聶斌

摘要：我國的科技領(lǐng)域正在高速的發(fā)展中，各個層面都有了前所未有的突破性進(jìn)展，建立泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，在海量數(shù)據(jù)的支撐下實現(xiàn)物理、商業(yè)和信息的互聯(lián)與互動，是適應(yīng)高比例可再生能源接入和電力市場化改革需要、推動能源轉(zhuǎn)型的重要基礎(chǔ)。電力系統(tǒng)中廣泛部署的物聯(lián)網(wǎng)終端可有效促進(jìn)電網(wǎng)生產(chǎn)運行全過程的全景感知、信息融合及智能管理與決策，但也帶來了突出的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險。

關(guān)鍵詞：電力物聯(lián)網(wǎng)終端;非法無線通信鏈路;檢測方法

引言

隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各行各業(yè)都在本專業(yè)的技術(shù)上有了很大的進(jìn)步，充分展示了我們的大國風(fēng)范。為了適應(yīng)多媒體應(yīng)用的增加，滿足網(wǎng)絡(luò)容量、數(shù)據(jù)速率不斷增長的需求，無線通信系統(tǒng)鏈路質(zhì)量檢測成為無線通信提高系統(tǒng)性能的重要研究點。無線網(wǎng)絡(luò)中，無線電波作為一種易受到外界干擾的傳輸介質(zhì)，其傳輸質(zhì)量會因外界影響而出現(xiàn)較大波動。為了能夠保證上層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸，減小信號受到的干擾，需要評估檢測無線通信系統(tǒng)的鏈路檢測。

1無線通信概念

無線通信相對來講效率會高一些。它的信息傳輸媒介是微波通信以及衛(wèi)星通信。無線電波形式是微波通信的主要傳輸方式，這種數(shù)據(jù)信息的承載體的傳輸距離一般在幾十千米左右，雖然距離不是很長，但是頻帶非常寬，承載的信息容量也非常巨大。因此使用微波通信的地區(qū)都會每相距幾十千米，就會建設(shè)一個微波中繼站，以確保信息傳遞效率。衛(wèi)星通信顧名思義則是借助衛(wèi)星作為中繼站，借此與地面上的地球站建立通信聯(lián)系，這種通信方式非常繁瑣，一般都會經(jīng)過無線-有線-無線的傳輸方式。無線通信則可以不受地域、環(huán)境的外界限制，所以我國西部地區(qū)普遍應(yīng)用無線通信技術(shù)，運用無線電發(fā)射塔，大大的增強了人們生活的便利性，方便了生活以及生產(chǎn)。但若是傳播信息過程中遇到電磁干擾過強時，信息的安全性則無法保障，較容易受到人為的干擾。另外信息傳輸信號不太穩(wěn)定，可能會影響生活與生產(chǎn)，再加上無線電磁的輻射，也會對人體造成一定的傷害。

2電力物聯(lián)網(wǎng)終端非法無線通信鏈路檢測方法

2.1確定無線鏈路傳輸特點及速率選擇機制

無線通信傳輸中，通道無論采用何種物理層調(diào)制方法都易受到外界干擾。電磁波傳輸過程中存在很大的不確定性，存在大量干擾和損耗，丟包現(xiàn)象十分普遍。若采用固定速率，將很大程度影響無線網(wǎng)絡(luò)的性能。估計當(dāng)前無線通信系統(tǒng)鏈路的質(zhì)量，并以此為依據(jù)選擇合適的傳輸速率，可以大幅度提升網(wǎng)絡(luò)運行效率，在很大程度上優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)前的速率控制機制主要根據(jù)物理層選擇保守調(diào)制方法。假設(shè)丟包由于環(huán)境噪聲影響接收端譯碼，根據(jù)發(fā)送端發(fā)送失敗次數(shù)逐漸降低速率，但現(xiàn)實生活中，通常由于受到其他無線通信設(shè)備的干擾而導(dǎo)致丟包率進(jìn)一步增大。如果始終單純降低速率，只會使數(shù)據(jù)包在信道中的傳輸時間延長，降低傳輸效率。通過改進(jìn)現(xiàn)有MAC層協(xié)議，能提高無線通信系統(tǒng)的工作效率，檢測當(dāng)前無線通信系統(tǒng)鏈路質(zhì)量，并根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整鏈路，從而提高網(wǎng)絡(luò)性能。

2.2本地均值估計算法

本地均值估計算法包括本地場強測量采樣方法和采樣數(shù)據(jù)處理算法。測量采樣方法分為定點采樣和移動采樣，本文采用效率較高的移動采樣方法。因此本地均值估計算法步驟為：采用移動采樣方法進(jìn)行采樣，選擇合適的采樣范圍（即樣本統(tǒng)計區(qū)間）和抽樣點數(shù)，通過采樣數(shù)據(jù)處理算法，消除疊加在本地場強均值（由本地大尺度衰落或路徑損耗決定）之上的隨機波動（由小尺度衰落決定），得到本地場強均值的估計值。樣本統(tǒng)計區(qū)間選取的準(zhǔn)確與否決定能否有效消除快衰落信號對本地均值的影響。通常樣本統(tǒng)計區(qū)間可以沿徑向、區(qū)域或者帶寬選取，如果統(tǒng)計區(qū)間選取過小將導(dǎo)致快衰落消除不充分，使得本地均值估值誤差增大;如果統(tǒng)計區(qū)間選取過大，則本地條件將不復(fù)成立，得到的數(shù)據(jù)不能反映某一點附近范圍的場強均值。抽樣點數(shù)目決定估值方差，抽樣點太密將導(dǎo)致樣本不能統(tǒng)計獨立，無法通過平均處理消除隨機波動影響;抽樣點太稀，則會使估值方差增大。此外，抽樣點選取還受到接收設(shè)備能力以及運算復(fù)雜度的影響。

