基于DL／T645規(guī)約的電能表集抄無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)

摘要：隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，電力行業(yè)對(duì)各種電能表終端的遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)管理，以及對(duì)抄表數(shù)據(jù)的通信需求成為一項(xiàng)重要的研究課題。將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于多功能電能表數(shù)據(jù)通信，需解決各層協(xié)議的通信機(jī)制和與DL／T645規(guī)約匹配等問(wèn)題。文中提出了一種改進(jìn)型的基于IEEE802．15．4的QoS—MAC協(xié)議，并針對(duì)電力DL／T645規(guī)約的電能表各類數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)以及集中抄表無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信需求，構(gòu)造了一種具有實(shí)時(shí)性和可靠性服務(wù)質(zhì)量的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層模型。
關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；QoS—MAC層模型；DL／T645規(guī)約；數(shù)據(jù)傳輸

0 引言
    無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networlks，WSN)以其能夠協(xié)作感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域的信息而成為最近幾年無(wú)線通信領(lǐng)域一個(gè)最重要的研究熱點(diǎn)，并已引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，被專家譽(yù)為是將對(duì)21世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響的技術(shù)之一。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍事技術(shù)、環(huán)境信息監(jiān)測(cè)、城市交通管理、醫(yī)療設(shè)備、工農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)與控制等領(lǐng)域。在電能表集抄技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸中，人們對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的期待是：如何用簡(jiǎn)潔的協(xié)議棧來(lái)支持網(wǎng)絡(luò)的有效運(yùn)行；如何利用廣播信息，就可以避免交互應(yīng)答；如何得到簡(jiǎn)化的協(xié)議層次和精簡(jiǎn)的信令方式；如何節(jié)省系統(tǒng)的開銷等。一些專用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信協(xié)議，可使網(wǎng)絡(luò)中能量獲得最大的節(jié)省，可隨時(shí)接入大量節(jié)點(diǎn)，而且具有高容錯(cuò)性、強(qiáng)魯棒性(即系統(tǒng)的健壯性)等。
    我國(guó)電能表集抄技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信研究起步較晚，但是目前已越來(lái)越受重視。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)完全的RF冗余和多數(shù)據(jù)通道，能夠自我建構(gòu)、調(diào)整，智能分布式自組織，能夠很好地對(duì)用電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)、診斷和響應(yīng)等遠(yuǎn)程操作，并能對(duì)用電網(wǎng)絡(luò)中不斷變化的信息交換進(jìn)行傳輸。將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于電能表集中抄表系統(tǒng)，越來(lái)越成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的ZigBee技術(shù)在自動(dòng)集中抄表系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠提高數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸能力和各通信終端自組網(wǎng)的能力。而基于DL／T645規(guī)約和兼容IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)在無(wú)線自組織多跳冗余網(wǎng)絡(luò)中能保證無(wú)線數(shù)據(jù)的可靠傳輸。文獻(xiàn)提出了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的配電專用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并通過(guò)修改IEEE802．15．4的MAC層協(xié)議，在不增加網(wǎng)絡(luò)通信開銷的條件下，增加IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)對(duì)QoS的支持。但其只建立高低兩個(gè)優(yōu)先級(jí)通信，因而不能更好地對(duì)DL／T645規(guī)約數(shù)據(jù)分類。文獻(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)中的不同QoS需要，考慮了數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)而提出了一種基于數(shù)據(jù)包優(yōu)先級(jí)的DCF(PMDCF)，并采用馬爾科夫鏈方法對(duì)基于PMDCF的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行性能分析。但是，此算法未結(jié)合電能表集抄數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。本文針對(duì)電力DL／T645規(guī)約的電能表各類數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，以及電能表集抄技術(shù)中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信需求，分析了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域里的相關(guān)協(xié)議，提出了一種改進(jìn)型的、基于IEEE802．15．4 QoS-MAC層的網(wǎng)絡(luò)模型。通過(guò)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)中加入QoS服務(wù)，對(duì)各類抄表數(shù)據(jù)根據(jù)不同優(yōu)先級(jí)建立緩沖隊(duì)列，從而設(shè)計(jì)了一種具有實(shí)時(shí)性和可靠性服務(wù)質(zhì)量的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議。為衡量無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信性能，文中還建立了數(shù)據(jù)通信性能的評(píng)價(jià)模型，編制了網(wǎng)絡(luò)性能分析仿真算法，并在不同的抄表數(shù)據(jù)產(chǎn)生率下，對(duì)所提出的QoS—MAC協(xié)議網(wǎng)絡(luò)傳輸性能進(jìn)行了Matlab算法實(shí)現(xiàn)。最后，通過(guò)所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)分析測(cè)試環(huán)境，并采用當(dāng)前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域熱門的Opnet 14．5網(wǎng)絡(luò)仿真與分析軟件進(jìn)行模擬仿真測(cè)試。結(jié)果表明，本文所提出的方法可為電能表集抄數(shù)據(jù)傳輸提供可行而且有效的QoS服務(wù)。

