈值，所述评价结果符合所述优化条件中任一条件即为满足所述优化条件。
较优地，所述生成候选列表包括：
创建所述待优化站点的邻居站点列表；
当所述评价结果满足所述信道质量低于预设门限值条件时，从所述邻居站点列表中选取信道质量高于所述预设门限值的邻居站点作为所述候选代理站点并加入所述候选列表；
当所述评价结果满足所述通信成功率低于预设成功率阈值条件时，从所述邻居站点列表中选取通信成功率高于所述预设成功率阈值的邻居站点作为所述候选代理站点加入所述候选列表；
当所述评价结果满足所述链路长度高于预设层级阈值条件时，从所述邻居站点列表中选取层级低于所述预设层级阈值的邻居站点作为所述候选代理站点加入所述候选列表；
当所述评价结果满足所述代理数目高于所述预设数目阈值条件时，从所述邻居站点列表中选取现有代理数目低于所述预设数目阈值的邻居站点作为所述候选代理站点加入所述候选列表。
较优地，所述基于所述物理拓扑结构图从所述候选列表中选取最优候选代理站点作为所述待优化站点的新代理站点包括：
根据所述物理拓扑结构图，将不具有实际物理位置的所述候选代理站点从所述候选列表中移除；
若所述候选列表中只存在所述CCO站点、且所述CCO站点的信道质量高于所述预设门限值，则选择所述CCO站点作为所述最优候选代理站点；
若所述候选列表中只存在所述PCO站点、且所述PCO站点的信道质量高于所述预设门限值，则选择所述PCO站点作为所述最优候选代理站点；
若所述候选列表中同时存在所述CCO站点和所述PCO站点、且均满足信道质量高于所述预设门限值条件，则选择所述CCO站点作为所述最优候选代理站点；
若所述候选列表中不存在所述CCO站点和所述PCO站点、从所述邻居站点列表中选取接收信标个数最多的站点作为所述最优候选代理站点。
较优地，当存在至少两个所述接收信标个数最多的站点时，基于所述物理拓扑结构图选取距离所述待优化站点实际物理位置最近的候选代理站点作为所述最优候选代理站点。
较优地，基于所述优化后的网络拓扑结构图分析各个所述站点的通信能力，得到各个所述站点的通信能力优化结果之后，还包括：
当存在满足所述优化条件的所述通信能力优化结果时，基于所述优化后的网络拓扑结构图再次调整各个所述站点的代理站点，直至得出最终优化的网络拓扑结构图，所述最终优化的网络拓扑结构图与前一次优化后的网络拓扑结构图完全一致；
将所述最终优化的网络拓扑结构图通过所述CCO站点下发至所述当前台区的所述所有网络节点。
由上述技术方案可知，本发明实施例提供的高速电力线载波通信网络的优化方法，通过优化网络层级的方式，提高数据传输质量，具体是先通过采集当前台区网络拓扑信息生成由CCO站点、PCO站点和STA站点组成的网络拓扑结构图，分析网络拓扑结构图中各个站点的通信能力，得到各个站点的通信能力量化信息并标注到网络拓扑结构图中，具体的，通信能力量化信息包括信道质量、通信成功率以及各个站点到达CCO站点的链路长度；选取网络拓扑结构图的其中一个待优化站点，评价待优化站点的通信能力量化信息，得到评价结果，其中，评价结果包括信道质量评价结果、通信成功率评价结果以及链路长度评价结果；若评价结果满足优化条件，则根据评价结果选取候选代理站点并生成候选列表；再建立当前台区的物理拓扑结构图，物理拓扑结构图为当前台区中的网络节点及其对应的实际物理位置示意图；标注出物理拓扑结构图上各个网络节点所对应的站点；基于物理拓扑结构图从候选列表中选取最优候选代理站点作为待优化站点的新代理站点；遍历网络拓扑结构图中各个站点，并根据各个站点的评价结果调整各个站点的代理站点，得到优化后的网络拓扑结构图；基于优化后的网络拓扑结构图分析各个站点的通信能力，得到各个站点的通信能力优化结果；当不存在满足优化条件的通信能力优化结果时，将优化后的网络拓扑结构图通过CCO站点下发至当前台区的所有网络节点，因此，通过优化网络层级的方式，提高数据传输质量。
附图说明
