跨层优化和仿真智能电网的区域网络

文摘

电子“网格”是一个网络,电力从发电厂到客户的前提。智能电网是一个同化的电气和通信基础设施。智能电网的特点是电力和信息的双向流动。智能电网是一个复杂的网络分层体系结构。实现完整的智能电网架构需要多样化的通信标准和协议。通信网络协议设计的基础上,建立了分层的方法。每一层的目的是产生一个明确的功能与其他层。分层的方法可以修改与跨层方法性能增强。复杂和异构架构的智能电网要求偏离原始方法和改造的一个创新方法。介绍了联合或跨层优化的智能电网回家/建筑面积网络基于IEEE 802.11标准的同时采用OPNET网络设计河床和仿真工具。 The network performance can be improved by selecting various parameters pertaining to different layers. Simulation results are obtained for various parameters such as WLAN throughput, delay, media access delay, and retransmission attempts. The graphical results show that various parameters have divergent effects on network performance. For example, frame aggregation decreases overall delay but the network throughput is also reduced. To prevail over this effect, frame aggregation is used in combination with RTS and fragmentation mechanisms. The results show that this combination notably improves network performance. Higher value of buffer size considerably increases throughput but the delay is also greater and thus the choice of optimum value of buffer size is inevitable for network performance optimization. Parameter optimization significantly enhances the performance of a designed network. This paper is expected to serve as a comprehensive analysis and performance enhancement of communication standard suitable for Smart Grid HAN applications.

1。介绍

世界各地电网正在经历一场实质性的和激烈的转换通过智能电网技术。智能电网是最巧妙的和富有想象力的技术存在的时代。现有的电网缺乏可靠性、远程监控和控制,自动化、传感、灾难恢复、安全、和效率(1]。智能电网技术是一个集成的电子和通信基础设施,电力和信息的双向流动。它保证了可靠的配电通过实时监测和控制,传输和分布参数。传感、通信和自动化是智能电网基础设施的核心成分2]。互联网智能电网设计和部署铺平了道路。智能电网包括层次和非均匀层以及标准。智能电网包括三个主要层次层等国内区域网络(汉族),附近区域网络(南)和广域网(WAN)。国内区域网络意味着消费者的前提。它由无线传感器网络(WSN)、家用电器、智能电表,可再生能源资源,插电式混合动力电动汽车(插电式混合动力车)等等的操作(3]。

等各种标准IEEE 802.11、IEEE 802.15.1内部IEEE 802.15.4,提供服务和IEEE 802.16可用于汉(4- - - - - -8]。南是汉斯和适合配电自动化。WAN避难所汉和NAN监视和控制的完整的通信网络(9]。湾是一个巨大的网络覆盖管理的生成、传输、分配和利用整个电网。

因此,智能电网的特点是结合各种通信标准和复杂的基础设施(10- - - - - -12]。智能电网的复杂性需要网络优化的新方法。

通信协议的设计是使用分层的方法,其中每一层是为了执行一个特定的函数在联盟与其他层。在分层的方法,不同的层功能自主。某一层担心一层位于高于或低于它只为了某种程度的反应和交流。分层的方法可以修改通过跨层方法(13]。跨层优化探索不同层之间的协同作用对网络性能的改善。这是一个联合优化的不同层次探讨了层间的依赖。图1显示了跨层设计的概念图。

跨层优化可以实现性能提升通过联合优化参数的各种网络层或不同的网络之间的信息交换层。参数优化的一层必须导致整体网络性能改善(14]。

2。跨层住宅/建筑面积网络参数优化

本节说明了智能电网建设的参数优化/家庭区域网络设计使用标准IEEE 802.11 n。执行各种场景,同时采用OPNET modeler河床追究性能优化。IEEE 802.11为汉族,选择满足QoS要求家庭自动化(15]。

IEEE 802.11, IEEE 802.11 b IEEE 802.11 g, IEEE 802.11 n无线局域网标准的不同版本。IEEE 802.11 n标准实现块确认和MAC帧聚合参数减少开销。IEEE 802.11 n标准5 GHz带宽和65 Mbps的基础数据速率是网络优化的选择。

联合执行PHY和MAC层的参数优化性能增强。默认参数的模拟执行,以及优化参数。

图2显示了网络设计的优化使用基于仿真的方法。

2.1。无线局域网配置

图2显示了三个无线局域网(WLAN)基础设施网络。三个接入点被认为是具有不同特征的比较分析不同的参数(16,17]。在访问点1中,块承认是禁用的,另外两个接入点,相同的启用。有不同版本的IEEE 802.11标准。IEEE 802.11 n使用协议。

