专利名称：电力线与无线通信混合自动组网方法
技术领域：
本发明涉及电力线与无线通讯领域，尤其涉及一种电力线与无线通信混合自组网方法。
背景技术：
现行已有的电力线的组网方式以多次组网、分簇路由的方式进行组网，组网速度相对较慢，其路由以节点间竞争的方式形成网络拓扑结构，以“能通信”作为组网的优选方式，只能保证该级节点与上级节点之间的路径为同级节点中最优而不能保证整个拓扑路径信息传输最优，虽然这类型的方法能够实现正常通信，且能够满足窄带通信的通信要求，但不可避免的由于部分节点的负载、特征阻抗变化、信号承载能力不足而导致网络拓扑中信号较弱的节点通信不稳定的问题。 而短距离无线通信方式，受气候、环境、电磁干扰的影响很大，在环境存在吸波能力强的物体，或者存在多个电磁发射源的情况下，无线信道将会受到干扰。现行已有的短距离无线通信方式主要以“点对点”的透传方式为主。其中“点对点”方式的设备之间互相“透明”，相互之间广播发送数据，存在信号之间互相冲突、无线信道资源浪费、通信可靠性差、数据安全性差等缺点。而目前现有的无线组网方法比较简单，组网建立在通信信道良好的基础上构建骨干树网网络，以竞争父节点的方式形成网络拓扑结构，在受气候、环境、电磁干扰影响的情况下，通信会极其不稳定且影响组网效果。现行的电力线与无线结合的路由方式主要以双路由切换的方式为主。在原有网络的基础上，若其中一个通道不通的情况下切换到另一种通信方式，此方式并不能很好的解决两种信道都不通的“信息孤岛”的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种能够解决现行已有的电力线与无线结合的通信方式组网结构单一、不能够智能判断信道的优劣等缺点的电力线与无线混合组网的方式。为了解决上述问题，本发明提出一种技术方案，其内容为，一种电力线与无线通信混合自动组网方法，采用电力线组网与无线通信组网混合，组成拓扑结构的网络，拓扑结构的网络中设有一个主节点和多个子节点，每个子节点处设有电力线路由和无线路由，其组网包括步骤，SI、主节点发出组网命令，电力线进行组网并通过电力线信道将各子节点的电力线路由信息上报到主节点上，无线通讯进行组网并通过无线信道的各子节点的无线路由信息上报到主节点上；S2、将主节点处的电力线路由表与无线路由表进行关联，根据电力线节点信息与无线通信节点信息在路由表上的标记自动寻找优选节点并形成组网，所述电力线信道上的子节点为优选节点，当优选节点的组网没有覆盖关联后的路由表上的信息时，使用无线通信信道将剩余的各子节点组网；
S3、组网结束，进入网络维护状态。其中,所述步骤SI具体包括，SI I、将主节点连接于电力线组网中，并对主节点初始化；S12、电力线进行组网并记录电力线路由信息，无线上报方式进行组网并记录无线路由信息；S13、判断步骤S12是否结束，若结束，进入下一步骤，若没结束，返回继续组网，其判断方法是，收集信息会有数据发送与反馈，在上一子节点添加后的一定时间内若无信息继续反馈则表示组网结束，若一定时间内仍有信息反馈，则表示组网未结束。其中，所述步骤S2具体包括，S21、关联并匹配电力线路由表与无线路由表，确认局域网内设备信息；·S22、优化网络结构，通过电力线节点信息与无线通信节点信息在路由表上的标记不同自动寻找优选节点，所述电力线节点为优选节点；S23、将步骤S22优化后的网络节点信息与所述关联后路由表的信息进行对比，查看是否有设备未添加在网络中，若不存在未添加设备，则直接进入步骤S25;S24、若存在未添加的设备，则通过无线信道将该设备添加到组网中，然后进入步骤 S25 ；S25、等待其他节点自行上报组网，进一步添加局域网内的设备，其方法是，预设定一个时间阈值，在上一子节点添加后的规定时间若无信息继续反馈则表示组网结束，预设定一个时间总值，在规定时间总值到达后表示组网结束。其中，所述步骤S22的方法是采用比较电力线信道信噪比，包括子节点实时对电力线信道进行侦听，获取信道内无用的噪声以及由主节点发来的信号作比较，记录下当前信噪比数值并换算成速率值，数据传输将以此速率与其他电力线的子节点设备通信。其中，所述步骤S23的方法是当S22所述的通信速率值低于程序内设定的第一阈值则自动调整自身设备的信号发射功率，当调整发射功率值高于程序内设定的第二阈值且速率值低于程序设定的第一阈值时，则记录该电力线信道上的子节点为不通节点。其中，所述网络维护时，新添加的设备以及网络断开的设备可自行上报加入组网。