长链路型输电线路监测系统中WSN路由策略的研究

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1、第27卷第12期2010年12月计算机应用研究ApplicationResearchofComputersV01．27No．12Dec．2010长链路型输电线路监测‘系统中WSN路由策略的研究术翟学明，齐立朔，朱永利，于永华(华北电力大学计算机科学与技术学院，河北保定071003)摘要：为了解决系统漏斗效应，在研究虚拟MIMO路由协议的基础上，提出一种适合输电线路监测系统的基于多簇协作的路由协议方案。该方案采用分簇方式，多簇头之间相互协作，大大减少路由路径上节点个数，简化路由，提高路由效率。仿真结果表明，该策略提高了数据包发送数量，降低了数据时延

2、，显著改善了网络性能。关键词：无线传感器网络；输电线路监测；路由协议；虚拟MIMO；协作路由中图分类号：TP393文献标志码：A文章编号：1001．3695(2010)12-4677．03doi：12．3969／j．issn．1001—3695．2010．12．081ResearchonWS．Nroutingpolicyinlong—chain—typetransmissionorcultrymomtonngsystemZHAIXue-IIliflg，QILi-shuo，ZHUYong-li，YUYong-hua(&hodofComputer＆切

3、娣＆Technology，NorthChinaElectricPowerUniversity，＆咖HeM／071003，China)Abstract：Inordertosolvethefunneleffect，thispaperproposedamulti—clustercoHaborationroutingprotocolprogramthata-daptedtothetransmissioncircuitrymonitoringsystem，whichbasedonthereasearehofvirtualMIMOroutingprotoc0

4、1．Thisprogramusedclusteringapproachandmulti—clustercollaboration，inordertoreducethenodsontheroutingpath，SOastosire—plifyandefficienttherouting．Simulationresultsshowthatthisstrategiesincreasedthenunlberofclampackets，reducedthedatalatencyandsignificantlyimprovedthenetworkperfor

5、mance．Keywords：WSN(wirelesst配llSOl"network)；Uamnfissioncircuitrymonitoring；routingprotocal；virtualMIMO；c00l脚dve如砸119输电线路监测系统是用于监测输电线路故障及其工作状态的无线传感器网络，完成实时监测的任务。其节点通常部署在被监测线路的线杆之上，因而属于典型的长链路璎网络，其数据传输到离汇聚节点较近时会出现数据拥塞也就是漏斗效应，大大降低数据传输量，影响系统效率，降低了监测数据的实时性。本系统中的节点能源供应不受限制，因此其路由设计不必

6、再考虑节点能耗问题，而将研究重点转向如何提高系统的信道容量、数据传输速率，进而解决末端节点产生的数据拥塞问题。数据融合⋯在一定程度上可以缓解这一系统瓶颈，但是并不适合本系统，因为，本系统数据不存在很大相关性，并没有冗余数据，经过数据融合后不会减少数据的传输量，不是问题根本所在，并不能很好地解决漏斗效应。然而MIMO技术的增益，恰恰可以解决这一系统瓶颈。MIMO技术因为在严重衰落情况下能够提高系统容量和更好的空间分集而受到广泛的重视。其核心思想就是通过空时联合旧1的处理方式，利用多径环境的随机衰落甚至包括由此引起的时延扩展等因素来获得远高于传统SI

7、SO系统的信道容量。MIMO技术获得的分集增益，可以使其有效地对抗无线传输中的多径干扰，并能够增加通信半径，使原来不可能达到的网络变得可达，没有路由的可以建立路由，并且可以减少路由路径上节点的个数；MIMO技术获得的频谱复用增益，使链路信道速率增加，降低传输的时延，增加网络的吞吐量。Wolniansky等人H1采用垂直贝尔实验室分层空时(V—BLAST)算法建立了一个MIMO实验系统，验证了MIMO系统高信道容量和高频谱利用率这一理论的正确性。本文为解决长链路下的漏斗效应，在研究MIMO相关技术的基础上，结合分簇。41的思想，主要利用MIMO中的

8、分集技术、复用技术，簇内通信采用复用方式以提高信道速率，提高吞吐量，减少数据碰撞的发生，降低时延；簇间通信采用分集方式以扩大通信半径，在