1 多功能電能表DL／T645規(guī)約對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的需求
    DL／T645通信規(guī)約又稱多功能電能表通信規(guī)約，是我國(guó)電力行業(yè)的一個(gè)強(qiáng)制執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。GB DL／T645—2007為2008年6月1日之后實(shí)施的版本。DL／T645標(biāo)準(zhǔn)為統(tǒng)一和規(guī)范多功能電能表與數(shù)據(jù)終端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換提供了物理連接和協(xié)議。不論載體是有線或無(wú)線，所有的多功能電能計(jì)量表在進(jìn)行底層數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，均要采用此通信規(guī)約。
    在電能表集抄無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，由于DL／T645規(guī)約中對(duì)集抄器響應(yīng)的通信數(shù)據(jù)具有不同的周期性、時(shí)效性和緊急性，因此，根據(jù)多功能電能表DL／T645規(guī)約的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，電表抄表數(shù)據(jù)可歸分為三類：
    第一類是周期性測(cè)量數(shù)據(jù)，用于提供周期性的終端設(shè)備工作狀態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)，包括多功能電能表的巡檢應(yīng)答信息、設(shè)備狀態(tài)信息和功率使用信息；
    第二類是時(shí)效性抄表數(shù)據(jù)，即由集抄終端設(shè)備每月定時(shí)向集中器設(shè)備無(wú)線節(jié)點(diǎn)或協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)出的用電信息，包括當(dāng)前正向有功用電量、電表校時(shí)等。
    第三類是緊急通信數(shù)據(jù)，包括在集抄終端設(shè)備處于非正常狀態(tài)時(shí)，由集中器設(shè)備無(wú)線節(jié)點(diǎn)或協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)出的緊急上報(bào)數(shù)據(jù)及遠(yuǎn)程控制命令。
    因此，系統(tǒng)需要為抄表無(wú)線傳感器通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)QoS機(jī)制，使其能為緊急狀態(tài)數(shù)據(jù)提供更大的機(jī)會(huì)來(lái)爭(zhēng)取信道的使用和較低可能數(shù)據(jù)的丟失，同時(shí)為時(shí)效性抄表數(shù)據(jù)提供較小的通信延時(shí)服務(wù)；而對(duì)于周期性測(cè)量數(shù)據(jù)，在緊急狀態(tài)數(shù)據(jù)和時(shí)效性抄表數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可減小其數(shù)據(jù)的吞吐量，使得在集抄終端出現(xiàn)緊急狀況時(shí)，用電管理部門能夠及時(shí)接收到錯(cuò)誤提示，而不受其它測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?br />     為了減少信道沖突、減少緊急和時(shí)效數(shù)據(jù)的傳輸延時(shí)和增加整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的有效吞吐率，需要對(duì)多功能電能表抄表數(shù)據(jù)提供不同的QoS服務(wù)；同時(shí)，考慮到數(shù)據(jù)包的時(shí)效和緊急性，數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級(jí)并不是越細(xì)越好。綜合考量，根據(jù)自動(dòng)抄表通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)際要求的不同QoS需要，其優(yōu)先級(jí)可歸分為三類，這三種數(shù)據(jù)包優(yōu)先級(jí)如表1所列。

