信标模式在230M无线电力负荷管理系统数传中的应用
摘要:文章在分析了国内230M无线电力负荷管理系统数传速率提升后出现的“高速未高效”问题的基础上,提出了一种基于信标模式的无线系统数传方案,并给出了具体的MAC层帧结构。本方案使系统巡测效率提高了一倍。
关键词:230M无线数传;系统巡测;信道;信标;超帧
0 引言
2010年11月,国家发改委、工信部等六部门联合发布了《电力需求侧管理办法》(以下简称《办法》),为提高电能利用效率,促进电力资源优化配置,保障用电秩序,要求有关部门和各地从2011年1月1日起全面实施电力需求侧管理。《办法》规定,电网企业应加强对电力用户用电信息的采集、分析,为电力用户实施电力需求侧管理提供技术支撑和信息服务。230M无线电力负荷管理系统(以下简称“系统”)是其中主要的技术支撑之一,承担着对用电现场各种用电信息的实时采集与用电管理的任务,不仅具有全面的采集功能,而且还具备远程控制功能。系统通过230M无线电台实现系统主站与用电侧终端之间大量数据和命令的传递,系统的数传效率直接影响到系统的性能及其功能的发挥,以及系统所能容纳的终端数量。随着窄带无线通信技术的发展,系统数传速率也在不断地提高,已从以往普遍使用的1.2kbps逐步提高到目前最高的19.2kbps,速率虽提高到原来的16倍了,但系统实际的巡测效率仅提高到原来的2倍左右,出现了所谓的“高速未高效”的情况。
1 高速未高效的原因及对策
目前的无线电力负荷管理系统对终端数据的巡测过程可由图1表示,其中粗实线部分都为占用无线信道的时间,粗虚线部分为不占用的时间。一般地,系统主站巡测时发送的数据召测命令报文的长度为几十个字节左右,终端应答报文的长度有长有短,不超过255个字节。
考虑到电台的性价比,目前国内系统都选用了模拟通话台配调制解调器的方案实现系统数传,电台发送前的信道建立时间一般至少需要100ms;另据系统终端实际运行情况测得,终端处理命令组织应答报文及发送准备时间一般需要250 ms,其中包括终端电台建立信道时间100 ms;并根据实际情况假设:召测命令报文长20字节,应答报文长128字节,据此,我们可以列出采用不同数传速率巡测时平均一台一次召测过程所需的时间及其空中传输时间占比,如表1所示。
从表1我们可以发现:随着传输速率成倍地提高,一次数据召测的总时间T的下降幅度脚没有折半降低,当速率达到19.2kbps时,相对9.6kbps,T的下降幅度r只有16%,远没到50%,也就印证出现了“高速未高效”的情况。
再看,随着传输速率成倍地提高,数据在空中传输的时间占比R在不断的下降,当速率达到19.2kbps时,R已降到了20%以下,这说明随着传输速率成倍地提高,由提速而减少的数据空中传输时间在召测过程总时间中的占比在不断地下降,正是由于占比的大幅下降,使提速的贡献率也随之大幅下降,造成了“高速未高效”,因此,要使提速的效果能真正体现在实际的巡测效率上,就应该提高空中耗时的占比,也就要设法减小T1和T3。
2 信标模式及其超帧周期
IEEE 802.15.4b是低速无线个域网(LR-WPAN)物理层和媒体访问控制层规范,在LR-WPAN网络中,有两种通信模式可供选择:信标使能通信和信标不使能通信。在信标使能的网络中,网络协调器定时广播信标帧,网络中设备(即:节点)都通过协调器发送的信标帧进行同步工作。一旦节点收到信标帧后就按协调器规定的时间间隔发送接收数据。
