智能電網(wǎng)是對(duì)于傳統(tǒng)電網(wǎng)的改造和升級(jí)。借助無(wú)線傳感網(wǎng),智能電網(wǎng)可以有效改善傳統(tǒng)電網(wǎng)在供能效率、能源經(jīng)濟(jì)性、能源安全以及環(huán)境友好等方面的不足。受覆蓋范圍和傳輸速率的制約,無(wú)線傳感網(wǎng)主要服務(wù)于電網(wǎng)的配電環(huán)節(jié)和用電環(huán)節(jié),支持高級(jí)計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施（Advanced Metering Infrastructure,AMI）、需求側(cè)響應(yīng)（Demand Response,DR）和配電自動(dòng)化（Distribution Automation,DA）等應(yīng)用。由于無(wú)線傳感網(wǎng)本身資源受限,而智能電網(wǎng)具體應(yīng)用的業(yè)務(wù)特點(diǎn)和通信要求多樣,因此在實(shí)際部署前往往需要進(jìn)行理論分析。目前針對(duì)智能電網(wǎng)的無(wú)線傳感網(wǎng)理論研究工作存在以下局限和不足:1)大多數(shù)傳統(tǒng)無(wú)線傳感網(wǎng)理論模型及優(yōu)化算法沒(méi)有明確應(yīng)用場(chǎng)景,且忽視無(wú)線傳感器設(shè)備的實(shí)際性能參數(shù),導(dǎo)致研究結(jié)果不適用于智能電網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景;2)智能電網(wǎng)中新應(yīng)用的加入以及新舊設(shè)備的替換會(huì)引起無(wú)線傳感網(wǎng)規(guī)模和負(fù)載的變化,而傳統(tǒng)信道接入?yún)?shù)優(yōu)化算法無(wú)法有效分辨數(shù)據(jù)包送達(dá)率的變化是由信道接入的隨機(jī)性引起還是源于無(wú)線傳感網(wǎng)負(fù)載的變化,因此無(wú)法應(yīng)對(duì)智能電網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中的無(wú)線傳感網(wǎng)負(fù)載變化問(wèn)題。3)傳統(tǒng)針對(duì)智能... 

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無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)

緒論2圖1.1無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)Figure1.1Structureofwirelesssensornode（2）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通常包含半功能節(jié)點(diǎn)、全功能節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)。典型的傳感器網(wǎng)絡(luò)體系包含現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)區(qū)域和遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心，二者之間依靠互聯(lián)網(wǎng)連接。在監(jiān)測(cè)區(qū)域，大量的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)部署在檢測(cè)目標(biāo)內(nèi)部或者附近。由于傳感器節(jié)點(diǎn)通常是廉價(jià)的微型嵌入式節(jié)點(diǎn)，受到節(jié)點(diǎn)體積、制造成本和能量供給等因素的限制，其通信距離一般較短，只能與通信范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)。傳感器節(jié)點(diǎn)在捕捉到信息后將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給自己的鄰居節(jié)點(diǎn)，由鄰居節(jié)點(diǎn)再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。通過(guò)若干次的轉(zhuǎn)發(fā)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)最終到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)。匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至遠(yuǎn)端的監(jiān)控中心。圖1.2無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Figure1.2Structureofwirelesssensornetworksystem如圖所示，監(jiān)測(cè)區(qū)域的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要包含兩種節(jié)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)具有感知能力和通信能力，也可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理和有限的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。此外，傳感器節(jié)點(diǎn)的能量模塊普遍由微型電池夠成。匯聚節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)接收監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)所有傳感器節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)信息，進(jìn)行匯總后發(fā)送給上層網(wǎng)絡(luò)。相比于普通的傳感器節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)擁有充足的計(jì)算能力以及存儲(chǔ)能力。此外，匯聚節(jié)點(diǎn)的電能往往由大容量電池或者電路提供。2．無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧包含通信部分和管理部分。通信部分的協(xié)議一共包含五層，從底層到頂層分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。管理部分

緒論3的協(xié)議包含三個(gè)跨層平面，即電源管理平面、連接管理平面、任務(wù)管理平面。這些層用于管理網(wǎng)絡(luò)連接，并允許節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作以提高網(wǎng)絡(luò)的整體效率。圖1.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)Figure1.3Structureofwirelessssensornetworkprotocal物理層是無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的最底層通道。物理層負(fù)責(zé)產(chǎn)生載波頻率，進(jìn)行頻率選擇，信號(hào)檢測(cè)，信號(hào)調(diào)制以及數(shù)據(jù)加密的工作。此外，物理層還負(fù)責(zé)從傳感器模塊收集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。在無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的過(guò)程中，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收消耗能量最大，因此物理層對(duì)于節(jié)點(diǎn)能耗效率以及生存時(shí)間的影響非常重要。數(shù)據(jù)鏈路層主要負(fù)責(zé)媒體接入控制（MediumAccessControl，MAC）以及差錯(cuò)控制。節(jié)點(diǎn)之間成功發(fā)送數(shù)據(jù)包需要建立可靠的通信鏈路并且目標(biāo)節(jié)點(diǎn)可以收到完整無(wú)誤的數(shù)據(jù)包。媒體接入?yún)f(xié)議的作用就是幫助節(jié)點(diǎn)之間建立起可靠的通信鏈路，并且保證在有限的帶寬中所有節(jié)點(diǎn)都可以公平有效地接入信道。常用的MAC協(xié)議可以按照接入方式分為競(jìng)爭(zhēng)接入和非競(jìng)爭(zhēng)接入。競(jìng)爭(zhēng)接入是指需要傳輸數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)對(duì)信道進(jìn)行嘗試接入，如果信道空閑則接入成功，反之則接入失敗。非競(jìng)爭(zhēng)接入方式是指節(jié)點(diǎn)按照預(yù)先規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行接入，無(wú)需與其他節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)。由于數(shù)據(jù)包在無(wú)線信道的傳輸中容易受到噪聲的干擾，因此數(shù)據(jù)鏈路層的檢錯(cuò)糾錯(cuò)機(jī)制可以用于對(duì)節(jié)點(diǎn)接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。常用的檢錯(cuò)糾錯(cuò)模式有前向錯(cuò)誤修正（ForwardErrorCorrection，F(xiàn)EC)和自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求（AutomaticRepeatRequest，ARQ）。前者的方式是在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包中加入冗余信息，接收節(jié)點(diǎn)在收到數(shù)據(jù)包后可以根據(jù)冗余信息檢查數(shù)據(jù)包是否有錯(cuò)誤并進(jìn)行糾錯(cuò)。后者是發(fā)送節(jié)點(diǎn)對(duì)已發(fā)送的數(shù)據(jù)包臨時(shí)保留，當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)包檢查沒(méi)有錯(cuò)誤后回復(fù)確認(rèn)信息。如果發(fā)送節(jié)點(diǎn)在

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于效用分類的智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)電價(jià)算法[J]. 原冠秀,高巖,王宏杰.  上海理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2020(01)
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本文編號(hào)：3333415