2 基于DL／T645規(guī)約的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)QoS—MAC協(xié)議設(shè)計(jì)
    IEEE802．15．4和IEEE802．11e雖然都采用CSMA／CA機(jī)制，但兩者卻有所不同。IEEE802．11標(biāo)準(zhǔn)所采用的CSMA／CA機(jī)制始終檢測(cè)信道，只有在信道空閑的情況下才退避計(jì)時(shí)；而IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)所采用的CSMA／CA機(jī)制無(wú)論信道是什么狀態(tài)都會(huì)退避計(jì)時(shí)，只有退避計(jì)時(shí)結(jié)束后，才會(huì)執(zhí)行CCA檢測(cè)。因此，IEEE802．15．4的MAC協(xié)議不能像直接采用IEEE802．11e協(xié)議的QoS支持。而如何針對(duì)電能表集抄數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)IEEE802．15．4協(xié)議中加入與IEEE802．11e相似的QoS服務(wù)，是本文研究的重點(diǎn)。
    依據(jù)IEEE802．11e可區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)包優(yōu)先級(jí)的要求，高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)性能的提高是以犧牲低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量為代價(jià)的。由于DL／T645數(shù)據(jù)包具有三個(gè)優(yōu)先級(jí)的不同QoS需要，因此，對(duì)QoS—MAC層模型在每個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)設(shè)置三種優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列，同時(shí)采用帶沖突避免的載波來(lái)偵聽多路訪問(wèn)協(xié)議(CSMA／CA)，以避免成功接入的隊(duì)列與其它隊(duì)列之間的碰撞，每個(gè)隊(duì)列采用相應(yīng)的接入等級(jí)。在DL／T645的三種優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中，較高級(jí)別的優(yōu)先級(jí)緩沖隊(duì)列內(nèi)的數(shù)據(jù)優(yōu)先發(fā)送，僅當(dāng)較高一級(jí)優(yōu)先級(jí)緩沖隊(duì)列空閑時(shí)，才發(fā)送較低優(yōu)先級(jí)緩沖隊(duì)列中的數(shù)據(jù)。本文還建立了三個(gè)優(yōu)先級(jí)別隊(duì)列的通信延時(shí)、有效吞吐率和數(shù)據(jù)包信道沖撞率的數(shù)學(xué)模型，以衡量電能表集抄數(shù)據(jù)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男阅茉u(píng)價(jià)。
    本模型的對(duì)象是在一個(gè)集中區(qū)域電能表集抄無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)中，包含1個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和N個(gè)無(wú)線自動(dòng)集中抄表設(shè)備節(jié)點(diǎn)，其三維馬爾科夫鏈的隊(duì)列模型如圖1所示。

    假設(shè)所有節(jié)點(diǎn)都相互影響對(duì)方的信道使用，多功能電能表抄表通信DL／T645協(xié)議中的三種優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)分別存放于3個(gè)不同的緩沖隊(duì)列中。符號(hào)(·)0中的上標(biāo)0表示發(fā)送DL／T645高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，(·)1表示發(fā)送DL／T645中優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，(·)2表示發(fā)送DL／T645低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。
    根據(jù)圖1所示的馬爾科夫鏈模型中p0p1p2p3之間的關(guān)系，就可推導(dǎo)出電能表集抄無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的要發(fā)送數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)為N個(gè)，其中n0、n1和n2個(gè)節(jié)點(diǎn)分別為有DL／T645高優(yōu)先級(jí)、中優(yōu)先級(jí)、低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)傳送，其它n3個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送的概率記為Qn0,n1,n2，并由下式表示：
   
