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电力载波传感器网络拓扑维护研究

发布时间:2018-09-10 16:11
【摘要】:采用电力线作为传输介质的电力载波传感器网络(Power Line Carrier Sensor Network,PLCSN),凭借永久在线、覆盖广、成本低等优点而被广泛使用。然而,电力线信道的快时变、高衰减及强干扰等特点造成通信链路不稳定,使得网络的拓扑结构复杂多变;而且在网络运行过程中,在线节点可能由于失效而脱离网络,新节点可能随机地加入到网络中,网络的拓扑结构从而发生改变。由于实时准确的拓扑信息是稳定可靠数据传输的前提,也是增强网络健壮性和抗毁性的重要保障,因此,研究PLCSN系统的拓扑维护机制具有重要意义。鉴于电力载波传感器网络具有树状拓扑结构、信道共享、能量不受限、节点通信距离有限及信号衰减与传输距离正相关等特点,基于具有定位功能的Positioning-IP节点编址技术,提出一种适应于电力载波传感器网络的“全网分枝发现,局部拓扑维护(Global Branch Discover Local Topology Maintenance,GBD-LTM)”的拓扑维护算法。该算法基于电力载波网络的树状拓扑结构,在一个完整的电力载波网络中,对每条分枝分别探测发现丢失和新增节点,通过续组网的局部维护策略将新增节点加入到网络中,呈现PLCSN完整的实时拓扑视图。此拓扑维护机制快速准确得发现网络中的各种拓扑变化,通过局部维护的策略实时更新拓扑,增强PLC网络的抗毁性,为数据传输提供实时可靠地最优路由;局部维护避免了重新组网的时间浪费,提高了资源利用率和维护效率;另外,完整地PLCSN实时拓扑视图便于网络管理及故障定位,优化了网络管理工作。通过matlab对GBD-LTM拓扑维护算法进行仿真,并与动态发现拓扑维护结果比较,验证GBD-LTM拓扑维护算法的强抗毁性和高效率。结合实际的电力载波应用系统GSN-PLC进行测试验证,并对现场演示结果及性能进行了分析。
[Abstract]:Power line carrier sensor network (Power Line Carrier Sensor Network,PLCSN), which uses power line as transmission medium, is widely used because of its advantages of permanent on-line, wide coverage and low cost. However, the characteristics of power line channel such as fast time-varying, high attenuation and strong interference make the communication link unstable, make the topology of the network complex and changeable, and in the process of network operation, the on-line nodes may be separated from the network because of the failure. New nodes may be randomly added to the network and the topology of the network will change. Since real-time and accurate topology information is the premise of stable and reliable data transmission, it is also an important guarantee to enhance network robustness and survivability. Therefore, it is of great significance to study the topology maintenance mechanism of PLCSN system. In view of the characteristics of power carrier sensor networks such as tree topology, channel sharing, unlimited energy, limited communication distance between nodes and positive correlation between signal attenuation and transmission distance, Positioning-IP node addressing technology with location function is used. This paper presents a topology maintenance algorithm for power carrier sensor networks (CPSNs) based on "whole network branch discovery, local topology maintenance (Global Branch Discover (Local Topology Maintenance,GBD-LTM)". Based on the tree topology of the power carrier network, the algorithm detects the lost and new nodes for each branch in a complete power carrier network, and adds the new nodes to the network through the local maintenance strategy. Renders a complete real-time topology view of PLCSN. The topology maintenance mechanism can quickly and accurately detect various topology changes in the network, update the topology in real time through local maintenance strategy, enhance the survivability of PLC network, and provide real-time reliable optimal routing for data transmission. Local maintenance avoids waste of time and improves resource utilization and maintenance efficiency. In addition, complete PLCSN real-time topology view is convenient for network management and fault location, and network management is optimized. The topology maintenance algorithm of GBD-LTM is simulated by matlab and compared with the result of dynamic discovery topology maintenance. The strong invulnerability and high efficiency of GBD-LTM topology maintenance algorithm are verified. Combined with the actual power carrier application system GSN-PLC to test and verify, and the field demonstration results and performance are analyzed.
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN913.6;TP212.9

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