低壓配電網(wǎng)電力線載波通信動(dòng)態(tài)組網(wǎng)方法研究.pdf

1、電力線載波通信(Power Line Communications，PLC)技術(shù)能夠充分利用最為普及的電力網(wǎng)絡(luò)資源，在傳輸電力的同時(shí)，承載數(shù)據(jù)、語音和視頻等多項(xiàng)業(yè)務(wù)，具有建設(shè)速度快、投資少、無需室內(nèi)布線等特點(diǎn)，具備其他接入方式不可比擬的優(yōu)勢。同時(shí)，隨著電力線寬帶接入網(wǎng)和基于電力線通信的較大規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，對電力線通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性提出了更高的要求。在電力線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí)，其可靠性問題的關(guān)鍵是在動(dòng)態(tài)變化的信道條件下，節(jié)點(diǎn)間通信鏈路是

2、否能夠可靠連接。在以往的文獻(xiàn)和研究成果中，主要關(guān)注于相鄰兩節(jié)點(diǎn)之間的通信可靠性，從物理層的信道模型、噪聲抑制、調(diào)制解調(diào)等方面考慮提高電力線通信可靠性，而對電力線通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的研究較少。本文從電力線通信網(wǎng)絡(luò)的連通性及有效性兩個(gè)方面出發(fā)，對提高電力線通信網(wǎng)絡(luò)可靠性方法進(jìn)行研究。
　　分析了專家學(xué)者關(guān)于電力線信道輸入阻抗、噪聲、反射特性和信道模型等方面的研究內(nèi)容，從中歸納出電力線信道的動(dòng)態(tài)特性。根據(jù)典型的低壓配電網(wǎng)電力線通信網(wǎng)絡(luò)提煉出

3、其物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，得出電力線通信網(wǎng)絡(luò)失效的原因，并據(jù)此提出了電力線組網(wǎng)的策略和要求。在此基礎(chǔ)上，文中提出了組網(wǎng)模型和路徑優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。
　　利用AdHoc網(wǎng)絡(luò)中關(guān)于網(wǎng)絡(luò)分簇分層的思想，提出一種低壓配電網(wǎng)電力線通信網(wǎng)絡(luò)的分簇路由算法和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法。文中研究了電力線通信網(wǎng)絡(luò)的分簇初始化算法步驟以及網(wǎng)絡(luò)可重構(gòu)算法的實(shí)現(xiàn)，分析了時(shí)序分配等問題，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法的可行性。由于分簇路由算法是基于非交疊路徑的選擇，

4、其生成的路徑是唯一的。雖然其具有計(jì)算量小，容易工程實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，但是其缺乏有效的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。
　　考慮電力線通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)路徑的優(yōu)化要求，提出將蟻群優(yōu)化算法應(yīng)用到電力線通信網(wǎng)絡(luò)路徑尋優(yōu)中來。文中較為深入地分析了將蟻群優(yōu)化算法引入到電力線網(wǎng)絡(luò)路徑尋優(yōu)中來的可行性、快速性、魯棒性等基礎(chǔ)問題。通過算法各方面的性能比較，認(rèn)為ACS適合于應(yīng)用到電力線組網(wǎng)算法中。
　　在考慮電力線通信網(wǎng)絡(luò)的可連通性(包括生存性和抗毀性)的基礎(chǔ)上，提出一種基于

5、蟻群算法的以“最小跳數(shù)”為優(yōu)化目標(biāo)的路徑尋優(yōu)方法，使得電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)的通信范圍得以擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任意節(jié)點(diǎn)之間的可靠鏈接。并以仿真實(shí)驗(yàn)從抗毀性和生存性兩個(gè)角度加以驗(yàn)證。進(jìn)一步，文中考慮電力線通信網(wǎng)絡(luò)的有效性要求，結(jié)合低壓配電網(wǎng)電力線載波通信信道特有的特征，考慮電力線通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的誤碼率、延時(shí)和服務(wù)類型等問題，改進(jìn)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，從定量角度提出并使用仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該種多目標(biāo)蟻群優(yōu)化路徑算法的有效性。
　　為給后續(xù)的工程應(yīng)用提供實(shí)現(xiàn)