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低压电力线通信网络的路由技术研究

作　者: 冉庆华
导　师: 吴玉成
学　校: 重庆大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 电力线载波通信自动路由分簇算法鱼群算法
分类号: TP18
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

电力线网络是世界上分布最广泛的网络,具有物理强度高,不易被破坏的优点。电力线作为通信介质,不仅可以避免重新敷设通信线路,节约初期建设成本,而且后期的维护成本也较低。近年来,电力线载波通信被广泛地应用于电力自动抄表系统、楼宇控制、智能家居以及路灯控制等领域。由于低压电力线信道具有高衰减、高噪声、低阻抗和时变特性,因此低压电力线网络的通信环境十分恶劣,致使通信距离非常有限,可靠性不高。人们主要从物理层和网络层两个方面来延伸信号在低压电力线网络中的传输距离和提高通信的可靠性。就物理层技术方面,主是从信道编码、信号检测、信道估计与选择、功率分配和调制/解调方式来考虑;网络层方面是对低压电力线网络进行中继组网。然而,事实表明,低压电力线通信技术在物理层方面的潜力已经挖掘殆尽,即使应用目前最先进的物理层通信技术也不能满足实际需求。因此,在网络层对低压电力线通信网络进行研究,具有重大的意义。论文开展的主要工作有:①对于目前出现的多种有关电力线通信网络的路由方法,论文进行了分析总结,并把这些路由方法分成两类:即基于非交叠分簇的路由方法和基于蚁群算法的路由算法。然后对每一类路由方法的组网流程进行概括和描述。②针对现有低压电力线网络的组网方法有着协议较复杂,对硬件要求较高,可靠性较差的问题,论文提出了一种基于交叠分簇的低压电力线网络组网及路由重构算法。仿真表明,与非交叠分簇类路由算法相比,基于交叠分簇的路由算法具有较高的可靠性和较强的抗毁能力,而且可以根据信道质量的变化动态地建立、维护网络路由,保证了通信网络的有效性和可靠性。③针对在低压电力线通信网络中,通信环境具有时变性以及可能需要提供不同服务类型的特点,论文在分析低压电力线网络的拓扑结构和组网模型的基础上,给出了组网的优化目标函数,并根据鱼群算法的基本原理提出一种能够基于信道状态和服务需求的低压电力线网络组网算法。论文首先对原始鱼群算法中人工鱼的行为进行了重新定义以及定义了人工鱼生命长度这一概念从而形成新的鱼群算法,然后给出了组网算法的具体步骤。仿真结果表明,所提出的组网算法能根据低压电力线网络的信道状况和不同的服务需求而动态地建立起通信路由,并且通信路由表随着通信的进行可以不断地被优化。

低压电力线通信网络的路由技术研究

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