微功率無線通信測試及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評價

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【摘要】微功率無線通信以其低功耗、高通速率、自組網(wǎng)等優(yōu)勢逐步被市場接受并得到推廣應(yīng)用，為智能電能量采集系統(tǒng)的高效、安全運行提供了技術(shù)支撐。建立通信性能測試評估系統(tǒng)，能在微功率無線設(shè)備投入運行之前對其通信性能進行掌控，避免設(shè)備安裝后發(fā)現(xiàn)通信問題的被動方式，通信性能測試評估系統(tǒng)的建設(shè)，可實現(xiàn)實驗室條件下對微功率無線網(wǎng)絡(luò)通信性能的全面測試和評估，對保證智能電能量采集系統(tǒng)的正常運行具有重要意義?；诖吮疚姆治隽宋⒐β薀o線通信性能測試與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評價。

【關(guān)鍵詞】微功率無線通信；性能測試；網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評價

1微功率無線通信技術(shù)概述

微功率無線通信在國內(nèi)電工儀表業(yè)俗稱為小無線，國家電網(wǎng)用電電能信息采集與管理系統(tǒng)中把利用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的通信組網(wǎng)方式叫做微功率無線組網(wǎng)。

2微功率無線通信性能測試

2.1測試系統(tǒng)的實現(xiàn)

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大，可通過增加屏蔽測試箱、可調(diào)衰減器、RF信號匯接網(wǎng)絡(luò)模塊超過8級結(jié)構(gòu)的更多跳數(shù)來評估更大規(guī)模的沮網(wǎng)功能及路由性能，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由最大跳數(shù)達到7跳滿足測試CFDA網(wǎng)絡(luò)8級7跳結(jié)構(gòu)。該測試評估系統(tǒng)由一個集中器屏蔽測試箱、若干個采集器屏蔽測試箱以及相應(yīng)的可調(diào)衰減器（0~99犯調(diào)節(jié)范圍）和RF信號匯接網(wǎng)絡(luò)模塊構(gòu)成，能夠客觀準(zhǔn)確的測試評估微功率無線通道網(wǎng)絡(luò)的沮網(wǎng)性能，并且能夠評估系統(tǒng)的自組織能力和穩(wěn)定性。通過對模擬實際微功率無線通信環(huán)境，建立了韋級路由實驗室環(huán)境進行測試、評估，對整個信息采集互聯(lián)互通微功率無線下行通道網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性進行驗證，直觀的評估整個信息采集無線通信網(wǎng)絡(luò)對環(huán)境的適應(yīng)、無線信號傳輸、路由，以及交互流程等功能。系統(tǒng)基于搭建微功率無線通信網(wǎng)絡(luò)，借助軟件控制微功率無線通信網(wǎng)絡(luò)中的干擾源信號和定量的模擬通信信號衰減，實現(xiàn)整個系統(tǒng)運行。

2.2關(guān)鍵設(shè)備

高級量測體系最早的實踐是從電能計量表計的遠程抄表開始的，逐漸擴展到支持多種業(yè)務(wù)、雙向通信的高級量測體系（AMI）。微功率無線組網(wǎng)AMI是以無線傳感網(wǎng)（WSN）通信技術(shù)為依托，實現(xiàn)了用戶電能信息的自動采集、處理和集中存儲，為提高供電企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量，降低供用電成本。測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計的主要功能：提供友好的一鍵式測試功能；支持24h不間斷無人作業(yè)模式；實時圖形顯示測試數(shù)據(jù)和報告；支持數(shù)據(jù)庫管理測試數(shù)據(jù)功能；模板功能；發(fā)送郵件功能，可以實時遠程了解系統(tǒng)運行情況；良好的兼容性和擴展性；重復(fù)性測試；認證測試平臺（見圖2）。系統(tǒng)軟件分為四部分：①初始化和啟動層主要用來初始化軟件窗口；珍斷和自檢測試環(huán)境；檢測網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器等。②軟件的最上層分為GIU和Framework，GIU主要顯示各種窗口；Framework主要有同步、異步等線程。③軟件的中間層主要由各種功能模塊組成，是對下層接口和庫的API封裝，并提供接口給上層調(diào)用，在更換儀器或有其他需求時，只需修改該層的API。④軟件最低層是最原始的接口和庫文件。

2.3智能衰減單元

智能衰減單元電路的設(shè)計采用R8C/L357作為主控芯片，它配有串行通信方式的UART，I2C，SSU等接口，芯片外接11M芯片。而衰減電路的衰減核心是電調(diào)衰減器，主控芯片控制從而實現(xiàn)可控衰減。

3網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評價

微功率無線通信技術(shù)指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評價參數(shù)主要包括網(wǎng)絡(luò)最大跳數(shù)、覆蓋距離、信號強度、傳輸延遲、丟包率、業(yè)務(wù)功能、網(wǎng)絡(luò)營理功能、抗干擾和安全性等測試項目。測試系統(tǒng)通過使用NLME-NETWORK-FORMATION.re-quest原語發(fā)起，發(fā)出狀態(tài)參數(shù)設(shè)置為INVALIDJZEQUEST，將電能表數(shù)據(jù)采集過程分為8個模塊，根據(jù)第三章中的節(jié)點分層的能量均衡算法發(fā)起組網(wǎng)，NLME首先請求MAC子層在一個指定的信道組的各信道上執(zhí)行一個能量檢測掃描，以尋找可能的干擾。在收到對一個信道組的一個成功的能量檢測掃描結(jié)果時，如果信道組內(nèi)各信道的能量級別都超出可，接受的級別，NLME將終止該程序，并通知上層，這個通知通過發(fā)出狀態(tài)參數(shù)設(shè)置為BAD-CHANNEL的NLME-NETWORK-FORMATION.confirm原語實現(xiàn)。配置子節(jié)點參數(shù)是通過構(gòu)造并發(fā)送配置子節(jié)點幀完成的。NLME使用通過參SanType設(shè)置為被動掃描的原語MLME-SCAN.request發(fā)起對維護信道組及工作信道組的被動掃描，其掃描時長參數(shù)ScanDuration設(shè)置為OxFFFF即無窮。然后NLME通過發(fā)出狀態(tài)參數(shù)設(shè)置為SUCCESS的NLME-NETWORKFORMATION.confirm原語通知應(yīng)用層組網(wǎng)已結(jié)束。

4結(jié)語

總之，建立了微功率無線通信在電能表采集系統(tǒng)性能測試系統(tǒng)，對微功率無線模塊性能和采集網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進行綜合評價具有非常重要的意義，需要引起我們的重視。

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作者:張宏瑞 單位:江蘇蘇源光一科技有限公司