低壓電力線通信改進(jìn)組網(wǎng)路由算法與通信協(xié)議研究.pdf

1、低壓電力線通信技術(shù)以其分布廣泛、無(wú)需重新布線、成本低廉等特點(diǎn)，在路燈控制、智能家居和樓宇自動(dòng)化、遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表等系統(tǒng)中得到大量應(yīng)用。然而，由于電力線網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)涠嘧?、頻率選擇性衰減和信道干擾強(qiáng)烈等原因，使得其點(diǎn)對(duì)點(diǎn)有效通信距離和通信可靠性不足。目前普遍采用建立網(wǎng)絡(luò)中繼的策略來(lái)滿足電力線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)展的需要?，F(xiàn)存的各類組網(wǎng)路由算法及可用于電力線網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議大多無(wú)法在算法復(fù)雜度和通信可靠性兩方面取得兼顧。本文從提高通信可靠性和穩(wěn)定性的角

2、度，針對(duì)自動(dòng)抄表系統(tǒng)，研究低壓電力線通信組網(wǎng)路由算法和通信協(xié)議的改進(jìn)方案。
　　本文首先通過(guò)對(duì)低壓電力線通信網(wǎng)絡(luò)特性的研究，總結(jié)了電力線通信組網(wǎng)的特點(diǎn)及要求。在分析現(xiàn)存三種主要組網(wǎng)路由算法的優(yōu)勢(shì)和不足的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)組網(wǎng)路由模型。通過(guò)通信成功率的對(duì)比，說(shuō)明了與非交疊分簇模型相比，改進(jìn)模型在通信可靠性和穩(wěn)定性上具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
　　利用提出的改進(jìn)路由模型進(jìn)行組網(wǎng)路由算法的設(shè)計(jì)，通過(guò)Matlab仿真工具對(duì)算法進(jìn)行了原

3、理驗(yàn)證和實(shí)例分析。結(jié)果表明，改進(jìn)組網(wǎng)路由算法充分利用了非交疊分簇算法和單層人工蛛網(wǎng)算法的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單、高效、可靠組網(wǎng)的要求。
　　接著，本文介紹了一種基于非交疊分簇路由模型的典型通信協(xié)議——P RIM E標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其物理層及MAC層協(xié)議的內(nèi)容和特點(diǎn)進(jìn)行了深入細(xì)致的分析。并根據(jù)其存在的一些不足，利用改進(jìn)組網(wǎng)路由算法，提出了相應(yīng)的改進(jìn)方案，提高了協(xié)議的靈活性、可靠性和通信效率。
　　鑒于PRIM E標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議內(nèi)容復(fù)雜，對(duì)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)

4、空間和運(yùn)算能力要求較高等不足，提出了符合我國(guó)DL/T645通訊規(guī)約的四層通信協(xié)議——CCMR協(xié)議。對(duì)其數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)的算法及程序設(shè)計(jì)，分析了協(xié)議的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。
　　最后，利用TrueTime工具箱，搭建了低壓電力線網(wǎng)絡(luò)仿真模型。對(duì) PRIME協(xié)議、改進(jìn) PRIME協(xié)議和CCMR協(xié)議進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)和仿真驗(yàn)證，定量比較分析了三種協(xié)議在各方面的性能。結(jié)果表明，與PRIME協(xié)議相比，采用改進(jìn)組網(wǎng)路由模型及算法的通信協(xié)議，