    考慮到兩個(gè)連續(xù)時(shí)間單位內(nèi)無(wú)線信道的狀態(tài)，當(dāng)前信道為空閑狀態(tài)的概率Pi=Pi|i·Pi+Pi|b(1-Pi)，其中Pi|i(Pi|b)是前一個(gè)時(shí)間單位內(nèi)信道是空閑(繁忙)狀態(tài)的條件下當(dāng)前信道為空閑狀態(tài)的條件概率。信道由繁忙狀態(tài)轉(zhuǎn)為空閑的概率，其中是數(shù)據(jù)包的平均發(fā)送時(shí)間。因此，對(duì)于DL／T645協(xié)議中的三個(gè)優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)信道是空閑的概率分別可用下式表示：
   
    對(duì)于DL／T645高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，信道在兩個(gè)時(shí)間單位都是空閑的概率等于其它所有三個(gè)優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)都沒(méi)有檢測(cè)信道的概率：

    其中Q1，Q2是節(jié)點(diǎn)發(fā)送DL／T645中優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)和發(fā)送DL／T645低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的概率，那么，發(fā)送DL／T645高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)信道的概率τ0為：


3 基于DL／T645規(guī)約的改進(jìn)型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)QoS-MAC協(xié)議性能分析
    網(wǎng)絡(luò)性能是網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)元素在用戶之間提供與通信相關(guān)的能力，它涉及一系列網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的指標(biāo)，包括連通性、傳輸延時(shí)、帶寬容量、有效吞吐率、丟包率、信道沖突率和時(shí)延變化等。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)QoS性能研究中，一般比較重要的幾個(gè)服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為吞吐量、時(shí)延、信道沖突率。為衡量文中所提出的改進(jìn)型QoS—MAC層無(wú)線傳感器IEEE802．15．4協(xié)議，一般需要建立相應(yīng)的兩個(gè)性能模型。
    (1)傳輸延時(shí)模型
    在本電能表集抄無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能模型中，實(shí)際應(yīng)用中的傳播時(shí)延和處理時(shí)延影響為定值，為計(jì)算方便，在性能分析中可以不訊可以把載波偵聽時(shí)延、退避時(shí)延、退避時(shí)延合并為當(dāng)前數(shù)據(jù)包服務(wù)時(shí)間，隊(duì)列時(shí)延即變成隊(duì)列中同優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)服務(wù)總時(shí)間。
    (2)網(wǎng)絡(luò)有效數(shù)據(jù)吞吐率模型
    當(dāng)信道上發(fā)生傳輸碰撞和傳輸錯(cuò)誤時(shí)，必然導(dǎo)致幀的丟失，這時(shí)信道時(shí)間被浪費(fèi)。很顯然，信道傳輸時(shí)間浪費(fèi)率可以反映一個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)劣。單位時(shí)間內(nèi)信道上成功傳輸數(shù)據(jù)的信息量稱為吞吐率。有效吞吐率是指實(shí)際傳輸數(shù)據(jù)的吞吐量，是衡量網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)包傳輸可靠性的參數(shù)。定義歸一化系統(tǒng)吞吐率G為信道上成功傳輸?shù)挠行лd荷，則可以把G表示為一個(gè)時(shí)隙內(nèi)成功傳送的有效數(shù)據(jù)的平均值與一個(gè)時(shí)隙的長(zhǎng)度的比值。
    為了測(cè)試本文提出的QoS—MAC協(xié)議，可使用以上電能表集抄網(wǎng)絡(luò)模型在Matlab中編寫算法，并對(duì)基于DL／T645的抄表無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行算法理論建模。在測(cè)試模型中，假設(shè)有1個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和10個(gè)節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)抄表無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)模型。設(shè)每個(gè)DL／T645抄表數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度為50字節(jié)，節(jié)點(diǎn)占用信道的傳輸時(shí)間(包括傳輸、應(yīng)答時(shí)間及數(shù)據(jù)幀間隔時(shí)間(Inter Frame Space，IFS)為157 symbols。DL／  T645的三個(gè)優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的緩沖隊(duì)列長(zhǎng)度都是6個(gè)數(shù)據(jù)包(300字節(jié))。在此服務(wù)的碰撞機(jī)制中，設(shè)置DL／T645高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的最大退避次數(shù)為15次，每次退避時(shí)間固定為20 symbols，DL／T645中優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包最大退避次數(shù)為10次，DL／T645低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包退避時(shí)間可按IEEE802．15．4協(xié)議默認(rèn)數(shù)據(jù)設(shè)置，其最大退避次數(shù)為5次。
    設(shè)每個(gè)基于DL／T645的抄表無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都有DL／T645高、中、低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)發(fā)送，并設(shè)DL／T645低優(yōu)先級(jí)為變量，DL／T645中、高優(yōu)先級(jí)變化，則可編寫代碼實(shí)現(xiàn)DL／T645三個(gè)優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)發(fā)送，觀察DL／T645高、中、低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)相互的影響。分析測(cè)試數(shù)據(jù)分別設(shè)置為高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)生率為8 kb／s，在特殊情況下，高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)倍增(16 kb／s)；中優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)生率為8 kb／s，在特殊情況下，中優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)倍增(16 kb／s)；低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)生率從0．4 kb／s增加到24 kb／s。
    根據(jù)上述分析測(cè)試數(shù)據(jù)設(shè)置，Matlab的計(jì)算結(jié)果如圖2和圖3所示。 圖中，DL／T645_high、DL／T645_mid、DL／T645_low分別表示高、中、低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的各種性能曲線。

