低壓電力線通信人工蛛網(wǎng)動態(tài)路由方法研究.pdf

1、低壓電力線通信(Low Voltage Power LineCommunication,LVPLC)技術(shù)作為終端用戶與電力公司交換信息的最直接手段，是應(yīng)用在智能電網(wǎng)通信中非常有競爭力的技術(shù)方案。但是由于低壓配電網(wǎng)物理拓撲的復(fù)雜性、未知性和易變性，物理介質(zhì)的多樣性和共享性，通信信道的強噪聲干擾性等，電力線通信可靠性較低，通信易中斷，直接影響其在智能電網(wǎng)中的大規(guī)模應(yīng)用。本文從低壓電力線通信動態(tài)路由角度出發(fā)，以采用電力線通信技術(shù)的智能抄表系統(tǒng)

2、為應(yīng)用背景，研究提高低壓電力線通信可靠性的新方法。
　　總結(jié)了窄帶、高速窄帶、超窄帶及寬帶PLC技術(shù)在智能電網(wǎng)高、中、低壓側(cè)的應(yīng)用現(xiàn)狀和研究進展，重點分析了國內(nèi)外專家學(xué)者建立靜、動態(tài)路由提高電力線通信可靠性方面的研究進展及成果，歸納出目前的技術(shù)存在的問題與不足。在分析LVPLC網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)特點、邏輯網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上，從仿生學(xué)角度，分析自然蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點，，建立人工蛛網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型；分析低壓電力線通信網(wǎng)絡(luò)物理拓撲特點，提出一種符合LVP

3、LC要求的人工蛛網(wǎng)路由模型，并給出了基于人工蛛網(wǎng)拓撲的低壓電力線通信規(guī)則。通過理論分析與仿真，初步證明了基于人工蛛網(wǎng)的通信路由模型可行性。在上述研究基礎(chǔ)上，根據(jù)電力線通信實際組網(wǎng)具體需求，給出了基于單層人工蛛網(wǎng)模型的LVPLC組網(wǎng)方案。
　　為深入分析面向低壓電力線通信的人工蛛網(wǎng)路由可靠性問題，提出一種融合馬爾科夫(Markov)概率模型的改進因子分解法，詳細分析人工蛛網(wǎng)的全端可靠性；以抗毀度為度量，對人工蛛網(wǎng)的抗毀性進行理論計算

4、，驗證了人工蛛網(wǎng)的高抗毀性。通過對比計算分析，從全端可靠性和抗毀性兩個方面，驗證了人工蛛網(wǎng)路由的連通可靠性。通過分析自然蛛網(wǎng)的重構(gòu)機理，給出了人工蛛網(wǎng)路由重構(gòu)策略。通過仿真，證明了人工蛛網(wǎng)路由方法可保證網(wǎng)絡(luò)的連通性和可恢復(fù)性，具有較強的抗干擾能力，驗證了人工蛛網(wǎng)路由用于LVPLC動態(tài)路由組網(wǎng)的可靠性。
　　在證明了人工蛛網(wǎng)應(yīng)用于LVPLC的可靠性基礎(chǔ)上，針對低壓配電網(wǎng)的總線型、樹形兩種典型物理拓撲，分別提出了人工蛛網(wǎng)動態(tài)路由實現(xiàn)方

5、法。針對總線型網(wǎng)絡(luò)，提出一種基于Dijkstra算法的人工蛛網(wǎng)中心節(jié)點選取算法。給出了總線型 LVPLC網(wǎng)絡(luò)的人工蛛網(wǎng)動態(tài)路由實現(xiàn)方法，詳細闡述了組網(wǎng)初始化過程，制定通信協(xié)議，并對通信性能進行對比仿真與實驗分析。建立樹形LVPLC網(wǎng)絡(luò)的人工蛛網(wǎng)動態(tài)路由實現(xiàn)方法，對組網(wǎng)后網(wǎng)絡(luò)的通信延時、吞吐量、誤碼率進行詳細的理論、仿真與實驗對比分析。完善了人工蛛網(wǎng)動態(tài)路由在LVPLC組網(wǎng)方面的實現(xiàn)方法，為LVPLC技術(shù)的工程實踐提供參考。
　　針

6、對組網(wǎng)完成后的LVPLC網(wǎng)絡(luò)仍會產(chǎn)生“盲點”的問題，根據(jù)人工蛛網(wǎng)節(jié)點的多徑性，探索并制定了較完善的局部路由重構(gòu)與路由維護策略，給出了人工蛛網(wǎng)路由重構(gòu)算法。該算法可實現(xiàn)局部問題局部解決，避免網(wǎng)絡(luò)內(nèi)產(chǎn)生“盲點”時，所有節(jié)點參與路由重構(gòu)過程，進一步保證了人工蛛網(wǎng)的組網(wǎng)效率和服務(wù)質(zhì)量。
　　在完善了人工蛛網(wǎng)路由方法的前提下，針對蟻群算法應(yīng)用于LVPLC領(lǐng)域，存在尋優(yōu)效率低下的問題，根據(jù)人工蛛網(wǎng)路由方法可以將LVPLC網(wǎng)絡(luò)層分成由若干個人工