本發(fā)明涉及微功率無線通信技術、路由技術領域，具體地說是一種適應多變因素的集中器主動抄表路由方法。

背景技術：

當前，智能電網(wǎng)建設正在規(guī)范有序的進行，在電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的通訊方式方面，微功率無線自組織網(wǎng)絡早已超過千萬的應用節(jié)點，目前已經(jīng)升級為微功率無線互聯(lián)互通標準?；谖⒐β薀o線的路由抄表效率是影響這一網(wǎng)絡成敗的重要因素。

實際長期應用中，路由抄表效率受各種環(huán)境因素的影響：影響范圍小的如個別電表故障、個別位置地物變化；影響范圍大的如階段性天氣變化、特定頻率的無線電磁干擾、現(xiàn)場環(huán)境多臺區(qū)互干擾等；還有一些軟件程序相關因素，如信標幀轉(zhuǎn)發(fā)不充分、表端模塊異常離網(wǎng)、采集器模塊地址變化等。一種特定因素對抄表的產(chǎn)生影響可能是小概率事件，但是總有某種因素影響正常抄表卻是大概率事件。

現(xiàn)有的路由算法，主要基于組網(wǎng)路徑，或圖論相關的算法路徑，循環(huán)進行抄表嘗試。這類算法應對多變因素缺乏靈活性，并且往往忽略了中繼路徑和通訊信道的關聯(lián)性，不能迅速的適應環(huán)境的突然變化，容易丟棄因偶然因素失敗的有效路徑，過于頻繁的替換本來有效的路徑，導致抄表鏈路越來越長，效率越來越低。隨著微功率無線網(wǎng)絡應用范圍越來越大，對抄表的效率和穩(wěn)定性要求不斷增強。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在針對現(xiàn)場環(huán)境中易發(fā)生影響抄表的各種偶然因素的特點，為保證網(wǎng)絡的穩(wěn)定性，抄表效率的高可持續(xù)性，提供了一種適應多變因素的集中器主動抄表路由方法。

本發(fā)明采用的技術方案如下：一種適應多變因素的集中器主動抄表路由方法，包括以下步驟：

a、路由通過組網(wǎng)階段獲取所有從節(jié)點的鄰居表信息；

b、集中器通過本地接口協(xié)議下發(fā)抄表任務給路由，并給定一個預設時間；當集中器收到成功數(shù)據(jù)、上報失敗或超時信息后，重新下發(fā)新的抄表任務；

c、在任務的預設時間內(nèi)，路由發(fā)送無線抄表數(shù)據(jù)幀，然后上報成功數(shù)據(jù)或上報失敗狀態(tài)；

步驟a中，組網(wǎng)的過程包括:轉(zhuǎn)發(fā)信標幀、收集鄰居場強、配置子節(jié)點。

進一步的，所述組網(wǎng)的過程還包括：

路由將所有從節(jié)點配置到特定的私有信道組；

將配置子節(jié)點幀的路徑作為相應目標從節(jié)點的主路徑，設置主父節(jié)點；

選擇多個信號優(yōu)良的鄰居節(jié)點做為備用父節(jié)點。(選擇備用父節(jié)點要考慮的因素包括：目標節(jié)點與鄰居節(jié)點的雙向場強，鄰居節(jié)點的深度層次，鄰居節(jié)點是否配置成功等)

進一步的，所述步驟c中抄表的過程包括；

路由為每個從節(jié)點設置每次抄表的抄表屬性；所述抄表屬性包括抄表輪次、抄表階段、抄表次數(shù)和抄表信道；針對一個目標從節(jié)點，路由每一次發(fā)送無線抄表數(shù)據(jù)幀，都依據(jù)抄表屬性的不同，選擇特定的鏈路和通訊信道。(抄表成功后，路由記錄從節(jié)點的成功屬性，包括：成功路徑、成功信道、成功次數(shù)等。)

