低壓電力線通信人工蛛網動態(tài)路由方法研究.pdf

1、低壓電力線通信(Low Voltage Power LineCommunication,LVPLC)技術作為終端用戶與電力公司交換信息的最直接手段，是應用在智能電網通信中非常有競爭力的技術方案。但是由于低壓配電網物理拓撲的復雜性、未知性和易變性，物理介質的多樣性和共享性，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中的大規(guī)模應用。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的智能抄表系統(tǒng)

2、為應用背景，研究提高低壓電力線通信可靠性的新方法。
　　總結了窄帶、高速窄帶、超窄帶及寬帶PLC技術在智能電網高、中、低壓側的應用現狀和研究進展，重點分析了國內外專家學者建立靜、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，歸納出目前的技術存在的問題與不足。在分析LVPLC網絡物理結構特點、邏輯網絡模型的基礎上，從仿生學角度，分析自然蛛網結構特點，，建立人工蛛網的數學模型；分析低壓電力線通信網絡物理拓撲特點，提出一種符合LVP

3、LC要求的人工蛛網路由模型，并給出了基于人工蛛網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的通信路由模型可行性。在上述研究基礎上，根據電力線通信實際組網具體需求，給出了基于單層人工蛛網模型的LVPLC組網方案。
　　為深入分析面向低壓電力線通信的人工蛛網路由可靠性問題，提出一種融合馬爾科夫(Markov)概率模型的改進因子分解法，詳細分析人工蛛網的全端可靠性；以抗毀度為度量，對人工蛛網的抗毀性進行理論計算

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

5、法。針對總線型網絡，提出一種基于Dijkstra算法的人工蛛網中心節(jié)點選取算法。給出了總線型 LVPLC網絡的人工蛛網動態(tài)路由實現方法，詳細闡述了組網初始化過程，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網絡的人工蛛網動態(tài)路由實現方法，對組網后網絡的通信延時、吞吐量、誤碼率進行詳細的理論、仿真與實驗對比分析。完善了人工蛛網動態(tài)路由在LVPLC組網方面的實現方法，為LVPLC技術的工程實踐提供參考。
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6、對組網完成后的LVPLC網絡仍會產生“盲點”的問題，根據人工蛛網節(jié)點的多徑性，探索并制定了較完善的局部路由重構與路由維護策略，給出了人工蛛網路由重構算法。該算法可實現局部問題局部解決，避免網絡內產生“盲點”時，所有節(jié)點參與路由重構過程，進一步保證了人工蛛網的組網效率和服務質量。
　　在完善了人工蛛網路由方法的前提下，針對蟻群算法應用于LVPLC領域，存在尋優(yōu)效率低下的問題，根據人工蛛網路由方法可以將LVPLC網絡層分成由若干個人工