Tang Yuan, Jiang Ye 1, Huang Hanhua 1, 2 Sun Kang

(1. Guangxi Power Grid Corporation of centros de controle, Nanning 530022; 2 Estado-chave Laboratório da Universidade de Pequim dos Correios e Redes de Telecomunicações e Tecnologia de Comutação, Pequim 100876, China)

Nos últimos anos, a comunicação linha de energia (Power Line Communication, PLCs) de largura subir na área de smart grid, ele pode usar uma maneira conveniente de fornecer a capacidade de comunicação de despacho para o sistema de energia. rede de acesso Power Line Communication (PLC-AN) é usado principalmente para a troca de sinais de controle entre as subestações e os usuários e fornecer acesso à Internet para os serviços de casa. Depois de usar a oportunidade de realizar um rotas de análise de viabilidade (oportunista roteamento ou) na linha de alimentação de rede de acesso de comunicação (rede de acesso Line Communication Energia, PLC-AN), o proposto e concebido uma rede inteligente baseado em Power Line Communication roteamento oportunidade de rede de acesso ( PLC-OR), também usando uma abordagem distribuída para resolver o problema de maximizar metros por segundo. Os resultados obtidos mostram que, quando a transmissão de pacotes para alcançar a mesma fiabilidade, PLC-OR, em comparação com o encaminhamento convencional contínuo reduz o tempo de transmissão do pacote.

Network Access; estreita PLC; encaminhamento oportunista; comunicações de linha de energia; smart grid

TN919

código do documento: A

10,16157 / j.issn.0258-7998.2016.12.034

formato de citação chinês: Tang Yuan, Jiang Ye, Huang Hanhua, etc. encaminhamento oportunista inteligente linha de energia da rede de acesso à rede de comunicação Tecnologia Eletrônica, 2016,42 (12): 130-133,138.

Inglês formato de citação: Tang Yuan, Jiang Ye, Huang Hanhua, et al. Linha de alimentação de rede de acesso de comunicação com base em oportunidade de roteamento em redes inteligentes .Application de Técnica Eletrônica, 2016,42 (12): 130-133,138.

0 Introdução

Nos últimos anos, combinado com smart grid refere-se ao poder após a tecnologia de energia e atualizações de informação e tecnologia de comunicação. Através de informação avançada, controle e tecnologia de comunicação, rede inteligente pode perceber rede de monitoramento eletrônico, monitoramento, auto-cura, diagnóstico e infra-estrutura (Advanced Metering Infrastructure, AMI) de medição automática e outros recursos inteligentes, e alguns também têm em tempo real . Para proteger a transmissão de dados rápido e confiável, usando uma variedade de tecnologia de comunicações de smart grid. Porque a prevalência de linhas de energia, tecnologia de linha de comunicação de energia (Power Line Communication, PLC) do que qualquer outra vantagem da tecnologia de comunicação.

PLC como a rede de acesso (Access Network, UM) de um Internet opcional, uma vez que uma área de cobertura da rede de distribuição MV / LV, e transmite um pacote vai processar a pluralidade de nodos intermédios envolvidos na linha de alimentação rede de acesso de comunicação (PLC-AN) precisa ter uma função de roteamento. Além disso, a curva característica de potência é diferente do canal de rádio, simplesmente usando esquemas de roteamento tradicionais não podem maximizar o desempenho da rede de linha de energia , é necessário para projetar um protocolo de roteamento especial em conformidade com as características da linha de energia para o PLC. Em canais de desvanecimento de sinais PLC porque o sinal reflecte-se na topologia de rede ramo cada condensador e o grupo de sinais e MV / LV transformador atenuação . Além disso, as características do canal de rádio e de ruído são também muitos PLC diferente, o ruído de canal PLC pode ser modelado como um ruído de fundo colorido, de banda estreita interferência, ruído de impulso síncrona e assíncrona . Poder rede HV, MV, LV, como mostrado na FIG.

Recentemente, muitos estudiosos trabalhando em funções de roteamento PLC-AN. Bumiller G, LAMPE L três estudiosos e Hrasnica H: Quando todos nós precisam receber as mesmas informações da rede, inundações é provado ser um método eficaz de PLC-AN esquema de roteamento. No entanto, a realidade é que as redes de redes inteligentes e todos os dispositivos de automação não têm as mesmas necessidades, como a AMI, falha do sistema de energia de comunicação de detecção de pares e requisitos de energia sistema de carregamento do veículo. Além disso, BIAGI M, L e LAMP GRECOL S proposto geográfica encaminhamento cada uma a poder recolher informações de localização do dispositivo no estudo e aplicação do esquema de encaminhamento sem fios estendida, mas não ter em conta o caso em que uma pluralidade de receptores. E encaminhamento oportunista (encaminhamento oportunista, OR) e os pleno uso de redes de sensores ponto natureza do meio sem fio para transmissão de dados transmitidos, tornou-se uma maneira útil de melhorar as perspectivas de desempenho da rede. sinais do PLC penetrantes características de tal forma que uma linha de energia para ser uma boa escolha ou PLC-AN.