所述抄表輪次是指，路由設定一個預設時間的抄表動作為一個輪次。例如30秒為一輪，則一分鐘為2輪。輪次是一個不斷累加的過程，輪次結束抄表失敗，則輪次加1，抄表成功則輪次清零。

所述抄表階段是指，在每個輪次內(nèi)，抄表策略分為多個階段，最多包括5個階段。每個階段按照不同的策略選擇鏈路，選擇的無線通訊信道和抄表次數(shù)也各不相同。這些都可以根據(jù)經(jīng)驗值進行調(diào)整。抄表階段也是一個不斷累加的過程，并且可跨越不同輪次，相當于第二輪可以接著第一輪的階段繼續(xù)抄表。抄表成功，階段清零。超過階段5，也清零重新開始。

所述抄表次數(shù)是指，在當前抄表階段，重復抄表的次數(shù)。每個抄表階段都從零開始計數(shù)，重復抄表則累加，抄表成功則清零。

進一步的，所述抄表階段包括五個階段：

階段一，主父節(jié)點階段：以目標從節(jié)點的主父節(jié)點為末端中繼節(jié)點，再選擇中繼節(jié)點的主父節(jié)點，依次遞歸至中心節(jié)點，得到完整鏈路；在當前信道組每個信道發(fā)送無線抄表數(shù)據(jù)幀，允許重復特定的次數(shù)；

階段二，上次成功路徑階段：依據(jù)從節(jié)點的成功屬性，使用成功路徑、成功信道，發(fā)送無線抄表數(shù)據(jù)幀，允許重復特定的次數(shù)；

階段三，備用父節(jié)點階段：以目標從節(jié)點的備用父節(jié)點為末端中繼節(jié)點，再選擇中繼節(jié)點的主父節(jié)點，依次遞歸至中心節(jié)點，得到完整鏈路；在當前信道組每個信道發(fā)送無線抄表數(shù)據(jù)幀，允許重復特定的次數(shù)；當目標從節(jié)點有多個備用父節(jié)點時，依次輪循這些節(jié)點，按照上述方法抄表；

階段四，主父節(jié)點的最短路徑階段：以目標節(jié)點的主父節(jié)點為末端中繼節(jié)點，中心節(jié)點為源點，采用單源最短路徑算法，得到完整鏈路；在當前信道組每個信道發(fā)送無線抄表數(shù)據(jù)幀，允許重復特定的次數(shù)；

階段五，備用父節(jié)點的最短路徑階段：以目標節(jié)點的備用父節(jié)點為末端中繼節(jié)點，中心節(jié)點為源點，采用單源最短路徑算法，得到完整鏈路；在當前信道組每個信道發(fā)送無線抄表數(shù)據(jù)幀，允許重復特定的次數(shù)；當目標從節(jié)點有多個備用父節(jié)點時，依次輪循這些節(jié)點，按照上述方法抄表。

進一步地，上述的單源最短路徑算法具體包括以下步驟：

1)以Dijkstra(迪杰斯特拉)算法為原型，建立無向圖G＝(V,E)，中心節(jié)點為源點，各從節(jié)點為頂點；

2)各邊的長度通過從節(jié)點的雙向鄰居場強按照特定的方法換算得來；

3)計算中心節(jié)點至各從節(jié)點的最短路徑，形成一個最短路徑的數(shù)組，記錄各從節(jié)點的最短路徑父節(jié)點序號；后續(xù)讀取路徑時，通過遞歸的方法得到中心節(jié)點至各從節(jié)點的整條鏈路。

以上各個抄表階段，允許重復的特定次數(shù)，可以根據(jù)經(jīng)驗值進行調(diào)整。為了避免偶然因素造成的抄表失敗，一般重試不少于2次。當主父節(jié)點階段失敗時，不立即更換主父節(jié)點，而是記錄當前成功路徑的成功次數(shù)，如果連續(xù)成功3次，則將該路徑末端中繼節(jié)點設置為主父節(jié)點。

