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一种电线载波与无线双模融合的优化通信方法

申请号 CN202310849345.3 申请日 2023-07-12 公开(公告)号 CN118018133A 公开(公告)日 2024-05-10
申请人 北京南瑞普瑞用电技术有限公司; 发明人 庄童; 邓风平; 王立业; 邱佳; 于志东; 曹冬华; 贺鑫; 杨亮; 刘宗征;
摘要 本 发明 公开了一种电 力 线载波与无线双模融合的优化通信方法,所述优化方法包括:发送采集任务并获取电力线载波通信和无线通信的接收 信号 强度数据RSSI和 信噪比 数据SNR;通过信噪比数据和接收信号强度数据评估待入网通信性能;通过通信性能较好的网络建立所述第一双模通信单元和所述第二双模通信单元的连接;以及通过建立的连接传输数据信息。通过双模通信单元及其中的组网控 制模 块 的具体设置和应用,在两个 节点 之间通过电力线载波通信和高速无线通信两种方式实现数据传输,以实现取长补短、相互融合的双模通信方式,并能够根据具体环境择优组网。
权利要求

1.一种电线载波与无线双模融合的优化通信方法,其特征在于,通过优化组网使第一双模通信单元和第二双模通信单元通过电力线载波通信或无线通信传输数据信息,所述方法包括:
发送采集任务并获取电力线载波通信和无线通信的接收信号强度数据RSSI和信噪比数据SNR,
通过信噪比数据和接收信号强度数据评估待入网通信性能,
通过通信性能较好的网络建立所述第一双模通信单元和所述第二双模通信单元的连接,以及
通过建立的连接传输数据信息,
其中,通过式(1)评估待入网通信性能:
其中,m表示第一双模通信单元,n表示第二双模通信单元; 表示第一和第二双模通信单元之间的待入网通信性能评估值; 表示t时刻第一和第二双模通信单元之间的接收信号强度; 表示t时刻第一和第二双模通信单元之间的信噪比; 为权值系数;其中,x=p或r,p代表电力线载波通信,r代表无线通信,
当评估电力线载波通信性能时,
当评估无线通信性能时,
2.根据权利要求1所述的一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法,其特征在于,每间隔30分钟以内的时间,对第一和第二双模通信单元之间的待入网通信性能重新进行评估。
3.根据权利要求1所述的一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法,其特征在于,所述方法还包括:
根据检测到的第一设定时间内当前网络通信情况判断当前网络工作环境,如当前网络为电力线载波通信且丢包率高于第一设定阈值时,则切换当前网络为无线通信;如当前网络为无线通信且丢包率高于第二设定阈值时,则切换当前网络为电力线载波通信。
4.根据权利要求3所述的一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法,其特征在于,所述第一设定时间不超过10分钟。
5.根据权利要求4所述的一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法,其特征在于,所述第一设定阈值小于第二设定阈值。
6.根据权利要求1‑5中任一项所述的一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法,其特征在于,所述方法还包括:
当通过无线通信采集数据信息时,如RSSI值小于‑95dBm,则网络连接切换为电力线载波通信;当通过电力线载波通信采集数据信息时,如RSSI值小于4dBm,则网络连接切换为无线通信。
7.根据权利要求6所述的一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法,其特征在于,采用自适应网络选择算法,分三阶段比较无线通信和电力线载波通信的RSSI值,选择通信性能较好的通信方式建立双模通信单元间的连接。
8.根据权利要求7所述的一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法,其特征在于,所述分三阶段比较无线通信和电力线载波通信的RSSI值,包括:
第一阶段:首先判断无线通信的RSSI值,若大于或等于‑70dBm则选择无线通信方式发送数据,反之判断电力线载波通信的RSSI值,若大于或等于16dBm则选择电力线载波通信方式发送数据,若小于16dBm则进入第二阶段进行选择;
第二阶段:首先判断无线通信的RSSI值,若大于或等于‑80dBm则选择无线通信方式发送数据,反之判断电力线载波通信的RSSI值,若大于或等于12dBm则选择电力线载波通信方式发送数据,若小于12dBm则进入第三阶段进行选择;
第三阶段:首先判断无线通信的RSSI值,若大于或等于‑90dBm则选择无线通信方式发送数据,反之判断电力线载波通信的RSSI值,若大于或等于5dBm则选择电力线载波通信方式发送数据,若小于5dBm则用无线通信方式发送数据。