基本的IEEE 802.11标准提供2 Mbps的数据吞吐量。IEEE 802.11 b 11 Mbps的标准提供最大的数据吞吐量。IEEE 802.11和IEEE 802.11 g提供54 Mbps的最大数据速率。IEEE 802.11 n是升级协议PHY和MAC的增强。基本服务集(BSS) 1与接入点在IEEE 802.11 n 20 MHz频带块确认灭活。BSS 2与接入点在IEEE 802.11 n 20 MHz频带块确认启用。BSS 3与接入点在IEEE 802.11 n 40 MHz频带与块确认启用。短对所有三种配置启用保护带。65 Mbps基地的数据吞吐量,同时采用OPNET仿真600 Mbps的最大选择。理论价值标准IEEE 802.11 n的最大数据吞吐量600 Mbps (17]。

2.2。块确认机制的影响

块确认方法减少开销的数据帧被公认的唯一的框架。吞吐量表示每秒位数转发的总数从下层到上层。

媒体访问延迟,延迟包括争用排队延迟,并阻止所有无线局域网mac帧的确认请求。它还包括成功RTS-CTS帧传输期间交流。延迟包括所有数据包的端到端延迟收到所有节点的MAC层和上层。如果启用了访问点的功能,那么这个资源MAC的延迟还包括MAC延迟,独立接待的片段,和转让框架通过一个接入点。

结果描述,数据吞吐量最大的BSS 3访问点3。BSS的吞吐量是最低1与访问点1。很明显的结果块确认函数的使用增加了吞吐量数据帧被公认的唯一块大大减少开销。此外,RTS机制和块的性能确认比较表明RTS的延迟是更高的阈值为256。上述网络配置可用于家庭或建立区域网络,也可以扩大南。所示的图形结果。图3仿真结果显示不同接入点的WLAN吞吐量。

图4显示所有三个bss的网络负载。网络负载是最大的BSS 3块确认启用。数据5和6显示WLAN延迟和媒体访问延迟,分别为不同的接入点。

从仿真结果很明显,获得最低的媒体访问延迟访问点3作为开销大大降低。

如图7块确认机制与RTS的阈值是256。WLAN吞吐量最大的块确认机制。

媒体访问延迟和WLAN延迟大大减少使块确认机制如图8和9,分别。

2.3。分散阈值的影响

分散阈值分割阈值在字节以及碎片的大小除了最后片段。任何数据包收到更高的层的大小大于这个阈值将被分为片段,分别将传播通过无线电接口。

也因为这个阈值确定最大允许片段的大小,取决于其价值和收到的数据包的大小,一些数据包可以分为两个以上片段。特殊价值”没有“显示碎片不会被用于任何更高的传输层数据包不管它的大小。结果表明,分裂增加总延误和媒体访问延时如图10和11,分别。碎片降低传输尝试如图12。吞吐量也减少了作为一个分裂过程如图的效果13。

更高价值的分割阈值降低了WLAN和媒体访问延迟如图14和15,分别。重新尝试减少由于碎片如图16。

图17显示没有碎片和获得的吞吐量不同值的分割阈值。仿真结果表明,低的吞吐量是最小值的分割阈值。结果表明,WLAN和媒体访问延迟减少碎片和RTS机制如图18和19,分别。重传的尝试也减少碎片如图20.。这种组合极大地提高了网络吞吐量,如图21。

如数据所示18和19的价值,得到了最优结果当RTS和分段阈值是1024。结合这些参数的最优值大大降低整体以及MAC延迟。

仿真结果获得了不同价值观的RTS和分段阈值,如图22。显然从RTS的图形结果,更高的价值和分段阈值导致较高的网络吞吐量。

图23显示有显著减少整体延迟以及媒体访问延迟当帧聚合机制与RTS相结合。

图24显示了不同的RTS值的仿真结果和分段阈值。从仿真结果很明显,媒体访问延时值较高的RTS和分段阈值降低。

2.4。缓冲区大小的影响

缓冲区大小州的最大大小更高的层位数据缓冲区。一旦达到缓冲区限制,来自上层的数据包将被删除,直到一些数据包被丢弃的缓冲,缓冲有空置的空间组装这些新的数据包。增加缓冲区大小增加了吞吐量也增加了延迟如图25和26,分别。媒体访问延时也会增加更高值的缓冲区大小,如图27。因此应选择最优值的缓冲区大小提高网络性能。

2.5。格林菲尔德的影响操作

这个功能启用或禁用绿地操作站在高吞吐量。如果新建操作辅助,那么高吞吐量站可以使用Throughput-Greenfield物理层收敛过程(PLCP)头与另一个主机的通信数据帧,当格林菲尔德高吞吐量的能力。

