一种基于电力线载波与无线双模通信网络的路由方法与流程

1.本发明涉及一种基于电力线载波与无线双模通信网络的路由方法，属于宽带电力线载波通信领域。


背景技术：

2.宽带电力线载波通信技术是以电力线作为信息媒介，将数据通过载波信号加载到电力线中，实现数据高速传输。宽带双模通信技术则是在宽带电力线载波通信技术的基础上，增加微功率无线技术，通过电力线和空间辐射两条路径协同工作，实现的一种双模通信网络。因低压配电网内负载多变，载波网络与无线网络均存在各种噪声和干扰，严重影响宽带双模网络数据传输可靠性和时效性。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决因宽带双模现场组网环境复杂多变、干扰因素多导致的网络拓扑结构不稳定，最终导致通信成功率低的问题，提出一种基于电力线载波与无线双模通信网络的路由方法。
4.一种基于电力线载波与无线双模通信网络的路由方法，包括：
5.s1、使用信号强度阈值自适应方法进行代理选择；
6.s2、多因素结合进行代理评估排序，形成代理队列，选择最优代理；
7.s3、上下行通信不通时启用备用通道或路径；
8.s4、使用载波和无线双通道同时向相同或不同节点发送相同或者不同的业务数据。
9.优选地，所述步骤s1包括：
10.s11、节点在某一信号强度阈值下尝试多个备选代理均无法入网后，提高信号强度阈值，尝试选择距离更近的代理进行入网；
11.s12、信号强度阈值反复自适应调整，一直到入网成功。
12.优选地，所述步骤s2包括：
13.s21、多因素结合进行备选代理的筛选与排序，所述多因素包括信号强度、通信成功率、层级、rf跳数、角色；
14.s22、备选代理结合多因素进行加权排序，形成备选代理队列。
15.优选地，所述步骤s3包括：
16.s31、双模节点有载波和无线两个通道，若原路径所在通道上通信失败，且另一通道评估的通信成功率不差，则可在另一通道上尝试通信；
17.s32、双模网络中每个节点都实时维护若干个备选代理，在原代理路径不通时，选择备选代理尝试通信，即选择备用路径尝试通信。
18.优选地，所述步骤s4包括执行如下一者或多者：
19.s41、节点同时在两个通道向不同的节点发送不同的业务数据；
20.s42、节点同时在两个通道向同一个节点发送不同的业务数据；
21.s43、节点同时在两个通道向同一个节点发送同一个业务数据。
22.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器执行时，实现所述的基于电力线载波与无线双模通信网络的路由方法。
23.一种使用所述的基于电力线载波与无线双模通信网络的路由方法的宽带双模通信网络。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果有：
25.本发明提出一种基于电力线载波与无线双模通信网络的路由方法，基于该方法，使得宽带双模通信网络在复杂多变的环境下拥有更高的路由稳定性、时效性和通信成功率。根据本发明提供的方法，使双模网络能够适用于复杂多变、干扰因素多的现场环境，做到快速稳定网络，为高频业务数据交互提供稳定的信道支撑。
附图说明
26.图1为本发明实施例的基于双模通信网络的路由方法的流程示意图；
27.图2为本发明实施例的代理选择的信号强度阈值自适应方法原理示意图；
28.图3为本发明实施例涉及的用于代理评估的因素定义示意图；
29.图4为本发明实施例的上下行通信不通启用备用通道通信的流程示意图；
30.图5为本发明实施例的上下行通信不通启用备用路径通信的流程示意图；
31.图6为本发明实施例的节点同时在两个通道向不同节点发送不同业务数据的流程示意图；
32.图7为本发明实施例的节点同时在两个通道向同一个节点发送不同业务数据的流程示意图；
33.图8为本发明实施例的节点同时在两个通道向同一个节点发送同一个业务数据的流程示意图。
具体实施方式
34.为了使本发明实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1至8及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
35.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
36.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
38.节点入网前，主要依据信号强度进行代理评估与选择，若选择信号强度强的，则会导致形成的网络层级数过大；若选择信号强度弱的，则可能导致发送失败，无法入网。因此需要设置一个信号强度阈值，节点选择处于该信号强度阈值下的节点作为代理进行入网。因不同时间段或不同环境下，节点所处环境的噪声与干扰均不一致，导致同一个信号强度阈值无法适应所有时间段或者所有环境，即节点使用同一个信号强度阈值在某环境某时间段下可以选择到合适的代理入网成功，在另一个环境甚至同一环境另一时间段下，却无法入网成功。因此信号强度阈值不能固定，则根据环境进行自适应调整。调整机制则是：节点在某一信号强度阈值下尝试多个备选代理均无法入网后，提高信号强度阈值，尝试选择距离更近的代理进行入网。
