用FS-ALOHA算法改善IEEE802.14 MAC性能

对用FS-ALOHA算法改善IEEE802.14 MAC的上行链路冲突信道的吞吐量和延迟性能进行了分析。作为一种冲突解决算法,所增加的复杂性和开销与性能相比是微不足道的,实际上FS-ALOHA会因不须估算优化的重传概率而变得更简单。

在HFC网上利用IEEE802.14协议实现VBR传输

提高IEEE802.14媒体接入协议(MAC)功能,以解决混合同轴光纤(HFC)接入网实现ATM传输的时延敏感问题。其目的在于支持实时可变比特率(RT-VBR)传输,譬如实时语音和视频。在为RT-VBR传输保持高的服务质量(QoS)的同时,提高了带宽的利用率,简化了与ATM网络之间的互联,因此可以成为一种端到端的解决方案。

基于IEEE 802.1AS的多跳时钟同步算法与系统实现

针对现有IEEE 802.1AS协议中单一主时钟无法保障多跳网络下高精度同步的问题,提出一种基于多属性决策的冗余时钟同步方法.首先,基于链路拥塞程度、节点拓扑属性和时钟源质量系数对时钟属性值进行建模;其次,采用多属性决策算法选取最佳主时钟并生成冗余时钟序列表;最后,利用FPGA(Field Programmable Gate Array)平台设计并实现冗余时钟同步系统,同时搭建真实网络环境对所提方法进行测试.结果表明,相较于现有方法,时钟同步精度提升了68%,主时钟失效后重新同步所需收敛时间减小了60%.

IEEE 802.15.4非信标使能模式在车联网中的性能评估

车联网是车与车之间广泛使用的网络技术,是车与车之间经济、高效的通讯渠道。IEEE 802.15.4由一层简单物理层和一层节能型介质访问控制层所组成,是当前所有通讯标准中车联网网络的最佳选择。基于此,这里选择适合车联网的IEEE 802.15.4非信标使能模式作为分析模型,将其应用于车联网中,具体包含非饱和通讯量模式和大型网络,并分别研究了IEEE 802.15.4适合车联网的非信标使能模式的性能,这对车辆积极调整广播速度,在车与车之间联网通讯中取得更高的成功具有一定的参考价值。

考虑多影响因素的电动汽车充电负荷预测

针对电动汽车数量呈突变式增长的问题,通过分析私人电动汽车保有量的相关影响因素,利用关联分析法筛选出公共充电桩数量、人均可支配收入、人均消费支出、第二产业投资额增长率和总私人电动汽车数量五个因素,建立了引入自适应系数r的灰色模型(GM(1,N))。与现有的预测模型结果进行对比,证实了所建立模型的优越性。此外,根据重庆市充电站提供的数据,建立了私人电动汽车日充电负荷模型,采用蒙特卡洛法得出私人电动汽车在2021年和2025年保有量下的日充电负荷,渗透率分别达到为0.4%和0.85%。最后,引入IEEE33节点系统分析电动汽车在不同渗透率下充电负荷对电网的影响程度。结果显示高渗透率下对电网电压造成的波动较大,网损增加近160倍,降低了能源利用率,为重庆市未来规划电动汽车充电提供了有效的数据参考。

基于无迹卡尔曼滤波的精密时钟同步算法

工业以太网中,各设备对时钟同步精度的要求越来越高。以IEEE1588协议理论为基础,设计一种基于无迹卡尔曼滤波的时钟同步算法。通过对PTP得到的时间差进行观测,获取对下一个周期时钟偏差、时钟频率的估计值,使用该估计值校正从时钟频率和时钟偏差,以保证时钟同步。实验证明,该方法能够有效提高时钟同步精度。

基于PER-DDPG算法的城市轨道交通越区切换研究

针对传统IEEE802.11越区切换方式存在较高的切换延时以及乒乓切换等问题,提出深度强化学习(Deep Q-Network,DQN)越区切换算法。通过对列车运行的特征状态信息进行提取输入,考虑列车运行速度及场强、切换阈值等动态信息构建越区切换模型。同时针对算法时间成本复杂度及稳定性,采用优先经验回放深度确定性策略梯度(Prioritized Experience Replay-Deep Deterministic Policy Gradient,PER-DDPG)算法,将列车状态空间信息传输至PER-DDPG网络中进行优化分析。结果表明基于PER-DDPG算法优化后的列车越区切换模型使用该算法时间计算成本降低,数据包传输延时约降低55%。