图1为本发明高速电力线载波通信网络的优化方法的流程图。
图2为当前台区的网络拓扑结构图。
图3为优化后的网络拓扑结构图示例。
具体实施方式
以下结合本发明的附图，对本发明的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。
本发明设计一种用于优化HPLC台区网络的性能分析方案，可对复杂台区现场开展测试，给出合理优化方案，以提升电网数据采集能力。具体的，如图1所示，本发明提供一种高速电力线载波通信网络的优化方法，具体步骤包括：
步骤S1，采集当前台区网络拓扑信息，生成网络拓扑结构图，如图2所示，网络拓扑结构图由中央协调器CCO站点、代理协调器PCO站点和STA站点组成，是一种以中央协调器CCO站点为中心、以代理协调器PCO站点(智能电表/I型采集器通信单元、宽带载波II型采集器)为中继代理，连接所有STA站点(智能电表/I型采集器通信单元、宽带载波II型采集器)多级关联的树形网络。
步骤S2，分析网络拓扑结构图中各个站点的通信能力，得到各个站点的通信能力量化信息并标注到网络拓扑结构图中，用于分析当前台区规模最高层级、最长链路、CCO站点最小功率需求。其中，通信能力量化信息包括信道质量、通信成功率、各个站点到达中央协调器CCO站点的链路长度以及当前接入代理节点的代理数目：信道质量为基于电力线载波通信信噪比SNR的评估值，SNR＝10lg(Ps/Pn)，其中Ps和Pn分别代表信号和噪声的有效功率；通信成功率为网络中代理站点定周期(4个路由周期)的上报自身与其子站点之间的通信成功率(STA定期本地广播发现列表帧，统计收到发现列表帧的个数计算成功率)，通信成功率数据可通过CCO站点获取；链路长度则是根据站点所在层级数。
步骤S3，选取网络拓扑结构图的其中一个待优化站点，评价待优化站点的通信能力量化信息，得到评价结果，其中，评价结果信道质量评价结果、通信成功率评价结果、链路长度评价结果以及代理数目评价结果。具体的，信道质量评价结果为信道质量与预设门限值的比较结果，通信成功率评价结果为通信成功率与预设成功率阈值的比较结果，链路长度评价结果为链路长度与预设层级阈值的比较结果，代理数目评价结果为代理数目与预设数目阈值的比较结果，例如，预设数目阈值可以是5。
步骤S4，若评价结果满足优化条件，则生成候选列表。
具体的，优化条件包括信道质量低于预设门限值、通信成功率低于预设成功率阈值、链路长度高于预设层级阈值以及代理数目高于预设数目阈值这四个条件，当步骤S3得出的评价结果符合优化条件中任一条件即为满足优化条件。候选列表中的数据为根据评价结果从网络拓扑结构图中选取出候选代理站点，生成候选列表的具体过程为：(a)创建待优化站点的邻居站点列表；(b)当评价结果满足信道质量低于预设门限值条件时，从邻居站点列表中选取信道质量高于预设门限值的邻居站点作为候选代理站点并加入候选列表；当评价结果满足通信成功率低于预设成功率阈值条件时，从邻居站点列表中选取通信成功率高于预设成功率阈值的邻居站点作为候选代理站点加入候选列表；当评价结果满足链路长度高于预设层级阈值条件时，从邻居站点列表中选取层级低于预设层级阈值的邻居站点作为候选代理站点加入候选列表；当评价结果满足代理数目高于预设数目阈值条件时，从邻居站点列表中选取现有代理数目低于预设数目阈值的邻居站点作为候选代理站点加入候选列表。由于待优化站点的评价结果可能不仅仅满足其中一项，因此候选列表中可列举多个候选代理站点。
步骤S5，建立当前台区的物理拓扑结构图，物理拓扑结构图为当前台区中的网络节点及其对应的实际物理位置示意图，具体为变压器、分支箱、表箱、电表(楼栋、单元、楼层信息)。
步骤S6，标注出物理拓扑结构图上各个网络节点所对应的站点。
