基于干扰管理的高吞吐无线多跳网络基站选址算法

为减少无线节点数据并发传输干扰,提高网络数据传输效率,在多跳无线网络中,设计了基于干扰管理的高吞吐基站选址算法。首先根据网络中节点位置的稀疏程度确定基站坐标的可行区域.然后通过对串行干扰消除技术特点的研究,发现基站位置应尽可能远离两两节点之间的中垂线。基于此,设计相关算法实现将可行区域划分成若干小区域,并提出通过一种"收缩"的方式在每一小区域内确定一点,作为基站选址的备选位置。最后,从备选位置中选出对网络吞吐量改善效果最好的一点作为基站的最终位置。仿真显示该算法能使网络整体性能提升10%~70%。     

无线网络中基于信道状态预测的调度算法

在蜂窝无线网络下行链路的资源调度中,无线信道的时变特点对网络的吞吐量和用户之间的公平性有很大的影响.为了达到高数据吞吐量并且同时保证用户服务质量QoS的目的,本文提出一种基于信道预测的调度算法PSUCS,该算法通过当前时隙的信道状态,预测下一个时隙的信道状态,并利用该信息,将资源调度的问题描述成求解效用函数最大的优化模型和最优的调度策略.仿真结果表明,该算法在保证公平性的前提下,有效提高了无线网络下行链路吞吐量.     

可充电的WSNs网络SIC干扰管理工作策略研究

随着无线传感器网络的规模不断扩大,开放信道中的通信干扰与节点能源有限问题严重制约传感器网络性能。研究在星型拓扑结构下可充电无线传感器网络的多用户介入通信干扰管理技术,旨在提高系统吞吐量、频谱和功率利用率,延长网络生命周期。首先针对多用户介入的通信干扰管理技术提出一种启发式的功率分类算法实现并发通信传感器节点的分簇,并对其分类效果进行验证。其次,结合并发无线通信中节点行为特征,引入无线能量补给设备,构建以最大化能量补给设备驻站时间比为目标的跨层优化问题,并将其转化为具有等优性的线性规划问题,进而求解得到无线传感器节点和无线能量补给设备的优化工作策略。仿真和实验证明,在维持传感器网络生命周期的前提下,采用并发通信的干扰管理策略和无线能量补给后,网络的通信能力和功率利用率都得到提升,该仿真场景下充电小车驻站时间占比η_s能达到47%。     

认知Ad-hoc无线网络的跨层结构设计

认知ad-hoc无线网络中,提出了一种新的跨层设计方案.文章建立了认知无线网络中传统OSI 7层模型中的物理层、数据链路层及网络层的数学模型,并根据各层的数学模型特点设计了新的通信节点结构.通过提出有效信道容量的概念,实现了物理层/数据链路层/网络层的3层跨层设计,并在此基础上提出了多目标推理与决策过程新的程序设计流程图,最后使用遗传算法进行多目标优化并决策出最终的通信参数.仿真结果表明,提出的3层跨层设计的数据包投递率与系统吞吐量明显优于传统分层设计结构及双层跨层结构设计方案,即能够实现通信系统准确度及通信效率的提高.     

智能配电网无线传感器通信网络的跨层协作控制

为提高智能配电网无线传感器网络通信的实时性和可靠性,提出一种堆栈协议层之间跨层协作的控制模型。以无线传感器网络节点内各个影响因素为概念节点,建立起节点内模糊认知图结构模型,利用隶属关系确定该模型内概念节点之间的影响程度,进而建立整个通信系统的跨层控制模型。控制模型根据网络电力数据的通信状态,通过自学习和训练方法获得各个协议层参数之间的影响权重,实时调整物理层、MAC层、传输层参数以及路由策略相互协作,来保证数据通信的实时性和可靠性。最后对系统的网络接收的数据量、节点队列传输数据的平均延时以及网络的吞吐量等指标进行测试。结果表明,所提出的基于模糊认知图的无线传感器网络跨层协作控制方案符合智能配电网无线传感器网络通信特征,并能够满足其通信实时性与可靠性的需求。     

基于改进贪心算法的大规模电动汽车充电行为优化

大规模电动汽车入网,不仅会增加有序充电控制的复杂度,还会引发负荷节点电压越限等配电网安全问题。在考虑负荷节点电压等配电网安全约束的情况下,提出基于改进贪心算法的大规模电动汽车充电优化策略。在建立电动汽车充电优化模型的基础上,通过设计合理的贪心策略,克服了贪心算法容易陷入局部最优的缺陷,实现电动汽车的最优充电控制。利用贪心算法的灵活性,提出对节点电压和线路容量分时段控制的配电网安全控制策略,迭代求解满足约束的充电站容量上限,降低了问题求解的难度。最后,以包含3个本地代理商的IEEE 33节点配电系统为例进行仿真分析。结果表明:改进贪心算法具有较高的计算效率和较好的寻优特性,适用于大规模电动汽车的充电优化;配电网安全控制策略能够确保负荷节点电压在安全约束之内,减少充电负荷对本地配电网电能质量的影响。     

