一种消除无线传感器网络簇间干扰的TDMA协议及实现

针对基于簇路由的无线传感器网络的媒体接入控制层(MAC)存在的簇间干扰问题,提出了一种消除簇间干扰的时分多址(TDMA)调度协议。该协议通过各簇首监听和分析周边节点消息,生成TDMA调度表来消除簇间的干扰。该协议假设网络只有单一的物理信道,所以不依赖于特殊硬件,具有一定通用性。采用TinyOS软件平台和MICA2硬件平台来实现协议。通过测试协议的簇首生成情况、组网开销、组网丢包率和传感数据的正确传输率,可知协议减少了簇间干扰,并且具有一定的可靠性。

页岩气水平井分段压裂簇间形态干扰规律分析

针对页岩气储层水平井分段多簇水力压裂过程中单压裂段内的多个压裂簇之间存在的相互干扰规律不清晰的问题,基于弹塑性力学理论,利用Abaqus有限元模拟软件建立了平面应变有限元数值模型,并以缝长和缝宽为研究对象对3个压裂簇同时扩展的工况进行了分析。研究结果表明:簇间距是影响缝间干扰的最主要因素,随着压裂簇间距的增大,簇间应力干扰会逐渐减小,且各裂缝的扩展变得趋于均匀;地层弹性模量的增大会促进各射孔簇裂缝的纵向延伸,但却会阻碍裂缝的横向张开;另外,压裂过程中适当增大压裂液排量对于得到长宽缝较为有利。模拟结果较为全面的说明了簇间干扰的存在及其对裂缝形态的影响,可以在一定程度上为多段分簇压裂设计优化提供参考。

水力喷射多簇压裂簇间流量分配特征

水力喷射压裂是非常规油气资源的有力增产手段。压裂液簇间流量分配直接影响多簇裂缝起裂与扩展。本文建立了水力喷射多簇压裂环空流动模型,研究了喷嘴周围的流场特征,分析了环空流速、射流速度、簇间压差和环空出口压力等关键因素对压裂簇间流量分配的影响规律。结果表明,环空中速度和压力变化集中于射流周围:射流中心静压高于环空压力,射流周围存在低压区和类似点汇流动的特征,且流场非均匀分布。本文条件下簇间无干扰:相同孔眼出口条件下最大簇间流量差异仅0.08 kg/s;最大簇间裂缝延伸压力差达到4 MPa,参考簇流量仅变化0.05 kg/s;延伸压力差改变,各簇孔眼流量仍以同一规律变化。孔眼流量与射流速度、环空出口压力等正线性相关,环空流速对孔眼流量无影响,上述因素均不引起簇间流量分配差异。簇间裂缝延伸压力差异是流量非均匀分配的主控因素:各簇孔眼流量随裂缝延伸压力减小而线性增加;簇间流量差异和簇间裂缝延伸压力差异呈正线性关系。实验条件下,环空流速低于3 m/s或环空出口压力高于40 MPa,压裂液利用效率可达100%。研究结果可为水力喷射多簇压裂设计提供理论依据。

干扰抑制的CoMP动态协作簇选择算法

传统协作多点(coordinated multi-point,CoMP)方案产生协作簇时,只解决了小区间干扰,却忽略了分簇带来的簇间干扰问题,为此提出一种兼顾簇内和簇间干扰的以用户为中心的动态协作簇选择算法。定义协作簇间重叠度,限制簇间干扰程度;通过合理调度协作簇,实现系统性能最优化。仿真结果表明,该算法能有效抑制簇内和簇间干扰,在提升系统总吞吐量方面优于其它协作簇选择算法。

一种高信道利用率的分簇传感器网络数据聚合协议

为了避免分簇无线传感器网络中簇内数据聚合时产生的簇间干扰,提高簇的信道利用率,提出了一种基于时分多址的无冲突数据聚合协议(IFDA).IFDA的帧分配算法采用一种概率调度策略.通过调度簇头进行广播,即在每个时隙中进行簇帧号分配,为相邻簇分配不同的时间帧聚合数据,与已有的协议的帧分配算法相比可降低广播的次数.同时,IFDA通过信道扩充(CE)算法来提高各个簇的信道利用率.CE算法中采用了一种基于时钟退避的调度策略,可均衡簇头间的信道利用率.仿真结果表明,IFDA协议中簇的平均信道利用率较已有的协议提高了约90%.

异构分簇的无线传感器网络拓扑控制

在拓扑结构变化较小的无线传感器网络中,为了减小分簇算法在簇头选择过程中的能量损耗,该文提出一种分簇拓扑控制算法.该算法以功能较强的异构簇头为中心,将一个簇分为内外两层,外层再进一步分成可以并行工作的多个子区,既保留了以簇头为中心的控制方式的高效性,又兼有多跳的灵活性.仿真分析与实验证明,以该算法构成的系统具有以下优点:减小了节点的平均发送半径,均衡了能耗;有效降低了簇间干扰;提高了系统的吞吐量.

WSN中一种自适应功率控制及调度算法

在低功耗自适应分簇算法中,无线传感网(WSN)的簇成员节点由于簇首时分复用调度的相互独立性会产生簇间干扰,并且还存在发射功率浪费的现象。为此,提出一种自适应功率控制及调度算法,在基站的辅助下,簇首通过监听邻居簇首调度及功率等级表来自适应地安排簇内节点的发射功率级和时隙。仿真结果表明,该算法能降低50%的簇间干扰,减小功率浪费。

河道致密砂岩螺旋射孔完井压裂优化设计

川中地区秋林区块沙溪庙组河道致密砂岩储层存在低孔隙度特低渗透率、储层非均质性强、脆性指数低等特征,前期采用水平井分段多簇螺旋射孔改造后,发现射孔效率低、储层改造效果不明显。基于三维离散格子法建立油田尺度水力压裂等效螺旋射孔模型,分别对致密砂岩储层弹性模量、射孔孔径、相位角以及压裂簇间距开展敏感性参数分析,以便对压裂参数进行优化设计。研究结果表明:川中地区秋林区块沙溪庙组河道致密砂岩储层弹性模量是影响射孔效率及储层改造均匀性的主控因素,在较小模量区域施工所需的破裂压力低,应力阴影作用较小,储层改造体积较均匀;使用较大射孔孔径会明显增大簇间干扰,但整体裂缝改造更均匀,也有利于后续加砂;布孔时采用与地应力方向相同的射孔能有效降低应力阴影影响,而增大射孔相位角会减少流线弯曲进而降低裂缝起裂的难度;较小压裂簇间距会增大裂缝起裂的破裂压力,簇间干扰会更明显,裂缝横向扩展差异性更大。

一种用于水声传感网的MAC层协议

针对分簇的水声传感网,提出了一种基于时分多址(TDMA)的MAC层协议——ClusterTDMA。该协议主要由规划阶段和传输阶段组成。规划阶段,首先由网关节点规划能造成簇间干扰的子节点的传输,其次由各簇头节点分别规划本簇内其他子节点的传输;传输阶段,子节点根据规划表周期性地向簇头节点发送数据,这些数据最终汇聚到网关节点。该协议简单有效地解决了引起簇间干扰子结点的传输规划问题。C++仿真实验表明,该协议具有良好的吞吐率和能量效率性能。

一种自适应功率控制算法在无线传感器网络中的应用

文中特别采用一种自适应功率控制和调度算法,能够在WSN中基站的辅助下,簇首能够在对邻居簇首调度和功率等级表进行监听的情况下,对簇内节点的发射功率级和时隙进行自适应的安排。