2.3架構(gòu)無線mesh網(wǎng)絡(luò)

無線mesh網(wǎng)絡(luò)是一個分層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，受應(yīng)用場景不同的影響，構(gòu)架不盡相同，其與因特網(wǎng)進(jìn)行有線連接的接入點位于最高層。無線mesh網(wǎng)絡(luò)路由器以多跳的形式在中間層次連接，以此提供無線終端用戶接入和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的相關(guān)服務(wù)。類似于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的一部分支持多跳傳遞功能，實現(xiàn)各移動STA之間的數(shù)據(jù)多跳傳輸。mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能夠有效避免一點對多點的星型結(jié)構(gòu)，避免由單點故障和中心網(wǎng)絡(luò)堵塞導(dǎo)致的全網(wǎng)癱瘓。與傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)相比，無線mesh網(wǎng)絡(luò)的傳輸可靠性大大增強。mesh網(wǎng)絡(luò)中，為了降低成本和發(fā)送功率，減少不同網(wǎng)絡(luò)信號之間的互相干擾，一般選用相對較短的單跳無線通信鏈路。終端用戶可以在任意地點隨時與其他終端聯(lián)系，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比大幅度增加，系統(tǒng)容量隨之提升。

2.4基于密度聚類的非法通信鏈路檢測

聚類分析是將樣本集合分組成為由類似的樣本組成的多個類簇的分析過程。作為一種無監(jiān)督的模式識別方法，聚類方法需要在沒有標(biāo)記數(shù)據(jù)指導(dǎo)下對數(shù)據(jù)集進(jìn)行分組，使得同一類內(nèi)的相似性盡可能大，而不同類之間的差異性盡可能大。在無監(jiān)督條件下如何確定聚類數(shù)量，是聚類算法的核心問題。作為一種經(jīng)典的密度聚類算法（Density BasedSpatial Clustering of Applications with Noise，DBSCAN）可在有噪聲的狀態(tài)空間中根據(jù)樣本分布密度劃分任意形狀類簇，并可根據(jù)鄰域半徑和鄰域內(nèi)樣本數(shù)自動確定聚類數(shù)量，能有效解決人為設(shè)定聚類數(shù)量的難題。DBSCAN算法通過搜尋樣本空間中特定對象在鄰域半徑內(nèi)的相鄰對象，當(dāng)其鄰域半徑內(nèi)樣本數(shù)大于等于鄰域最小樣本數(shù)時，將這些對象形成一個類簇?；靖拍睿海?）鄰域半徑R：算法中給定數(shù)據(jù)集特定對象搜尋其相鄰對象的掃描鄰域半徑。（2）鄰域內(nèi)最小樣本數(shù)Min：特定對象及其鄰域內(nèi)對象構(gòu)成類簇最少包含樣本數(shù)。（3）核心樣本p：樣本p周圍鄰域半徑內(nèi)存在不少于Min個相鄰樣本;樣本a、b、c。（4）邊界樣本：邊界樣本是不滿足核心樣本條件、但處于其他核心樣本鄰域半徑內(nèi)的樣本，邊界樣本半徑鄰域內(nèi)的樣本數(shù)達(dá)不到最小樣本數(shù)。（5）噪聲樣本：數(shù)據(jù)集中不屬于各聚類類簇的樣本。（6）密度可達(dá)：核心點a鄰域半徑內(nèi)的點與a為直接密度可達(dá);核心點a鄰域半徑內(nèi)多點間為密度可達(dá)。（7）密度相連：數(shù)據(jù)集中樣本a、b與樣本f均為密度可達(dá)，但a和b密度不可達(dá)，則稱a、b密度相連。密度聚類算法首先確定聚類半徑和鄰域內(nèi)最少樣本數(shù)Min;然后計算所有樣本間歐氏距離;再逐個掃描樣本點，將鄰域內(nèi)大于Min的樣本設(shè)為核心點，處于核心點鄰域內(nèi)的設(shè)為邊界點，剩下未進(jìn)行歸類的為噪聲點;最后將密度可達(dá)和密度相連的樣本歸為一類即可完成聚類。

結(jié)語

隨著我國信息技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，人們的生活水平也在不斷提高，對通信技術(shù)的需求也隨之增加，并且越來越重視通信技術(shù)的發(fā)展，而無線技術(shù)的研發(fā)可以更好地滿足人們對通信技術(shù)的要求，由此可見無線通信技術(shù)勢必是未來通信行業(yè)的發(fā)展趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1]薛禹勝，朱洪波，王琴，等.物聯(lián)網(wǎng)對能源轉(zhuǎn)型的支撐[J].物聯(lián)網(wǎng)學(xué)報，2019，3（1）：1-7.

[2]荊孟春，王繼業(yè)，程志華，等.電力物聯(lián)網(wǎng)傳感器信息模型研究與應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2014，38（2）：532-537.

[3]劉念，余星火，王劍輝，等.泛在物聯(lián)的配用電優(yōu)化運行：信息物理社會系統(tǒng)的視角[J].電力系統(tǒng)自動化，2020，44（1）：1-12.