CN114759953B - 一种应用于hplc的逻辑相位选择方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种应用于HPLC的逻辑相位选择方法，包括如下步骤，根据HPLC技术的特性，从节点在入网前综合接收到信标个数和信噪比SNR两个因素选择逻辑相位；入网后根据接收到的信标个数和信噪比SNR实时更新自己的逻辑相位；代理变更时等阶段根据在三相上通信率确定自己的逻辑相位，从节点在不同阶段根据逻辑相位信息进行报文交互，从而提高报文的发送成功率，增强通信性能，减少网络的变化，提高系统的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电力线高速载波通信技术领域，尤其涉及一种应用于HPLC的逻辑相位选择方法。
背景技术
电力线高速载波通信（High Power line communication，HPLC）技术是一种高速电力线通信技术，是指利用电力线作为传输介质进行数据通信的一种技术。电力线通信按工作频带可分为窄带低速电力线通信、窄带高速电力线通信和宽带高速电力线通信，窄带电力线通信可使用的频率范围为3kHz至500kHz，由于带宽相对较窄，只能提供较低传输速率的通信服务，且抗干扰能力较弱，一次抄表成功率很难突破90%以上。面向电力抄表的宽带高速电力线通信工作频率范围为2MHz～12MHz，具有相对较宽的带宽，能够提供数百kbps至几Mbps的数据传输速率，且电力线在高频段的噪声相对较弱，相对于窄带电力线通信，通信可靠性和稳定性显著提升。
目前HPLC建立通信链路前首先进行自组网，使主节点与多个从节点建立一种树形网络的拓扑结构，如图1所示。在网络维护过程中，节点周期性的发送心跳检测、发现列表、通信成功率上报等报文，用于网络路由的评估，形成更全面的网络拓扑信息。从节点在与父节点通信过程中，如果通信链路受到干扰导致通信率下降，从节点可以评估出一个新的代理父节点，进行父节点的代理变更，从而获取一个通信链路更优的路由表项。
HPLC技术支持TDMA和CSMA/CA的信道访问机制，CSMA时隙中，节点必须通过信道竞争冲突避免后才能占用信道进行报文发送。整个CSMA时隙，需要按照相线的个数，进行均衡分割，节点间通信时，需要在对应的相线时隙里进行报文交互。主节点基本都是三相供电，因此可以在A、B、C任何一个相位上进行数据通信。从节点大多是单相供电，数据通信也仅仅在所属的物理相位上。但是，从节点在所属物理相位上发送报文，实际上并不能保证在其他相位上通信性能不佳，相反的，有可能在其他非所属物理相位上的通信率更优。这种情况下，如果一直在所属相位上进行数据交互，会导致通信性能降低，系统稳定性不足。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种应用于HPLC的逻辑相位选择方法。在所述方法中，提出“逻辑相位”概念，表示在三相位中通信性能最好的相位。根据HPLC技术的特性，节点在入网前、入网后、代理变更时等阶段，确定自己的逻辑相位，依据逻辑相位而非物理相位，在CSMA时隙对应相线时间片上进行报文的发送，从而提高报文的发送成功率，增强通信性能，减少网络的变化，提高系统的稳定性。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种应用于HPLC的逻辑相位选择方法，应用于从节点在入网前的逻辑相位选择阶段，该方法：
步骤101，从节点进行信标帧的侦听，获取网络信息；
步骤102，从节点选择候选父节点并判断候选父节点是否为主节点，若是，则进入步骤103；若否，则获取候选父节点的逻辑相位，使自身的逻辑相位与候选父节点的逻辑相位相同，流程结束；
步骤103，获取从节点在三相位上的信噪比SNR，判断从节点三相位上中是否有一相位比其他两相位的信噪比SNR均大于阈值M，若是，则选择信噪比SNR大的相位作为自身的逻辑相位，流程结束；若否，则进入步骤104；