其中，所述新添加的设备以及网络断开的设备可自行上报加入组网的步骤为，al、所述主节点发送路由表维护信息到各子节点路由器，查询子节点路由表设备在线信息；a2、所述主节点路由器是否接收到各子节点路由器的ACK响应包，若ACK响应延时返回步骤al，若不能正常接收到ACK响应包，则标记非在线设备，进入下一步骤；a3、根据标记的非在线设备，查询主节点路由表中的备用路由；a4、若存在替代路由，则进入步骤a6，若不存在替代路由，则主动上报组网加入报文，进入步骤a5 ；a5、若没有收到回复报文，则返回继续发送组网加入报文，若接收到回复确认报文，则进入步骤a6 ；a6、更新局域网内的主节点路由表，回到网络维护状态。其中，所述无线上报方式进行组网时，各节点对接收到的其他节点地址发送程序内设定的测试数据包，发送过程采用冲突避让的方式，各子节点根据接收到的所述数据包进行比较算出丢包率，并对结果进行分级，主节点根据收到的结果进行比较并设定好网络跳数，最闻的跳数级为8级。区别于现有技术的电力线与无线结合的路由方式，电力线与无线结合的通信方式组网结构单一、不能够智能判断信道的优劣、通信速率较低等缺点，同时现有技术并不能很好的解决“信息孤岛”的问题，本发明的有益效果是，采用电力线与无线混合自动组网的方式，可以自动的分辨最佳信道并作出选择，使得组网速度快，电力线和无线分别自动组网，然后将路由表关联匹配，以电力线为第一通信信道，当电力线信道不能连接到所有设备进行组网时，由无线组网进行组网，形成一个以电力线网路为主，无线网络为辅的全面覆盖的混合自动组网网络，这样解决了 “信息孤岛”问题。
图I是本发明的电力线与无线混合自动组网方法的流程框图；图2是本发明的网络维护阶段新添加设备以及通信中断设备自动加入网内流程 框图；图3是本发明的一种具体使用实施例的示意图。
具体实施例方式为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。请参阅图I、图2以及图3，本实施方式一种电力线与无线通信混合自动组网方法，采用电力线组网与无线通信组网混合，组成拓扑结构的网络，拓扑结构的网络中设有一个主节点和多个子节点，每个子节点处设有电力线路由和无线路由，其组网包括步骤，SI、主节点发出组网命令，电力线进行组网并通过电力线信道将各子节点的电力线路由信息上报到主节点上，无线通讯进行组网并通过无线信道的各子节点的无线路由信息上报到主节点上；也就是说，每个子节点都会有电力线路由和无线路由，电力线和无线分别通过各自的信道将可以收集到的路由信息上报到主节点，这里的主节点是指拓扑结构的网络中的主设备，各子节点是指拓扑结构的网络中的分支设备。S2、将主节点处的电力线路由表与无线路由表进行关联，根据电力线节点信息与无线通信节点信息在路由表上的标记自动寻找优选节点并形成组网，这样就会将拓扑结构网络中的所有能够连接组网的子节点信息都记录在关联路由表上，所述电力线信道上的子节点为优选节点，当优选节点的组网没有覆盖关联后的路由表上的信息时，使用无线通信信道将剩余的各子节点组网；在本实施例中关联路由表的过程是，(I)建立主节点处的关联路由表；(2)存入电力线路由表、无线路由表的网络标记、地址信息；(3)寻找无线路由表中存在电力线路由表的节点；(4)写入关联标记，建立电力线路由表与无线路由表相同节点的关联；(5)结束关联。这样就可以通过关联后的路由表通过标记的不同，自动寻找优选节点，本发明中，所述电力线的信道为优选信道，首先是以电力线信道组网，当电力线组网中的设备没有包括所有关联路由表中的设备时，使用无线通信信道将剩余的各子节点的设备组到组网中。S3、组网结束，进入网络维护状态。
区别于现有技术的电力线与无线结合的路由方式，电力线与无线结合的通信方式组网结构单一、不能够智能判断信道的优劣、通信速率较低等缺点，同时现有技术并不能很好的解决“信息孤岛”的问题，本发明的有益效果是，采用电力线与无线混合自动组网的方式，可以自动的分辨最佳信道并作出选择，使得组网速度快，电力线和无线分别自动组网，然后将路由表关联匹配，以电力线为第一通信信道，当电力线信道不能连接到所有设备进行组网时，由无线组网进行组网，形成一个以电力线网路为主，无线网络为辅的全面覆盖的混合自动组网网络，这样解决了 “信息孤岛”问题。在本实施例中，所述步骤SI包括，SI I、将主节点连接于电力线组网中，并对主节点初始化；S12、电力线进行组网并记录电力线路由信息，无线上报方式进行组网并记录无线路由信息；