39.图2所示为代理选择的信号强度阈值自适应方法的原理示意图。节点a初始的信号强度阈值为rssi阈值1，节点d和e处于该阈值下，节点a选择这两个节点尝试入网，但因环境噪声大导致无法入网，节点a在尝试多次之后，启动信号强度阈值自适应调整，将阈值提升到rssi阈值2，此时节点d和e超出该阈值范围则被踢出备选代理名单，节点b和c进入备选代理名单，节点a选择节点b、c重新尝试入网，若仍然无法入网成功则继续进行信号强度阈值调整，如此反复一直到入网成功。
40.网络中每个节点都实时对邻居节点进行监听，搜集邻居节点信息，根据搜集到的信息进行筛选与排序，选择最优的若干节点作为备选代理，即每个节点都维护一个备选代理列表。备选代理筛选与排序需要结合多个因素，包括信号强度、通信成功率、层级、rf跳数、角色，这些因素进行加权排序，形成代理队列。长时间稳定处于代理队列排序靠前位置的备选代理则可作为最优候选代理。
41.图3所示为本发明实施例涉及的用于代理评估的因素定义示意图。信号强度，即接收载波或无线信号的强弱，距离越远信号强度越小则通信质量越差，距离越近信号强度越大则通信质量越好，节点根据信号强度阈值选择适中的备选代理。通信成功率，包括节点统计的与备选代理之间的通信成功率和备选代理节点到主节点的路径最小通信成功率，通信成功率高的备选代理节点更优。层级，为节点所处的网络层级数，即节点到主节点之间的路由跳数，层级数小则通信效率高。rf跳数，即节点到达主节点之间经过的无线路由跳数，微功率无线的传输速率相对宽带载波慢，因此rf跳数越小越好。角色，宽带双模网络中节点的角色有三种，分别为主节点、代理节点和站点，一般优先选择主节点，其次是代理节点。
42.双模网络中若产生突发干扰，可能会导致节点短时间内在原路径上无法通信，此时节点可以启用备用通道或路径进行通信，提高通信成功率。
43.双模节点有载波和无线两个通道，若原路径所在通道上通信失败，且另一通道评估的通信成功率不差，则可在另一通道上尝试通信。图4所示为上下行通信不通启用备用通道通信的流程示意图。节点c的代理节点为节点a，通信链路为载波，节点c产生数据上报时，向节点a发送载波数据失败，节点c评估与节点a之间无线通信成功率高，则改用备用通道，在无线通道上向节点a进行数据发送，节点a接收到后进行上行转发。
44.双模网络中每个节点都实时维护若干个备选代理，在原代理路径不通时，可以选择备选代理尝试通信，即备用路径。每个节点都会实时监听邻居节点并评估与邻居节点在
载波和无线通道上的通信成功率，实时维护若干个备选代理，这些备选代理即可作为节点的备用路径。图5所示为上下行通信不通启用备用路径通信的流程示意图。节点c的代理节点为节点a，通信链路为载波，节点c产生数据上报时，向节点a发送载波数据失败，节点c评估节点b与自身之间载波通信成功率较高，作为节点c的备选代理，则可在未发起代理变更之前，及时改用备用路径，在载波通道上向节点b进行数据发送，节点b接收到后帮其上行转发。
45.双模网络中，每个双模节点都可以同时在载波和无线通道上进行数据收发，为了提升通信链路利用率和可靠性，载波和无线双发主要有三种应用场景。
46.图6所示为节点同时在两个通道向不同节点发送不同业务数据的流程示意图。节点1分别在载波通道和无线通道上同时向节点2和节点3进行业务1、业务2数据交互。
47.图7所示为节点同时在两个通道向同一个节点发送不同业务数据的流程示意图。节点1分别在载波通道和无线通道上同时向节点2进行业务1、业务2数据交互。
48.图8所示为节点同时在两个通道向同一个节点发送同一个业务数据的流程示意图。节点1在载波通道和无线通道上同时向节点2进行业务1数据交互。
49.根据本实施例提供的方法，宽带双模通信网络在复杂多变的环境下拥有更高的路由稳定性、时效性和通信成功率，为高频业务数据交互提供稳定的信道支撑。
50.本领域的技术人员可以理解实施例方法中的全部或部分流程可以由计算机程序来命令相关的硬件完成，程序可存储于计算机可读取存储介质中，程序在执行时，可包括如各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：rom或随机存储记忆体ram、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。
51.本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
52.以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

