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首页优先级策略优化NPLC CSMA/CA:提升窄带电力线通信速率
本文主要探讨了窄带电力线通信(NPLC)系统中物理层和介质访问控制(MAC)层的关键影响,并针对NPLC接入机制存在的问题,提出了一种基于优先级策略的跨层优化CSMA/CA机制。NPLC的性能受其物理层的调制方式和可用子载波的影响,传统的CSMA/CA机制往往不能充分利用信噪比多样性带来的速率提升。为了改进这一情况,该机制利用动态资源管理(DRM)技术中的信息,动态调整网络节点的退避计数器步长,以适应不同信道条件,增强网络的传输效率。 在跨层设计中,作者引入了两级优先级调度,针对NPLC的典型服务需求,高优先级数据包能够获得更高的通道接入概率。这种方法在一定程度上解决了信噪比多样性对系统性能的影响,使得网络在面对信道约束时,可以通过DRM实现包长度的随机化,形成随机传输模式,从而提高系统的灵活性。 通过仿真结果,研究者证明了这种基于优先级的跨层CSMA/CA机制显著提高了NPLC系统的传输速率,并且在保持公平性和降低丢包率的同时,确保了在网络规模扩大的情况下,高优先级数据包的传输性能得以优先保障。因此,该机制对于优化NPLC系统的整体性能具有重要意义,尤其是在信号质量不稳定或者有特定服务质量要求的场景中。 关键词:信噪比多样性、跨层优化、优先级调度、窄带电力线通信、CSMA/CA机制、动态资源管理、随机包长度传输。这一研究为NPLC的实际应用提供了有效的策略和方法,对提升电力线通信网络的性能具有重要的理论价值和实践指导意义。
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ISSN
1000-005"1
青堡大竿竿扳(自然科竿版)
20H
年第
5"1
卷第
9
期
5/25
1
H8-115"1
CN
11-2223/N
J T:.;inghuil
Univ
(Sci
名
TechnoD
,
20H
,
Vo
l.
5"1
,
No.9
基于{尤先級策略的跨后忱化
NPLC
CSMA
/CA
机制
刻雯靜,
郭靜波
cì
青竿大字屯机工程主
j
且用屯子技木系,屯力系統反友屯投爸
J
主削和仿真因家重永安聆室,北京
10008~)
摘
要:窄帶屯力i:%,通信
(N
刊,C)物理是和介殷切[司控制
(M
八
C)
是特性是影哨
N
刊,
C
系統整体性能的美鍵。生十汁目
前
N
刊,
C
接入机制勻庄用需求和信道那境相;l
t
分高的[司
題,故文基于
N
刊,
C
典型工1L庄用及其物理是和
M
八
C
是美
鍵技米特征,提出一料基于
f
尤先級策略的跨息化化
N
刊,
C
裁波偵昕多路
i
方向/沖突避免
(CSM
八
/C
八)机制。
i
支机制利
用功恣/f;
t
源管理
CDRM)
技求中給出的調制方式和可用子裁
波信息,其才同絡帶去的退避汁教器步長士是行劫恣調整,以充
分挖掘信噪比多祥性所帶來的同絡伶輸速率增益;同吋針
汁典型的
N
刊,
C
月良苦于1L
4
于需求,在跨是
CSM
八
/C
八中引入
兩級化先級調度,使阿絡中有突友1L
4
于到來日于高
f
尤先級教拇
包能荻得較高的信道接入机舍。在笑你信道約束下,
DRM
使物理展的伶輸包長隨机斐化,即形成交包長隨机伶輸訝:
境。在咬牙:境下;l
t
提出的
CSM 八
/C
八机制士是行仿真拾泣。
結果表明支机制能里著提高
N
刊,
C
系統的伶輸速率,且跨
是步長的調整不合給系統帶來任何公平性或丟包率摘失;
對同絡的教措伶輸規模增大吋,高
f
尤先級教措包的伶輸性能
可
f
尤先得到保障。
美鍵問:信噪比多祥性;跨是
f
尤化1:尤先級調度;窄帶屯力
錢通信裁波偵昕多路
t
方|司/沖突避免;交包長隨机
伶輸
中固分美哥:
TM
2"18+.9
文獻棕志碼:八
文章鋪哥
1000-005"1
(201"1)
的
1
H8-07
Priority-based
cross-Iayer
CSMA/CA
for
narrowband
power
line
communications
LlU
Wenji
旬,
GUO
Jingbo
(State
Key
Lab
of
Control
and
Simulation
of
Power
Systems
and
Generation
Equipment
,
Department
of
Electrical
Engineerin
臣,
Tsin 草
bua
University,
Beijing
100084
,
Cbina)
Abstract:
The
performance
of
narrowbancl
power
line
communications
(NPLC)
is
closely
relatecl
to
the
physical
(PI
1
Y)
laver
and
the
media
access
control
(MAC)
lave
r.
