基于窄带低压电力线通信的组网路由算法研究

摘要

现有的窄带低压电力线载波配电网中，由于电力线自身特性，低压电力线配电系统不能及时地反应网络拓扑时变，导致网络效率低下、可靠性差。因此，人们急于渴望一种能够良好动态地适应电力线时变的网络算法，解决电力线通信可靠性、实时性问题。现有大部分产品仍为集中式组网方案，由于分布式算法能更快、更好的适应网络的动态变化特性，有研究者将蚁群、鱼群算法引入电力线窄带低压配电网络组网路由中,但耗时大[39][40]。本文在分析窄带低压电力线载波通信（PLC）技术、信道特性、网络模型基础上，改进并引用新型智能算法从集中式动态组网、分布式动态组网方法上对电力线通信组网路由及重构策略进行研究，使网络具有自愈能力、可靠性好、耗时少。
　　集中式动态组网方法中，以电力线自动抄表系统的组网为例，采用基于分簇的自动组网方法，并将每次组网得出的路径信息另存为一个邻接矩阵中，在网络优化与多次组网后，主关节点采用蛙跳算法求解路由路径，并运用路径跳数与使用成功率设置路径优先级曲线，耗时少并减少了网络整体重构花费，提升了系统后期系统效率和可靠性。仿真表明，算法可快速有效在邻接矩阵中获得前k个最优路径解，收敛速度快。在后期可节约不必要的组网时间花费。
　　在分布式动态组网方法中，为了得到更快、更合理的路径，提出在一般蚁群系统算法基础上改进状态转移函数规律，经过状态转移概率函数的改进，使得得到的路径跳数尽可能的减小，并采用总体优化算法与蛙跳优化算法保证在蚁群搜索出现较差时深入进行优化。两种优化算法为主要针对在路径跳数大的情况下发生，由于只有少数边缘节点路径跳数大，优化算法执行发生在对少数边缘节点路径优化的情况，时间消耗较小，并且较大地节省了宝贵的信道资源。仿真表明分布式算法优化改进后的算法能在5次迭代内得到较好的总体低压电网拓扑图，系统总的跳数、花费比基本蚁群系统算法有了较大提高。

目录

第一章 概论

1.1 课题研究背景

1.2 电力线载波通信技术国内外的发展现状

1.3 电力线载波研究的发展趋势

1.4 课题研究的目的与意义

1.5 本文研究的主要内容与创新点

第二章 窄带低压电力线通信网络

2.1 窄带低压PLC 信道特性与组网特点

2.2 窄带低压PLC系统模型

2.3 窄带低压PLC通信协议

2.4 数据存储管理方案

2.5 各智能算法在电力线组网中的应用

2.6 本章小节

第三章 窄带低压电力线载波集中式组网

3.1 载波组网算法与MAC接入算法方案

3.2 网路拓扑结构优化方案

3.3 基于蛙跳算法的电力线载波路由实现方案

3.4 系统关键实现方式

3.5 集中式组网路由方法仿真

3.6 本章小节

第四章 窄带低压电力线载波分布式组网

4.1电力线载波分布式组网介绍

4.2 基于蚁群算法实现电力线载波通信方法

4.3 分布式电力线网络路由更新与重构策略

4.4 分布式算法于电力线载波仿真

4.5 本章小节

第五章 总结与展望

5.1总结

5.1展望

致谢

参考文献

附录

声明