CN116192201A - 一种10kv电力线载波通信的自动中继优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种10KV电力线载波通信的自动中继优化方法，主节点通过发送组网信标帧，使预设范围所有的子节点逐级入网，任何子节点既作为中继节点、目的节点、旁听节点的功能；旁听子节点按照流程监听处理收到的业务数据帧，统计成功率和载波信噪比按照统计周期生成中继业务优化信息帧，子节点在收到旁听节点的优化信息后，自主判断是否需要发起优化申请给主节点，主节点可收集到任何旁听子节点产生的优化信息帧，同时收到有优化需求的子节点发起优化申请，通过与收集的优化信息帧比对确认允许中继优化后，更新到发起优化申请的旁听站子节点作为中继线路节点，以此来及时更新和维护网络全局路由，提高网络的准确性、通信效率和可靠性。

Description

一种10KV电力线载波通信的自动中继优化方法

技术领域

本发明涉及通信路由优化技术领域，具体涉及一种10KV电力线载波通信的自动中继优化方法。

背景技术

10KV电力线环境复杂、负载设备种类多，供电传输路径长，线路走向很难观察，存在很多不确定性信号干扰，常规采用预先指定的固定路由方式进行通信，路由优化比较困难，这种方式存在的缺点就是不能动态的适应电力线环境的变化，很难保证有效可靠的通信，一旦发生通信中断，仅仅依靠运维恢复非常困难。

发明内容

因此，本发明实施例提供一种10KV电力线载波通信的自动中继优化方法，可以解决现有技术通过预先指定的固定路由方式进行通信不能适应环境变化导致通信不可靠的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供一种10KV电力线载波通信的自动中继优化方法，包括：

主节点通过发送组网信标帧，使预设范围所有的子节点逐级入网，每个子节点保存其上一级父节点信息和经过该子节点路由的所有下辖子节点的信息；

主节点发送业务数据帧给目的节点，按照组网时统计的子节点信息确定的最优路径逐级下发直至目的节点，同一层级的旁听子节点统计该层级相关联的上下层级的上行和下行监听数据帧，并按照预设统计周期生成中继业务优化信息帧；

下一级中继子节点或目的站子节点在收到旁听子节点的业务优化信息帧后，判断是否需要发起优化申请给主节点，如果需要发起时则向主节点发送路由优化申请帧；

主节点将收到路由优化申请帧和中继业务优化信息帧进行比对来确认是否允许中继优化，如对比结果一致则主节点确认允许中继优化，更新到发起优化申请的旁听站子节点作为中继线路节点。

进一步地，所述主节点通过配置组网信标帧，使预设范围所有的子节点逐级入网的过程，包括：

主节点配置组网信标帧，指定M级范围内的子节点入网，其中，M为初始值为1，并指定子节点入网的方式为逐级递增；

主节点向M级范围内的子节点发送组网信标帧，M级范围内的子节点接收到组网信标帧，判断接收组网信标帧的信号强度是否大于M级范围内的子节点中的组网信标帧信号强度阀值，满足大于强度阀值条件的子节点向主节点发送入网请求帧，主节点接收入网请求帧使对应的子节点入网；不满足大于强度阀值条件的子节点划分出M级范围；

主节点重新配置组网信标帧，指定M+1级范围内的子节点入网，以此将预设范围内的所有子节点逐级入网。

进一步地，所述同一层级的旁听子节点统计该层级相关联的上下层级的上行和下行监听数据帧，并按照预设统计周期生成中继业务优化信息帧的过程，包括：

同一层级M的其他旁听子节点会监听M-1层级到M层级以及M层级到M+1层级的下行业务数据帧，同时监听M+1层级到M以及M到M-1层级的上行返回数据帧，并统计监听数据帧的信号质量数据；

判断在统计周期内的统计结果是否优于现有的中继节点，当优于时则将统计结果以中继优化信息帧的形式同时告知给主节点和下一中继节点或目的站子节点，一个统计周期结束，统计信息结果清零进入下一旁听统计周期。