S13、判断步骤S12是否结束，若结束，进入下一步骤，若没结束，返回继续组网，其判断方法是，收集信息会有数据发送与反馈，在上一子节点添加后的一定时间内若无信息继续反馈则表示组网结束，若一定时间内仍有信息反馈，则表示组网未结束。在本实施例中，所述步骤S2具体包括，S21、关联并匹配电力线路由表与无线路由表，确认局域网内设备信息；S22、优化网络结构，通过电力线节点信息与无线通信节点信息在路由表上的标记不同自动寻找优选节点，所述电力线节点为优选节点；S23、将步骤S22优化后的网络节点信息与所述关联后路由表的信息进行对比，查看是否有设备未添加在网络中，若不存在未添加设备，则直接进入步骤S25;S24、若存在未添加的设备，则通过无线信道将该设备添加到组网中，然后进入步骤 S25 ；S25、等待其他节点自行上报组网，进一步添加局域网内的设备，其方法是，预设定一个时间阈值，在上一子节点添加后的规定时间若无信息继续反馈则表示组网结束，预设定一个时间总值，在规定时间到达后表示组网结束。在本实施例中，所述步骤S22的方法是采用比较电力线信道信噪比，包括子节点实时对电力线信道进行侦听，获取信道内无用的噪声以及由主节点发来的信号作比较，记录下当前信噪比数值并换算成速率值，数据传输将以此速率与其他电力线的子节点设备通信；所述步骤S23的方法是当S22所述的通信速率值低于程序内设定的第一阈值则自动调整自身设备的信号发射功率，当调整发射功率值高于程序内设定的第二阈值且速率值低于程序设定的第一阈值时，则记录该电力线信道上的子节点为不通节点。上述调整速率的过程中，若当前节点SNR值低于程序内设定的第三阈值，则记录为“通信不良”，并发出寻查匹配，与其他节点作SNR值匹配，若有新节点匹配则与新节点建立链接，否则保持原来的链接。在本实施例中，所述网络维护时，新添加的设备以及网络断开的设备可自行上报加入组网，也就说，电力线与无线通信混合组网结束后，若网络中添加入新的设备，或者原来的网络中关闭的网络打开了，都可以添加到网络中。在本实施例中，所述新添加的设备以及网络断开的设备可自行上报加入组网的步骤为，
al、所述主节点发送路由表维护信息到各子节点路由器，查询主节点路由表设备在线信息；a2、所述主节点路由器是否接收到各子节点路由器的ACK响应包，若ACK响应延时返回步骤al，若不能正常接收到ACK响应包，则标记非在线设备，进入下一步骤；a3、根据标记的非在线设备，查询主节点路由表中的备用路由；
a4、若存在替代路由，则进入步骤a6，若不存在替代路由，则主动上报组网加入报文，进入步骤a5 ；a5、若没有收到回复报文，则返回继续发送组网加入报文，若接收到回复确认报文，则进入步骤a6 ；a6、更新局域网内的主节点路由表，回到网络维护状态。在本实施例中，所述无线上报方式进行组网时，各节点对接收到的其他节点地址发送程序内设定的测试数据包，发送过程采用冲突避让的方式，各子节点根据接收到的所述数据包进行比较算出丢包率，并对结果进行分级，主节点根据收到的结果进行比较并设定好网络跳数，最高的跳数级为8级，这样通过智能分析误码率状况，分析最优信道，能实现自动跳级与变频，避让外界干扰，增加组网成功率。本发明在具体的使用中，如图3所示，是一个拓扑结构的组网，电力线和无线通信同时组网并且关联，得到所有的设备信息，然后优化网络结构，优先以电力线信道通信组网(如A、B、C、D、G组)，组间的数据交互通过主节点管理通信。优化网络结构后，部分设备由于信号衰减大、电力线间相互隔离等原因无法通过电力线组网，如A5、El、F组，这些无连接的设备则成为了 “信息孤岛”存在于该设备网络中，本发明设计的组网设备，同时具备电力线与无线组网的功能，因此，这些在电力线信道中作为“信息孤岛”的设备可通过无线连接进入该设备网络中A5通过无线添加连接到A4，El通过无线添加连接到主节点，然后作为中继连接与E组的其余设备通过电力线组网，F组在电力线信道上相互独立，则全部通过无线组网连接到主节点上，这样就形成了一个以电力线信道为主，无线信道为辅的混合组网网络。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种电力线与无线通信混合自动组网方法，其特征在于采用电力线组网与无线通信组网混合组成拓扑结构的网络，拓扑网路中设有一个主节点和多个子节点，每个子节点处设有电力线路由和无线路由，其组网包括步骤， 51、主节点发出组网命令，电力线进行组网并通过电力线信道将各子节点的电力线路由信息上报到主节点上，无线通讯进行组网并通过无线信道的各子节点的无线路由信息上报到主节点上； 52、将主节点处的电力线路由表与无线路由表进行关联，根据电力线节点信息与无线通信节点信息在路由表上的标记自动寻找优选节点并形成组网，所述电力线信道上的子节点为优选节点，当优选节点的组网没有覆盖关联后的路由表上的信息时，使用无线通信信道将剩余的各子节点组网； 53、组网结束，进入网络维护状态。
