基于负载均衡的无线地震数据传输技术研究

发布时间：2020-05-25 00:26

【摘要】：实时地震数据传输是微地震压裂监测的一项关键技术,近些年,随着国家对深部探测的重视,该技术也备受业界的持续关注。地震数据传输技术是通过无线网络将地震仪节点采集的地震波实时传送至移动控制中心进行现场处理,并利用处理结果对压裂过程中裂缝的发育方向和大小进行实时追踪和定位,从而客观评价压裂工程的效果,为现场生产提供指导依据。虽然近些年该技术已经取得了跨越式的发展,但现有技术仍然存在无线带宽窄,传输距离短,时延大等方面的不足,而这些不足正是导致地震数据传输技术实时性较差的重要原因,因此,针对该技术实时性较差的问题继续进行深入的研究仍然是未来地震勘探领域中的研究重点。本论文针对以上问题,提出基于负载均衡的无线地震数据传输技术,本文主要研究内容如下:(1)设计无线通信模块以及数据传输时的实时协议。本文以地震仪节点的总体设计方案为基础,设计了地震仪节点进行数据传输时的网络单元和实时协议。网络单元包括以太网络模块和无线通信模块,实验测试表明:无线通信模块的上行吞吐量稳定在44.3Mbps左右,且在发射功率为26dBm时其通信距离为800m,满足地震仪节点在4KHz采样率时的最大需求速率。实时协议包括实时状态监控协议和实时数据传输协议,实时状态监控协议用来辅助实时数据传输协议对地震仪节点进行统一管理。实时数据传输协议是采用RTMP协议进行传输数据流。(2)搭建适合地震数据传输的无线中继网络。本文首先建立了多中继直传网络的信道模型,并利用该模型对无线中继网络的中断概率进行了深入分析,推导了其链路在频谱效率为R bit/s/Hz时的中断概率通式,最终结合地震数据传输时的实际需求速率对链路的中断概率通式进行数值仿真,并确定以中继数为2来搭建适合地震数据传输的无线中继直传网络。(3)研究了中继节点的带载均衡策略以及多地震仪节点同时访问其MAC层时的信道均衡策略。文本提出以调节中继节点的功率的方式来解决中继节点的带载均衡问题,实现中继节点的带载均衡是为了降低分支网络的拥堵,从而提高地震数据传输系统的整体性能。针对多地震仪节点同时访问中继节点的MAC层时产生激烈竞争的问题,本文采用异步时分复用技术来中继节点的MAC层信道进行虚拟分割,该策略的主要目的是为了使各地震仪节点能同时传输实时地震数据,以提高各数据流传输时的实时性。基于以上内容的研究,本文对河北省廊坊市的某口井进行了实际压裂测试,测试结果表明,本课题实现了在1.5km的压裂范围内共96台地震仪节点的数据传输,且地震仪节点的平均传输速率为1.6Mbps,整个地震数据传输系统的吞吐量为7.53MB/s,达到了预期的目标,满足了微地震压裂监测时对数据传输需求。
【图文】：

如图 3.7 所示为实际上行吞吐量的测试结果，如图 3.8 所示为实际上行吞吐量的测试数据。由数据和结果图可知，无线通信模块的上行吞吐量稳定在44.3Mbps 左右。如图 3.9 所示为实际时延曲线，，如图 3.10 所示为时延数据，由数据和结果图可知其传输时延均值约为 180ms。由以上实验结果可以看出，无线通信模块的性能比较稳定，实际吞吐量满足地震仪节点和中继节点的需求。

无线通信模块的上行吞吐量数据图
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P631.4

【参考文献】

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1 石苏龙;杨龙祥;朱洪波;;基于叠加编码的时间压缩转发中继协议[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2014年05期

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3 马月槐;张伟;崔唯唯;崔欣;;基于放大转发协议的协同通信传输速率研究[J];信息技术;2013年11期

4 孙立悦;赵晓晖;虢明;;基于中断概率的协作通信中继选择与功率分配算法[J];通信学报;2013年10期

5 陈岭;许晓龙;杨清;陈根才;;基于三次样条插值的无线信号强度衰减模型[J];浙江大学学报(工学版);2011年09期

6 宗竹林;王健;胡剑浩;朱立东;;基于压缩转发的协作MIMO雷达成像算法[J];信号处理;2011年04期

7 徐伟强;胡四平;汪亚明;张云华;;IEEE802.11中多速率多节点公平的数据分组长度调整策略[J];通信学报;2011年02期

8 周龙;刘海萍;;无线通信系统信道模型研究[J];光机电信息;2010年04期

9 丁晓乐;李风华;李贺武;江勇;吴建平;;基于功率控制和位置信息的无线局域网动态负载均衡机制[J];厦门大学学报(自然科学版);2007年S2期

10 李宏清;邓金根;马显超;蒋传杰;员增荣;;潜入式人工裂缝实时监测技术在低渗透气井的应用[J];测井技术;2007年02期

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2 曹家铭;有线遥测地震仪网络同步技术研究[D];吉林大学;2016年

3 仲伟冲;地震勘探数据无线采集的异构网络传输系统开发研究[D];山东大学;2016年

4 余洋;基于压缩转发协议的全双工无线中继网络性能分析[D];重庆大学;2016年

5 蒋静;协作通信中继协议及最优中继选择策略研究[D];杭州电子科技大学;2016年

6 刘琨;基于能量效率的无线网络协作通信技术研究[D];东南大学;2015年

7 王均;基于全双工的无线网络性能研究[D];北京邮电大学;2015年

8 孙陈刚;多节点动态组网数据链关键技术研究与实现[D];电子科技大学;2013年

9 吕军;无线自组织网络MAC层退避和竞争避免算法研究[D];中国科学技术大学;2009年

本文编号：2679243