低壓配電網電力線載波通信動態(tài)組網方法研究.pdf

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

2、否能夠可靠連接。在以往的文獻和研究成果中，主要關注于相鄰兩節(jié)點之間的通信可靠性，從物理層的信道模型、噪聲抑制、調制解調等方面考慮提高電力線通信可靠性，而對電力線通信網絡可靠性的研究較少。本文從電力線通信網絡的連通性及有效性兩個方面出發(fā)，對提高電力線通信網絡可靠性方法進行研究。
　　分析了專家學者關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容，從中歸納出電力線信道的動態(tài)特性。根據典型的低壓配電網電力線通信網絡提煉出

3、其物理網絡拓撲結構和網絡邏輯拓撲結構，得出電力線通信網絡失效的原因，并據此提出了電力線組網的策略和要求。在此基礎上，文中提出了組網模型和路徑優(yōu)化目標函數。
　　利用AdHoc網絡中關于網絡分簇分層的思想，提出一種低壓配電網電力線通信網絡的分簇路由算法和網絡重構方法。文中研究了電力線通信網絡的分簇初始化算法步驟以及網絡可重構算法的實現，分析了時序分配等問題，并通過仿真實驗驗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。雖然其具有計算量小，容易工程實現等優(yōu)點，但是其缺乏有效的網絡優(yōu)化。
　　考慮電力線通信網絡組網路徑的優(yōu)化要求，提出將蟻群優(yōu)化算法應用到電力線通信網絡路徑尋優(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絡路徑尋優(yōu)中來的可行性、快速性、魯棒性等基礎問題。通過算法各方面的性能比較，認為ACS適合于應用到電力線組網算法中。
　　在考慮電力線通信網絡的可連通性(包括生存性和抗毀性)的基礎上，提出一種基于

5、蟻群算法的以“最小跳數”為優(yōu)化目標的路徑尋優(yōu)方法，使得電力線載波通信網絡的通信范圍得以擴展，實現網絡內任意節(jié)點之間的可靠鏈接。并以仿真實驗從抗毀性和生存性兩個角度加以驗證。進一步，文中考慮電力線通信網絡的有效性要求，結合低壓配電網電力線載波通信信道特有的特征，考慮電力線通信網絡節(jié)點間的誤碼率、延時和服務類型等問題，改進優(yōu)化目標函數，從定量角度提出并使用仿真實驗驗證該種多目標蟻群優(yōu)化路徑算法的有效性。
　　為給后續(xù)的工程應用提供實現