[发明专利]一种集中式电力线载波通信网的组网方法及拓扑网络

说明书

技术领域

本发明涉及低压电力线载波通信领域，尤其涉及一种集中式电力线载波通信网中的组网方法及拓扑网络。

背景技术

电力线网络是一种分布范围最广的网线，利用电力线网进行通信可以充分利用广泛的电网资源，节约资源并降低成本。低压电力线载波通信，是指通过调制技术将数字信号转化为高频的模拟信号，通过现有的低压电力线进行传输的一种通信方式，以充分利用电网进行通信。

目前，低压电力线载波通信主要应用在自动抄表系统、智能灯控系统及具有较高传输速率的宽带通信的因特网接入等领域。参考图1所示，图1为典型的集中式低压电力网侧的基本结构，为天然成簇的树状结构，在配电变压器的低压侧的通常安装有集中器，其为三相供电，通常选取一相作为电力线载波通信信号的通道，而终端智能仪表如电表则无规律地发散状地连接到集中器上，通过集中器访问各智能仪表来进行抄表，实现抄表的自动化。

而对于目前的低压电力网的抄表系统，一方面由于电力网自身的复杂性及速度低，存在抄表成功率低的问题，为了提高抄表的成功率，可以采用更高性能的网络硬件设备，来辅助提高通信速度，但这会增加系统的能耗，提高系统的成本。另一方面，现有的组网方法也导致抄表的成功率低，现有的组网方法中，每个终端都进行数据转发，中继的数量过多，报文转发竞争激烈，网络负载大，影响抄表的成功率。

发明内容

本发明的实施例提供了一种集中式电力线载波通信网的组网方法，合理配置中继数量，减小网络负载，提高抄表速度和成功率。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种集中式电力线载波通信网的组网方法，主节点中存储有所有从节点的标识信息，该标识信息按照预定顺序排列，配置为至少N层子网的组网方法，该方法包括:

S1，配置第1层子网：按照标识信息的顺序，主节点依次对所有的从节点发送邀请包，在第1预定时间T1内，将向主节点应答邀请包的从节点配置为第1中继节点或第1普通节点；

S2，n从2至N依次取值，N≥2，执行配置第n层子网的步骤：按照标识信息的顺序，主节点通过第1中继节点至第n-1中继节点依次向未被配置的从节点转发邀请包，在第n预定时间Tn内，将向主节点应答邀请包的从节点配置为第n中继节点或第n普通节点，各第n中继节点选择一个第n-1中继节点为其父中继；

其中，S1和S2中将向主节点应答邀请包的从节点配置为中继节点或普通节点的步骤为：应答邀请包的从节点为第j层的入网节点，第j层各入网节点检测第j层其他入网节点是否为中继节点，若检测到中继节点，该第j层入网节点为第j普通节点，否则，该第j层入网节点为第j中继节点，j＝1或j＝n。

可选地，第n-1中继节点为多个，S2中各第n中继节点选择一个第n-1中继节点为其父中继的步骤为：各第n中继节点选择与其通信质量最优的一个第n-1中继节点作为父中继。

可选地，T1至Tn依次增加，主节点通过第一中继节点至第n-1中继节点依次向未被配置的从节点转发邀请包的步骤具体为：

m从1至n-1依次取值，执行步骤：各个第m中继节点在第m预定时间Tm内发送邀请包至其子中继的第m+1中继节点，其子中继的第m+1中继节点在第m预定时间Tm之后转发邀请包。

可选地，各个第m中继节点在Vm时间转发邀请包，邀请包中携带子中继的第m+1中继节点的等待时间TWm+1=Tm-Vm，其子中继的第m+1中继节点等待TWm+1之后，在第m+1预定时间Tm+1之内转发邀请包。

可选地，在所述S2之后，还存在未配置的从节点，则继续执行步骤S1和S2。

可选地，在步骤S1之后，还包括为至少一个中继节点设置备用节点的步骤，为一个中继节点设置备用节点的步骤包括：一个第i中继节点将其所有子节点的标识信息发送给一个第i普通节点，并将该第i普通节点记录为其备用节点以及将该记录信息发送至主节点，1≤i≤N。

可选地，所述第i普通节点为与所述第i中继节点通信质量最优的一个普通节点。

此外，本发明还提供了由上述组网方法形成的网络拓扑，该拓扑网络包括N层子网，其中：

第n层子网包括至少一个第n中继节点，或者包括至少一个第n中继节点和第n普通节点，1≤n≤N，第1层子网为主节点的子网，第n层子网为第n-1层子网的子网，第n普通节点的信号覆盖范围与第n中继节点的信号覆盖范围部分重叠，第n中继节点之间的信号覆盖范围不重叠。