说明书全文

一种电线载波与无线双模融合的优化通信方法

技术领域

[0001] 本发明涉及通信技术领域,特别涉及一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法。

背景技术

[0002] 目前用电信息采集本地通信大都采用电力线载波通信、微功率无线通信的方式。现有的载波传输方式容易受复杂电力线环境影响,特别是在某些特殊场景和业务下通信性能下降明显,存在噪声源多且干扰强以及受负载特性影响大等问题;而无线通信传输因发射功率和楼宇阻挡等环境限制,无法保障恒定的传输性能。因此,仅采用单种通信技术使得数据采集的可靠性无法得到保障。
[0003] 随着全球能源互联网建设的发展,特别是智能电网对于接入网通信技术要求的不断提高,现有单一的电力线载波通信和微功率无线通信在覆盖范围、带宽速率、通信时延、连接稳定性,尤其是数据采集的可靠性等方面已无法满足需求。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是克服现有单一电力线载波通信和微功率无线通信的诸多缺陷,提供一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法。基于双模通信单元的具体设置和应用,在两个节点之间通过电力线载波通信和高速无线通信两种方式实现数据传输,以实现取长补短、相互融合的双模通信方式,并能够根据具体环境择优组网。
[0005] 为实现上述技术目的,本发明技术方案提供了一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法,通过优化组网使第一双模通信单元和第二双模通信单元通过电力线载波通信或无线通信传输数据信息,所述方法包括:
[0006] 发送采集任务并获取电力线载波通信和无线通信的接收信号强度数据RSSI和信噪比数据SNR,
[0007] 通过信噪比数据和接收信号强度数据评估待入网通信性能,
[0008] 通过通信性能较好的网络建立所述第一双模通信单元和所述第二双模通信单元的连接,以及
[0009] 通过建立的连接传输数据信息,
[0010] 其中,通过式(1)评估待入网通信性能:
[0011]
[0012] 其中,m表示第一双模通信单元,n表示第二双模通信单元; 表示第一和第二双模通信单元之间的待入网通信性能评估值; 表示t时刻第一和第二双模通信单元之间的接收信号强度; 表示t时刻第一和第二双模通信单元之间的信噪比;为权值系数;其中,x=p或r,p代表电力线载波通信,r代表无线通信,
[0013] 当评估电力线载波通信性能时,
[0014] 当评估无线通信性能时,
[0015] 进一步的,所述一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法中,每间隔30分钟以内的时间,对第一和第二双模通信单元之间的待入网通信性能重新进行评估。
[0016] 进一步的,所述一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法还包括:
[0017] 根据检测到的第一设定时间内当前网络通信情况判断当前网络工作环境,如当前网络为电力线载波通信且丢包率高于第一设定阈值时,则切换当前网络为无线通信;如当前网络为无线通信且丢包率高于第二设定阈值时,则切换当前网络为电力线载波通信。
[0018] 进一步的,所述一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法中,所述第一设定时间不超过10分钟。
[0019] 进一步的,所述一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法中,所述第一设定阈值小于第二设定阈值。
[0020] 进一步的,所述一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法还包括:
[0021] 当通过无线通信采集数据信息时,如RSSI值小于‑95dBm,则网络连接切换为电力线载波通信;当通过电力线载波通信采集数据信息时,如RSSI值小于4dBm,则网络连接切换为无线通信。
[0022] 进一步的,所述一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法中,采用自适应网络选择算法,分三阶段比较无线通信和电力线载波通信的RSSI值,选择通信性能较好的通信方式建立双模通信单元间的连接。
[0023] 进一步的,所述分三阶段比较无线通信和电力线载波通信的RSSI值,包括:
[0024] 第一阶段:首先判断无线通信的RSSI值,若大于或等于‑70dBm则选择无线通信方式发送数据,反之判断电力线载波通信的RSSI值,若大于或等于16dBm则选择电力线载波通信方式发送数据,若小于16dBm则进入第二阶段进行选择;
[0025] 第二阶段:首先判断无线通信的RSSI值,若大于或等于‑80dBm则选择无线通信方式发送数据,反之判断电力线载波通信的RSSI值,若大于或等于12dBm则选择电力线载波通信方式发送数据,若小于12dBm则进入第三阶段进行选择;
[0026] 第三阶段:首先判断无线通信的RSSI值,若大于或等于‑90dBm则选择无线通信方式发送数据,反之判断电力线载波通信的RSSI值,若大于或等于5dBm则选择电力线载波通信方式发送数据,若小于5dBm则用无线通信方式发送数据。
[0027] 本发明的上述技术方案至少具有如下有益的技术效果:
[0028] 1.本发明实施例中,通过双模通信单元的具体设置和应用,在两个节点之间通过电力线载波通信和高速无线通信两种方式实现数据传输,以实现取长补短、相互融合的双模通信方式,并能够根据具体环境择优组网。
[0029] 2.数据采集的可靠性可得到有效保障,并可实现高频次采集,实现分钟级的电力信息采集冻结、秒级数据采集,助力实现大数据分析,为实现更多电力业务和数据分析提供技术保障。
[0030] 3.通过用于描述接收信号质量的RSSI和SNR两个参数指标来综合评估待入网通信性能,能够获得更加客观的评价结果,使通信网络切换及时并最优化。
[0031] 4.采用自适应网络选择算法,分三阶段比较无线通信和电力线载波通信的RSSI值,选择通信性能较好的通信方式建立双模通信单元间的连接。附图说明
[0032] 图1是根据本发明一个实施方式的一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法的步骤流程图
[0033] 图2是根据本发明一个实施方式的基于双模通信单元进行择优组网建立通信连接的结构示意图。
[0034] 图3是根据本发明一个实施方式的采用自适应网络选择算法,分三阶段比较无线通信和电力线载波通信的RSSI值的处理流程图。

