[发明专利]电力线通信网络中基于用户影响度的关键节点选择方法

说明书

本发明公开了电力线通信网络中基于用户影响度（User Influence Degree,简称UID）的关键节点选择方法。本发明的核心思想是基于用户之间的有向请求链接关系，通过将各用户的初始化UID进行不断迭代更新，使拥有更多链接请求的用户获得更高的UID，从而将其选择为关键用户节点。实践证明了此方法具有很好的实用性和易实现性等特点，且与用户实际请求的情况相符合，能够可靠地进行关键用户节点的选择，对构建基于关键节点的边缘缓存网络系统具有重要意义。

技术领域

本发明涉及的是电力线通信网络中一种基于用户影响度的关键节点选择方法，属于电力线通信(Power Line Communication，简称PLC)领域。

背景技术

随着智能电网系统的快速发展，智能传感器设备在智能电网系统中的应用变得越来越广泛。由此造成了智能电网系统中的网络流量呈爆炸式增长，并且预计在未来几年这些网络流量的增长趋势将会持续甚至更加强劲。由于智能电网中大量的数据传输都存在于回程链路，从而造成了很多冗余的数据传输，使包括传输能量损耗和传输可靠性等在内的系统性能受到严重影响。因此，如何有效减少冗余的数据传输，缓解网络流量的阻塞以达到系统性能的提升，是智能电网系统面临的一个巨大挑战。

在此背景下，缓存技术被提出来缓解不断增长的网络流量。缓存技术可以将用户所需的内容存储在诸如小基站和用户设备等缓存节点之中。相比于控制主机站，这些缓存节点离用户更近，因此，将内容缓存在这些节点可以显著得减少回程链路传输，从而减少系统大量传输能量损耗、提高传输的可靠性的。

最近的大量关于缓存技术的研究都是聚焦于无线网络系统，但是，基于无线网络的缓存机制是不容易应用于智能电网系统的。这是由于在智能电网中，许多电气设备不具备无线接口，因而无法接入到无线网络。在这种情况下，电力线通信被提出来应用与智能电网系统中。由于各种电气设备本质上都是通过电力线来连接的，因而能够很方便的接入到PLC网络。此外，考虑到PLC网络是采用分布极其广泛的电力网络作为信息传输媒介，所以PLC网络可以很好的运用于偏远地区的用户。但由于PLC信道中脉冲噪声以及快衰落的影响，在PLC网络进行远距离信号传输是一个挑战。因此，研究者们提出了将缓存技术应用于PLC网络，构建可缓存的PLC系统来提高PLC网络的传输性能。

在构建缓存系统时，一个关键的问题就是如何选择合适的网络节点作为缓存节点来存储用户需求的数据。原则上，这些缓存节点必须要更接近用户，并且被大部分用户所访问。也就是说，缓存节点必须是网络中的一些关键节点。在无线网络系统中，小基站和一些拥有较广泛的社交关系的用户的设备，都可以作为关键节点而被选择，很多相关研究都已给出了无线网络系统中的关键缓存节点的选取方案。然而，如何在PLC网络系统中选择合适缓存节点仍缺乏研究。而无线网络系统中的关键缓存节点的选择方法并不适用于PLC网络系统。

因此，本发明将对电力线通信网络中一种基于用户影响度的关键节点选择方法进行说明。

发明内容

发明目的：考虑目前关于缓存系统中的关键缓存节点的选择方案都是针对于无线网络系统的，本发明为可缓存的电力线通信网络设计了一种基于用户影响度的关键节点选择方法。

通常，PLC接入网是通过安装在电力网络中的变压器单元上的主基站(MasterBase Station，简称MBS)连接到骨干网。室内用户则通过一个从基站(Slaver BaseStation，简称SBS)连接到MBS，从而接入PLC网络。其中SBS通常位于室内的电表单元，因而离室内用户非常近。基于这种网络结构，可以考虑将用户需求的流行内容缓存在SBS上安装的缓存设备中。也就是说，这些SBS可以作为缓存系统中的关键缓存节点。由于每个室内用户都对应一个SBS，为了简化问题，可将每个室内用户和对应的SBS等效为一个用户节点，因此选择关键的SBS作为缓存节点问题就等效为选择关键的用户节点的问题。

技术方案：本发明提出的电力线通信网络中一种基于用户影响度的关键节点选择方法，该方法主要包括以下几个阶段。