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文檔簡介
1、智能電網作為現代電網建設的目標和方向,其實現離不開一個現代化的電力通信網。傳統(tǒng)的電力通信網不能滿足日益復雜的多樣化電力通信業(yè)務需求。無線傳感器網絡具有低成本、低功耗、自組織、靈活性、可靠性及可擴展性強的特點,其在智能配用電網中的應用正逐漸成為國內外研究的熱點。為智能配用電提供可靠的通信技術保障,采用無線傳感器網絡進行以光纖和寬帶接入為主的配用電通信網的補充和延伸是必不可少的,通過對其承載的通信業(yè)務進行分析并對網絡架構中關鍵技術路由協議的
2、優(yōu)化設計展開研究具有重要的意義。在上述背景下,本文研究了在引入無線傳感器網絡作為智能配用電通信網必要的補充與延伸的應用背景下,針對不用應用及通信業(yè)務QoS需求提出相應的路由優(yōu)化協議,為多種業(yè)務在智能配用電通信網中的傳輸提供可靠的服務質量保證。
智能配用電通信業(yè)務的QoS保證是采用無線傳感器網絡組建通信網的一個基本問題,涉及到節(jié)點感知信息、網絡傳輸質量、能量消耗需求、網絡覆蓋質量和網絡服務時間等各個方面的內容。其中,網絡傳輸質量
3、的一個關鍵問題是數據路由方式的選擇問題,它擔負著如何將業(yè)務數據實時可靠地從源節(jié)點傳送到目的節(jié)點的任務。針對該問題本文從三個方面來研究,一方面是研究源節(jié)點和目的節(jié)點之間基于鏈式拓撲結構的路由建立機制,一方面是研究多路徑路由下一跳節(jié)點選擇的能量優(yōu)化問題,另一方面是研究基于擁塞控制的路由優(yōu)化協議,主要工作如下:
研究和分析了智能配用電網對通信網絡的要求、所承載通信業(yè)務的特征以及其QoS需求,并在此基礎上分析了在智能配用電饋線監(jiān)測和用
4、電信息采集作為典型應用背景下的路由方式選擇問題,為下一步結合無線傳感器網絡的特征對該應用背景下的無線傳感器網絡路由優(yōu)化協議進行研究奠定了基礎。
針對智能配用電網饋線監(jiān)測環(huán)境下無線傳感器網絡的拓撲特點,提出一種基于鏈式拓撲結構的改進路由協議,該協議采用新方法建鏈,并在選取鏈首節(jié)點時采用加權法,即為每個節(jié)點分配一個權值用來表示它適合擔任鏈首的程度,其同時考慮節(jié)點當前能量與節(jié)點到基站的距離兩個關鍵因素以提高能量有效性及能耗均衡性。其
5、次,由于權重系數的確定主觀性過強,不能從客觀角度反映無線傳感器網絡鏈式路由算法中評價指標與鏈首選取的關系。在選取鏈首時,為了使評價指標權重的確定更加合理,提出了一種基于三角膜融合算子的鏈式路由優(yōu)化協議,該協議以節(jié)點剩余能量與節(jié)點到基站的距離兩個特征參量為依據建立隸屬度函數,利用三角模融合算子進行融合判決,根據判決結果選取鏈首。在提高鏈首節(jié)點選取的準確性和合理性的同時,更進一步平衡節(jié)點能耗并延長網絡最大生命周期。
智能配用電網具
6、有通信終端節(jié)點數量大和通信節(jié)點分散等特點,而且在無線傳感器網絡中,無論是電池供電還是從所在環(huán)境中取得供應能量,由于傳感器節(jié)點尺寸的限制,其能量供應極其有限,因此為了滿足多個源節(jié)點海量數據傳輸需求,需要采用合理的節(jié)能路由協議來實現數據包的多跳傳輸。為了進一步優(yōu)化路由對于能量均衡高效使用的改善問題,提出一種基于改進雷達圖法的無線傳感器網絡路由協議,該協議進行路由下一跳節(jié)點選擇時,綜合考慮節(jié)點剩余能量、節(jié)點到基站距離及鄰居節(jié)點之間距離三個因素
7、,構建基于改進后雷達圖法的備選節(jié)點評價模型,由備選節(jié)點的評價值判斷并確定下一跳節(jié)點。此外,考慮到無線傳感器網絡中現有節(jié)能路由存在方法單一、自適應動態(tài)調整能力不足等問題,在上述研究基礎上,提出一種協議將下一跳節(jié)點選擇轉換為一個多屬性優(yōu)化問題,首先利用經典物理學中的勢能概念創(chuàng)建一個混合虛擬勢能場,然后采用混沌遺傳算法解決勢能場權重優(yōu)化問題,使數據包在勢能場所產生聯合力的驅使下轉發(fā)至下一跳節(jié)點并最終到達匯聚節(jié)點。
具有集中式流量特性
8、的無線傳感器網絡容易出現擁塞,影響智能配用電信息采集業(yè)務的服務質量。針對該問題,提出一種路由協議綜合考慮節(jié)點緩存隊列長度、節(jié)點到基站距離、節(jié)點與鄰節(jié)點之間距離和節(jié)點剩余能量四個影響WSN網絡性能的重要因素,建立相應的虛擬勢能場并采用混沌免疫算法對各個勢能場權重值進行優(yōu)化,最后根據混合勢能場的值完成多條優(yōu)化路徑的建立。此外,提出一種基于融合判決的擁塞控制路由協議,該協議以前向傳播鄰居節(jié)點的緩存隊列長度、剩余能量和到基站距離三個特征參量為依
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