智能配电网无线传感器网络数据通信的QoS-MAC层模型

  本文关键词：智能配电网无线传感器网络数据通信的QoS-MAC层模型，，由笔耕文化传播整理发布。

2014年5月10

日

第38卷 第9期

Vol.38 No.9

Ma0,2014y1

:/DOI10.7500AEPS20130913015

智能配电网无线传感器网络数据通信的QoS-MAC层模型

()合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽省合肥市230009

王建平,薛 雪,孙 伟

摘要:根据中国电力工业通信规范对配电网通信数据的要求,研究了一种在IEEE802.15.4标准

媒体访问控制(层协议中引入服务质量(支持的信道访问机制QMAC)QoS)oS-MAC模型。通过将配电网遥信、遥控、遥测三类通信数据分为3种优先等级的传输数据,建立节点内三级数据缓冲队列状态的马尔可夫链模型。依据该模型建立了每个节点的信道访问冲突模型、不同优先级数据网络有效吞吐率模型、传输延时模型、节点的无线信道冲撞率模型。通过仿真实验研究,衡量配电网无线传感器网络数据通信的性能。在不同的配电网数据产生率的情况下仿真实验结果表明,所提出的方法可为基于无线传感器网络的配电网数据通信提供有效的QoS保障。关键词:服务质量;智能配电网;数据通信;无线传感器网络;信道访问机制;马尔可夫链

0 引言

随着社会经济的发展与科学技术的进步,无线传感器网络(技术应用于配电网通信引起了WSN)社会的广泛关注。2010年美国国家标准技术委员会制定的智能电网协作标准将WSN中的ZiBeeg

[]1

协议列为推荐的通信标准之一。

近几年,国内外研究状况为:文献[提出了一2]种新颖的基于WS用N技术的输电线路监测系统,

]于提高输电线路的可观测性和稳定性;文献[提出3

了一种基于WS文N的配电线路故障定位方案;

]献[提出了一种新型变电站自动化通信网络;文4]献[提出将WS更好地5N应用于电力监控系统中,

]实现电量监控和配电网继电保护;文献[提出了一6

种基于WS更N技术的系统级特性故障检测方法,好地改进了当代配电设备的使用效率。以上研究主要集中在电力系统设备和监控等应用点层面上。

协议无法兼顾WSN中的媒体访问控制(MAC)

所有网络特性,因此需要在多个性能指标之间做出选择和折中。基于分类数据优先级和信道竞争的

文献[提出了经典的MAC层协议的研究状况为:7]

文献[在S提S-MAC协议;8]-MAC协议的基础上,

]出了T文献[提出了自适应睡眠的S-MAC协议;9-文献[提出了应用于载波侦听与监MAC协议;10]

测的B文献[在前人的基础上提出-MAC协议;11]

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

);国家自然科学基金资助项目(国家自然科学基金51177034);青年基金资助项目(安徽省自然科学基金资助项51307041

了可以减少前导冲突率的W文ise-MAC协议;

]献[通过选择发送的数据,提出了多种类别的数12据具有Q文献[提出了oS支持的Q-MAC协议;13]一种可减少数据传输延时的Q文oS-MAC协议;

]献[提出了一种基于优先级的介质访问控制协14议,即P文献[针对配电网通Q-MAC路由协议;15]信对数据实时性的不同需求,提出了一种多优先级数据的MAC层QoS算法。

文献[采用了休眠和唤醒机制,但同步休7-11]

眠会增加通信数据的传输延时,若传输数据对其实时性要求较高,则不利于通信数据的有效传输;文

]献[采用了基于多优先级数据信道访问机制12-15

的Q但因无法解决信道访问中的随机延时oS算法,

问题,均未能给出保证性的QoS算法。文

]献[从WS16-17N数据传输性能满足智能配电网数

据通信的Q对配电网数据通信进行了实oS层面上,

时性数据和非实时性数据的不同通信要求的划分,但其二级划分不完全符合中国电力配电自动化数据通信要求。

现有的研究方法都无法满足智能配用电网通信中特定数据在相邻节点间时,对实时性和可靠性的保证性要求。在此基础上,本文针对配电网数据通信的需求将配电自动化的通信数据分为3种优先级

,数据(遥信、遥控、遥测)研究了一种在IEEE

802.15.4标准MAC层协议中引入QoS支持的信道访问机制QoS-MAC。通过建立3个优先级别的通信数据队列模型、传输延时模型、有效吞吐率模型和节点的无线信道冲撞率模型,衡量WSN在配电网中的数据传输性能。

—160—

  本文关键词：智能配电网无线传感器网络数据通信的QoS-MAC层模型，由笔耕文化传播整理发布。