[发明专利]一种电力载波照明控制系统中的分布式自组织路由方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力载波通信系统中的路由技术，尤其涉及一种适用于电力载波自组织网络的电力载波照明控制系统中的分布式自组织路由方法。

背景技术

自组织网络是一种典型的分布式网络模型，这对节点间的相互通信提出了很多挑战。针对无线自组织网的路由问题的大量技术方案已被提出，但解决电力载波自组织网的路由问题的方案还没有被深入研究提出。

电力线起初是作为供电通道而并非是传输信息的专用信道，线上连接着各种负载且容易断开和加入。电力载波网络具有负载复杂多变，噪声干扰强，信号衰减大，信道具有时变性等特性。因此有必要设计实现高效合理的网络路由方案来提高电力载波通信的稳定性和可靠性。总之，电力载波网络具有物理拓扑结构稳定，但逻辑拓扑结构因为以上原因不断变化的特点。

现有的电力载波照明系统中，普遍被采用的路由方案比较简单，通过人工指定网络中的节点作为中继器来实现电力载波网络中的路由。这种方案优点是实现简单，但缺点也很明显：每次铺设电力载波照明控制系统，都需要人工指定路由参数，系统不能根据所运行的环境自适应调整路由参数，在电力环境不稳定的情况下造成网络运行不稳定。

现在也有很多新的动态路由方案被提出以在电力载波照明系统网络中实现较好的性能。在Gerd Bumiller等人的论文中，作者提出了一个基于主从结构的电力载波网络管理系统。在这个系统中，只有主节点才能决定到从节点的路由路径，这种方式易于实现，但网络的规模得不到保障；此外，路由线路不一定是最短最优的，网络性能随着节点增多急剧下降。在E. Gunawan的论文中，作者提出了一种基于三跳广播的路由方案，这个方案对网络的规模有限制。收到数据包的节点必须再次广播数据包，这增加了路由开销。基于传统蚁群算法的路由方案也有高开销，路由收敛慢的内在缺点。

随着网络规模的发展，要求设计实现的路由方案具有良好的可扩展性和灵活性。电力载波路灯网络和Ad-hoc无线网络具有相似性，且Ad-hoc无线网络的组网研究目前比较成熟，我们对现有的路由技术方案进行融合，最终形成了一种混合的路由方案，对系统资源要求低，开销小，形成的路由线路相比传统的路由方法更加稳定。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种电力载波照明控制系统中的分布式自组织路由方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种电力载波照明控制系统中的分布式自组织路由方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（一）电力载波照明控制系统运行，电力载波照明控制系统中每个节点（路灯控制器）按心跳周期周期性地发送心跳包，当有数据分组或其它分组需要发送时，分为两种情况进行处理：

（1）若数据或其它分组的发送时间距下一个心跳包的发送时间相差小于或等于探测窗口值，此时，数据或其它分组被心跳标记并发送，而原计划将被发送的心跳包被丢弃；下一个心跳包的发送时间调整到距此心跳标记分组发送时间后一个完整心跳周期；周围的节点侦听到心跳标记的分组后，按处理心跳包的方法处理心跳标记的内容（共享介质的节点能收到介质上传输的任意信息）；

（2）若数据或其它分组的发送时间距下一个心跳包的发送时间相差大于探测窗口值：此时分组和心跳包都被直接发送；

其中，心跳包指的是一个携带有发送节点地址，接收节点地址，此节点最新序列号和发送节点已知的一个邻居节点地址的广播分组；

邻居节点指的是与发送节点一跳可达的其他节点；

心跳标记指的是在其他分组的数据内容中插入心跳包所携带的信息；

心跳周期指的是网络中每个节点周期性发送心跳包或心跳分组的时间周期；

探测窗口值是本发明的路由方法的一个参数，值在0到二分之一个心跳周期之间；

网络中每个节点按照第一步所描述的方法周期性发送心跳包或带有心跳标记的分组，同时也收到周围节点的心跳包或带有心跳标记的分组。心跳包或带有心跳标记的分组携带有发送节点已知的一个邻居节点的地址信息。

（二）网络中每个节点都会收到周围节点发送的心跳包或心跳标记分组，收到分组后按以下机制处理：

（1）收到来自某个节点的心跳分组（为心跳包或心跳标记分组），为方便起见，命名此节点为a；节点邻居表中新建节点a的表项；状态被标记为无效，                                               ，初始化链路质量值，，，为有效阈值，为失效阈值；状态为无效的邻居节点不参与路由活动；到步骤2；