CN114866114B - 一种基于hplc的台区路由组网优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于HPLC的台区路由组网优化方法,包括:选取末端电表通信节点m、中继电表通信节点h、集中器通信节点n;基于末端电表通信节点m、中继电表通信节点h和集中器通信节点n构建树状网络;综合末端电表通信节点m、中继电表通信节点h、集中器通信节点n相互间的信号衰减值和相互间的丢包率Qos指标,在运行期间根据评估算法对中继电表通信节点h进行更换,完成台区路由组网拓扑的优化。本发明的有益效果为:能够在电力线环境较差、台区覆盖面积较大的HPLC台区最大限度的保证了电表的实时抄表成功率,能够在确保高实时性和高可靠性的基础上实现配网通信与泛在电力物联网的物的接入功能。
Description
技术领域
本发明涉及电网技术领域,具体涉及一种基于HPLC的台区路由组网优化方法。
背景技术
HPLC是高速电力线载波,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。宽带电力线载波通信网路则是以电力线作为通信媒介,实现低压电力用户用电信息汇聚、传输、交互的通信网络。宽带电力线载波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。
宽带电力线载波通信相对于低压电力线载波通信,承担了更高的业务需求。由窄带台区主要以智能电表日冻结业务采集(每日)为考核重点,改为宽带台区主要以智能电表实时数据曲线采集(每15分钟)为考核重点,从而对于电表的实时通信成功率和有了更高的要求,对台区组网要求相应也更高:
1、在功耗限定的情况下,宽带比窄带的通信距离近,相同的台区环境,宽带的拓扑层级会比窄带的拓扑层级更高,拓扑层级高会导致中继转发次数变多,通信成功率下降,假如单级通信成功率为m%,n级中继通信成功率则为(m%)^n;
2、如果降低拓扑层级则需要加大单级之间的通信距离,而通信距离和通信成功率是反比的关系,所以降低拓扑层级也会导致通信成功率下降;
综上1、2,台区组网的拓扑层级对抄表成功率影响很大,拓扑层级不合理的过大或过小都会对台区整体的通信成功率照成影响,从而影响电表的实时通信成功率。
发明内容
为解决现有技术中的问题,本发明提供一种基于HPLC的台区路由组网优化方法,通过综合末端电表通信节点m、中继电表通信节点h、集中器通信节点n相互间的信号衰减值和相互间的丢包率指标,在运行期间根据评估算法对中继电表通信节点h进行更换,完成台区路由组网拓扑的优化,能够在电力线环境较差、台区覆盖面积较大的HPLC台区最大限度的保证了电表的实时抄表成功率,能够在确保高实时性和高可靠性的基础上实现配网通信与泛在电力物联网的物的接入功能,解决了现有技术中台区组网的拓扑层级对抄表成功率影响大、拓扑层级过大或过小都会影响电表实时通信成功率的问题。
本发明的一种基于HPLC的台区路由组网优化方法包括如下步骤:
步骤1:选取末端电表通信节点m、中继电表通信节点h、集中器通信节点n,m、h、n均为正整数;
步骤2:基于末端电表通信节点m、中继电表通信节点h和集中器通信节点n构建树状网络,构建树状网络具体为台区整体HPLC通信网络采用HPLC树状网络拓扑模式,其中,集中器通信节点n为根节点,末端电表通信节点m为叶子节点,中继电表通信节点h由各叶子节点通过评估自身与其他节点相互间的信号衰减值与相互间的丢包率自适应择优选择,m、h、n的个数总和为台区节点总数;
步骤3:综合末端电表通信节点m、中继电表通信节点h、集中器通信节点n相互间的信号衰减值和相互间的丢包率指标,在运行期间根据评估算法对中继电表通信节点h进行更换,完成台区路由组网拓扑的优化,其中,根据评估算法对中继电表通信节点进行更换包括如下步骤,
步骤301:计算叶子节点与其他节点相互间的丢包率,将丢包率划分为r档,r为正整数,把除节点m以外的其他节点分为S1、S2…Sr集合,其中,各集合丢包率的情况为节点S1集合的丢包率<节点S2集合的丢包率…<节点Sr集合的丢包率;
步骤302:计算叶子节点与其他节点相互间的信号衰减值gi,i=1,2,…N-1,N为台区节点总数;
步骤303:计算除叶子节点之外的其他节点的拓扑层级Li,i=1,2,…N-1,N为台区节点总数;
步骤304:计算叶子节点之外的其他节点的权重,并选择最优节点作为叶子节点的中继节点对中继电表通信节点h进行更换。