IIowever
,
current
analvses
of
the
NPL(
、
MAC
access
mechanism
isolate
the
MAC
laver
and
ignored
the
relationship
between
the
industrial
environment
and
the
transmission
efficiency.
This
paper
presents
a
priority-based
cross
layer
optimizecl
CSMA/(
、
A
that
removes
this
assumption
and
consiclers
the
kev
technical
characteristics
of
the
NPL(
、
svstem.
一
Information
from
the
dynamic
resources
management
(DRM)
system
is
used
to
adjust
the
backoff
counter
to
improve
the
system
rate
gain
for
various
SNR.
Priority
resolution
is
added
to
provide
high
access
probability
for
urgent
data
in a
sudden
high
priority
service
process.
Simulations
in
random
transmission
environments
with
variable
packet
le
臼
ng
研
ths
可
S
沾
how
t
山
hat
t
山
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昀
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、
SMA/
久"(
with
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0
叫〕叫
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盯〕丌
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a
盯
1
叮凹
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口
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吋
e
in
the
pack
歪
e
叫
t
los
間
S
r
凹
at
甘
e
,
with
the
high
priority
data
transmit
speed
guaranteed
in
heavv
traffic
Key
words:
SNR
diversity;
cross-layer
optimization;
priority
sche
缸
cluling;
NPL
正(、
C
、
SMA/
久"(
with
le
臼
ng
♂
th-variable
packet
近年未隨著智能屯同的友展,窄帶屯力或通信
(NPLC)
系統以其資源、消耗少、可靠性高、持輸距再
造中等忱品成方智能管理成用板具潛力的信息交互
技木,其典型成用包括智能屯同攻向控制伶捕、接宇
自功化、攻向智能汁量系統管理等
LJJ
NPLC
介底訪問控制
(MAC)
居采用以退避算
法方核心的載波偵昕多路訪問/沖突避免
(CSMA/
CA)
技木,退避算法的性能將直接影咱系統整休的
待輸盾量
L
2-J
J
0
G3
PLC
是日前校方先遊且使用范
固校尸的
NPLC
1
示准,其
CSMA/CA
机制安現筒
羊,道用于具有隨机教揖伶輸特征的智能屯同相美
成用,是
NPLC
MAC
屋公主人的竟爭控制接人算法,
因而也成方了日前固內外的研究熱立
L
l-éJ
但已有
的
NPLC
1
示准及相美文敵中,
MAC
居接人策略勻
物理屋的結合不穆罕密。由于
NPLC
物理居普遍
采用基于正交頻分支用
(OFDM)
的功
7
位資源、管理
(DRM)
技木,其物理居伶輸包長受信道影咱需要占
用不同的待輸吋長,因此,在硝保一定瑛問率的前提
收稿目期,
20U-0
:J
-21
基金項目青竿大字囝你合作
Jlj!
FI
(20133000197)
作者筒介
x
1
J
雯靜(l
98~-)
,
Ý.(汶),
111
末,情|研究生。
通信作者.郭靜
i
歧,教授,
E-mail:
guojb@tsinghua.
eζlu.
cn
o
下载后可阅读完整内容,剩余6页未读,立即下载
weixin_38697808
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