乙gBee路由协议在电力配网应用的研究【摘要】电力配网设备由于位置分布复杂，有线通信线路难以敷设。ZigBee无线标准作为一种新颖的短程无线标准，具有自愈性、成本低等优点，在电力配网有较强的适用性。但由于ZigBee的路由协议是按较大动态变化的移动无线网络设计，必须予以改进以满足电力配网通信业务的特点。为此，本文分析了ZigBee的路由协议，并针对电力配网的特点提出了3点改进。改进后的ZigBee路由协议能充分满足配网通信的需要。【关键词】电力配网ZigBee路由一、引言电力配网是指电网以10kV电压等级向用户供电的网络，其一次设备和供电线路较为简单。目前，配网的通信业务主要有自动化远动和集中抄表两种，均有低速业务。但由于配网设备的分布位置复杂，有相当部分分布在高层建筑或地下室中，有线通信线路的敷设相当困难。为减低配网通信网络的建设成本，并使其具有一定的自愈功能，Zigbee无线标准是一种具有竞争力的候选技术。本文首先对ZigBee的路由协议进行了分析，然后在ZigBee路由协议的基础上针对配网的特点提出了3点改进。改进后的ZigBee路由协议能充分满足配网通信的需耍。二、ZigBee现有的路由协议ZigBee标准是ZigBee联盟在IEEE802.15.4的物理层基础上定义的网络层标准，分别有zigbee2004.2006和2007三个版本。作为一个完整的网络层标准，Zigbee的路由协议是其中的核心部分。Zigbee的路由协议具有从简单到复杂的三种算法,AODV、Cluster-Tree和AODV加Cluster-Tree的混合算法。1、AODV算法AODV算法是一种“按需建立”的路由算法，当终端需要发送数据时，向就近的路由器发送请求。路由器通过广播，找到目的网络的所在位置，再更新路由表，从而建立起所需的路由。当终端某次数据发送而建立的路由超过规定的牛存时间时，该条路由将被释放。2、Cluster-Tree算法Cluster-Tree算法是由Zigbee协调器展开的簇-树形路由算法，协调器负责从根节点开始向下遍历各个分支节点，使整个网络建立一个树形拓扑。作为一种静态的路由协议，路由器不需要存储路由表。这种算法只适用于静态网络拓扑，而且根节点和分支节点转发的数量流量较大而形成网络性能的瓶颈，并不是最优的路由算法。3、AODV加Cluster-Tree混合算法Zigbee标准使用较广的是AODV加Cluster-Tree混合算法，由于结合了动态和静态路由的特点，在网络拓扑静止或变化不大的情况下，主要使用Cluster-Treeo在终端运动或网络拓扑较大范围变化的情况下，使用AODV协议。其综合性能较佳。三、针对配网特点的路由改进电力配网的一次设备以DTU、FTU和TTU为主，再加上少量的集中抄表装置。配网的通信业务的特点是低速和固定，ZigBee原有路由协议可以针对配网通信业务的特点进行改进以提高效率。第一、由于配网通信装置的固定性，优先采用静态路由。原有路由协议中的动态路由只在网络的主用路由节点失效后，才启动备用路由，以实现自愈功能。由于配网设备对通信通道的切换功能耍求不高，实际上10分钟量级的切换时间是可以承受的，所以动态路由应该采用定时10分钟左右一次的更新。定时器计时到10分钟时，各Zigbee终端向路由器发送hello包以检测链路是否畅通。若发现某一链路失效，则由终端尝试连接可能的路由器并建立链路，新的链路建立后路由器更新路由表。第二、由于配网装置的分布位置不规则，ZigBee的动态路由协议应支持网状网，所以只能采用A0DV协议。第三、ZigBee路由协议中，每个路由器所带的下级路由、终端的数量，需根据电力配网的实际情况调整。例如，在llOkV变电站安装的ZigBee汇聚路由器，由于天线竖高足够，可以覆盖50至70个终端，原有协议中覆盖20个终端的数量显然不够。四、结论对Zigbee的路由协议进行改进后，处于较佳位置的汇聚路由器可覆盖50至70个终端。对于超过覆盖范围的终端，通过其他路由器，通过多跳中继的方法回传。在主用路由器工作正常的情况下，整个Zigbee网络使用静态路由，其效果与LTE的纯蜂窝的覆盖方式差别不大。在主用路由器失效的情况下，动态路由协议生效，数据通过网状网的其他路由器回传,能充分发挥每一个路由器的中继性能。所以，改进后的Zigbee协议能满足电力配网的需求。