微功率无线通信技术在线路中的适应性分析论文_陈虞龙

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摘要：微功率无线通信技术是用于解决输配电线路现场网络传输中产生的适应性问题，本文将通过分析构建现场网络中微功率表无线传输的技术方案，并分析约束无线通信性能的条件，最后借由计算机对其进行仿真和设备测试，从而完成对微功率无线通信技术在线路中的适应性分析。

关键词：微功率无线通信技术；线路；适应性

引言：由于在微功率无线技术中比较容易组网且系统较为简单直接，因此也被广泛使用在电力通信当中，并得到持续发展。但大部分微功率无线技术无法适用于长距离通信传输，这也在很大程度上影响了微功率无线通信技术的发展应用。

一、线路中的微功率无线通信技术方案

（一）通信组网方案

微功率无线通信技术在输配电线路现场网络当中，通过将各信息节点相连形成多跳无线网络。无线传输节点被安置在每一个杆塔处，借助高增益定向天线以及合理的发送功率，使得无线传输节点能够适用于任何传输距离下的通信。节点能够将安装在线路杆塔上传感器收集的数据传输至变电站当中，同时中继传输信息完成相邻杆塔的通信，并逐级向终端节点传递同步网时钟信息[1]。

图1 无线通信组网方案

（二）信息终端同步方案

通信节点率先获取线状网络内具有极高精确度的业务时钟，之后向与之相邻的低等级时钟逐级传递业务时钟信息，完成主从实际信息的交互。具体来说首先需要先从主站点获得超过业务时钟的本地时钟时间Toff，之后将Sync报文发送至从站，而此种蕴含着到达物理层的时间T1，从站在接收报文的同时记录下到达时间T2，同时将Delay Req报文及时反馈给主站，将报文离开时间即T3进行记录，主站接收Delay Req报文的时间为T4，根据以上时间数据计算出超过主时钟的从时钟时间值Toffset公式为,从站点在完成之后需要将Sync报文继续传送至下一级站点，此时发送报文的时间为Tt1,而当时发送站点的时间为Tcurrent,并且Tt1=.

图2 报文的同步交互

二、分析约束通信性能的条件

（一）接收信号强度

信号会在无线信道中出现一定量的损失，这主要是由于无线电在空中传播时会无可避免的损耗路径，而多途径的传输也同样会引起信号的快速衰落，同现阶段在线路中通常是进行视距传输，同时周围并无过多障碍物，因此只需要考虑损耗的路径即可。将信号发送强度设为Pt,将天线发送时的增益设为Gt,而接收天线时的增益设为Gr,接收信号的轻度设为Pr,各节点之间的距离用dkm表示，fmhz则为微功率无线通信技术的工作频点，那么可以用公式表示上述各要素之间的关系。

（二）对碰撞的影响

各通信节点在输配电现场网络当中往往传输距离较远，因此导致空中无线电信号传播的时延被大大增加，进而使得在半双工通信两端点中的竞争信道发生碰撞[2]。

（三）碰撞与发送概率

假设在某一时隙当中节点发送数据的概率为t,那么则有公式, P=1-（1-t）n+1 在上述两个公式当中P代表着下某一时间内节点在发送数据时可能会发生碰撞的概率，而bi,0则代表的是节点在尚未发送数据时，剩余退避在碰撞i次后时隙为0的马尔科夫链的状态，根据以上两个公式能够准确计算出节点顺利发送数据的概率。

（四）吞吐量与时延

将请求发送RTS需要的时间用TRTS表示，而清除发送CTS的时间用TCTS表示，发送ACK报文的时间用TACK表示，Tdata代表着发送数据用时，退避用时则用Tb1表示，用Td1表示分布式帧间间隔持续时间，Ts2代表短帧间间隔持续时间，传播时延用Tdelay表示，那么在使用RTS或CTS用以成功发送数据的用时Ts1可以用公式计算得出。最终能够求得无线网络吞吐量 其中Tsuccess表示的是成功发送一次数据用时，Tfail则代表一次失败用时，而数据包中数据的实际负载长度则用Ld1表示[3]。最终可知数据包MAC时延即Td2=

三、计算机仿真与测试无线通信设备

通过利用电子计算机和专业的仿真软件可以得知传输距离与碰撞概率之间的关系，如图3所示：

图3 传输距离和碰撞概率线形图

除此之外，传输距离在点对点网络当中不断增加，而吞吐量却呈现出阶梯式递减的趋势，反而传播时延呈现出阶梯式上升趋势。吞吐量的测试数据基本与理论数据走势相同，但吞吐量的测试数据值更高，这是由于在理论计算时是根据所规定的最低标准要求设定信号接受灵敏度，但实际上，射频芯片数据与标准相比具有一定冗余，传输时延拥有较高的吻合度。在电子计算机的仿真之下，通过与无线通信设备的测试数值将对比，可以得知微功率无线通信技术只能在一定距离内完成通信，而一旦超过该距离，中继站点数会随着距离的增加而不断增加，因此最终导致微功率无线通信技术在线路中无法取得理想效果。

结论：总而言之，本文试通过分析微功率无线通信技术在输配电线路中的技术方案，以及对约束无线通信性能的条件进行分析，借由计算机和仿真软件完成理论数据的仿真工作，从而基本完成对微功率无线通信技术在线路中的适应性的简单论述，以期能够为相关研究人员提供基本的参考数据。

参考文献：

[1]杨天翔，王学伟，柴会明，饶飞. 关于微功率无线通信技术在线路中的适应性分析[J]. 北京化工大学学报(自然科学版)，2016，01:92-97.

[2]毛波静，罗强，何湘宁，覃向阳，王翀. 探究微功率无线通信技术在线路中的适应性[J]. 电子技术与软件工程，2016，11:43-44.

[3]刘亚春，田海亭，孔英会，巨汉基，袁瑞铭，朱晓蕾，王晨. 浅析微功率无线通信技术在线路中的实际应用及其适应性[J]. 电力信息与通信技术，2015，09:26-30.

论文作者:陈虞龙

论文发表刊物:《基层建设》2016年18期

论文发表时间:2016/11/25

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