步骤S7，基于物理拓扑结构图从候选列表中选取最优候选代理站点作为待优化站点的新代理站点。具体的选取步骤包括：(a)根据物理拓扑结构图，将不具有实际物理位置的候选代理站点从候选列表中移除，这一步是对比通信网络与实际物理位置是否存在正确的对应关系；(b)若候选列表中只存在CCO站点、且CCO站点的信道质量高于预设门限值，则选择CCO作为最优候选代理站点；若候选列表中只存在PCO站点、且PCO站点的信道质量高于预设门限值，则选择PCO站点作为最优候选代理站点；若候选列表中同时存在CCO站点和PCO站点、且均满足信道质量高于预设门限值条件，则选择CCO站点作为最优候选代理站点；若候选列表中不存在CCO站点和PCO站点、从邻居站点列表中选取接收信标个数最多的站点作为最优候选代理站点。另外，当存在至少两个接收信标个数最多的站点时，基于物理拓扑结构图选取距离待优化站点实际物理位置最近的候选代理站点作为最优候选代理站点，即按照就近原则调整。
步骤S8，遍历网络拓扑结构图中各个站点，并根据各个站点的评价结果调整各个站点的代理站点，得到优化后的网络拓扑结构图。
步骤S9，基于优化后的网络拓扑结构图分析各个站点的通信能力，得到各个站点的通信能力优化结果。
步骤S10，当不存在满足优化条件的通信能力优化结果时，将优化后的网络拓扑结构图通过中央协调器CCO站点下发至当前台区的所有网络节点。优化后的网络扑拓结构图如图3所示。
另外，当存在满足优化条件的通信能力优化结果时，基于优化后的网络拓扑结构图再次调整各个站点的代理站点，直至得出最终优化的网络拓扑结构图，得出最终优化的网络拓扑结构图意味着本次优化后的网络拓扑结构图与前一次优化后的网络拓扑结构图完全一致，这可能是由于即使网络拓扑结构图中仍然存在需要优化的结构关系，但是为站点创建的候选列表中没有可用的候选代理站点导致的。
由上述技术方案可知，本发明实施例提供的高速电力线载波通信网络的优化方法，通过优化网络层级的方式，提高数据传输质量，在信道质量(SNR)、通信成功率、到达CCO站点的路径长度三个评价标准中基础上增加实际物理拓扑作为优化网络的参考数据。具体是先通过采集当前台区网络拓扑信息生成由CCO站点、PCO站点和STA站点组成的网络拓扑结构图，分析网络拓扑结构图中各个站点的通信能力，得到各个站点的通信能力量化信息并标注到网络拓扑结构图中，具体的，通信能力量化信息包括信道质量、通信成功率以及各个站点到达CCO站点的链路长度；选取网络拓扑结构图的其中一个待优化站点，评价待优化站点的通信能力量化信息，得到评价结果，其中，评价结果包括信道质量评价结果、通信成功率评价结果以及链路长度评价结果；若评价结果满足优化条件，则根据评价结果选取候选代理站点并生成候选列表；再建立当前台区的物理拓扑结构图，物理拓扑结构图为当前台区中的网络节点及其对应的实际物理位置示意图；标注出物理拓扑结构图上各个网络节点所对应的站点；基于物理拓扑结构图从候选列表中选取最优候选代理站点作为待优化站点的新代理站点；遍历网络拓扑结构图中各个站点，并根据各个站点的评价结果调整各个站点的代理站点，得到优化后的网络拓扑结构图；基于优化后的网络拓扑结构图分析各个站点的通信能力，得到各个站点的通信能力优化结果；当不存在满足优化条件的通信能力优化结果时，将优化后的网络拓扑结构图通过CCO站点下发至当前台区的所有网络节点，因此，优化网络层级的方式，提高数据传输质量。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (4)
1.一种高速电力线载波通信网络的优化方法，其特征在于，包括：
采集当前台区网络拓扑信息，生成网络拓扑结构图，所述网络拓扑结构图由中央协调器CCO站点、代理协调器PCO站点和STA站点组成；
分析所述网络拓扑结构图中各个站点的通信能力，得到各个所述站点的通信能力量化信息并标注到所述网络拓扑结构图中，所述通信能力量化信息包括信道质量、通信成功率、各个站点到达所述CCO站点的链路长度以及当前接入代理站点的代理数目；