信标模式当中规定了一种叫“超帧(superframe)”的格式,如图2,其中,GTS(guaranteed time slot)表示确保服务的同步时隙。在超帧周期的开始,由协调器发送信标帧,信标帧含有一些时序以及网络的信息,紧接着是竞争接入时期,在这段时间内各节点以竞争方式接入信道,再后面是非竞争接入时期,各节点采用时分复用的方式接入信道,然后是非活跃时期,节点进入休眠状态,等待下一个超帧周期的开始。非竞争期内被允许收发数据的设备是协调器根据上一个超帧期间网络中设备申请通信的情况而指定的某些设备。
3 采用信标模式的系统数传方案
根据上述分析结果,我们知道解决问题的主要途径是减少系统数传时在T1和T3上的时间开销。我们来看:第一,T1是主站发送报文信道的建立时间,这个时间的最小值是由电台硬件电路特性决定的,不能任意改小,但当信道建立起来后,主站能连续发送任意个报文给任何终端;第二,T3是终端处理命令组织应答报文及发送准备的时间,其中包含的发送准备时间就是终端发送报文的信道建立时间,与主站的情况一样,是由终端电台硬件决定的,也不能任意改小,且包含在乃中的这段时间是占用系统信道的(即图1中粗实线部分),而T3的其余部分时间是不占用系统信道的(即图1中粗虚线部分),我们可以并应该充分利用不占用信道的这部分时间,通过改变系统主站与终端的交互模式来提高传输效率,变“一发一收”为“多发多收”。具体的方案就是:采用信标模式,主站用信标帧组织起超帧周期,并由信标帧分配通信同步时隙给各终端,让它们在超帧周期内有序发送数据到主站。过程时序见图3所示。
管理系统 传中 应用 负荷 电力 230M 无线 模式 相关文章:
- 基于LabVIEW的电池管理系统与充电机通信协议测试(01-09)
- 行业技术分享基于一种高效电池管理系统的应用(11-25)
- 基于STM32的多节锂电池管理系统的设计(03-17)
- 基于WSN的开放性实验室电源管理系统(08-10)
- 汽车磷酸铁锂动力电池监测管理系统BMS的实现(07-31)
- 电能管理系统一种改造方案(07-17)
- 婵°倕鍊瑰玻鎸庮殽閸モ晙鐒婇柛鏇ㄥ灱閺嗐儳鈧鎮堕崕鎶藉煝閼测晜鏆滈柛顐g箓閹鏌熺€涙ê濮囬柣鎾规硶閹峰顢橀悢鍛婄暚缂備礁顑呴鍛淬€冨⿰鍛晳闁跨噦鎷�
闂佺ǹ绻堥崝宥夊蓟閻斿憡濯寸€广儱鎷嬮崝鍛槈閺冨倸孝闁汇劎濮甸敍鎰板箣濠婂懐鎳囨繛鎴炴尰濮樸劑鎮¢敍鍕珰闁糕槅鍘剧粈澶愭煙缂佹ê濮囩€规洖鐭傞幆宥夊棘閸喚宀涢悗瑙勬偠閸庢壆绱為弮鍫熷殑闁芥ê顦~鏃堟煥濞戞ǹ瀚板┑顕呬邯楠炲啴濡搁妷锕€娓愰梻渚囧亞閸犳劙宕瑰鑸碘拹濠㈣埖鐡曠粈瀣归崗鍧氱細妞ゎ偄鎳橀幆鍐礋椤愩倖顔忔俊顐ゅ閸ㄥ灚瀵奸幇顔剧煓閻庯綆浜為悷锟�...
- 婵炴垶鎼╅崢鐐殽閸モ晙鐒婇柛鏇ㄥ灱閺嗐儳鈧鎮堕崕鎶藉煝閼测晜鏆滈柛顐g箓閹鏌熺€涙ê濮囬柣鎾规硶閹峰顢橀悢鍛婄暚缂備礁顑呴鍛淬€冨⿰鍛晳闁跨噦鎷�
缂備緡鍣g粻鏍焵椤掑﹥瀚�30婵犮垼鍩栧畝绋课涢鍌欑剨闁告洦鍨奸弳銉╂煕閳哄喚鏀版い鏂垮閹风娀宕滆閺屻倝鏌ㄥ☉妯侯殭缂佹鎸鹃埀顒傤攰閸╂牕顔忕捄銊﹀珰闁规儳鎳愮粈澶愭煕閺傜儤娅呮い鎺斿枛瀹曘劌螣閻戞ê娓愰梻渚囧亞閸犳洟骞撻鍫濈濡鑳堕鍗炩槈閹垮啩绨婚柟顔奸叄瀵粙鎮℃惔锝嗩啅婵☆偆澧楅崹鍨閹邦喚鐭欓悗锝庝簽閻熷酣鏌i妸銉ヮ伂妞も晪绠戞晥闁跨噦鎷�...
- Agilent ADS 闂佽桨鐒﹂悷銉╊敆閻旂厧鏄ョ痪顓炴媼閸炴煡鎮归崶褍鈷旈柍璇插悑缁鸿棄螖閸曞灚顥�
婵炴垶鎸婚幐鎼侇敊瀹ュ绠抽柛顐秵閸わ箓鏌ㄥ☉妯垮闁告瑥绻樺Λ鍐閿濆骸鏁奸柣鐔哥懐閺嬪儊S闂佸憡鑹剧€氼噣锝為幒妤€绀夐柣鏃囶嚙閸樻挳鏌涘⿰鍐濞村吋鍔楃划娆戔偓锝庝簽鐎瑰鏌i姀鈺冨帨缂侀亶浜跺畷婵嬪煛閸屾矮鎲鹃梺鐑╁亾閸斿秴銆掗崼鏇熷剹妞ゆ挾濮甸悾閬嶆煛閸愩劎鍩f俊顐ユ硶閳ь剚鍐荤紓姘辨閻у挷S...
