【摘要】：采用電力線作為傳輸介質(zhì)的電力載波傳感器網(wǎng)絡(Power Line Carrier Sensor Network,PLCSN),憑借永久在線、覆蓋廣、成本低等優(yōu)點而被廣泛使用。然而,電力線信道的快時變、高衰減及強干擾等特點造成通信鏈路不穩(wěn)定,使得網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)復雜多變;而且在網(wǎng)絡運行過程中,在線節(jié)點可能由于失效而脫離網(wǎng)絡,新節(jié)點可能隨機地加入到網(wǎng)絡中,網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)從而發(fā)生改變。由于實時準確的拓撲信息是穩(wěn)定可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)那疤?也是增強網(wǎng)絡健壯性和抗毀性的重要保障,因此,研究PLCSN系統(tǒng)的拓撲維護機制具有重要意義。鑒于電力載波傳感器網(wǎng)絡具有樹狀拓撲結(jié)構(gòu)、信道共享、能量不受限、節(jié)點通信距離有限及信號衰減與傳輸距離正相關等特點,基于具有定位功能的Positioning-IP節(jié)點編址技術,提出一種適應于電力載波傳感器網(wǎng)絡的“全網(wǎng)分枝發(fā)現(xiàn),局部拓撲維護(Global Branch Discover Local Topology Maintenance,GBD-LTM)”的拓撲維護算法。該算法基于電力載波網(wǎng)絡的樹狀拓撲結(jié)構(gòu),在一個完整的電力載波網(wǎng)絡中,對每條分枝分別探測發(fā)現(xiàn)丟失和新增節(jié)點,通過續(xù)組網(wǎng)的局部維護策略將新增節(jié)點加入到網(wǎng)絡中,呈現(xiàn)PLCSN完整的實時拓撲視圖。此拓撲維護機制快速準確得發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡中的各種拓撲變化,通過局部維護的策略實時更新拓撲,增強PLC網(wǎng)絡的抗毀性,為數(shù)據(jù)傳輸提供實時可靠地最優(yōu)路由;局部維護避免了重新組網(wǎng)的時間浪費,提高了資源利用率和維護效率;另外,完整地PLCSN實時拓撲視圖便于網(wǎng)絡管理及故障定位,優(yōu)化了網(wǎng)絡管理工作。通過matlab對GBD-LTM拓撲維護算法進行仿真,并與動態(tài)發(fā)現(xiàn)拓撲維護結(jié)果比較,驗證GBD-LTM拓撲維護算法的強抗毀性和高效率。結(jié)合實際的電力載波應用系統(tǒng)GSN-PLC進行測試驗證,并對現(xiàn)場演示結(jié)果及性能進行了分析。
[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.
【學位授予單位】：中國石油大學(華東)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN913.6;TP212.9

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本文編號：2234950