低压电力线通信改进组网路由算法与通信协议研究

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1、硕士学位论文低压电力线通信改进组网路由算法与通信协议研究RESEARCHONIMPROVEDROUTINGALGORITHMANDCOMMUNICATIONPROTOCOLFORLOWVOLTAGEPOWERLINECOMMUNICATION李延祥哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM913.6学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文低压电力线通信改进组网路由算法与通信协议研究硕士研究生：李延祥导师：杨华高级工程师申请学位：全日制工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Clas

2、sifiedIndex:TM913.6U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONIMPROVEDROUTINGALGORITHMANDCOMMUNICATIONPROTOCOLFORLOWVOLTAGEPOWERLINECOMMUNICATIONCandidate：LiYanxiangSupervisor：A.Prof.YangHuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ElectricalEngineeringAffiliat

3、ion：SchoolofElectricalEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要低压电力线通信技术以其分布广泛、无需重新布线、成本低廉等特点，在路灯控制、智能家居和楼宇自动化、远程自动抄表等系统中得到大量应用。然而，由于电力线网络的物理拓扑多变、频率选择性衰减和信道干扰强烈等原因，使得其点对点有效通信距离和通信可靠性不足。目前普遍采用建立网络中继的策略来满足电力线通信网络规模扩展的需要。现存的各类组网路由

4、算法及可用于电力线网络的通信协议大多无法在算法复杂度和通信可靠性两方面取得兼顾。本文从提高通信可靠性和稳定性的角度，针对自动抄表系统，研究低压电力线通信组网路由算法和通信协议的改进方案。本文首先通过对低压电力线通信网络特性的研究，总结了电力线通信组网的特点及要求。在分析现存三种主要组网路由算法的优势和不足的基础上，提出了一种改进组网路由模型。通过通信成功率的对比，说明了与非交叠分簇模型相比，改进模型在通信可靠性和稳定性上具有不可比拟的优势。利用提出的改进路由模型进行组网路由算法的设计，通过Matlab仿真工具对算法进行了原理验证和实例分析。结果表明，改进组网路由算法充分利用了非交叠

5、分簇算法和单层人工蛛网算法的优势，实现了简单、高效、可靠组网的要求。接着，本文介绍了一种基于非交叠分簇路由模型的典型通信协议——PRIME标准，对其物理层及MAC层协议的内容和特点进行了深入细致的分析。并根据其存在的一些不足，利用改进组网路由算法，提出了相应的改进方案，提高了协议的灵活性、可靠性和通信效率。鉴于PRIME标准协议内容复杂，对节点存储空间和运算能力要求较高等不足，提出了符合我国DL/T645通讯规约的四层通信协议——CCMR协议。对其数据链路层和网络层协议进行了详细的算法及程序设计，分析了协议的特点及优势。最后，利用TrueTime工具箱，搭建了低压电力线网络仿真模型

6、。对PRIME协议、改进PRIME协议和CCMR协议进行了程序设计和仿真验证，定量比较分析了三种协议在各方面的性能。结果表明，与PRIME协议相比，采用改进组网路由模型及算法的通信协议，组网时间短、路由开销小、数据包投递率高，真正实现了高效可靠通信的要求，具有良好的市场价值和应用前景。关键词：电力线通信；组网路由算法；通信协议；PRIME标准；DL/T645；TrueTime工具箱I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractBecauseofcharacteristicsofwidedistribution,nonewlineandlowcost,lowvoltagepower

7、linetechnologyhasbeenwidelyusedinstreetlampcontrol,intelligenthomeandbuildingautomation,remoteautomaticmeterreadingsystem.However,thechangeablephysicaltopology,frequencyselectivefadingandstrongchannelinterference,restrictitscommunicatio