近年来,低压电力线作为通信媒介传输数据的技术被广泛地研究,并已经成功应用于自动抄表、智能楼宇和路灯控制等工程中。由于低压电力线最初的设计是以传输电能为目的,电力线信道的剧烈变化使得网络连接变得很不可靠,己成为低压电力线载波通信在应用中的难题。因此低压电力线载波通信的路由研究成为了现在电力线载波通信技术的热点和关键点。本文首先研究了基于电力线载波通信技术的自动抄表系统的物理特性,然后研究了电力线的阻抗特性、衰减特性和噪声特性,再对已应用在自动抄表系统中的路由算法进行了分析。本文的路由算法设计工作围绕着电力线载波通信网络的逻辑拓扑结构特点展开。在基于电力线载波通信技术的自动抄表系统中,需要采用合理的路由算法来寻找路径进行数据传输,完成源节点与目的节点的通信。本文根据低压电力线的特点,提出了应用于基于电力线载波通信技术的自动抄表系统的三种路由算法,分别是用于完成点名请求任务的单路径路由(Single-Path Routing,SPR)算法和全路径路由(All-Path Routing,APR)算法,还有用于完成数据收集任务的并行式路由算法(Parallel Routing Algorithm,PRA)。SPR算法由集中器决定到每个节点的路径,如果集中器能够确定出最短路径,SPR算法可以在时间和能量上与理论下界匹配。APR算法接近理论时间下界,抄表成功率高,无需路由知识,可以从零路由知识开始运行,同时APR算法克服时变性和随机干扰的能力最强。PRA算法使用临时路由知识,并发传输报文,从而减少了发送报文的数量,节约了抄表时间。同时PRA算法还具有多任务机制。本文还设计实现了本地路由信息和全局路由信息的管理方案。本文提出的路由算法已在青岛东软载波科技股份有限公司研制生产的载波通信芯片上得到应用,在实际应用中可以表明该算法可以提高基于电力线载波通信技术的自动抄表系统的抄表成功率。