按照以上多個階段的方案，既通過多次嘗試排除了偶然因素的影響，保證了鏈路的穩(wěn)定性；又通過不同的中繼路徑，排除了存在故障節(jié)點造成的影響；并且優(yōu)先選用組網(wǎng)過程中的可用路徑，補充使用路徑算法獲取的理論路徑，理論與實際相結合，極大地提高了抄表成功率和及時性。

進一步的，所述抄表信道是指路由發(fā)送無線抄表數(shù)據(jù)幀時使用的通訊信道。(微功率無線互聯(lián)互通標準的通訊信道包括一個公共信道組，32個私有信道組。每個信道組又分為高頻點和低頻點共2個信道，二者之間相差了8MHz的頻率帶寬。所以，即使同一個信道組，不同的頻點抄表效率也可能大不相同。)

進一步的，所述抄表信道的選擇包括如下步驟：

1)首先判斷抄表階段是否為上次成功路徑階段，如果是，就采用上次成功信道；否則進入下一步；

2)如果抄表輪次為0時，有兩種情況，如果存在上次成功路徑，采用成功信道；從未成功的，采用私有信道組；

3)抄表輪次大于0，且為6的倍數(shù)時，采用公共信道組；否則采用私有信道組；以此基本保持私有信道與公共信道次數(shù)5:1；

4)在當前輪次的各個抄表階段，重復嘗試信道組的高、低頻點。

如此，在現(xiàn)場環(huán)境較好時，路由基本只在私有信道抄表，減少在公共信道對其他臺區(qū)的干擾，保證了相鄰臺區(qū)的網(wǎng)絡穩(wěn)定性；當環(huán)境不穩(wěn)定時，包括從節(jié)點異常離網(wǎng)、信道組高低頻點背景干擾不同等情況時，路由也能在較短時間內(nèi)抄回數(shù)據(jù)，保證了抄表效率。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1為本發(fā)明抄表階段的流程圖；

圖2為本發(fā)明抄表信道的流程圖；

圖3為模擬環(huán)境中抄表過程可用路徑選擇的示意圖。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書(包括任何附加權利要求、摘要)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

如圖1所示，本發(fā)明抄表階段的詳細步驟如下：

1)開始抄讀從節(jié)點，設定抄表任務有效時間為30秒，默認進入S1主父節(jié)點階段。以目標從節(jié)點的主父節(jié)點獲取的中繼鏈路抄表；單次抄讀失敗，在當前信道組每個信道循環(huán)嘗試；抄讀成功，上報抄表數(shù)據(jù)；嘗試4次后仍然失敗，進入步驟S2；

2)S2上次成功路徑階段，如果目標從節(jié)點曾經(jīng)抄讀成功，則使用成功路徑、成功信道開始抄讀；單次抄讀失敗，在成功信道反復嘗試；抄讀成功，上報抄表數(shù)據(jù)；嘗試2次后仍然失敗，進入步驟S3；

3)S3備用父節(jié)點階段，以目標從節(jié)點的備用父節(jié)點獲取的中繼鏈路抄表；當目標從節(jié)點有多個備用父節(jié)點時，依次輪循這些節(jié)點；單次抄讀失敗，在當前信道組每個信道循環(huán)嘗試；抄讀成功，上報抄表數(shù)據(jù)；所有備用父節(jié)點均嘗試4次后仍然失敗，進入步驟S4；

4)S4主父節(jié)點的最短路徑階段，以目標從節(jié)點的主父節(jié)點獲取的最短路徑為中繼抄表；單次抄讀失敗，在當前信道組每個信道循環(huán)嘗試；抄讀成功，上報抄表數(shù)據(jù)；嘗試2次后仍然失敗，進入步驟S5；

