PLC网络路由优化国内外研究现状

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国外在20世纪50年代初开始研究电力线通道的高频特性。North Carolina State University的J.B.O.Neal.Jr 教授和University of British Columbia的Robert W.Donaldson教授等发表了有关电力线通道特性的一系列论文，详细分析了10KV高压电力线在中高频时的阻抗谱图和衰减谱图，这些基础研究为低压电力线通信系统设计提供了依据。1979年，X10模块使用OOK(On-Off Keying)调制方法[2]。1985年，加拿大University of British Columbia的Robert W. Donalson教授提出了基于直接扩频技术的电力线载波通信设计方案，他利用伪随机码(PN)信号能有效地对抗时变信道中的限带畸变、时变特性和多径效应的特点，提出了基于直接序列扩频(DS)技术的电力线载波通信MODEM，方案中的数字信号采用PSK调制下的直序扩频方式。目前，欧洲和美国对PLC 应用的研究比较透彻，前者研究PLC在Internet高速接入网上的应用而后者研究PLC 在智能家园和电器领域的应用。59617

为实现PLC网络路由优化，大量的学者对路由算法进行了研究。MANET WG首先发布了动态源路由协议(Dynamic Source Routing, DSR)，并提出了该协议的两个主要组成机制——路由寻找(Route Discovery）机制和路由维护(Route Maintenance)机制。1994年，DSDV（Destination-Sequenced Distance-Vector Routing ）算法由C. Perkins and P.Bhagwat提出。DSDV是一种适用于AD Hoc网络的表驱动式路由协议，它以Bellman-Ford算法为基础论文网，在RIP的基础上完成设计[3]。DSDV协议通过给每个路由设定序列号，避免路由环路的产生。每个节点保存一份路由表，表中的记录每一个序列号，偶数序列号表示此link存在，由目的地址对应的节点生成；奇数序列号表示link已经破损，由发现link破损的节点生成。

AODV由Nokia研究中心的Charles E. Perkins和加利福尼亚大学Santa Barbara的Elizabeth M.Belding-Roryer以及Cincinnati大学的Samir R.Das等共同开发，已经于2003年7月被 IETF MANET工作组正式公布为自组网路由协议的RFC标准。AODV实质上就是DSR和DSDV的综合，它借用了DSR中路由发现和路由维护的基础程序及DSDV的逐跳(Hop-by-HoP)路由、目的节点序列号和路由维护阶段的周期更新机制，以DSDV为基础，结合DSR中的按需路由思想然后加以改进。

实现PLC网络通信，最关键的是发展PLC路由优化技术。由于路由其实与存储转发设备的个数有关，所以研究PLC网络中的路由优化问题可以转化为研究寻找最短路径，前者是在后者的基础上深入探讨的。

研究路由优化技术，本课题采用遗传算法和蚁群算法[3]。1975，美国的约翰·霍兰德教授首次提出了遗传算法，发现可以在单个基因应用菲舍原理[7]。1989年，D.J.Golgberg总结了遗传算法原理并出版专著《搜索、优化和机器学习中的遗传算法(Genetic Algorithms in Search，Optimization and Machine Learning)》。1992年，J.R.Koza 把这个算法应用到优化程序当中并自动运行出结果，提出了遗传编程 (Genetic Programming) 的概念，在人工智能、机器学习符号处理等方面成功运用了遗传编程[8]。1992年，通过观察蚂蚁在寻找食物过程中发现路径的行为，Marco Dorigo在他的博士论文中提出了蚁群算法。