进一步地，所述信号质量数据包括：载波信号的信噪比和通信成功率数据，其中信噪比数据为统计周期内接收的总数累加取平均值。

进一步地，所述下一级中继子节点或目的站子节点在收到旁听节点的业务优化信息帧后，判断是否需要发起优化申请给主节点的过程，包括：

下一中继节点或目的站子节点收到旁听子节点产生的优化信息帧，跟当前中继节点的通信成功率和载波信号的信噪比数据比对，下一中继节点或目的站子节点一旦收到中继优化信息帧，该子节点将收到的优化信息帧数据跟当前中继节点的通信成功率和载波信号的信噪比数据比对，如确定优于则向主节点发起路由优化申请帧。

进一步地，所述更新到发起优化申请的旁听站子节点作为中继线路节点的过程，包括：

新的中继路径下发同意中继优化确认帧给子节点，子节点收到后按新中继路径回复中继变更已完成的响应帧给主节点，主节点收到子节点回复的中继变更完成响应帧，中继变更过程结束。

进一步地，如比对结果不一致则主节点不同意中继优化申请，按原中继路径回复不同意中继优化否认帧给发起中继优化申请的子节点，至此优化请求流程结束。

进一步地，主节点如果通过现有的通信路由无法抄读到目的节点的数据，则由主节点通过广播发起业务数据帧，完成抄读的同时重新发现并恢复所述通信路由。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的10KV电力线载波通信的自动中继优化方法，主节点通过发送组网信标帧，使预设范围所有的子节点逐级入网，任何子节点既作为中继节点、目的节点、旁听节点的功能；旁听子节点按照流程监听处理收到的业务数据帧，统计成功率和载波信噪比按照统计周期生成中继业务优化信息帧，子节点在收到旁听节点的优化信息后，自主判断是否需要发起优化申请给主节点，主节点可收集到任何旁听子节点产生的优化信息帧，同时收到有优化需求的子节点发起优化申请，通过与收集的优化信息帧比对确认允许中继优化后，更新到发起优化申请的旁听站子节点作为中继线路节点，以此来及时更新和维护网络全局路由，提高网络的准确性、通信效率和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例中提供的10KV电力线载波通信的自动中继优化方法的一个具体示例的流程图；

图2为配电网络的节点布局示意图；

图3为子节点进行通信业务处理的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本发明实施例提供一种的10KV电力线载波通信的自动中继优化方法，如图1所示，该方法包括以下步骤:

步骤S1:主节点通过发送组网信标帧，使预设范围所有的子节点逐级入网，每个子节点保存其上一级父节点信息和经过该子节点路由的所有下辖子节点的信息。

如图2，在同一个配电网络中，包括一个主节点(主站)和划分成N级的若干个子节点(从站)，其中N为大于等于1的整数，则组网的具体过程如下：

主节点O配置组网信标帧，指定M级范围内的子节点入网，其中，M为初始值为1，并指定子节点入网的方式为逐级递增；主节点O向M级范围内的子节点发送组网信标帧；M级范围内的子节点接收到组网信标帧，判断接收组网信标帧的信号强度是否大于M级范围内的子节点中的组网信标帧信号强度阀值(强度阀值可根据应用环境的经验值设置可靠的信号强度值)，满足大于强度阀值条件的子节点向主节点发送入网请求帧，主节点接收入网请求帧使对应的子节点入网；不满足大于强度阀值条件的子节点划分出M级范围；主节点重新配置组网信标帧(即进行下一轮组网信标帧)，指定M+1级范围内的子节点入网，以此将预设范围内的所有子节点逐级入网。由于入网过程是子节点根据组网信标帧自动逐级入网，因此其了解自身属于的父节点，也会记录下辖总共有哪些节点经过本节点。

在10KV电力线配电网络中，主站主节点发送数据给目的子节点，若有从站子节点收到数据帧，并分析数据帧中的目的地址和中继地址，若目的地址与本站地址相同，则该从站为目的子节点，直接将数据帧提交给本站应用层处理；若中继地址与本站地址相同，则该从站为中继子节点，则转发给数据帧至下一中继站或目的站；若中继地址和目的地址与本站地址都不同则该从站为旁听子节点；本发明实施例中的配电网络中的任何子节点既作为中继节点、目的节点，又具有旁听节点的功能，如图3所示的为子节点进行通信业务处理流程图。

