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浅析电力线通信网络的重构方法 1、电力线通信网络重构的必要性 在带有大规模电力线通信节点的条件下，电力线通信网络可靠性是实现应用目标的基本 要求。电力线通信网络的运行特点决定了由于网络通信节点自身的变化和信道的变化， 而引起网络拓扑结构变化的特性。在电力线通信网络的组网和管理时，通过不同信道接 入网络的节点之间需要网关协调，自动维护网络的完整性和连通性，不同信道中的节点 需要经过一次或多次中转(中继、路由）才能接入网络。这些网络设备节点的使用、关闭、 接入和退出等．造成了网络拓扑结构改变的随机性。由于随机接入的网络中负载的影响， 使信道特性发生变化，可能导致原有的数据链路遭到破坏。所以在物理连接发生变化的 情况下，电力线通信网络本身必须具备可以重新构造数据链路的能力，保证网络拓扑的 连通性，从而提高电力线通信网络的可靠性。 2 、电力线通信网络的分层结构 国际标准化组织ISO 的OSI 参考模型将计算机网络的体系结构分为七层抽象结构，由低 到高依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。下面就 简要介绍 OSI 模型中对本文有用的概念和层的功能。 物理层建立在物理信道基础上，实现设备之间的接口，规定与物理传输介质有关的通信 设备的机械、电气、功能和规程特性。通过传输介质实现建立维护和释放数据链路实体 间的连接，以便透明地传输比特流。 数据链路层是在相邻两节点提供无差错地传输以帧为单位的数据的功能和过程，提供数 据链路的流量控制，检测物理链路产生的差错。一旦发现差错，就要求发送方重发。和 物理层相似，数据链路层也要负责建立维护和释放通信实体之间的数据链路的连接。 网络层的功能属于通信子网，它通过网络连接交换传输实体发出的数据。网络层把上层 来的数据分组，在通信子网的节点之间交换传输。其主要功能是路由选择，以及与之相 关的流量控制和拥塞控制。一般地，在计算机局域网络中，对于有广播信道构成的通信 子网，路由选择问题较为简单，因此这种子网的网络层非常简单，甚至可以没有。 应用层为用户进程提供访问开放系统互联环境的界面，由最常用且通用的应用程序组成， 包括电子邮件、文件传输等。 3、电力线通信网络的局域网特征 使用低压配电网作为通信媒介，组建数据通信网络，其信道受低压配电网和接入负载特 性的影响，具有时变和随机的衰减、噪声、阻抗和反射特性。因此，与基带传输和传统 有线频带传输相比，电力线通信网络具有一定的特殊性。 与 OSI 参考模型相比，局域网的 IEEE 参考模型(IEEE802)相当于 OSI 的最低两层。即物 理层和数据链路层。由于在局域网中，不存在路由选择问题，因此模型中不需要网络层。 与接人各种传输介质有关的问题都放在 MAC 子层。MAC 子层还负责在物理层的基础上 进行无差错的通信，即将上层较小的数据封装成帧进行发送(接收时相反) 。实现和维护 MAC 协议，比特差错检测、寻址等局域网的传输介质、网络拓扑结构和介质访问控制方 法是决定网络性能的关键因素。 4 、电力线通信网络失效的深层原因 一般物理层的中继系统称为转发器．数据链路层的中继系统称为网桥或桥接器，网络层 的中继系统称为路由器。在电力线通信网络中，即使物理层有中继系统．其通信范围也 是有限的，中继本身出现问题，后继节点链路缺乏自动重新连接的能力。如果要保持网 络的链路连通。就必须增加链路层或网络层的中继功能。 用传统计算机网络的思路和方法来设计电力线通信网络，在单相供电回路，或有相间信 号耦合的多相供电回路中，电力线信道可认为是广播信道，OSI 模型在通信子网中不需 要网络层；当两点问出现逻辑链路中断时．网络中没有网络层的路由选择功能和建立连 接功能．导致两点间通信必然失效。 电力线信道的时变特点决定了物理层的时变性：基于IEEE802 的局域网参考模型的传统 局域网设计方法，缺乏在电力线通信物理连接失效条件下的处理功能：电力线通信网络 如果没有 OSI ／ISO 七层模型中网络层的子网数据交换和路由功能，也就缺少应对时变逻 辑链路的灵活机制。这也是从电力线通信网络体系结构的研究角度出发，得出的电力线 通信网络连通性容易损坏的深层原因。 总之，物理层的连通能力是有限的。在电力线通信网络的设计中，对于数据链路层以上 的各层，对物理信道不能直接控制；通过分析数据链路层和MAC 层的功能发现，在 MAC 层可以利用其寻址功能尝试改