    由圖2所示的數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)模型分析測(cè)試結(jié)果可以看出：DL／T645中優(yōu)先級(jí)的傳輸延時(shí)影響較小，DL／T645高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的傳輸幾乎不受影響。當(dāng)DL／T645低優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生率很大時(shí)，DL／T645的高、中優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)能保持較低的傳輸延時(shí)。因此，此QoS—MAC可為電能表集抄系統(tǒng)的緊急數(shù)據(jù)提供不受其它數(shù)據(jù)影響的傳輸延時(shí)保證。
    圖3所示為數(shù)據(jù)傳輸有效吞吐率分析測(cè)試結(jié)果。隨著DL／T645低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)產(chǎn)生率的增加，有效吞吐率明顯下降。在網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)比較大的極端情況下，大量DL／T645低優(yōu)選級(jí)數(shù)據(jù)不能完成傳送，DL／T645中優(yōu)先級(jí)影響較小，而DL／T645高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)幾乎不受影響，因而能保持較大的網(wǎng)絡(luò)有效吞吐率。

4 結(jié)語(yǔ)
    本文根據(jù)多功能電能表傳輸DL／T645規(guī)約數(shù)據(jù)通信的要求，提出了一種QoS—MAC層的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，并對(duì)電能表集抄DL／T645規(guī)約中各數(shù)據(jù)通信特點(diǎn)進(jìn)行了分析，根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和可靠性找出了一種優(yōu)化的數(shù)據(jù)分級(jí)方式。本文將DL／T645規(guī)約數(shù)據(jù)分為三個(gè)優(yōu)先級(jí)，并根據(jù)DL／T645高、中、低優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸需求，通過(guò)分析CSMA／CA機(jī)制和修改無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的MAC層協(xié)議，建立了QoS—MAC的CSMA／CA機(jī)制數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了MAC層對(duì)QoS的支持。最后在不同數(shù)據(jù)產(chǎn)生率下，通過(guò)Matlab軟件進(jìn)行了算法實(shí)現(xiàn)，并在理論層次對(duì)所提出的QoS—MAC協(xié)議網(wǎng)絡(luò)傳輸性能進(jìn)行了測(cè)試。
    本文所研究的內(nèi)容涉及了多功能電能表集抄系統(tǒng)中的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的一個(gè)方面，雖然做了較全面的研究，但限于篇幅以及筆者水平，一些模型可能分析得不夠深入。未來(lái)隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，會(huì)不斷有新的無(wú)線MAC層協(xié)議出現(xiàn)，如何將這些技術(shù)應(yīng)用于多功能電能表自動(dòng)集中抄表系統(tǒng)，還有待今后進(jìn)一步的深入研究。