基于DL／T645規約的電能表集抄無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )MAC協(xié)議設計
加入技術(shù)交流群
為了測試本文提出的QoS—MAC協(xié)議，可使用以上電能表集抄網(wǎng)絡(luò )模型在Matlab中編寫(xiě)算法，并對基于DL／T645的抄表無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行算法理論建模。在測試模型中，假設有1個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器和10個(gè)節點(diǎn)組成一個(gè)抄表無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )子網(wǎng)模型。設每個(gè)DL／T645抄表數據包的長(cháng)度為50字節，節點(diǎn)占用信道的傳輸時(shí)間(包括傳輸、應答時(shí)間及數據幀間隔時(shí)間(Inter Frame Space，IFS)為157 symbols。DL／ T645的三個(gè)優(yōu)先級數據的緩沖隊列長(cháng)度都是6個(gè)數據包(300字節)。在此服務(wù)的碰撞機制中，設置DL／T645高優(yōu)先級數據的最大退避次數為15次，每次退避時(shí)間固定為20 symbols，DL／T645中優(yōu)先級數據的數據包最大退避次數為10次，DL／T645低優(yōu)先級數據的數據包退避時(shí)間可按IEEE802．15．4協(xié)議默認數據設置，其最大退避次數為5次。
設每個(gè)基于DL／T645的抄表無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)都有DL／T645高、中、低優(yōu)先級數據發(fā)送，并設DL／T645低優(yōu)先級為變量，DL／T645中、高優(yōu)先級變化，則可編寫(xiě)代碼實(shí)現DL／T645三個(gè)優(yōu)先級數據發(fā)送，觀(guān)察DL／T645高、中、低優(yōu)先級數據相互的影響。分析測試數據分別設置為高優(yōu)先級數據產(chǎn)生率為8 kb／s，在特殊情況下，高優(yōu)先級數據倍增(16 kb／s)；中優(yōu)先級數據產(chǎn)生率為8 kb／s，在特殊情況下，中優(yōu)先級數據倍增(16 kb／s)；低優(yōu)先級數據產(chǎn)生率從0．4 kb／s增加到24 kb／s。
根據上述分析測試數據設置，Matlab的計算結果如圖2和圖3所示。 圖中，DL／T645_high、DL／T645_mid、DL／T645_low分別表示高、中、低優(yōu)先級數據的各種性能曲線(xiàn)。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/159623.htm
由圖2所示的數據傳輸延時(shí)模型分析測試結果可以看出：DL／T645中優(yōu)先級的傳輸延時(shí)影響較小，DL／T645高優(yōu)先級數據的傳輸幾乎不受影響。當DL／T645低優(yōu)先級的數據產(chǎn)生率很大時(shí)，DL／T645的高、中優(yōu)先級的數據能保持較低的傳輸延時(shí)。因此，此QoS—MAC可為電能表集抄系統的緊急數據提供不受其它數據影響的傳輸延時(shí)保證。
圖3所示為數據傳輸有效吞吐率分析測試結果。隨著(zhù)DL／T645低優(yōu)先級數據產(chǎn)生率的增加，有效吞吐率明顯下降。在網(wǎng)絡(luò )負擔比較大的極端情況下，大量DL／T645低優(yōu)選級數據不能完成傳送，DL／T645中優(yōu)先級影響較小，而DL／T645高優(yōu)先級的數據幾乎不受影響，因而能保持較大的網(wǎng)絡(luò )有效吞吐率。
4 結語(yǔ)
本文根據多功能電能表傳輸DL／T645規約數據通信的要求，提出了一種QoS—MAC層的網(wǎng)絡(luò )構架，并對電能表集抄DL／T645規約中各數據通信特點(diǎn)進(jìn)行了分析，根據傳輸數據的實(shí)時(shí)性和可靠性找出了一種優(yōu)化的數據分級方式。本文將DL／T645規約數據分為三個(gè)優(yōu)先級，并根據DL／T645高、中、低優(yōu)先級的數據傳輸需求，通過(guò)分析CSMA／CA機制和修改無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )的MAC層協(xié)議，建立了QoS—MAC的CSMA／CA機制數學(xué)模型，實(shí)現了MAC層對QoS的支持。最后在不同數據產(chǎn)生率下，通過(guò)Matlab軟件進(jìn)行了算法實(shí)現，并在理論層次對所提出的QoS—MAC協(xié)議網(wǎng)絡(luò )傳輸性能進(jìn)行了測試。
本文所研究的內容涉及了多功能電能表集抄系統中的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的一個(gè)方面，雖然做了較全面的研究，但限于篇幅以及筆者水平，一些模型可能分析得不夠深入。未來(lái)隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，會(huì )不斷有新的無(wú)線(xiàn)MAC層協(xié)議出現，如何將這些技術(shù)應用于多功能電能表自動(dòng)集中抄表系統，還有待今后進(jìn)一步的深入研究。
評論