步骤S2:主节点发送业务数据帧给目的节点，按照组网时统计的子节点信息确定的最优路径逐级下发直至目的节点，同一层级的旁听子节点统计该层级相关联的上下层级的上行和下行监听数据帧，并按照预设统计周期生成中继业务优化信息帧。

同一层级M的其他旁听子节点会监听M-1层级到M层级以及M层级到M+1层级的下行业务数据帧，同时监听M+1层级到M以及M到M-1层级的上行返回数据帧，并统计监听数据帧的信号质量数据。例如，每隔一定的统计周期T，当某个旁听子节点D监听到子节点A给中继子节点B的数据，而中继子节点B是要将数据帧转发给下一中继子节点或目的站子节点C；旁听子节点D监听其在该层级的上下行数据的通信成功率和载波信噪比的信号质量数据，信噪比数据按接收的总数累加取平均值。从一段统计时段T内的统计结果判断优于所在的现有中继子节点B时，则会将统计信息结果以中继优化信息帧的形式同时告知给主节点O和下一中继子节点或目的站子节点C，告知主节点O的过程需要逐级向上转发直至主节点O，告知下一中继子节点或目的站子节点C可以直接收到无需转发。本发明实施中一个统计周期结束，统计信息结果清零进入下一旁听统计周期。

步骤S3:下一级中继子节点或目的站子节点在收到旁听子节点的业务优化信息帧后，判断是否需要发起优化申请给主节点，如果需要发起时则向主节点发送路由优化申请帧。

具体地，下一中继子节点或目的站子节点C一旦收到中继优化信息帧，该节点将收到的优化信息帧数据跟当前中继子节点B的通信成功率和载波信号的信噪比进行比对，如确定优于(即成功率高于当前中继子节点B，信噪比大于等于当前中继子节点B)则向主节点O发起路由优化申请帧。

步骤S4:主节点将收到路由优化申请帧和中继业务优化信息帧进行比对来确认是否允许中继优化，如对比结果一致则主节点确认允许中继优化，更新到发起优化申请的旁听站子节点作为中继线路节点。

具体地，主节点O收到子节点C的优化请求时，同时主节点O也确定收到了旁听子节点A发起的中继优化信息帧，如比对结果与子节点C发起的请求信息一致则同意中继优化申请，通过新的中继路径A下发同意中继优化确认帧给子节点C，子节点C收到后按新中继路径回复中继变更已完成的响应帧给主节点O，主节点O收到子节点C回复的中继变更完成响应帧，中继变更过程结束；如比对结果与子节点C发起的请求信息不一致则不同意中继优化申请，按原中继路径回复不同意中继优化否认帧给该子节点C，至此优化请求流程结束。

在开始一轮业务数据通信时(例如是采用优化后的通信路由进行数据通信)，主节点O如通过现有的路由无法抄读到目的子节点的数据，则由主节点通过广播发起业务数据帧，完成抄读的同时重新发现并恢复这条通信路由。

本发明实施例提供的10KV电力线载波通信的自动中继优化方法，在同一个配电网络中的任何子节点既作为中继节点、目的节点，又具有旁听节点的功能，子节点作为旁听的角色功能，按照流程监听处理收到的业务数据帧，统计成功率和载波信噪比的信号质量，按照统计周期生成中继业务优化信息帧，子节点在收到旁听节点的优化信息后，自主判断是否需要发起优化申请给主节点，主节点可以收集到任何旁听子节点产生的优化信息帧，同时也要收到有优化需求的子节点发起优化申请后，通过与收集的优化信息帧比对确认是否允许优化，如果允许中继优化，更新到发起优化申请的旁听站子节点作为中继线路节点，以此来及时更新和维护网络全局路由，提高网络的准确性、通信效率和可靠性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种10KV电力线载波通信的自动中继优化方法，其特征在于，包括：

