特高压直流控制保护系统中异构网络的数据传输可靠性和拓扑鲁棒性的协同优化方法与流程

1.本发明涉及通信网络的分布式传输控制领域，具体的说是一种特高压直流控保系统中异构网络的数据传输可靠性和网络拓扑鲁棒性协同优化方法。


背景技术：

2.特高压既是工程建设，更是自主技术攻关，要求在发展中结合“环境友好”这一基本原则开展相关研究，结合以往资料进行自主研究，保证技术能够与时代接轨实现全面创新。由于在自主研究中无法借鉴成熟的经验，为大量科研课题和设计专题研究带来了一定的阻碍，但通过创新设计掌握特高压核心技术和关键技术，后续完善以“安全可靠、经济合理、国际一流”为原则，使特高压建设不断推进，最终建立了世界上首个特高压技术体系，现已逐渐被世界各界认可。
3.随着移动通信技术的发展和第三代全数字视频监控系统的应用，多种有线和无线网络接入技术完美的应用到了固定或移动终端中，这些网络类型包括：以太网、3g/4g、cdpd、wifi、bluetooth等，现在的技术可以实现移动终端上拥有多种不同的网络接入端口。目前应用最广泛的传统tcp通信协议，使用终端上单一传输通道进行数据传输，这一方面导致了部分可用网络资源被闲置，而其他使用中的网络资源由于并行通道竞争关系发生传输拥塞，导致移动终端无法充分利用有效网络资源，无法高效率传输视频数据。另一方面，移动终端在使用网络切换功能时，传统tcp通信协议无法维护已有tcp连接状态，导致连接发生强迫性中断，视频数据无法续传。
4.目前来看，异构网络数据传输研究主要集中在应用层、网络层和传输层。应用层上采取应用多个tcp协议路径来进行数据传输，每个tcp协议对应一条子路径。应用层的任务在于将数据分配到不同的子路径，网络层在系统的协议栈上不用进行修改，通过添加相应的库就可以使用多路径传输功能。但是，在传输层实现多路径传输功能需要增加应用程序编写的复杂度，开发者往往需要在原来标准函数基础上使用新的多路传输函数，这无疑是加大了应用程序编写的难度和工作量。若要在应用层上实现多路径传输，发送端和接收端都要求都能实现多路径传输功能，兼容性较低。为了实现多路径传输，最好的解决方案就是在传输层进行处理。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明旨在解决特高压直流控保系统中异构网络的数据传输可靠性和网络拓扑鲁棒性等问题，提出一种特高压直流控保系统中异构网络的数据传输可靠性和拓扑鲁棒性的协同优化方法，以期实现对异构网络的优化，提高异构网络的数据传输可靠性和网络拓扑鲁棒性。
6.本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
7.本发明一种特高压直流控保系统中异构网络的数据传输可靠性和拓扑鲁棒性的
协同优化方法的特点是按如下步骤进行：
8.步骤1、构建异构网络的初始结构，定义第u个节点的邻节点为所有能接收到所述第u个节点发送信息时的节点；
9.步骤2、初始结构中的第u个节点与其所有邻节点分别进行两次信息交互，得到所述第u个节点的局部两跳拓扑同时所述第u个节点获取其所有邻节点的信息和位置信息，得到所述第u个节点的自身邻节点集合
10.步骤3、基于局部两跳拓扑的拓扑构建；
11.步骤3.1、所述第u个节点利用式(1)计算自身节点集合中任意第m个节点和第n个节点进行数据传输时所需要的最小发射功率p
m,n
：
[0012][0013]
式(1)中，β为接收信噪比阈值，α为路径损失因子；d
m,n
为第m个节点和第n个节点之间的距离；
[0014]
步骤3.2、判断第m个节点和第n个节点是否存在连接关系，若p
m,n
小于第u个节点的最大发射功率p
max
，则表示第m个节点和第n个节点存在连接关系；否则，表示第m个节点和第n个节点不存在连接关系；
[0015]
步骤3.3、所述第u个节点通过其所有邻节点的局部两跳拓扑，得到本地生成拓扑su；
[0016]
步骤4、根据所述本地生成拓扑su，设置发射节点和接收节点；
[0017]
步骤5、所述发射节点在t时刻通过rf射频收发器以发射功率p向所述接收节点发送任意信息数据；
[0018]
步骤6、所述接收节点的rf射频收发器接收来自所述发射节点发送的t时刻的信息数据，并检测出所述接收节点在t时刻的接收信号强度指示值rssi
t
和接收节点所在环境的本底噪声值n
t
；
[0019]