步骤104，判断从节点三相位上中是否有一相位上的信标接收数量均比其他两相位多，若是，则选择信标接收数量多的相位作为自身的逻辑相位，流程结束；若否，则进入步骤105；
步骤105，判断从节点三相位上中是否有一相位的信噪比SNR均比其他两相位大，若是，则选择信噪比SNR大的相位作为自身的逻辑相位，流程结束；若否，则进入步骤103，
应用于从节点入网后的逻辑相位选择阶段，该方法：
步骤201，从节点判断父节点是否为主节点，若是，则进入步骤202；若否，则从节点的逻辑相位不变，流程结束；
步骤202，判断从节点中新相位接收的信标个数比原相位是否多百分比a，若是，则进入步骤203；若否，则进入步骤204；
步骤203，判断从节点中在新相位上信噪比SNR是否大于等于原相位的信噪比SNR，若是，则进入步骤206；若否，则进入步骤204；
步骤204，连续侦听T个信标周期，判断从节点三相位上中是否有一相位比其他两相位的信噪比SNR均大于阈值N，且此相位上接收的信标个数大于0，若是，则进入步骤205；若否，则流程结束；
步骤205，判断此相位是否是原有的逻辑相位，若是，则流程结束；若否，则进入步骤206；
步骤206，选择所述新相位作为自身的逻辑相位，
应用于从节点代理变更时的逻辑相位选择阶段，该方法：
步骤301，从节点选择候选父节点；
步骤302，判断候选父节点是否为主节点，若是，则进入步骤303；若否，则获取候选父节点的逻辑相位，使自身的逻辑相位与候选父节点的逻辑相位相同，流程结束；
步骤303，计算在三相位上的通信率；
步骤304，选择通信率最大的相位作为自身的逻辑相位。
优选地，还包括如下步骤：
步骤401，从节点通过逻辑相位进行报文发送。
优选地，所述阈值M设定为6dB～8dB。
优选地，所述百分比a为65%～75%。
优选地，所述信标周期的数量T为3～8个。
优选地，所述阈值N设定为9dB～11dB。
优选地，所述通信率是根据三相上接收的信标数量和网络维护中的报文综合计算获得。
基于上述技术方案，本发明的有益效果是：
1）本发明在入网前综合接收到信标个数和信噪比SNR两个因素选择逻辑相位，能够精准地选择出最佳通信相位，提高了入网报文发送的成功率，提高了入网速度；
2）本发明在入网后根据接收到的信标个数和信噪比SNR实时更新自己的逻辑相位，使报文的收发性能能够维持最大化，减少了网络的变化，提高了系统的稳定性；
3）本发明在代理变更时逻辑相位的选择，能够在路由变化时，及时的将自己的逻辑相位切到最佳相位，避免了通信性能的降低，保证了报文收发的成功率。
附图说明
图1是一个实施例中HPLC基本网络拓扑示意图；
图2是一个实施例中从节点入网前逻辑相位选择方法流程图；
图3是一个实施例中从节点入网后逻辑相位选择方法流程图；
图4是一个实施例中从节点代理变更时逻辑相位选择方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参照图1、2，本实施例提供一种应用于HPLC的逻辑相位选择方法，应用于从节点在入网前的逻辑相位选择阶段，该方法包括以下步骤：
步骤101，从节点进行信标帧的侦听，获取网络信息，通过综合判断，选择候选的父节点；
其中，从节点进行信标帧的侦听，侦听到的主节点的信标，是A、B、C三相的信标信息。该信标帧是主节点和从节点发送的携带有网络管理和维护信息的、用于特定目的的管理消息。主节点会周期性地分别在A、B、C三相上发送信标帧，从节点一般只在自己的相位上发送信标帧。
步骤102，判断父节点是否是主节点，如果父节点不是主节点，则获取此父节点的逻辑相位，自身的逻辑相位与父节点的逻辑相位相同，流程结束。否则，进入步骤3；
步骤103，判断相位1的信噪比SNR是否比其他两相位的信噪比SNR都大6dB，若是，则选择此逻辑相位1作为自己的逻辑相位，流程结束。否则，进入步骤104；