基于贪心流量调度的智能变电站过程层网络拓扑高可用无缝冗余配置方法

泛在电力物联网背景下,智能变电站中负责运行状态上传与控制命令下达的过程层网络负载将急剧升高。传统IEC61850标准协议中的高可用性无缝冗余(High-Availability Seamless Redundancy,HSR)通信链路配置方法由于数据副本在存在环路的网络内循环产生额外流量与额外传输延时,存在信息传输实时性差的缺点。因此,提出基于贪心流量优化算法的过程层网络拓扑高冗余无缝配置方法。首先,在分析采用HSR技术的智能变电站过程层网络工作原理的技术上,提出两种高可用性无缝冗余配置方案:交叉(Cross-Links,CLs)方案与四连通环(Four-Connected Rings,FCRs)方案。其次,为避免过程层网络在流量汇聚时易产生拥塞导致传输时效性变差,提出基于贪心算法的流量调度策略。最后,基于Opnet的变电站仿真算例表明,与传统网络拓扑配置方案相比,所提方案的数据平均传输跳数与传统拓扑方案比下降50%,而采用贪心算法的过程层网络流量调度策略在数据拥塞时的传输延时、丢包率和吞吐量衰退服务分别降低32.7%,63.5%和33.3%。因此,所提方案能够显著提升智能变电站过程层网络性能。     

计及小干扰稳定约束的互联系统AGC最优经济控制策略

为了在保证互联系统小干扰稳定的前提下提高系统调频的经济性,提出了基于双层模型控制结构的多区域互联系统自动发电控制(automatic generation control,AGC)最优经济调频控制策略。首先上层控制基于全网层面,以消除系统频率偏差为首要目的,建立了多区域AGC协调控制优化模型,并采用非线性规划算法求解该优化模型。然后下层控制中充分考虑系统的动态稳定性,建立了计及小干扰稳定约束的AGC指令最优分配模型,并提出了基于改进策略的优化算法求解该模型。最后,通过修改后的IEEE-30节点配电网算例对所提策略的有效性进行验证。结果表明,该策略在提高互联系统调频经济性的同时,使得系统满足小干扰稳定的要求;所提出的算法改进策略改善了算法的收敛性,并且在保证计算精度的前提下提高了优化速度。     

移动传感器网络保持网络连通性控制

针对移动传感器网络在外部干扰下容易发生网络分裂问题,提出基于多智能体蜂拥算法的移动传感器网络协调控制策略。该策略中网络各个节点和相邻节点仅进行速度和位置信息的交换,并构造一个虚拟的领导者节点,网络各节点作为跟随者对领导者的运动轨迹进行跟踪,实现网络拓扑结构连通性的保持。基于图论、Lyapunov稳定性理论和La Salle不变原理对控制协议进行理论分析。仿真实验结果表明,在外部干扰下移动传感器网络在所给控制策略下始终保持网络的连通性。     

面向输电线路监测的Ad Hoc网络中最小竞争窗口优化策略研究

输电线路监测系统是电网监控的重要组成部分,需要在各种复杂环境下可靠运行。Ad Hoc网络作为坚强的自组织网络,其所具有的自愈性、抗毁性等特性非常适合应用在输电线路监测系统中。该网络MAC层所采用的IEEE 802.11 DCF机制对整个网络的性能有着重要影响。根据输电线路线性拓扑结构的特点,基于退避过程Markov模型的分析,提出了最小竞争窗口优化策略。该策略能根据各节点所处竞争环境的不同,设置相应的最优竞争窗口。仿真结果表明,该优化策略可显著提高系统吞吐量,系统时延也有一定改善,这对输电线路监测网络的性     

基于公平因子的宽带电力线OFDM系统跨层资源分配

针对宽带电力线通信OFDM系统的资源优化分配问题,在分析低压宽带电力线通信系统网络结构的基础上,建立资源不足且存在多种实际约束下多业务多用户在多子载波上的资源分配模型,提出一种基于公平因子及用户紧急度的跨层资源分配算法,在保证RT用户最小速率及NRT用户间公平性的同时最大化系统吞吐量。典型电力线信道环境下的仿真结果表明,算法在满足资源分配模型优化目标下性能更优。     

无线网络中基于能量有效性的吞吐量跨层控制协议

针对无线网络中ARQ协议的传输能耗,建立了每比特有效数据的等效能耗数学模型和设定了以链路最低能耗为能量有效性的优化目标。并依据传输能耗的研究结论将数据链路层的子包传输机制与物理层的自适应调制编码技术（AMC）相结合,提出了一种基于能量有效性的吞吐量跨层控制协议。该协议以最大化系统吞吐量为目的,并实现了AMC和子包机制的能量有效性控制。仿真结果显示该协议可以使系统吞吐量的性能达到整体最佳和使数据传输能耗达到能量有效性的目标。     