具体实施方式

[0035] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式并参照附图,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0036] 实施例一
[0037] 本发明一个实施方式提供了一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法,如图1所示。通过优化组网使第一双模通信单元和第二双模通信单元通过电力线载波通信或无线通信传输数据信息,所述方法包括:
[0038] S101.发送采集任务并获取电力线载波通信和无线通信的接收信号强度数据RSSI和信噪比数据SNR,
[0039] S102.通过信噪比数据和接收信号强度数据评估待入网通信性能,
[0040] S103.通过通信性能较好的网络建立所述第一双模通信单元和所述第二双模通信单元的连接,以及
[0041] S104.通过建立的连接传输数据信息,
[0042] 在一个实施方案中,通过式(1)评估待入网通信性能:
[0043]
[0044] 其中,m表示第一双模通信单元,n表示第二双模通信单元; 表示第一和第二双模通信单元之间的待入网通信性能评估值; 表示t时刻第一和第二双模通信单元之间的接收信号强度; 表示t时刻第一和第二双模通信单元之间的信噪比; 为权值系数;其中,x=p或r,p代表电力线载波通信,r代表无线通信,[0045] 当评估待入网络电力线载波通信性能时,更侧重于信噪比,此时 例如
0.4或0.3。
[0046] 当评估待入网络无线通信性能时,更侧重于接收信号强度,此时 例如0.5或0.6。
[0047] 其中,RSSI代表接收信号强度(Received Signal Strength Indicator),是用来衡量接收到的信号强度的一个指标。通常以dBm为单位,数值越大表示信号强度越强。RSSI并不考虑信号质量的影响,只反映信号的强度。
[0048] SNR代表信噪比(Signal‑to‑Noise Ratio),是衡量信号与噪声之间比值的一个指标。通常用dB表示,数值越大表示信号质量越好。SNR越高,表示信号中的有用信息相对于噪声的比例越高,通信质量也越好。
[0049] 通过利用RSSI和SNR进行综合评估待入网络质量,在一些情况下能获得更加客观和更为准确的评价结果。这两个指标之间存在一定的关联。大多数情况下,接受信号强度越强,通常SNR也会越好,因此通常也可单独使用RSSI来评价待入网络质量,如本发明一些实施方案所展示的情形,例如以下实施例二。但是,RSSI只考虑了信号强度,而忽略了噪声和干扰等因素的影响,因此在某些情况下RSSI并不能完全反映信号的质量。
[0050] 进一步的,本实施例方法中,每间隔30分钟以内的时间(例如每间隔20分钟、15分钟、10分钟、5分钟、1分钟、30秒、20秒、10秒等,但不限于此),对集中器和电表之间的待入网通信性能重新进行评估。
[0051] 实施例二
[0052] 本发明一个实施方式提供了所述电力线载波与无线双模融合的优化通信方法在具体通信节点间的应用。如图2所示,所述优化方法基于第一节点100和第二节点200,第二节点100包括第一处理单元110和第一双模通信单元120,第二节点200包括第二处理单元210和第二双模通信单元220;第一双模通信单元120包括组网控制模121,组网控制模块
121通过优化组网使第一双模通信单元120和第二双模通信单元220通过电力线载波通信(PLC)或无线通信(wireless,RF)传输用户用电数据信息。
