智能电网中ZigBee网络的实时拓扑优化和高效广播传输算法研究

批准号:
61401310
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
穆嘉松
依托单位:
学科分类:
F0104.通信网络
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
韩亮、张重、刘爽、韩婷婷、谢家祖、顾宇龙、谢宁、秦珊
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中文摘要
课题拟研究智能电网高级测量体系中的ZigBee分层网络的实时拓扑优化和高效广播传输算法。在分析智能电网数据通信模式的基础上,针对现有ZigBee分层路由中拓扑结构单一的不足,根据用电设备的部署特点,研究建立和维护后备环状链路的算法,提升网络健壮性。为了克服节点在工作周期不能优化传输链路的缺点,将研究实时拓扑优化算法。该算法通过计算当前拓扑信息优化路由,在保留分层网络低复杂度和低功耗优势的基础上,提升网络的路由性能。为了降低传输延时和提高信息传输效率,课题将研究高效广播传输算法。基于智能电网中的数据流特性,利用节点深度差和拓扑结构信息,设计广播转发方案,减少网络数据流量。上述算法所需信息可从节点网络地址和邻居表获取,满足现有ZigBee标准,具有较好的兼容性和扩展性。本课题中的算法测试数据来自实际用电信息。算法将分别在实验室仿真、测试平台和实际应用中进行验证,以保证算法的有效性。
英文摘要
The real time topology optimization and efficient broadcasting transmission algorithms in ZigBee hierarchical network which applied in advanced metering infrastructure are studied in this project. Focusing on the issue of monotone topology structure in ZigBee hierarchical networks, based on the analysis of data communication patterns in smart grid and the appliances deployment, the connecting and maintaining scheme for backup loop link is investigated to improved the network robustness. To overcome the defect of static paths during the node lifetime, the real time topology optimization algorithm is studied. On the basis of keeping the advantages of low complexity and low energy consumption, the links are optimized for better routing performance by computing the current topology information. The efficient broadcasting transmission strategy is also discussed to reduce the delay and improve the transmission efficiency. Considering the characteristic of data flow in smart grid, the rebroadcasting rule is designed to decrease the network load based on the differences of node depth and topology structure. The information needed by all the algorithms mentioned above can be obtained from node network address and neighbour table. So the work is of compatibility and scalability with the ZigBee specification. In this subject, all the testing data is gathered from real world application. The proposed algorithms will be tested in lab simulation, experiment platform and practical system to verify the effectiveness.
智能电网对于提升我国能源高效率用和改善人民生活水平具有重要的意义。高级测量体系性能是智能电网高效运行的基础,本项目主要针对其中户内网部分,开展了ZigBee网络在智能电网应用下的性能优化研究。针对ZigBee分层网络灵活性差的问题,提出了备用链路选择和维护算法,该算法可以在部分网络节点失效的情况下实现更高的分组投递率和更低的延时。本项目同时考虑了新一代移动通信对于户内网应用环境的影响,为了克服原有ZigBee分层网络无法实时更新以及无法获得最短路径的不足,提出了ZigBee网络在5G环境下的拓扑优化和改进分层路由算法,令5G设备参与到ZigBee网络传输并利用移动设备资源减少ZigBee设备的消耗,并分别优化了上行、下行和一般传输链路,从而实现更高的分组投递率和更低的ZigBee设备的消耗和延时;为了提升AODV路由算法的性能,提出了5G环境下ZigBee网络改进的AODV路由算法,利用5G设备的通信和存储资源优化AODV路由,分别优化了路由请求广播、路由响应和最佳路由决策机制,并挖掘了额外路由信息获取算法。经测试,与原ZigBee中的路由算法相比,改进算法可以提升网络的分组投递率并降低路由开销和延时。项目资助发表SCI期刊论文2篇,待发表2篇,EI会议论文2篇,待检索2篇。培养硕士生3名。
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An improved AODV routing for the zigbee heterogeneous networks in 5G environment
5G环境下zigbee异构网络改进的AODV路由
DOI:10.1016/j.adhoc.2016.12.002
发表时间:2017-04
期刊:Ad Hoc Networks
影响因子:4.8
作者:Mu Jiasong
通讯作者:Mu Jiasong
Performance analysis of the ZigBee networks in 5G environment and the nearest access routing for improvement
5G环境下ZigBee网络的性能分析及最近接入路由改进
DOI:10.1016/j.adhoc.2016.10.006
发表时间:2017-03
期刊:Ad Hoc Networks
影响因子:4.8
作者:Mu Jiasong;Han Liang
通讯作者:Han Liang
An adaptive relay node selection algorithm based on opportunity
一种基于机会的自适应中继节点选择算法
DOI:10.1186/s13638-017-0880-9
发表时间:2017-05
期刊:Eurasip Journal ON Wireless Communications and Networking
影响因子:2.6
作者:Zhang Baoju;Zhang Cuiping;Mu Jiasong;Wang Wei;Xie Jiazu
通讯作者:Xie Jiazu
Outage Probability of Opportunistic Decode-and-Forward Relaying over Correlated Shadowed Fading Channels
相关阴影衰落信道上机会解码和转发中继的中断概率
DOI:10.1007/s11277-016-3470-y
发表时间:2016-07
期刊:Wireless Personal Communications
影响因子:2.2
作者:Han Liang;Mu Jiasong
通讯作者:Mu Jiasong
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