步骤7、根据式(2)得到所述接收节点在t时刻的无线通讯可靠性评价指标snr
t
：
[0020]
snr
t
＝rssi
t-n
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0021]
步骤8、所述发射节点利用卡尔曼滤波器对将接收到的可靠性评价指标snr
t
进行滤波处理，得到网络最优的控制量p*；
[0022]
步骤9、将p*赋值给所述发射节点的rf射频收发器的发射功率p，将t 1赋值给t，返回步骤步骤5，直到snr
t
≥δ为止，从而得到具有数据传输可靠性和网络拓扑鲁棒性协同优化的异构网络，其中，δ表示所设定的可靠性评价指标阈值。
[0023]
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
[0024]
1、本发明将通过第u个节点和所有邻点之间的两次信息交互，构建网络拓扑；相比于传统方法，无需中心控制节点，大大提高了网络拓扑的鲁棒性。
[0025]
2、本发明对接收节点在t时刻的无线通讯可靠性评价指标snr
t
进行滤波处理，滤除数据随机噪声，得到网络最优的控制量p*，提高了异构网络数据传输的可靠性。
附图说明
[0026]
图1为本发明特高压直流控保系统中异构网络的数据传输可靠性和网络拓扑鲁棒
性协同优化的流程图。
具体实施方式
[0027]
本实施例中，参照图1，一种特高压直流控保系统中异构网络的数据传输可靠性和网络拓扑鲁棒性协同优化方法，是以构建的异构网络的初始结构中的节点与其所有邻节点进行两次信息交互，得到本地生成拓扑，以本地生成拓扑的接收节点接收的信息计算出可靠性评价指标，对可靠性评价指标进行滤波处理，得到网络最优的控制量p*，从而将发射节点rf射频收发器发射功率调节为最优发射功率，具体的说，按如下步骤进行：
[0028]
步骤1、构建异构网络的初始结构，定义第u个节点的邻节点为所有能接收到第u个节点发送信息时的节点；
[0029]
步骤2、初始结构中的第u个节点与其所有邻节点分别进行两次信息交互，在第一次信息交互时，节点u随机选取一个空闲信道并以最大功率p
max
广播包含该节点的id号和位置信息的hello-1包。每个节点u得到自身邻节点集合以及邻节点的位置信息，完成了邻居发现任务。在第二次信息交互时，每个节点u发送包含获取的邻节点信息以及他们的位置信息hello-2包，每个节点u根据其邻节点发送的hello-2包得到第u个节点的局部两跳拓扑
[0030]
步骤3、基于局部两跳拓扑的拓扑构建；
[0031]
步骤3.1、第u个节点利用式(1)计算自身节点集合中任意第m个节点和第n个节点进行数据传输时所需要的最小发射功率p
m,n
：
[0032][0033]
式(1)中，β为接收信噪比阈值，α为路径损失因子；d
m,n
为第m个节点和第n个节点之间的距离；
[0034]
步骤3.2、判断第m个节点和第n个节点是否存在连接关系，若p
m,n
小于第u个节点的最大发射功率p
max
，则表示第m个节点和第n个节点存在连接关系；否则，表示第m个节点和第n个节点不存在连接关系；
[0035]
步骤3.3、第u个节点通过其所有邻节点的局部两跳拓扑，得到本地生成拓扑su；
[0036]
步骤4、根据本地生成拓扑su，设置发射节点和接收节点；
[0037]
步骤5、发射节点在t时刻通过rf射频收发器以发射功率p向接收节点发送任意信息数据；
[0038]
步骤6、接收节点的rf射频收发器接收来自发射节点发送的t时刻的信息数据，并检测出接收节点在t时刻的接收信号强度指示值rssi
t
和接收节点所在环境的本底噪声值n
t
；
[0039]
步骤7、根据式(2)得到接收节点在t时刻的无线通讯可靠性评价指标snr
t
：
[0040]
snr
t
＝rssi
t-n
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0041]
步骤8、发射节点利用卡尔曼滤波器对将接收到的可靠性评价指标snr
t
进行滤波处理，滤除数据随机噪声，得到网络最优的控制量p*；
[0042]
步骤9、将p*赋值给发射节点的rf射频收发器的发射功率p，将t 1赋值给t，返回步骤步骤5，直到snr
t
≥δ为止，从而得到特高压直流控保系统中具有数据传输可靠性和网络
拓扑鲁棒性协同优化的异构网络，其中，δ表示所设定的可靠性评价指标阈值。本实施例中，δ＝100dm。