它是观察到的仿真结果如图28吞吐量增加绿地操作时启用。格林菲尔德操作结合RTS和分裂机制进一步增加吞吐量,减少延迟。如图29日,格林菲尔德操作与更高价值的RTS和分段阈值提高吞吐量。

结合绿地等各种参数,RTS,碎片减少WLAN延迟以及媒体访问延迟如图30.和31日,分别。

2.6。竞争窗口效果优化

竞争是一个媒体访问方法用于共享一个媒介。CWmin指定初始竞争窗口的大小最好的努力访问类别,用于选择退下的随机槽数期。

CWmax州的最大大小最大的努力获得的竞争窗口类别,用于选择插槽的随机数的退下。

数据32和33分别显示默认值和优化CWmin和CWmax。默认值的结果绘制CWmin和CWmax IEEE 802.11 e标准(−1)。结果是CWmin和CWmax优化升级。

如图34,WLAN延迟减少CWmin和CWmax优化值。媒体访问延时也减少了优化值CWmin和CWmax如图35。

2.7。帧聚合的影响

帧聚合技术将两个或两个以上的框架在一个传输以提高吞吐量。随着数据速率的增加,消费非常高的带宽开销也会增加。这个问题可以通过使用帧聚合精通地解决方法。帧聚合是分为两种方法,即MAC服务数据单元(MSDU)和MAC协议数据单元(MPDU)聚合。MSDU允许多个MAC服务数据单元接收包含在单一MPDU相同。MPDU多个子帧组合到单一的头。图36显示各种帧聚合参数的值考虑模拟。帧聚合吞吐量降低延迟,但也减少了如图所示的图形化表示。

仿真结果如图37和38说明媒体访问延时和吞吐量降低帧聚合时启用。

为了克服这种性能下降,帧聚合方法是使用RTS和分散机制。优化、更高价值的RTS和分段阈值选择(1024)。

由于这个组合,减少延迟和吞吐量明显改善如图39和40,分别。媒体访问延时也显著降低,如图41。

图42给出了各种参数考虑性能优化。仿真结果如图43显示不同的吞吐量以及参数优化相结合。

3所示。结果和讨论

本文探讨了参数优化的区域网络基于IEEE 802.11标准。汉族设计、优化和模拟同时采用OPNET建模者使用。联合优化的参数执行观察各种参数对网络吞吐量和延迟的影响。网络设计使用标准IEEE 802.11 n因其更高的数据速率和PHY-MAC增强块确认和帧聚合等参数。多样化的结果可以通过考虑到各种版本的IEEE 802.11标准。取得了卓越的结果通过联合参数优化同时采用OPNET。使用优化参数的理论含义中描述(17]。小王和魏得到改进IEEE 802.11 n的结果通过MAC增强使用NS-2模拟器中所描绘的一样(18]。绩效评估的IEEE 802.11标准描述了(19使用NS-3模拟器)。比较结果派生的结果对相同的标准被认为是使用不同的模拟器验证策略。本文同时采用OPNET河床包括小说网络设计使用modeler和IEEE 802.11 n为智能电网应用标准。网络性能可以通过优化增强的各种参数。结果表明,一些参数正面以及负面影响网络性能。例如,帧聚合减少延迟但吞吐量也减少了。为了克服这种影响,框架使用RTS聚合和分裂机制。

结果描述,这种组合极大地提高了网络性能。更高价值的缓冲区大小显著增加吞吐量,但延迟也增加,从而选择最优值为网络性能优化是不可避免的。仿真结果也获得了WLAN吞吐量通过考虑不同的参数产生影响。可以扩展的工作考虑不同版本的IEEE 802.11标准以及不同的网络设计。

4所示。结论

智能电网是当前时代的最具革命性的技术。这是一个融合电子信息通信技术基础设施。国内区域网络意味着消费者的前提。无线个域网等各种通信协议、蓝牙、无线局域网和WiMAX可以用于汉族。复杂的智能电网架构网络需要优化各种参数的通信协议的网络性能的提高。原始分层的方法被用于现有通信网络无法提供复杂的智能电网网络的要求。此外,交叉层或联合各种智能电网通信网络的优化是一个多方面的和具有挑战性的任务作为智能电网的设计是一个独特的方法。在这篇文章中,作者描述了汉族使用标准IEEE 802.11 n的仿真结果。各种参数的作用是描述,最后,一个新颖的组合参数性能增强了仿真结果。网络性能也可以评估不同版本的IEEE 802.11标准,将不同值的结果为多样化的参数优化。

的利益冲突

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