本发明作进一步改进,在所述步骤304中,选择最优节点作为叶子节点的中继节点对中继电表通信节点h进行更换,最优节点为信号衰减值gi最小,集合丢包率Sr最小的节点。
本发明作进一步改进,在所述步骤304中,选择信号衰减值gi最小的节点具体包括如下步骤,
步骤3041:按丢包率由小到大的顺序S1、S2…Sr寻找第一个非空集合Si,Si∈S1+S2…+Sr,Si=fsort(S1、S2…Sr);
步骤3042:对非空集合Si按拓扑层级L划分为j档,Si1、Si2、Sij,j=1、2、…L;
步骤3043:对按拓扑层级L划分的集合,再按拓扑层级由小到大的顺序寻找第二个非空集合Sijk,k=1、2、…L,Sijk=fsort(Si1、Si2…Sij);
步骤3044:对非空集合Sijk,按信号衰减值gi排序,选择信号衰减值gi最小的节点,作为该叶子节点的中继节点d,即Nd,Nd=fsort(Sijk、gi),用于替换中继电表通信节点。
本发明作进一步改进,在所述步骤3中,末端电表通信节点m、中继电表通信节点h、集中器通信节点n相互间的信号衰减值与相互间物理拓扑距离成正比,物理拓扑距离越远,信号衰减值越大。
本发明的有益效果是:本发明提供一种基于HPLC的台区路由组网优化方法,通过综合末端电表通信节点m、中继电表通信节点h、集中器通信节点n相互间的信号衰减值和相互间的丢包率指标,在运行期间根据评估算法对中继电表通信节点h进行更换,完成台区路由组网拓扑的优化,能够在电力线环境较差、台区覆盖面积较大的HPLC台区最大限度的保证了电表的实时抄表成功率,能够在确保高实时性和高可靠性的基础上实现配网通信与泛在电力物联网的物的接入功能,解决了现有技术中台区组网的拓扑层级对抄表成功率影响大、拓扑层级过大或过小都会影响电表实时通信成功率的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或现有技术中的方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种基于HPLC的台区路由组网优化方法流程图;
图2为本发明的对中继电表通信节点进行更换方法流程图;
图3为本发明的选择衰减值gi最小的节点方法流程图;
图4为本发明的构建树状网络方法流程图。
图中,CCO-根节点n、PCO-中继节点d、STA-叶子节点。
具体实施方式
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参见图1,本发明的一种基于HPLC的台区路由组网优化方法包括如下步骤:
步骤1:选取末端电表通信节点m、中继电表通信节点h、集中器通信节点n;
步骤2:基于末端电表通信节点m、中继电表通信节点h和集中器通信节点n构建树状网络;
步骤3:综合末端电表通信节点m、中继电表通信节点h、集中器通信节点n相互间的信号衰减值和相互间的丢包率指标(与相互间物理拓扑距离正相关),在运行期间根据评估算法对中继电表通信节点h进行更换,完成台区路由组网拓扑的优化,其中,末端电表通信节点m、中继电表通信节点h、集中器通信节点n相互间的信号衰减值与相互间物理拓扑距离成正比,物理拓扑距离越远,信号衰减值越大。
请参见图4,在所述步骤2中,构建树状网络具体为台区整体HPLC通信网络采用HPLC树状网络拓扑模式,其中,集中器通信节点n为根节点,末端电表通信节点m为叶子节点,中继电表通信节点h由各叶子节点通过评估自身与其他节点相互间的信号衰减值与相互间的丢包率自适应择优选择,m、h、n均为正整数,m、h、n的个数总和为台区节点总数。
请参见图2和图3,在所述步骤3中,根据评估算法对中继电表通信节点进行更换包括如下步骤,
步骤301:计算叶子节点与其他节点相互间的丢包率,将丢包率划分为r档,r为正整数,把除末端电表通信节点m以外的其他节点丢包率分为S1、S2…Sr集合,其中,各集合丢包率的情况为节点S1集合的丢包率<节点S2集合的丢包率…<节点Sr集合的丢包率;
步骤302:计算叶子节点与其他节点相互间的衰减值gi,i=1,2,…N-1,N为台区节点总数;
步骤303:计算除叶子节点之外的其他节点的拓扑层级Li,i=1,2,…N-1,N为台区节点总数;
步骤304:计算叶子节点之外的其他节点的权重,并选择最优节点作为叶子节点的中继节点对中继电表通信节点h进行更换,最优节点为衰减值gi最小,集合丢包率Sr最小的节点,具体包括如下步骤,