步骤104，判断在相位2上接收的信标数量是否比其他两个相位的都多，若是，则选择此逻辑相位2作为自己的逻辑相位，流程结束。否则进入步骤105；
步骤105，判断相位3的信噪比SNR是否比其他两相位的信噪比SNR都大，若是，则选择此逻辑相位3作为自己的逻辑相位，流程结束。否则，进入步骤103。
本实施例中，入网前逻辑相位的选择，主要是综合在三相上的信噪比SNR和接收信标个数两个因素去确定的。优选信噪比SNR值比其他的大于6dB的相位，若信噪比SNR相差不大，次选接收信标个数大的相位，若接收信标个数相同，再选择信噪比SNR大的相位。通过步骤102至步骤105，能够精准地选择出最佳通信相位即逻辑相位，提高了入网报文发送的成功率，提高了入网速度。
参照图3，本实施例提供一种应用于HPLC的逻辑相位选择方法，应用于从节点入网后的逻辑相位更新阶段，该方法包括以下步骤：
步骤201，判断父节点是不是主节点，若不是主节点，逻辑相位不变，还是与父节点的逻辑相位相同，流程结束。否则，进入步骤202；
步骤202，判断在新相位上接收的信标个数比原相位的是否多70%，若是，则进入步骤203，否则进入步骤204；
步骤203，判断在新相位上信噪比SNR是否大于等于原相位的信噪比SNR，若是，进入步骤206，否则进入步骤204；
其中，所述步骤202和步骤203是入网后的逻辑相位更新的第一种条件，即满足在新相位上接收的信标个数比原相位高出70%，且信噪比SNR也是最好的。
步骤204，连续侦听5个信标周期，判断在某相位上的信噪比SNR是否比其他两相位的SNR均大10dB，且此相位上接收的信标个数大于0，若是，进入步骤205。否则，流程结束。
其中，所述步骤204，是入网后的逻辑相位更新的第二种条件，即在连续的5个信标周期，新相位的信噪比SNR都比另外两个相位的SNR大10dB，且接收信标的个数大于0。
步骤205，判断此相位是否是原有的逻辑相位，若是，则流程结束。否则进入步骤206；
步骤206，选择此新的相位作为自己的逻辑相位。
本实施例中，通过在入网后根据接收到的信标个数和信噪比SNR实时更新自己的逻辑相位，使报文的收发性能能够维持最大化，减少了网络的变化，提高了系统的稳定性。
参照图4，本实施例提供一种应用于HPLC的逻辑相位选择方法，应用于从节点代理变更时的逻辑相位选择阶段，该方法包括以下步骤：
步骤301，选择候选的父节点；
步骤302，判断父节点是否是主节点，若不是主节点，获取父节点的相位，逻辑相位与父节点的相位相同，流程结束，否则进入步骤203；
步骤303，分别计算在A、B、C三相位上的通信率；
其中，所述三相位上的通信率，是根据在三相上接收的信标数量和网络维护中的其他报文，综合计算出的通信率。通信率是能体现与其他节点或者相位通信好坏的量化标准。
步骤304，选择通信率最大的相位作为自己的逻辑相位。
本实施例中，通过在代理变更时逻辑相位的选择，能够在路由变化时，及时的将自己的逻辑相位切到最佳相位，避免了通信性能的降低，保证了报文收发的成功率。
实验情况
本实验采用1个主节点，500从节点，进行自组网测试。在实验环境和从节点个数均相同的条件下，分别测试在使用物理相位和逻辑相位两种不同场景下，组网后的抄表情况。实验中分别对500个从节点进行抄表测试，每个从节点抄读5000次，分别计算抄表成功数和抄表平均用时，具体如下表所示
| 从节点数量 | 抄表总次数 | 抄表成功数 | 抄表成功率 | 抄表平均用时（单位ms） | 代理变更总次数 | |
| 物理相位场景 | 500 | 1500000 | 1449750 | 96.65% | 1087 | 168 |
| 逻辑相位场景 | 500 | 1500000 | 1497300 | 99.82% | 893 | 125 |