技术特征：
1.一种基于电力线载波与无线双模通信网络的路由方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、使用信号强度阈值自适应方法进行代理选择；s2、多因素结合进行代理评估排序，形成代理队列，选择最优代理；s3、上下行通信不通时启用备用通道或路径；s4、使用载波和无线双通道同时向相同或不同节点发送相同或者不同的业务数据。2.根据权利要求1所述的路由方法，其特征在于，所述步骤s1包括：s11、节点在某一信号强度阈值下尝试多个备选代理均无法入网后，提高信号强度阈值，尝试选择距离更近的代理进行入网；s12、信号强度阈值反复自适应调整，一直到入网成功。3.根据权利要求1所述的路由方法，其特征在于，所述步骤s2包括：s21、多因素结合进行备选代理的筛选与排序，所述多因素包括信号强度、通信成功率、层级、rf跳数、角色；s22、备选代理结合多因素进行加权排序，形成备选代理队列。4.根据权利要求1所述的路由方法，其特征在于，所述步骤s3包括：s31、双模节点有载波和无线两个通道，若原路径所在通道上通信失败，且另一通道评估的通信成功率不差，则可在另一通道上尝试通信；s32、双模网络中每个节点都实时维护若干个备选代理，在原代理路径不通时，选择备选代理尝试通信，即选择备用路径尝试通信。5.根据权利要求1所述的路由方法，其特征在于，所述步骤s4包括执行如下一者或多者：s41、节点同时在两个通道向不同的节点发送不同的业务数据；s42、节点同时在两个通道向同一个节点发送不同的业务数据；s43、节点同时在两个通道向同一个节点发送同一个业务数据。6.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序由处理器执行时，实现如权利要求1至5任一项所述的基于电力线载波与无线双模通信网络的路由方法。7.一种使用如权利要求1至5任一项所述的基于电力线载波与无线双模通信网络的路由方法的宽带双模通信网络。

技术总结
本发明提供一种基于电力线载波与无线双模通信网络的路由方法，包括：S1、使用信号强度阈值自适应方法进行代理选择；S2、多因素结合进行代理评估排序，形成代理队列，选择最优代理；S3、上下行通信不通时启用备用通道或路径；S4、使用双通道同时向相同或不同节点发送相同或者不同的业务数据。根据本发明提供的方法，使双模网络能够适用于复杂多变、干扰因素多的现场环境，做到快速稳定网络，为高频业务数据交互提供稳定的信道支撑。交互提供稳定的信道支撑。交互提供稳定的信道支撑。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：深圳市力合微电子股份有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/8/28