面向智能电网的MAC节能机制和WSN分簇机制研究

摘要

智能电网是一种完全自动化的电力服务网络，通过监测电网中的每个节点（包括用户）保证电网的坚强性和自愈性。智能电网的建设具有重大的经济社会意义，将推动智能小区、智能城市的发展，促进用户在用电角色方面的转换，为用户提供安全，快捷，经济的用电服务，并减少污染和温室气体的排放。基于802.11的WLAN技术是智能电网通信技术的重要组成部分，能够为用户提供随时随地的安全用电网络的接入服务。由于使用WLAN技术的终端设备大部分都是采用能量和成本均受限的电池供电，为了让用户的终端设备能够在不充电的情况下使用更长时间，必须要有一种行之有效的WLAN节能机制。现有的802.11标准节能机制如PSM、APSD、PSMP等由于在智能电网大规模节点调度的情况下会表现出调度开销大、节能性能不足等缺点，因而不再适用。针对于智能电网条件下的节能需求和调度开销的平衡，本文提出了一种基于PSMP改进的PSCP机制，该机制定义了一种新的调度帧SPF以及一种动态的AID调整策略，SPF调度帧包括了SIM域和Control域，AP填入SIM域的Bitmap用以指示STA的调度信息，Control域用于调度信息的控制；STA在接收到SPF帧之后，通过解析SIM域，判断自己是否在本次调度中，计算自己的休眠时间，并且本调度方式采用STA的上行数据和下行数据在同一个SU内传输完成，避免了STA的二次唤醒，这样能够保证STA尽可能长的休眠时间；而且在一定条件下PSCP机制能够利用动态AID调整机制来进一步压缩SPF帧的SIM域，这将大大减少AP调度的开销，达到节能最大化的目的。
　　同时，本文还提出了一种能够应用于智能电网条件下的WSN分簇机制。该机制利用节点间的交互结果作为信任值评价的原始数据，由节点简单计算直接信任值，并将这些直接信任值发送给Sink节点，由Sink节点评价其总的信任值，并以所评价的总的信任值为基础，建立信任值黑名单以剔除信任值过低节点，并综合考虑所有节点的剩余能量，选择出权衡信任值和剩余能量值最优的节点作为簇头节点，该分簇机制能够大量的节省节点成本，减少能量消耗，在保证网络安全性的同时兼顾能量的均衡性。

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第一章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 智能电网概述

1.3 智能电网中通信技术

1.4 论文主要研究工作

1.5 论文的组织结构

第二章 面向智能电网的MAC节能机制研究

2.1 无线局域网MAC分析

2.2 802.11能耗分析

2.3 802.11节能机制分析

2.4 智能电网条件下节能需求分析

第三章 基于PSMP的节能机制改进

3.1 基于PSMP机制改进的PSCP

3.2 PSCP机制分析及仿真

3.3 本章小结

第四章 无线传感器网络分簇机制研究

4.1 无线传感器网络在智能电网中的应用分析

4.2 无线传感器网络分簇机制分析

4.3 基于Sink信任值评估的分簇机制

4.4 仿真过程及结果分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介

1.基本情况

2.教育背景

3.攻读硕士学位期间的研究成果