带状无线监测网络中的负载均衡及可靠性研究

摘要

高压输电网综合监测系统，是利用先进的传感器技术对高压输电网中输电线路及杆塔等设备的运行状况以及周围环境条件进行实时监控并采集相应状态信息，通过无线传感器网络技术将所采集的数据通过所形成的无线监测网络传输到光纤以太网直至控制中心，由控制中心对数据进行分析、挖掘，加强对电网实时、动态状态信息的分析、诊断和优化，实现输电网的在线监测。
　　 高压输电网综合监测系统采用无线射频与有线光纤相结合的通信方式传输采集的电网状态数据。相对于租用移动通信网络（GSM/GPRS/CDMA）和单纯采用无线传感器网络传输数据，具有稳定性强、传输跳数小、延时小、成本低廉等特点。然而受高压输电线路和杆塔自身条件限制，所形成的无线监测网络面临着数据传输干扰、供电受限、缺乏安全机制等问题。同时，该无线监测网络具有带状拓扑的特点，数据传输过程中存在着路由路径相对单一、负载不均衡、缺乏可靠性保障机制等问题，需要根据综合监测系统所布设形成的无线监测网络的特点设计适用的传输协议机制。
　　 本文在分析了高压输电线路及杆塔分布的基础上，讨论了高压输电网综合监测系统的无线监测网络组网方案，根据其带状拓扑特点以及系统要求，将带状网络分割成多个网段，在网段两端均布设汇聚节点，缩短数据传输距离，以缓解传输距离过长带来的“热区”问题。针对节点负载均衡和数据传输可靠性问题，提出了PBSLB 负载均衡机制和LP-SPIN 可靠性保障机制，并将两者结合，设计了具有负载均衡机制的可靠路由协议LBRR，保证以杆塔为单位所组成的监测子网间通信的高可靠性以及负载均衡性。通过NS2仿真工具对所设计的路由协议以及其它相关路由协议进行仿真对比。实验结果表明，本协议能有效地改善各个节点的负载均衡性以及保证数据传输的高可靠性，能够满足高压输电网综合监测系统的无线网络数据传输应用需求。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第一章绪论

第二章无线传感器网络及无线通信协议机制

第三章基于无线传感器网络的高压输电网综合监测系统

第四章具有负载均衡能力的可靠路由协议

第五章路由协议仿真及结果分析

第六章总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目及发表的学术论文

致谢