5)S5備用父節(jié)點的最短路徑階段，以目標從節(jié)點的備用父節(jié)點獲取的最短路徑為中繼抄表；當目標從節(jié)點有多個備用父節(jié)點時，依次輪循這些節(jié)點；單次抄讀失敗，在當前信道組每個信道循環(huán)嘗試；抄讀成功，上報抄表數(shù)據(jù)；所有備用父節(jié)點均嘗試4次后仍然失敗，進入下一步；

6)每次發(fā)出抄讀無線數(shù)據(jù)幀前，都應判斷抄表任務的有效時間，如果超時，則上報失敗狀態(tài)，結束本次抄表；如果未超時，則繼續(xù)操作；在步驟S5之后，如果任務繼續(xù)有效，則重新進入步驟S1主父節(jié)點階段。

如圖2所示，假設路由支持在4個信道上發(fā)送無線抄表數(shù)據(jù)幀，公共信道組高低頻點的索引值為0、1，私有信道組高低頻點的索引值為2、3，本發(fā)明抄表信道的選擇詳細步驟如下：

1)首先判斷抄表階段是否S2，如果是，進入步驟B2；如果不是，跳至步驟B4；

2)進入步驟B2后，再判斷是否存在上次成功路徑，如果存在，采用上次成功信道的索引，跳至步驟B7；如果不存在，采用私有信道組，進入步驟B3；

3)進入步驟B3后，判斷抄表次數(shù)是否為偶數(shù)，如果是，采用信道索引2；如果不是，采用信道索引3；兩種情況均進入步驟B7；

4)若進入步驟B4，先判斷抄表輪次是否為0，如果是，回跳至步驟B2；如果不是，進入步驟B5；

5)若進入步驟B5，先判斷抄表輪次是否大于0，并且是6的倍數(shù)，如果是，采用公共信道組，進入步驟B6；如果不是，采用私有信道組，回跳至步驟B3；

6)若進入步驟B6，先判斷抄表次數(shù)是否為偶數(shù)，如果是，采用信道索引0；如果不是，采用信道索引1；兩種情況均進入步驟B7；

7)若進入步驟B7，則返回信道索引，退出流程。

下面結合一具體實施例對本發(fā)明的方法進行詳細說明。

如圖3所示，假設中心節(jié)點為S，網(wǎng)絡中存在地址分別為1至9的9個從節(jié)點，組網(wǎng)結束后，得到圖示的鄰居關系。實線表示主路徑，虛線表示備用路徑，線條上的字母表示信號場強的轉(zhuǎn)換值(其中a＝1，b＝2，c＝3，d＝4)。地址7為本次抄讀目標從節(jié)點，假設為初次抄表，即所有抄表屬性均清零。雖然該從節(jié)點可能一次就能抄讀成功，為了說明本發(fā)明的實現(xiàn)過程，假定抄讀一直失敗，以便列舉出所有可能的路徑選擇：

抄表階段S1，地址7的主父節(jié)點為地址3，因此完整鏈路為S->1->3->7；

抄表階段S2，該階段無可用路徑，繼續(xù)下一步；

抄表階段S3，地址7的備用父節(jié)點為地址4、5，因此完整鏈路有兩條，分別是S->1->4->7和S->2->5->7；

抄表階段S4，地址7的主父節(jié)點為地址3，地址3的最短路徑是S->1->3，因此完整鏈路為S->1->3->7；

抄表階段S5，地址7的備用父節(jié)點為地址4、5，地址4的最短路徑是S->2->4，地址5的最短路徑是S->1->5，因此完整鏈路有兩條，分別是S->2->4->7和S->1->5->7；

以上各階段，抄表輪次為0，無上次成功路徑，因此采用私有信道組，交替使用信道索引2、3。

以上實施例僅為充分公開而非限制本發(fā)明，凡基于本發(fā)明的創(chuàng)作主旨、未經(jīng)創(chuàng)造性勞動的等效技術特征的替換，應當視為本申請揭露的范圍。