[发明专利]一种基于宽带PLC的载波资源分配方法及装置

说明书

一种基于宽带PLC的载波资源分配方法及装置，该方法包括设置至少一个集中器、N个簇头节点CLs和N个叶子节点LFs；集中器负责分配载波资源给簇头节点，簇头节点之间相互竞争载波资源，并将从集中器获得的部分或全部载波资源中继给叶子节点进行数据传输。该方法提出了一种中继拍卖(RA)的方法，基于拍卖的框架，配备集中器作为拍卖人，与集中器直接连接的簇头结点作为投标人，与簇头结点直接连接且不可以与集中器直接相连的叶子结点通过簇头结点中继获得资源。本方法及装置采用了源结点、中继结点和目的结点间的层级稳健结构，增强了系统的稳健性，与此同时有效地进行资源分配，实现了全网吞吐量的最大化、公平和效率。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种基于宽带PLC电力线通信的载波资源分配方法及装置。

背景技术

宽带PLC是一种以电力线为媒介传输数据信号的通信方式，其无需铺设额外的线路，大幅降低了通信成本。但由于电网的分支结构和结点处阻抗不匹配，使得电力线通信信道具有显著的多径特性，而正交频分复用(Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing OFDM)技术可有效克服信道多径时延，且频谱利用率高，适用于电力线通信系统。宽带PLC主要由集中器和电表结点组成，集中器相当于主结点，也即树状逻辑拓扑图中的根结点。系统中的通信主要以上行业务数据为主，由电表结点向集中器报告用电信息、紧急情况报告等，下行则主要发布控制信息，数据流一般较小。由于各级子结点通信距离有限，只能与上下级邻居结点进行通信，因此当主结点要与叶子结点进行通信时则需要通过多跳中继进行，其成功通信依赖于路径中各跳均成功传输。因此，一套灵活有效的路由协议对PLC网络通信成功率的保障至关重要。

在电力线载波通信网络中，由于传输媒介的设计初衷为传输电信号，因此在数据信号传输过程中存在着信道环境不理想的问题，一种能够适应网络拓扑的动态变化的路由方法，是解决制约电力线载波通信可靠性问题的有效手段。传统的OFDM电力线通信采用分簇路由方法，但是在宽带PLC中，缺乏对资源的有效利用。现阶段的宽带PLC载波资源分配中，有基于VCG拍卖的带宽资源分配。但是，基于VCG的方法存在一个严重的缺点，因为它们不考虑公平性能。这在资源分配环境中显然是不希望的，其中集中器应当在公平性方面提供一定程度的QoS保证。之前所考虑的场景模型是针对于窄带通信的，若考虑到宽带PLC，就面临着如何将载波资源进行有效分配的问题。

实际的宽带PLC场景模型如图1所示，其中第一层级为集中器1，第二层级为采集器2，第三层级为电表3。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种用于宽带PLC电力线通信的载波资源分配方法及设备，主要用于解决宽带PLC电力线通信中载波分配的效率与公平性，并且实现较好的连接阻塞概率性能。

本发明具体由以下技术方案来实现：

一种基于宽带PLC的载波资源分配方法，设置至少一个集中器、N个簇头节点CLs和N个叶子节点LFs,每个簇头节点定义为CL_k，k∈{1,2,...,N}，每个叶子节点定义为LF_k，k∈{1,2,...,N}；集中器负责分配载波资源给簇头节点，簇头节点之间相互竞争载波资源，并将从集中器获得的部分或全部载波资源中继给叶子节点进行数据传输；所述载波资源分配方法具体包括：

1)每个簇头节点CL_k向集中器提交标量值b_k，b_k表示簇头节点CL_k传递比特数的能力，并且b_min≤b_k≤b_max，其中b_min、b_max分别为簇头节点传输比特数能力的最小值和最大值；每个叶子节点LF_k提交其误码率给集中器，则LF_k传递比特数的能力为：