- HFSS闁诲孩鍐荤紓姘卞姬閸曨垰鏄ョ痪顓炴媼閸炴煡鎮归崶褍鈷旈柍璇插悑缁鸿棄螖閸曞灚顥�
闁荤姍鍐仾缂佽鐒︾粙澶愬箻閹颁礁鏅欓梺鐟版惈閻楁劙顢氶幎鑺ユ櫖閻忕偠妫勫鍧楁⒒閸稑鐏辨い鏂款樀楠炴帡宕峰▎绂⊿闂佹眹鍔岀€氼剚鎱ㄥ☉銏″殑闁芥ê顦扮€氭煡骞栫€涙ɑ鈷掗柡浣靛€濋弫宥囦沪閽樺鐩庨梺鍛婃煛閺呮粓宕戝澶婄闁靛ň鏅滃銊х磼椤栨繂鍚圭紒顔芥そ瀹曠兘寮跺▎鎯уΤ婵炴垶姊绘慨鐢垫暜婢舵劕绠垫い鈥抽敪SS...
- CST閻庣敻鍋婇崰妤冧焊濠靛棭鍟呴柕澶堝€楃粙濠囨倵楠炲灝鈧洟鎮$捄銊﹀妞ゆ挾鍠愬▓宀€绱掔€n亶鍎忔い銊︾矌閹叉鏁撻敓锟�
闂佸搫顦€涒晛危閹存緷铏光偓锝傛櫅閻︽粓鎮规担绛嬪殝缂佽鲸绻堝畷妤呭Ω閳哄倹銆冮柣鐘辩瀵泛顔忕欢缍璗闂佸憡鑹剧€氫即濡村澶婄闁绘棁顕ч崢鎾煕濠婂啳瀚板ù鍏煎姉缁瑧鈧綆浜炵€瑰鏌i姀鈺冨帨缂佽鲸绻堝畷婵嬪煛閸屾矮鎲鹃棅顐㈡祩閸嬪﹪鍩€椤掑倸鏋欓柛銈嗙矌閳ь剚鍐婚梽鍕暜婢舵劕绠垫い鈥愁敍T闁荤姳鐒﹀畷姗€顢橀崨濠冨劅闁哄啫鍊归弳锟�...
- 闁诲繐绻愮€氫即銆傞崼鏇炴槬闁惧繗顕栭弨銊╂煕閳哄喚鏀版い鏂垮閹风娀宕滆閺岋拷
婵炴垶鎸稿ú锝囩箔閳ь剙螖閸屾惮鎴﹀Χ婵傚摜宓侀柛鎰级閸曢箖鎮硅閸ゆ牜妲愬┑鍥ㄤ氦婵炲棗娴烽弰鍌炴偣閸パ冣挃闁宠鍚嬬粙澶嬫姜閹殿喚鈽夐梺闈╄礋閸斿矂鎯冮悩绛圭矗闁瑰鍋涜灇闂佸搫鐗滈崹鍫曘€傞锕€鏄ラ柣鏃€鐏氭禍锝夋倶閻愬瓨绀冮悗姘辨暬閹虫ê顫濋崜褏顦梺鐟扮仛閹搁绮崨鏉戦敜婵﹩鍓涢弶浠嬫煟閵娿儱顏х紒妤佹尰缁嬪顫濋鍌氭暏缂佺虎鍘搁崑锟�...
- 閻庣敻鍋婇崰妤冧焊濠靛牅鐒婇柛鏇ㄥ灱閺嗐儲绻涢弶鎴剶闁革絾妞介獮娆忣吋閸曨厾鈻曢梺绯曟櫇椤㈠﹪顢欓崟顓熷珰闁告挆鈧弻銈夋煕濮橆剛澧︽繛澶涙嫹
闁荤姵鍔﹂崢娲箯闁秴瑙﹂柛顐犲劜閼茬娀鏌¢崶銊︾稇闁汇倕瀚伴獮鍡涙偑閸涱垳顦紓鍌氬暞閸ㄧ敻宕规惔銊ノュ〒姘e亾妞わ絽澧庨幏顐﹀矗濡搫纾块梺闈涙閼冲爼濡靛顑芥灃闁靛繒濮甸悵銈夋煏閸℃洘顦峰ǎ鍥э躬瀹曪綁鏌ㄧ€n剛鍩嶉梺鎸庣☉閺堫剟宕瑰⿰鍛暫濞达絽婀辨竟澶愭煛瀹ュ妫戠紒銊ユ健閺屽懘鏁撻敓锟�...