1 chance de Encaminhamento Geral

OU você pode utilizar características do meio de transmissão sem fio fazer várias escutas nó adjacente aos dados, enquanto um usuário recebeu corretamente o quadro de dados e para a frente encaminhamento, transmissão pode continuar, melhorando assim a confiabilidade da rede OR. Além disso, uma tarefa de transporte, ao mesmo tempo ter uma chance de multi-hop, OR ajuda a reduzir o montante total transferido.

Uma tarefa de transmissão, respectivamente, durante o processo contínuo convencional e a via de transmissão e a FIG OU cálculo do atribuições destino da transmissão de chegada médio, como mostrado na figura 2. Neste exemplo, assume que a probabilidade de um primeiro salto tarefa transmissão correctamente recebido é de 0,5, a probabilidade de segundo salto correctamente recebido é 0,2. Quando rota contínua, devido à probabilidade de sucesso através da distância hop de cada tarefa de transmissão é de 0,5, então o progresso desejado é de 0,5, um pacote de dados, a fim de alcançar o salto destino cross-quad desejada, então uma média de oito vezes em rota de transmissão contínua e quando OU, a probabilidade de uma tarefa de transmissão de dois saltos intersectam 0,2, e se falhar a cruz salto duplo, lúpulo probabilidade de 0,5, de modo que o RO foi de 0,8 para o progresso desejado de uma transmissão, o que torna necessária a cada transmissão reduzir o número de médias.

A questão-chave para atingir estes objectivos são: conjunto de seleção para a frente, a definição de prioridades, e evitar repetir a transmissão de supressão. A Figura 3 mostra o percurso de transmissão contínua e OR. Neste exemplo, 3 transmissões ou necessário, o caminho de transmissão convencional 5 necessidades.

2 Modelo de Sistema

modelo de canal 2.1 banda estreita

atenuação média do canal na linha de baixa pressão é dada pela fórmula (1):

2.2 Rede de Modelo

Uma rede eléctrica pode utilizar uma rede de comunicações representado na FIG: g = {, } em que v e [epsilon] são o conjunto de arestas e vértices. Ela é definida como um conjunto de arestas:

Design de 3 PLC-OR

3.1 escolher o caminho padrão

A Figura 4 mostra a forma de seleccionar uma topologia de nós 37 em uma configuração particular de um caminho a partir de uma fonte para um destino. Esta topologia é o mecanismo alimentador de teste distribuição efectiva da província, que usa o algoritmo Dijkstra para calcular a distância mínima, por acaso encaminhamento nó repetidor. Neste exemplo, é colocada cinco nodos intermédios relay ao longo de um caminho entre S e d.

3.2 programa coordenado com base em ACK

A Figura 5 mostra um exemplo específico da coordenação de um PLC-OR. Neste exemplo, o primeiro nó de prioridade não receber com sucesso o quadro de dados, e o segundo e terceiro nó prioridade recebidos com sucesso. a transmissão bem sucedida de o-j th nó relé precisa Tj = TTX + Tco + Tpo, em que TTX, TCO, TPO foram tempo real sobrecarga, coordenação e protocolo PLC-OU atraso CSMA / CD. atraso coordenação é dado pela seguinte equação:

Que TRIFS e Ts são tempo RIFS e percepção do tempo. Da mesma forma protocolo CSMA / CD sobrecarga é: Tpo = TCIFS + p, em que TCIFS CIFS e são o tempo e ranhuras ocioso, p é antes da transmissão de variáveis aleatórias utilizadas para descrever um grande número de espaços livres.

Cada vez que o convencional missão esquema de transmissão exige TTX + TRIFS + ADERÊNCIA + Tpo, enquanto que o CP-OU também uma necessidade de (n-1) Ts. O G3-PLC dos parâmetros reais, suposições Kmax = 3, eo PLC-ou esquema de esquema convencional são em média 97,82 ms e 100,6 ms, portanto, gastam mais de 3% do tempo de transmissão para cada OU PLC-programa tarefa.

3.3 taxa, modelo mapeamento de tons e algoritmo de selecção conjunto transmissão

Depois de construir o caminho padrão pelo algoritmo Dijkstra, cada nó que devo escolher sua taxa de transmissão Ri, Mi modo de mapeamento de tom eo nó de transmissão define Fi. Projetar o problema de um bit.m / s maximização, ou seja, cada nó i deve tentar alcançar o valor máximo de:

Em que L é o comprimento do quadro em termos de bits, Tout, Tj, respectivamente, quando o meio é a altura em que todos os meios de encaminhamento de nó não descodificar com sucesso o tempo j-th quadro que prende, e nó de prioridade de receber com sucesso um tempo de retenção de quadro. variáveis de controlo p Ri e Mi, e Ri varia quando Mi e p variam e T, Fi vai mudar.