无人战车中时钟同步技术的研究

时钟同步技术应用于无人战车是目前无人战车实时性的发展趋势。通过分析无人战车中对于时钟同步技术的需求,以及比较用于无人战车的主要时钟同步技术协议IEEE 1588、SAE AS6802和IEEE 802.1AS,提出将AS6802中的容错机制增加到IEEE802.1AS中,即将时钟监测技术、路径冗余技术和主时钟冗余技术应用到IEEE802.1AS中,最终实现在保持高精度时钟同步,提高其可靠性。

Lw-PTP:面向MCU的轻量级精确时钟同步协议实现技术

在嵌入式网络系统中,实现精确的时钟同步对于事件排序、实时通信、同步采样和驱动等应用至关重要.PTP作为IEEE1588标准定义的精确时钟同步协议,因同步精度高、稳定性好等特点逐渐成为嵌入式网络系统的主流支持协议.然而,嵌入式网络系统因成本、体积和功耗等方面的约束,其核心部件—微控制器(MCU)的计算和存储资源有限.现有PTP协议并未专门针对嵌入式网络系统进行定制优化,在部署时可能会超出部分MCU的计算和存储资源上限.针对上述挑战,本文提出了一种面向MCU的轻量级精确时钟同步协议实现技术—Lw-PTP,采用共享存储机制减少数据处理过程中的拷贝,并使用移位操作实现的近似计算处理替换部分精确计算处理,从而减少对计算和存储资源的占用.实验结果表明,在相同条件下,Lw-PTP相比于与传统PTP实现,能够降低至少20%的存储资源开销和至少60%的计算资源开销,同时仍然能够实现数十纳秒级高精度时钟同步.

基于IEEE 1451.5标准的风力发电机状态监控系统设计

针对现有风力发电机监控系统的传感器接口复杂、系统传输协议不规范问题,设计一种基于IEEE 1451.5标准的风力发电机状态监控系统。系统主要由无线智能变送器(WTIM)、网络适配器(NCAP)、云平台和上位机构成。WTIM基于IEEE 1451.5协议实现传感器数据采集标准化,实现用于传感器的电子数据表格(TEDS)。云平台基于消息队列遥测传输(MQTT)搭建中间件供NCAP与上位机通信,上位机实现远程监控。经过测试,该系统可通过远程上位机对风机状态实时监控,在风力发电行业中具有一定的使用价值。

Modbus-RTU协议的浮点数传输设计

为解决Modbus-RTU通信协议中保持寄存器不能直接传递高精度浮点数的问题,设计了一种共用体数据结构,定义联合变量,将浮点数和对应的存储数组共享同一内存空间,发送端用浮点数二进制码的方式传输浮点数,接收端再用浮点数的格式读取这4个字节内的数值,实现Modbus-RTU协议的浮点数传输设计。该方法经多次数据传输测试,可同时发送多个不同精度的浮点数,数据传输简单、高效。该方法可应用于需要采用Modbus-RTU协议进行多个浮点数数据传输且精度不同的通信系统中。

基于IEEE1588的多路可调同步时钟板设计与实现

为了进一步提高电力系统变电站分布式传感设备信号采集的同步性和时钟的同步精度,设计了一款时钟同步板,实现了软硬件结合的IEEE1588高精度时钟同步系统。时钟板采用卫星授时,为系统提供低抖动、高精度的同步时钟源。采用LS1012A作为主控制器,通过运行PTPdv2软件实现了本地时钟调节等算法。采用88E1512实现了SerDes接口硬件时间戳的标定,降低信号在传输过程中的延迟,提高了千兆以太网下时钟同步的精度。经过测试,该时钟板实现了优于±50 ns误差的时钟同步,为变电站的传感监测设备的同步时钟提供了解决方案。

基于RT-thread的精确时间同步系统设计

分布式智能采集终端需要一致的时间基准,用于多种数据和事件的时间标记。为满足智能采集终端对高精度时间同步的需求,选择IEEE 1588精确时间同步协议实现时间同步;设计基于纯国产32 bit双核微控制器HPM6750和以太网收发器RTL8211FS(I)-VS的精确时间同步系统,选用国产开源嵌入式实时操作系统RT-thread操作系统,实现在物理层获取时间戳来运行IEEE 1588协议;构建测试平台对该时间同步系统进行主从时钟同步精度测试。测试结果表明,设计在物理层获取时间戳时达到的时间同步精度在±250 ns以内,与在数据链路层获取时间戳时达到±10μs的时间同步精度相比较,有效提高了时间同步精度,可广泛应用于对时间同步精度有较高要求的智能采集终端。