2.根据权利要求I所述的电力线与无线通信混合自动组网方法，其特征在于，所述步骤SI具体包括， 511、将主节点连接于电力线组网中，并对主节点初始化； 512、电力线进行组网并记录电力线路由信息，无线上报方式进行组网并记录无线路由信息； 513、判断步骤S12是否结束，若结束，进入下一步骤，若没结束，返回继续组网，其判断方法是，收集信息会有数据发送与反馈，在上一子节点添加后一定时间内若无信息继续反馈则表示组网结束，若一定时间内仍有信息反馈，则表示组网未结束。
3.根据权利要求I所述的电力线与无线通信混合自动组网方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括， 521、关联并匹配电力线路由表与无线路由表，确认局域网内设备信息； 522、优化网络结构，通过电力线节点信息与无线通信节点信息在路由表上的标记不同自动寻找优选节点，所述电力线节点为优选节点； 523、将步骤S22优化后的网络节点信息与所述关联后路由表的信息进行对比，查看是否有设备未添加在网络中，若不存在未添加设备，则直接进入步骤S25; 524、若存在未添加的设备，则通过无线信道将该设备添加到组网中，然后进入步骤S25 ； 525、等待其他节点自行上报组网，进一步添加局域网内的设备，其方法是，预设定一个时间阀值，在上一子节点添加后的规定时间若无信息继续反馈则表示组网结束，预设定一个时间总值，在规定时间总值到达后表示组网结束。
4.根据权利要求3所述的电力线与无线通信混合自动组网方法，其特征在于，所述步骤S22的方法是采用比较电力线信道信噪比，包括子节点实时对电力线信道进行侦听，获取信道内无用的噪声以及由主节点发来的信号作比较，记录下当前信噪比数值并换算成速率值，数据传输将以此速率与其他电力线的子节点设备通信。
5.根据权利要求3所述的电力线与无线通信混合自动组网方法，其特征在于，所述步骤S23的方法是当S22所述的通信速率值低于程序内设定的第一阈值则自动调整自身设备的信号发射功率，当调整发射功率值高于程序内设定的第二阈值且速率值低于程序设定的第一阈值时，则记录该电力线信道上的子节点为不通节点。
6.根据权利1-5任一项所述的电力线与无线通信混合自动组网方法，其特征在于，所述网络维护时，新添加的设备以及网络断开的设备可自行上报加入组网。
7.根据权利5所述的电力线与无线通信混合自动组网方法，其特征在于，所述新添加的设备以及网络断开的设备可自行上报加入组网的步骤为， al、所述主节点发送路由表维护信息到各子节点路由器，查询主节点路由表设备在线信息； a2、所述主节点路由器是否接收到各子节点路由器的ACK响应包，若ACK响应延时返回步骤al，若不能正常接收到ACK响应包，则标记非在线设备，进入下一步骤； a3、根据标记的非在线设备，查询主节点路由表中的备用路由； a4、若存在替代路由，则进入步骤a6，若不存在替代路由，则主动上报组网加入报文，进入步骤a5 ； a5、若没有收到回复报文，则反回继续发送组网加入报文，若接收到回复确认报文，则进入步骤a6 ； a6、更新局域网内的主节点路由表，回到网络维护状态。
8.根据权利I所述的电力线与无线通信混合自动组网方法，其特征在于，所述无线上报方式进行组网时，各节点对接收到的其他节点地址发送程序内设定的测试数据包，发送过程采用冲突避让的方式，各子节点根据接收到的所述数据包进行比较算出丢包率，并对结果进行分级，主节点根据收到的结果进行比较并设定好网络跳数，最高的跳数级为8级。
全文摘要
本发明公开了一种电力线与无线通信混合自动组网方法，采用电力线组网与无线通信组网混合组成拓扑结构的网络，以电力线信道为第一信道进行组网，当电力线信道不通的时候，通过无线通信信道将设备组网。本发明的有益效果是，能够智能分辨最优信道组网，组网速度快，并且有效的解决“信息孤岛”的存在。
文档编号H04B3/54GK102801637SQ201210327300
公开日2012年11月28日 申请日期2012年9月6日 优先权日2012年9月6日
发明者杨树, 林大朋, 陈勇, 史兵, 程钟源, 何业慎, 毛珊, 张夕红, 陆欣, 孙丽莉 申请人:深圳市国电科技通信有限公司