Desde três variáveis são variáveis discretas, então o problema é uma combinação de problema de otimização discreta. P é o número total de combinações possíveis é J · · 2M PNK, em que J e M é o número de níveis para o MCS e o número de subcanais, N, e K são o tamanho de Ni e Fi. Desde Fi é um conjunto ordenado, por isso, o número de possíveis combinações de modos de PNK vez de CNK. Para reduzir o espaço de busca, usando um algoritmo de limite branch-and-.

fórmula molecular é o passo pacote desejado (EPA), regras de prioridade EPA dada propriedades e que compreende dois lemas.

Lema 1: Atacante regra de prioridade: dar elemental Fi, Mi e Ri, só atinge o nó de destino para obter uma mais recente conjunto de transmissão de maior prioridade para ser concluído.

4 Simulação

4.1 cena experimental

G3-PLC na especificação, uma quantidade máxima de transferência de dados é de 252, e o tempo de dois canais de detecção é a quantidade máxima. Desde VCS tem um limite de tempo, de modo que a definição de Kmax da máxima corrente directa, quando Kmax = 3, três nó de encaminhamento para triagem requer quatro quantidade máxima, a quantidade máxima total de dados 2486. A distância entre dois nós adjacentes nos três modelos foram seguidos (de 1 km, 0,5 km), (1,5 km, 0,75 km), e (2 km, 1 km) a média e desvio padrão de uma distribuição normal, a a distância máxima entre dois nós adjacentes no modelo de três densidades eram de 2 km, 3 km e de 4 km. Suponhamos que haja uma interferência de banda estreita, o SNR dos respectivos subcanais é reduzido de 10 dB.

O comprimento médio da ligação é 1-22, o nó de destino é selecionado aleatoriamente outros nós 122, usando o algoritmo de Dijkstra para selecionar o caminho padrão para chegar a cada destino. Entre as linhas de alimentação de baixa tensão 10 edifícios contíguos, a distância entre as duas construções adjacentes seguir média de 90 m, o desvio-padrão da distribuição normal padrão a 10 m.

4.2 Resultados de desempenho

A Figura 6 mostra os resultados de desempenho e a presença de interferência de banda estreita está presente, o tempo de transmissão para o destino (s) atingem o modelo de três densidades, usando um modelo de canal de pressão média Neste modelo, não existe qualquer interferência de banda estreita na Fig. 6 (a) mostrado; modelo de baixa densidade SPR leva 8,86 s destino. Quando uma baixa densidade de nodos, a maioria dos gânglios apenas um receptor, ou o desempenho não é muito boa, neste caso, SPR-ETX e PLC-ou funções semelhantes. No entanto, quando a rede torna-se denso, ou mostrar melhor desempenho, isto é, de baixa, média e alta densidade para melhorar o desempenho do modelo PLC-OR 4,4% mais elevado do que o SPR-ETX, respectivamente, 10% e 17%.

A figura 6 (b) mostra uma interferência de banda estreita está presente e o SPR OU desempenho. Quando não há nenhuma interferência de banda estreita, PLC-OR e SPR-ETX desempenho incremental é quase o mesmo, e o desempenho da SPR é o pior de todos os programas. Outras propriedades do esquema de encaminhamento delta é de cerca de 50% maior do que a SPP, PLC-OU SPR e atinge o mesmo nível de fiabilidade ao longo de todo o tempo de transmissão é reduzida.

A fim de obter resultados de teste EEE123 nó da rede de alimentação, o papel 10000 simulação, uma média dos resultados, como mostrado na FIG. Assumindo que a probabilidade de caso IEEE-123-NBD, a presença de interferência de banda estreita de rede inteligente 0,2. Se não existe um esquema de cancelamento de interferência na presença de interferência ou de desempenho de banda estreita podem ser pobre, e o PLC-OU bom desempenho, e o rácio de SPR SPR-ETX 60% e 8%, respectivamente. Em comparação com a ligação de topologia, as redes de distribuição de média / baixa tensão proposto aqui PLC-ou um melhor desempenho.

5 Trabalho Futuro

O próximo passo é para atingir OU técnicas de transmissão de cooperação e de ligação. Na transmissão cooperativa, a fim de assegurar a fiabilidade e o rendimento, vários nós podem simultaneamente transmitir um pacote, o conjunto de nós de encaminhamento controlado se corretamente transmissão, e vai ligar-se ou de transmissão cooperativo para conseguir um melhor desempenho. PLN-AN em outro ramal pode ser uma boa solução para rede de uso de codificação a interligação de rede.

Referências

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