IEEE标准接地网设计及计算示例

随着“一带一路”的推进,国外设计项目日益增多,大部分项目技术合同对接地设计均要求满足IEEE标准。本文通过印度尼西亚某燃煤电站主接地网的设计计算示例,对按照IEEE接地标准设计的接地网设计思路进行简述。

基于自适应网络的电网电压稳定评估方法

为了提高电网电压稳定评估能力,构建健康、安全的自适应网络,构建出电网节点模型,通过IEEE 30节点模型分析电网稳定机理,探究不同参数对电压稳定的影响。从电网静态和动态两方面出发,设计电网电压和功率灵敏度、有功功率裕度以及节点能量堆积三个指标,同时将上述指标作为电网的多参数节点稳定指标。采用自适应神经网络对多参数节点稳定指标与电网电压稳定的关系进行计算分析,通过自适应网络对电网节点模型进行处理,得出不同节点指标对电压稳定的影响和预测。试验证明,电网电压评估方法稳定、适应性强,与传统神经网络相比可以有效优化电网运行。

考虑低压配电网弹性提升的两阶段风险控制方法

为进一步提高低压配电网的供电可靠性与稳定性,提出考虑低压配电网弹性提升的两阶段风险控制方法,增强低压配电网的极端气象灾害应对能力。首先,构建考虑配电线路故障的低压配电网运行风险鉴定模型,提出包含预防控制和纠正控制的低压配电网风险控制框架;其次,建立电力用户需求响应(DR)模型,以激励并引导电力用户参与供电恢复。在此基础上,构建基于运行风险的低压配电网预防控制模型;再次,为降低故障发生时的应急风险成本,提出低压配电网纠正控制方法;最后,利用改进型IEEE 33节点配电系统针对不同弹性提升方法进行对比分析。结果表明,所提出的两阶段风险控制方法能够有效降低低压配电网的运行成本,并有助于缓解低压配电网潜在故障发生时的负荷削减情况。

基于IEEE 1451的WirelessHART智能传感器软件设计

传统的IEEE 1451系列标准可移植性及灵活度差、进入工业现场总线市场慢,本文针对IEEE 1451系列标准进行了分析,结合WirelessHART无线通信技术,设计了符合IEEE 1451.5标准的通用智能传感器接口软件,实现了智能传感器的无线组网、电子数据表格(TEDS)上传、数据交换等功能。

基于最小二乘状态估计和模糊神经的中长期负荷预测

可靠准确的中长期电力负荷预测可以使电力公司和发电公司更好地分配配电网络,并有助于在可再生能源并网时提高对电力系统的保护稳定性。为此,提出一种基于加权最小二乘状态估计和模糊神经网络的中长期电力负荷预测方案。基于最小二乘状态估计得到的潮流信息和来自神经网络得到的预测负荷作为模糊神经网络的输入,借由模糊神经网络生成高质量的中长期电力负荷预测结果,最后在IEEE 30总线系统上进行验证和评估。试验结果表明,所提方案可以实现平均绝对百分比误差低于2.55%,比单独的最小二乘状态估计法和模糊神经网络法拥有更低的平均绝对百分比误差。

百兆车载以太网编码子层加扰电路设计

为避免由于数据高速传输过程中所带来的频谱杂散,基于协议IEEE 802.3bw,本文提出了一种符合100BASE-T1以太网物理层(PHY)下编码子层(PCS)传输的侧流加扰及解扰电路的设计实现。文中阐述了侧流加解扰的原理细节,同时基于经典状态机结构,结合协议内部控制信号以及数据流要求,设计出了侧流加扰以及侧流解扰电路。通过对设计进行实现、仿真,仿真结果符合协议要求,加解扰电路与PCS系统控制信号相兼容,可应用于百兆车载以太网接口电路设计。

基于TSCH的工业无线网络流量自适应传输调度机制研究

当今LLN网络设备要满足低功耗要求的同时必须支持多种业务数据的传输,所以需要一种动态调度算法提高网络的可靠性。虽然基于IEEE 802.15.4标准的时隙信道跳变(TSCH)技术可以满足LLN的需求,然而现有的TSCH调度算法缺少灵活性。为了解决这一问题,本文提出了基于TSCH的流量感知自适应调度改进算法(Enhanced Adaptive Transmission Scheduling Mechanism,EATSM)。本文通过自相似性采样方法采集各链路流量信息,在准确获取各个邻居链路流量之后进行按权按序为每个邻居链路分配时隙数量与位置,保证传输可靠性的同时又能做到调度灵活性。通过理论分析与实验数据对比,本文提出的EATSM调度算法设计相比较于主流自适应调度算法,数据包投递率为99.57%,提高了0.26个百分点,节点运行占空比为0.34%,减少了0.88个百分点。