选取所述网络拓扑结构图的其中一个待优化站点，评价所述待优化站点的所述通信能力量化信息，得到评价结果，所述评价结果包括信道质量评价结果、通信成功率评价结果、链路长度评价结果以及代理数目评价结果；
若所述评价结果满足优化条件，则生成候选列表，所述候选列表中的数据为根据所述评价结果从所述网络拓扑结构图中选取出候选代理站点；
所述生成候选列表包括：
创建所述待优化站点的邻居站点列表；
当所述评价结果满足所述信道质量低于预设门限值条件时，从所述邻居站点列表中选取信道质量高于所述预设门限值的邻居站点作为所述候选代理站点并加入所述候选列表；
当所述评价结果满足所述通信成功率低于预设成功率阈值条件时，从所述邻居站点列表中选取通信成功率高于所述预设成功率阈值的邻居站点作为所述候选代理站点加入所述候选列表；
当所述评价结果满足所述链路长度高于预设层级阈值条件时，从所述邻居站点列表中选取层级低于所述预设层级阈值的邻居站点作为所述候选代理站点加入所述候选列表；
当所述评价结果满足所述代理数目高于所述预设数目阈值条件时，从所述邻居站点列表中选取现有代理数目低于所述预设数目阈值的邻居站点作为所述候选代理站点加入所述候选列表；
建立所述当前台区的物理拓扑结构图，所述物理拓扑结构图为所述当前台区中的网络节点及其对应的实际物理位置示意图；
标注出所述物理拓扑结构图上各个所述网络节点所对应的站点；
基于所述物理拓扑结构图从所述候选列表中选取最优候选代理站点作为所述待优化站点的新代理站点；
遍历所述网络拓扑结构图中各个所述站点，并根据各个所述站点的评价结果调整各个所述站点的代理站点，得到优化后的网络拓扑结构图；
基于所述优化后的网络拓扑结构图分析各个所述站点的通信能力，得到各个所述站点的通信能力优化结果；
当不存在满足所述优化条件的所述通信能力优化结果时，将所述优化后的网络拓扑结构图通过所述CCO下发至所述当前台区的所有网络节点。
2.如权利要求1所述的高速电力线载波通信网络的优化方法，其特征在于，
所述信道质量评价结果为所述信道质量与预设门限值的比较结果；
所述通信成功率评价结果为所述通信成功率与预设成功率阈值的比较结果；
所述链路长度评价结果为所述链路长度与预设层级阈值的比较结果；
所述代理数目评价结果为所述代理数目与预设数目阈值的比较结果；
所述优化条件包括所述信道质量低于所述预设门限值、所述通信成功率低于所述预设成功率阈值、所述链路长度高于所述预设层级阈值以及所述代理数目高于所述预设数目阈值，所述评价结果符合所述优化条件中任一条件即为满足所述优化条件。
3.如权利要求2所述的高速电力线载波通信网络的优化方法，其特征在于，所述基于所述物理拓扑结构图从所述候选列表中选取最优候选代理站点作为所述待优化站点的新代理站点包括：
根据所述物理拓扑结构图，将不具有实际物理位置的所述候选代理站点从所述候选列表中移除；
若所述候选列表中只存在所述CCO站点、且所述CCO站点的信道质量高于所述预设门限值，则选择所述CCO站点作为所述最优候选代理站点；
若所述候选列表中只存在所述PCO站点、且所述PCO站点的信道质量高于所述预设门限值，则选择所述PCO站点作为所述最优候选代理站点；
若所述候选列表中同时存在所述CCO站点和所述PCO站点、且均满足信道质量高于所述预设门限值条件，则选择所述CCO站点作为所述最优候选代理站点；若所述候选列表中不存在所述CCO站点和所述PCO站点、从所述邻居站点列表中选取接收信标个数最多的站点作为所述最优候选代理站点。
4.如权利要求3所述的高速电力线载波通信网络的优化方法，其特征在于，当存在至少两个所述接收信标个数最多的站点时，基于所述物理拓扑结构图选取距离所述待优化站点实际物理位置最近的候选代理站点作为所述最优候选代理站点。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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