主节点通过发送组网信标帧，使预设范围所有的子节点逐级入网，每个子节点保存其上一级父节点信息和经过该子节点路由的所有下辖子节点的信息；

主节点发送业务数据帧给目的节点，按照组网时统计的子节点信息确定的最优路径逐级下发直至目的节点，同一层级的旁听子节点统计该层级相关联的上下层级的上行和下行监听数据帧，并按照预设统计周期生成中继业务优化信息帧；

下一级中继子节点或目的站子节点在收到旁听子节点的业务优化信息帧后，判断是否需要发起优化申请给主节点，如果需要发起时则向主节点发送路由优化申请帧；

主节点将收到路由优化申请帧和中继业务优化信息帧进行比对来确认是否允许中继优化，如对比结果一致则主节点确认允许中继优化，更新到发起优化申请的旁听站子节点作为中继线路节点。

2.根据权利要求1所述的10KV电力线载波通信的自动中继优化方法，其特征在于，所述主节点通过配置组网信标帧，使预设范围所有的子节点逐级入网的过程，包括：

主节点配置组网信标帧，指定M级范围内的子节点入网，其中，M为初始值为1，并指定子节点入网的方式为逐级递增；

主节点向M级范围内的子节点发送组网信标帧，M级范围内的子节点接收到组网信标帧，判断接收组网信标帧的信号强度是否大于M级范围内的子节点中的组网信标帧信号强度阀值，满足大于强度阀值条件的子节点向主节点发送入网请求帧，主节点接收入网请求帧使对应的子节点入网；不满足大于强度阀值条件的子节点划分出M级范围；

主节点重新配置组网信标帧，指定M+1级范围内的子节点入网，以此将预设范围内的所有子节点逐级入网。

3.根据权利要求2所述的10KV电力线载波通信的自动中继优化方法，其特征在于，所述同一层级的旁听子节点统计该层级相关联的上下层级的上行和下行监听数据帧，并按照预设统计周期生成中继业务优化信息帧的过程，包括：

同一层级M的其他旁听子节点会监听M-1层级到M层级以及M层级到M+1层级的下行业务数据帧，同时监听M+1层级到M以及M到M-1层级的上行返回数据帧，并统计监听数据帧的信号质量数据；

判断在统计周期内的统计结果是否优于现有的中继节点，当优于时则将统计结果以中继优化信息帧的形式同时告知给主节点和下一中继节点或目的站子节点，一个统计周期结束，统计信息结果清零进入下一旁听统计周期。

4.根据权利要求3所述的10KV电力线载波通信的自动中继优化方法，其特征在于，所述信号质量数据包括：载波信号的信噪比和通信成功率数据，其中信噪比数据为统计周期内接收的总数累加取平均值。

5.根据权利要求4所述的10KV电力线载波通信的自动中继优化方法，其特征在于，所述下一级中继子节点或目的站子节点在收到旁听节点的业务优化信息帧后，判断是否需要发起优化申请给主节点的过程，包括：

下一中继节点或目的站子节点收到旁听子节点产生的优化信息帧，跟当前中继节点的通信成功率和载波信号的信噪比数据比对，下一中继节点或目的站子节点一旦收到中继优化信息帧，该子节点将收到的优化信息帧数据跟当前中继节点的通信成功率和载波信号的信噪比数据比对，如确定优于则向主节点发起路由优化申请帧。

6.根据权利要求1所述的10KV电力线载波通信的自动中继优化方法，其特征在于，所述更新到发起优化申请的旁听站子节点作为中继线路节点的过程，包括：

新的中继路径下发同意中继优化确认帧给子节点，子节点收到后按新中继路径回复中继变更已完成的响应帧给主节点，主节点收到子节点回复的中继变更完成响应帧，中继变更过程结束。

7.根据权利要求6所述的10KV电力线载波通信的自动中继优化方法，其特征在于，如比对结果不一致则主节点不同意中继优化申请，按原中继路径回复不同意中继优化否认帧给发起中继优化申请的子节点，至此优化请求流程结束。

8.根据权利要求6或7所述的10KV电力线载波通信的自动中继优化方法，其特征在于，主节点如果通过现有的通信路由无法抄读到目的节点的数据，则由主节点通过广播发起业务数据帧，完成抄读的同时重新发现并恢复所述通信路由。

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