带状无线监测网络中的负载均衡及可靠性研究-计算机系统结构专业论文.docxVIP

i i 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。 关键字：输电网综合监测、带状拓扑、负载均衡、可靠性 ii ii Research of Load Balance and Reliability in Linear Wireless Monitoring Network ABSTRACT Integrated monitoring system of high-voltage power transmission grid uses advanced sensor technology in real-time monitoring of transmission line, towers and other equipments’ running status and environmental conditions, collects the status information and transmit to the monitoring center through the wireless monitoring network which established by the high-voltage transmission grid monitoring system. The monitoring center is in charge of data analysis and mining, to strengthen the analysis, diagnosis and optimization of real-time, dynamic status information. The system can realize online monitoring of power transmission grid. The monitoring system transmits data collected in power transmission grid using the way of combining RF and wired fiber optic cable. Relative to hire the public network such as mobile communication networks and simply use the wireless sensor network, it is more stable, less hops, less delay and low cost. However, due to the restriction of transmission line and tower, the wireless monitoring network of system is faced wit