[0053] 所述优化方法包括:第一处理单元110向第二节点200发送采集任务并获取双模通信(电力线载波通信和无线通信,如PLC和RF)的接收信号强度(RSSI)数据和信噪比(SNR)数据;组网控制模块121通过SNR数据和RSSI数据评估待入网(即电力线载波网络和无线网络)通信性能;通过通信性能较好的网络建立第一双模通信单元120和第二双模通信单元220的连接,以及采第二节点200中数据信息,其中第二处理单元210用于收集信息的计量和数据处理,以得到具体待上传数据信息。
[0054] 实施例三
[0055] 本实施例提供一种电力线载波与无线双模融合的优化通信方法,在实施例一优化方法的基础上,还包括:根据检测到的第一设定时间内当前网络通信情况判断当前网络工作环境,如当前网络为电力线载波通信且丢包率高于第一设定阈值时,则切换当前网络为无线通信;如当前网络为无线通信且丢包率高于第二设定阈值时,则切换当前网络为电力线载波通信。所述第一设定时间不超过10分钟(例如8分钟、6分钟、5分钟、3分钟、2分钟、1分钟、30秒、20秒、10秒等,但不限于此)。作为优选,用于电力线载波通信的第一设定阈值小于用于无线通信的第二设定阈值。
[0056] 实施例四
[0057] 本发明一个实施方式提供了采用自适应网络选择算法,分三阶段比较无线通信和电力线载波通信的RSSI值,以此选择通信性能较好的通信网络建立双模通信单元间的连接实例。
[0058] 如图3所示,所述分三阶段比较无线通信和电力线载波通信的RSSI值,包括:
[0059] 第一阶段:首先判断无线通信的RSSI值,若大于或等于‑70dBm则选择无线通信方式发送数据,反之判断电力线载波通信的RSSI值,若大于或等于16dBm则选择电力线载波通信方式发送数据,若小于16dBm则进入第二阶段进行选择;
[0060] 第二阶段:首先判断无线通信的RSSI值,若大于或等于‑80dBm则选择无线通信方式发送数据,反之判断电力线载波通信的RSSI值,若大于或等于12dBm则选择电力线载波通信方式发送数据,若小于12dBm则进入第三阶段进行选择;
[0061] 第三阶段:首先判断无线通信的RSSI值,若大于或等于‑90dBm则选择无线通信方式发送数据,反之判断电力线载波通信的RSSI值,若大于或等于5dBm则选择电力线载波通信方式发送数据,若小于5dBm则用无线通信方式发送数据。
[0062] 第一双模通信单元可以例如将高速宽带载波(HPLC)和高速无线通讯(HRF)两种通信方式取长补短、相互融合,根据具体环境择优选择相应通信方式,可有效解决采用单种通信技术时可能存在的通信“孤岛”问题,数据采集的可靠性可得到有效保障,并可实现高频次采集,实现分钟级的电力信息采集冻结、秒级数据采集,助力实现大数据分析,为实现更多电力业务和数据分析提供技术保障。因此,本发明实施例提供的面向电力物联网智能业务的双模通信单元,可以满足电力场景中的差异化需求,并可提升芯片产品的标准化和互联互通平。
[0063] 一些实施例中,第一节点100和第二节点200设有的双模通信模块根据电力线载波和微功率无线的组网情况,形成一张混合的路由表。第一节点100和第二节点200可以在高速电力线载波(HPLC)和高速无线通讯(HRF)两种通信方式之间动态切换,根据对比电力线载波和微功率无线通信的通信质量,选择配置最佳的通信方式进行交互通信。
[0064] 应当理解的是,本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
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