低壓電力載波網絡介質訪問控制與分簇路由協(xié)議研究.pdf

1、電力線網絡是世界上最為普遍也是覆蓋最為寬廣的一種網絡。以低壓電力線路作為傳輸通道的低壓電力載波網絡，直接利用已有的電力線資源，具有物理通道可靠性高、覆蓋面廣、使用方便、網絡安裝維護成本低、永久在線等優(yōu)點。然而，由于缺乏能夠適應現(xiàn)場實際的網絡布局規(guī)劃策略、可靠實時的介質訪問控制協(xié)議和路由協(xié)議使得低壓電力載波網絡應用受到了制約。為了使低壓電力載波網絡能更加有效的得到應用，本文對低壓電力載波網絡介質訪問控制、網絡拓撲發(fā)現(xiàn)和分簇路由進行了研究，

2、主要創(chuàng)新性工作如下：
　　 針對低壓電力載波網絡在節(jié)點規(guī)模大情況下傳統(tǒng)介質訪問控制協(xié)議網絡的利用效率低和重傳數(shù)據(jù)包實時性差等問題，提出有利于提高低壓電力載波網絡利用效率的基于工頻同步的時隙介質訪問控制協(xié)議。協(xié)議根據(jù)低壓電力載波網絡工頻電壓信號覆蓋全網特點，采用交流電源工頻(50Hz或60HZ)信號的過零信號對網絡中所有的載波節(jié)點進行時鐘同步。該協(xié)議通過優(yōu)先級偵聽、退避競爭、概率P預約告知等策略大大降低網絡沖突概率，避免因大量數(shù)據(jù)

3、包碰撞造成網絡擁塞現(xiàn)象，提高了網絡利用效率。采用固定競爭窗口和重傳優(yōu)先級提高機制保證重傳數(shù)據(jù)的實時性。
　　 針對低壓電力載波網絡時變性造成難以進行有效的網絡規(guī)劃問題，提出可以準實時獲取網絡拓撲的基于最小信號衰減強度的拓撲發(fā)現(xiàn)算法。算法依據(jù)物理層信號強度及載波節(jié)點鄰接關系建立電力載波網絡最小生成樹拓撲模型。采用遺傳模擬退化算法進行拓撲發(fā)現(xiàn)，充分利用遺傳算法加快收斂，模擬退火算法避免陷入局部最優(yōu)，從而快速獲得全網拓撲結構。針對該算

4、法發(fā)現(xiàn)的拓撲鏈接數(shù)目較多，結構復雜問題，進一步引入度約束對算法進行改進，改進的算法獲得的網絡拓撲結構進一步簡化，方便有效進行網絡布局規(guī)劃，進而提高網絡可靠性。
　　 針對低壓電力線載波網絡普通分簇算法產生簇頭過多、簇問路徑單一問題，基于物理層接收信號強度提出了一種適應于低壓電力載波網絡的分簇算法及網絡的重構方法。該算法采用衰減遞減順序角色確定法和簇間多路徑分簇結構，有效地減少了簇頭數(shù)量，降低了通信延遲，增加了簇間有效通信路徑，提

5、高了網絡的可靠性。
　　 針對低壓電力載波網絡信道干擾與時變造成路由鏈路不可靠問題，在網絡分簇的基礎上提出一種具有可靠性保證的動態(tài)路由算法，該算法根據(jù)載波簇頭網絡拓撲為樹狀結構特點建立以最小傳輸延遲與丟包率為優(yōu)化目標的算法模型算法，采用多路徑的路由選擇策略，避免最佳路徑失效導致路由失敗，提高網絡的可靠性。為了提高路由搜索效率，采用遺傳算法與蟻群算法相結合的尋優(yōu)策略，結果表明結合算法比純遺傳算法和純蟻群算法在平均時延、數(shù)據(jù)包投遞成