【摘 要】
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随着电力智能运维多样交互需求迅速增长,只考虑数值型传感业务传输已无法满足现场使用要求。电力宽带物联网需要突破LoRa、Zigbee等窄带无线传感网技术在带宽容量上的约束,适应局部放电监测图谱、巡检图像等典型电力业务传输的需要。因此,为满足电力场景对传感网带宽、容量和功耗的需求,亟需在现有无线技术的基础上,研究适用于电力物联网的宽带MAC层协议。本文基于典型500kV输电站或变电站场景下的电力宽带物
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随着电力智能运维多样交互需求迅速增长,只考虑数值型传感业务传输已无法满足现场使用要求。电力宽带物联网需要突破LoRa、Zigbee等窄带无线传感网技术在带宽容量上的约束,适应局部放电监测图谱、巡检图像等典型电力业务传输的需要。因此,为满足电力场景对传感网带宽、容量和功耗的需求,亟需在现有无线技术的基础上,研究适用于电力物联网的宽带MAC层协议。本文基于典型500kV输电站或变电站场景下的电力宽带物联网MAC层协议进行研究,主要做了以下工作。（1）针对典型电力场景通信和业务需求,分析了通信速率、功耗、拓扑结构等核心通信参数要求,设计了输变电场景的组网架构;采用层次分析法对各类传统宽带无线通信技术进行对比选型,选择IEEE 802.11n作为协议设计和实现的基础。（2）针对IEEE802.11n在电力应用场景下碰撞严重、功耗开销大的问题,设计了基于超帧结构的混合型MAC层协议,仿真结果表明,本协议可以比标准协议减少约30%的碰撞概率,且当信道饱和率为20%时可以减少约32.55%的传感器功耗。（3）完成了基于OpenWRT平台的MAC层协议开发,测试了帧交互与调度过程,并在真实电力场景开展了样机的试点应用。样机运行结果表明,本文开发实现的设备可以满足电力宽带场景下的吞吐量和基本交互需求。综上所述,本文充分分析了电力场景的需求,给出了优化的MAC层协议设计,并通过了仿真测试和样机验证,为电力物联网宽带业务需求提供一种有效的解决方案。
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