本文關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的QoS-MAC層模型，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

2014年5月10

日

第38卷 第9期

Vol.38 No.9

Ma0,2014y1

:/DOI10.7500AEPS20130913015

智能配電網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的QoS-MAC層模型

()合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院,安徽省合肥市230009

王建平,薛 雪,孫 偉

摘要:根據(jù)中國電力工業(yè)通信規(guī)范對配電網(wǎng)通信數(shù)據(jù)的要求,研究了一種在IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)

媒體訪問控制(層協(xié)議中引入服務(wù)質(zhì)量(支持的信道訪問機(jī)制QMAC)QoS)oS-MAC模型。通過將配電網(wǎng)遙信、遙控、遙測三類通信數(shù)據(jù)分為3種優(yōu)先等級(jí)的傳輸數(shù)據(jù),建立節(jié)點(diǎn)內(nèi)三級(jí)數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列狀態(tài)的馬爾可夫鏈模型。依據(jù)該模型建立了每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信道訪問沖突模型、不同優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)有效吞吐率模型、傳輸延時(shí)模型、節(jié)點(diǎn)的無線信道沖撞率模型。通過仿真實(shí)驗(yàn)研究,衡量配電網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的性能。在不同的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生率的情況下仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提出的方法可為基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信提供有效的QoS保障。關(guān)鍵詞:服務(wù)質(zhì)量;智能配電網(wǎng);數(shù)據(jù)通信;無線傳感器網(wǎng)絡(luò);信道訪問機(jī)制;馬爾可夫鏈

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(技術(shù)應(yīng)用于配電網(wǎng)通信引起了WSN)社會(huì)的廣泛關(guān)注。2010年美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)制定的智能電網(wǎng)協(xié)作標(biāo)準(zhǔn)將WSN中的ZiBeeg

[]1

協(xié)議列為推薦的通信標(biāo)準(zhǔn)之一。

近幾年,國內(nèi)外研究狀況為:文獻(xiàn)[提出了一2]種新穎的基于WS用N技術(shù)的輸電線路監(jiān)測系統(tǒng),

]于提高輸電線路的可觀測性和穩(wěn)定性;文獻(xiàn)[提出3

了一種基于WS文N的配電線路故障定位方案;

]獻(xiàn)[提出了一種新型變電站自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò);文4]獻(xiàn)[提出將WS更好地5N應(yīng)用于電力監(jiān)控系統(tǒng)中,

]實(shí)現(xiàn)電量監(jiān)控和配電網(wǎng)繼電保護(hù);文獻(xiàn)[提出了一6

種基于WS更N技術(shù)的系統(tǒng)級(jí)特性故障檢測方法,好地改進(jìn)了當(dāng)代配電設(shè)備的使用效率。以上研究主要集中在電力系統(tǒng)設(shè)備和監(jiān)控等應(yīng)用點(diǎn)層面上。

協(xié)議無法兼顧WSN中的媒體訪問控制(MAC)

所有網(wǎng)絡(luò)特性,因此需要在多個(gè)性能指標(biāo)之間做出選擇和折中。基于分類數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)和信道競爭的

文獻(xiàn)[提出了經(jīng)典的MAC層協(xié)議的研究狀況為:7]

文獻(xiàn)[在S提S-MAC協(xié)議;8]-MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上,

]出了T文獻(xiàn)[提出了自適應(yīng)睡眠的S-MAC協(xié)議;9-文獻(xiàn)[提出了應(yīng)用于載波偵聽與監(jiān)MAC協(xié)議;10]

測的B文獻(xiàn)[在前人的基礎(chǔ)上提出-MAC協(xié)議;11]

收稿日期:2013-09-13;修回日期:2014-02-17。)。目(2011AKZR1598

);國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(國家自然科學(xué)基金51177034);青年基金資助項(xiàng)目(安徽省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)51307041

了可以減少前導(dǎo)沖突率的W文ise-MAC協(xié)議;

]獻(xiàn)[通過選擇發(fā)送的數(shù)據(jù),提出了多種類別的數(shù)12據(jù)具有Q文獻(xiàn)[提出了oS支持的Q-MAC協(xié)議;13]一種可減少數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)的Q文oS-MAC協(xié)議;

]獻(xiàn)[提出了一種基于優(yōu)先級(jí)的介質(zhì)訪問控制協(xié)14議,即P文獻(xiàn)[針對配電網(wǎng)通Q-MAC路由協(xié)議;15]信對數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的不同需求,提出了一種多優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的MAC層QoS算法。

文獻(xiàn)[采用了休眠和喚醒機(jī)制,但同步休7-11]

眠會(huì)增加通信數(shù)據(jù)的傳輸延時(shí),若傳輸數(shù)據(jù)對其實(shí)時(shí)性要求較高,則不利于通信數(shù)據(jù)的有效傳輸;文

]獻(xiàn)[采用了基于多優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)信道訪問機(jī)制12-15

的Q但因無法解決信道訪問中的隨機(jī)延時(shí)oS算法,

問題,均未能給出保證性的QoS算法。文

]獻(xiàn)[從WS16-17N數(shù)據(jù)傳輸性能滿足智能配電網(wǎng)數(shù)

據(jù)通信的Q對配電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信進(jìn)行了實(shí)oS層面上,

時(shí)性數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)的不同通信要求的劃分,但其二級(jí)劃分不完全符合中國電力配電自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信要求。

現(xiàn)有的研究方法都無法滿足智能配用電網(wǎng)通信中特定數(shù)據(jù)在相鄰節(jié)點(diǎn)間時(shí),對實(shí)時(shí)性和可靠性的保證性要求。在此基礎(chǔ)上,本文針對配電網(wǎng)數(shù)據(jù)通信的需求將配電自動(dòng)化的通信數(shù)據(jù)分為3種優(yōu)先級(jí)

,數(shù)據(jù)(遙信、遙控、遙測)研究了一種在IEEE

802.15.4標(biāo)準(zhǔn)MAC層協(xié)議中引入QoS支持的信道訪問機(jī)制QoS-MAC。通過建立3個(gè)優(yōu)先級(jí)別的通信數(shù)據(jù)隊(duì)列模型、傳輸延時(shí)模型、有效吞吐率模型和節(jié)點(diǎn)的無線信道沖撞率模型,衡量WSN在配電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸性能。

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  本文關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的QoS-MAC層模型，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。