从实验结果来看，使用本发明提出的逻辑相位场景，抄表成功率和抄表效率均有提高。抄表成功功率能提高3.28%，抄表效率总体提高不少，提高约17.84%，代理变更降低了25.6%。
从实验数据来看，使用本发明逻辑相位的方案，提高了通信质量，减少了网络的变化，提高了系统的稳定性。
以上所述仅为本发明所公开的一种应用于HPLC的逻辑相位选择方法的优选实施方式，并非用于限定本说明书实施例的保护范围。凡在本说明书实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种应用于HPLC的逻辑相位选择方法，其特征在于，应用于从节点在入网前的逻辑相位选择阶段，该方法包括如下步骤：
步骤101，从节点进行信标帧的侦听，获取网络信息；
步骤102，从节点选择候选父节点并判断候选父节点是否为主节点，若是，则进入步骤103；若否，则获取候选父节点的逻辑相位，使自身的逻辑相位与候选父节点的逻辑相位相同，流程结束；
步骤103，获取从节点在三相位上的信噪比SNR，判断从节点三相位上中是否有一相位比其他两相位的信噪比SNR均大于阈值M，若是，则选择信噪比SNR大的相位作为自身的逻辑相位，流程结束；若否，则进入步骤104；
步骤104，判断从节点三相位上中是否有一相位上的信标接收数量均比其他两相位多，若是，则选择信标接收数量多的相位作为自身的逻辑相位，流程结束；若否，则进入步骤105；
步骤105，判断从节点三相位上中是否有一相位的信噪比SNR均比其他两相位大，若是，则选择信噪比SNR大的相位作为自身的逻辑相位，流程结束；若否，则进入步骤103，
应用于从节点入网后的逻辑相位选择阶段，该方法包括如下步骤：
步骤201，从节点判断父节点是否为主节点，若是，则进入步骤202；若否，则从节点的逻辑相位不变，流程结束；
步骤202，判断从节点中新相位接收的信标个数比原相位是否多百分比a，若是，则进入步骤203；若否，则进入步骤204；
步骤203，判断从节点中在新相位上信噪比SNR是否大于等于原相位的信噪比SNR，若是，则进入步骤206；若否，则进入步骤204；
步骤204，连续侦听T个信标周期，判断从节点三相位上中是否有一相位比其他两相位的信噪比SNR均大于阈值N，且此相位上接收的信标个数大于0，若是，则进入步骤205；若否，则流程结束；
步骤205，判断此相位是否是原有的逻辑相位，若是，则流程结束；若否，则进入步骤206；
步骤206，选择所述新相位作为自身的逻辑相位，
应用于从节点代理变更时的逻辑相位选择阶段，该方法包括如下步骤：
步骤301，从节点选择候选父节点；
步骤302，判断候选父节点是否为主节点，若是，则进入步骤303；若否，则获取候选父节点的逻辑相位，使自身的逻辑相位与候选父节点的逻辑相位相同，流程结束；
步骤303，计算在三相位上的通信率，所述通信率是根据三相上接收的信标数量和网络维护中的报文综合计算获得，通信率是能体现与其他节点或者相位通信好坏的量化标准；
步骤304，选择通信率最大的相位作为自身的逻辑相位。
2.根据权利要求1所述的一种应用于HPLC的逻辑相位选择方法，其特征在于，还包括如下步骤：
步骤401，从节点通过逻辑相位进行报文发送。
3.根据权利要求1所述的一种应用于HPLC的逻辑相位选择方法，其特征在于，所述阈值M设定为6dB～8dB之间的数值。
4.根据权利要求1所述的一种应用于HPLC的逻辑相位选择方法，其特征在于，所述百分比a为65%～75%之间的数值。
5.根据权利要求1所述的一种应用于HPLC的逻辑相位选择方法，其特征在于，所述信标周期的数量T为3～8个之间的数值。
6.根据权利要求1所述的一种应用于HPLC的逻辑相位选择方法，其特征在于，所述阈值N设定为9dB～11dB之间的数值。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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