无线Mesh网络中一种新的路由判据

由于无线Mesh网络特有的性质，网络中的路由判据设计对网络整体性能起着至关重要的作用。文章介绍了无线Mesh网对路由判据的要求，分析了现有的几种路由判据，并针对现有路由判据的缺点提出了一种新的判据——链路累积干扰．通过仿真对该判据进行了验证。仿真结果说明，新的路由判据能明显改善网络性能。     

Cross layer optimization of downlink power allocation in multi-user wireless communication systems

In multi-user wireless communication systems, dynamic power allocation is an important means to deal with the time-varying nature of the physical and network layers. However, the current layer optimization approach to power allocation cannot achieve the global optimum of the overall system performance. To solve this problem, a cross-layer optimization framework is presented for downlink power allocation, which takes both the channel and buffer states into account. A cross-layer optimization problem is formulated to optimize the total throughput with queue length and power constraints. An analytical solution and a low complexity dynamic programming algorithm, which are referred as water-filling in cellar (WFIC) policy, are presented to optimize the downlink power allocation. Finally, simulation results are presented to demonstrate the potential of the proposed method.     

面向电力物联网信息感知的低压电力线与微功率无线通信融合方法

为提高电力物联网信息感知层面的覆盖范围和可靠性,提出一种构建低压电力线与微功率无线通信跨层融合网络(CPW)的方法。首先建立CPW的统一介质访问控制(MAC)层模型,为实现CPW网络层的融合提供基础支持;然后提出一种结合布朗运动与局部收敛次数控制的改进蚁群算法,完成了CPW的组网过程;对CPW的子业务流进行分配,并提出业务分配中的误码率需求因子,实现了低压电力线与微功率无线通信网络的跨层融合。仿真结果表明,该跨层融合网络的通信链路服务质量优于电力线与无线双模或级联通信网络,用户可以根据不同业务设置相应的误码率需求因子,以兼顾通信链路质量与网络负载均衡,保障CPW的高效性和可靠性。     

基于干扰管理的矿井机车动态功率调度方法

现有研究很少有直接适用于矿井机车的无线网络通信模型。针对矿井机车不断移动的特性,提出基于干扰管理的矿井机车动态功率调度方法。首先根据传统矿井机车通信过程,建立一种基于SIC的动态功率调度模型。为了使该模型可以在多项式时间内求解,提出SIC集合和最大SIC集合概念,并设计了一个求解所有最大SIC集合的算法,有效的降低求解问题的复杂度。仿真显示,该方法优化效果较之采用普通SIC方法改进率在20%~35%,相比于传统方法改进率在40%~50%。     

一种分布式路由表簇内广播传感器网络路由算法

通过分析现有无线传感器网络路由算法,结合大规模无线传感器网络的特点,提出了一种基于簇的分布式路由表簇内广播路由算法。详细介绍了簇间路由发现过程中簇内各节点间RREQ、RREP分组交互过程以及簇间路由算法,估计了簇间路由成本、路由表规模以及分组路由转发延迟。通过试验仿真验证,在增大网络规模的情况下,其路由表建立速度和路由规模上限均较传统算法具有明显的优势。     

微功率无线通信技术在电力线路中的适应性分析

在输配电线路现场通信网络中,微功率无线通信技术需要解决远距离传输带来的适应性问题,也需要支持电力信息处理的时间同步。文中讨论了以IEEE 802.11g(2.4GHz)为代表的微功率无线传输技术构建现场通信网络的技术方案,重点针对点对点组网拓扑下的通信吞吐量、时延进行了理论分析、计算机仿真,测试了设备远距离通信与时延和吞吐量的关系,并基于分析数据获得了微功率无线通信技术对IEEE 2030标准定义通信技术指标的适应性。针对电力信息的业务同步需求,提出了微功率无线在现场网络中的同步技术,对所提出的同步算法进行了性能分析和仿真。     

基于RSSI的无线传感器网络节点定位技术研究

无线传感器网络节点定位技术是无线传感器网络应用研究的基础。采用传统的无线信号传输损耗模型的RSSI定位方法的精度不能够满足许多用途。为了提高定位精度,提出了一种分段线性拟合传输损耗模型,比较表明在复杂的环境下该模型对实际传播损耗曲线的逼近效果更好。文中利用该模型对节点进行RSSI定位,并且对该模型的定位效果进行了仿真,结果显示其较之传统模型可以明显提高在复杂环境下的定位精度。     

智能配电网通信无线传感器网络QoS建模

根据配电网系统结构和设备分布特点,给出了一种基于无线传感器网络（WSN）的配电网监测数据通信网络架构。针对电力工业通信规范对WSN的要求,建立了基于IEEE 802.15.4标准媒体访问控制（MAC）层协议并引入服务质量（QoS）的QoS-MAC模型,给出了配电网监测节点数据缓冲队列马尔可夫链模型和各节点竞争信道状态概...