代AMR系统技术培训教材.ppt

自适应的全动态组网技术特点国内十几年的低压电力线载波抄表系统使用实践证明 单靠载波芯片本身的物理通信能力无法达到理想和稳定可靠的抄收率 为了解决电力线路上的 最后1公里 问题 必须引入中继 而如何选择中继已成为新的技术难点 自适应的全动态组网技术是一种能随时跟踪低压电力线通信媒介的变化 自动做出最优路径选择的网络技术 采用该技术的低压电力线载波抄表系统具有如下特点 1 无需设置和记忆任何中继路径 每次抄收的路径都不可预知 是动态变化的 但每次抄表的路径一定是最短最优的 自适应低压电力网媒介的动态变化 2 系统中的每一个节点都可以自动成为中继节点 3 只要节点 电表 位于网络能够 触及 的地方 就一定能够抄收成功 4 傻瓜 型系统 即装即抄 抄收即组网 免调试5 系统长期稳定可靠 完全免维护 系统安装后维护工作量接近于零 为什么采用全动态组网技术 从通信角度来说 低压电力网是恶劣的通信媒介 具有 高衰减 高噪音 高畸变 的特点 很多节点的通信必须经过中继才能达到 通信媒介低压电力网本身就是动态变化的 不同时间 不同季节都在改变 因此和目标节点的通信路径也需要 随变而变 自适应的动态组网技术能够真正完全自适应动态变化的电网 全动态组网技术原理示意图 集中器发起抄收命令 收到该命令的第1级节点全部去转发该命令 收到该命令的第2级节点全部去转发该命令 收到该命令的第3级节点全部去转发该命令 到达目标节点 全动态组网路径示意图 该示例假定一个3级中继的网络 虚线表示通过全动态组网算法衍生出的可达路径 从集中器1到目的节点5 下行数据包 的可达路径包括 1 2 3 4 51 2 3 51 2 4 51 3 4 51 2 51 3 51 4 51 51 3 2 4 51 3 4 2 51 4 2 3 51 4 3 2 51 3 2 51 4 2 51 4 3 5 从集中器1到目的节点5 下行数据包 衍生出的可达路径达15条 只要有任何一条路径到达目标节点便通信成功 从目标节点5到集中器1 上行数据包 衍生出的可达路径也达15条 随着中级数和节点的增加 衍生出的可达路径将成倍增加 实现全动态组网技术关键点1 P persistentCSMA P持续的载波侦听多路访问 技术 全动态组网技术实质是一种全转发技术 CSMA是一种保证最小冲突概率的冲突避免技术 为全转发 也称为洪泛 提供了良好的避免冲突的机制 当多个节点同时收到1个包都准备转发时 利用p persistentCSMA技术产生的随机时延使得发送时隙错开 因而避免了冲突 CSMA 载波侦听多路访问 原理示意图 2 网络负荷控制技术全动态组网技术是一种全转发技术 在载波带宽有限的条件下 特别是窄带载波的比特率往往只有几百bits 如果不加以控制 必然会出现网络阻塞 振荡并进而瘫痪的情况 因此 降低网络负荷 避免网络阻塞和振荡是技术实现的另一个核心 网络负荷控制技术涉及到重复包检测 垃圾包丢弃 上 下行包处理 事务号排序和处理 中继级数处理等有效的网络负荷控制技术 使得全转发时整个网络系统负荷处于最小 最高效的状态 保证了网络始终保持通畅 全动态组网技术与传统组网技术比较目前市场上大多采用的传统组网技术 集中器的自学习机制 也叫集中器的静态自组网 集中器通过穷举遍历 记忆多条历史中继路径并根据成功概率对中继路径优化 传统技术存在局限 1 低压电网是 时变 的 具有很强的随机性 记忆的历史中继路径不能适应这种变化 2 集中器需要根据抄收情况反复启动自学习过程 自学习时间不固定 占用系统正常抄收时间 难以维护 3 穷举遍历的计算过程会占用大量的硬件资源和时间资源 随着节点个数和中继级数的增加 集中器的资源难以承担巨量的计算 因此限制了中继路径选择的有效性 传统技术的组网工作主要是靠集中器来承担和完成的 节点 表计 完全是被动的 是一种集中式的网络 主从式的静态组网方式 自适应的动态组网技术 集中器只需要发起抄表 不需做任何运算 也无需记忆任何路径 网络中的节点也无需记忆任何路径 中继路径的建立完全是靠节点 表计 来承担并完成的 系统中的节点象大脑中的神经元细胞一样 通过互动来建立适合当时网络媒介状况的最优路径 因此每抄收一块表的同时中继路径也是动态产生的 且会随着低压电力网环境的变化而动态变化 这是一种分布式的网络 分布式的全动态组网方式 采用全动态组网技术系统性能指标1 日抄收成功率100 2 时段抄收成功率100 3 任何时段对单块表实时控制成功时间 分钟 总结 低压电力网本身快速动态变化的物理特性决定了与之匹配的系统组网技术也需要 随变而变 自适应的全动态组网技术是最适合低压电力线载波抄表系统的网络技术 低压电力线载波抄表系统要大规模商用 必须达到系统技术上的免维护 载波芯片良好的物理层通信能力 自适应的全动态组网技术 载波抄表系统的免维护 我们认为这将是低压电力线载波抄表系统今后可以大规模商用的技术发展方向