步骤3041:按丢包率由小到大的顺序S1、S2…Sr寻找第一个非空集合Si,Si∈S1+S2…+Sr,Si=fsort(S1、S2…Sr);
步骤3042:对非空集合Si按拓扑层级L划分为j档,Si1、Si2、Sij,j=1、2、…L;
步骤3043:对按拓扑层级L划分的集合,再按拓扑层级由小到大的顺序寻找第二个非空集合Sijk,k=1、2、…L,Sijk=fsort(Si1、Si2…Sij);
步骤3044:对非空集合Sijk,按衰减值gi排序,选择衰减值gi最小的节点,作为该叶子节点的中继节点d,即Nd,Nd=fsort(Sijk、gi),用于替换中继电表通信节点,因为是分布式路由组网,所以当每一个节点选取了自身的最优中继节点时,整个网络处于最优状态。
由上可知,本发明的有益效果是:本发明提供一种基于HPLC的台区路由组网优化方法,通过综合末端电表通信节点m、中继电表通信节点h、集中器通信节点n相互间的信号衰减值和相互间的丢包率指标,在运行期间根据评估算法对中继电表通信节点h进行更换,完成台区路由组网拓扑的优化,能够在电力线环境较差、台区覆盖面积较大的HPLC台区最大限度的保证了电表的实时抄表成功率,能够在确保高实时性和高可靠性的基础上实现配网通信与泛在电力物联网的物的接入功能,解决了现有技术中台区组网的拓扑层级对抄表成功率影响大、拓扑层级过大或过小都会影响电表实时通信成功率的问题。
以上之具体实施方式为本发明的较佳实施方式,并非以此限定本发明的具体实施范围,本发明的范围包括并不限于本具体实施方式,凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种基于HPLC的台区路由组网优化方法,其特征在于,包括如下步骤,
步骤1:选取末端电表通信节点m、中继电表通信节点h、集中器通信节点n,m、h、n均为正整数;
步骤2:基于末端电表通信节点m、中继电表通信节点h和集中器通信节点n构建树状网络,构建树状网络具体为台区整体HPLC通信网络采用HPLC树状网络拓扑模式,其中,集中器通信节点n为根节点,末端电表通信节点m为叶子节点,中继电表通信节点h由各叶子节点通过评估自身与其他节点相互间的信号衰减值与相互间的丢包率自适应择优选择,m、h、n的个数总和为台区节点总数;
步骤3:综合末端电表通信节点m、中继电表通信节点h、集中器通信节点n相互间的信号衰减值和相互间的丢包率指标,在运行期间根据评估算法对中继电表通信节点h进行更换,完成台区路由组网拓扑的优化,其中,根据评估算法对中继电表通信节点进行更换包括如下步骤,
步骤301:计算叶子节点与其他节点相互间的丢包率,将丢包率划分为r档,r为正整数,把除末端电表通信节点m以外的其他节点丢包率分为S1、S2…Sr集合,其中,各集合丢包率的情况为节点S1集合的丢包率<节点S2集合的丢包率…<节点Sr集合的丢包率;
步骤302:计算叶子节点与其他节点相互间的信号衰减值gi,i=1,2,…N-1,N为台区节点总数;
步骤303:计算除叶子节点之外的其他节点的拓扑层级Li,i=1,2,…N-1,N为台区节点总数;
步骤304:计算叶子节点之外的其他节点的权重,并选择最优节点作为叶子节点的中继节点对中继电表通信节点h进行更换,最优节点为信号衰减值gi最小,集合丢包率Sr最小的节点,选择信号衰减值gi最小的节点具体包括如下步骤,
步骤3041:按丢包率由小到大的顺序S1、S2…Sr寻找第一个非空集合Si,Si∈S1+S2…+Sr,Si=fsort(S1、S2…Sr);
步骤3042:对非空集合Si按拓扑层级L划分为j档,Si1、Si2、Sij,j=1、2、…L;
步骤3043:对按拓扑层级L划分的集合,再按拓扑层级由小到大的顺序寻找第二个非空集合Sijk,k=1、2、…L,Sijk=fsort(Si1、Si2…Sij);
步骤3044:对非空集合Sijk,按信号衰减值gi排序,选择信号衰减值gi最小的节点,作为该叶子节点的中继节点d,即Nd,Nd=fsort(Sijk、gi),用于替换中继电表通信节点。
2.如权利要求1所述的基于HPLC的台区路由组网优化方法,其特征在于:在所述步骤3中,末端电表通信节点m、中继电表通信节点h、集中器通信节点n相互间的信号衰减值与相互间物理拓扑距离成正比,物理拓扑距离越远,信号衰减值越大。
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