● 摘要
新一代面向智能电网的远程抄表网络除了具有数据抄收功能，还有各种智能送电、线损检测等管理功能，将提供双向的电力流和信息流，传统的远程抄表网络体系结构已不能很好的适用，需要研究新的网络体系结构和相应优化的各种协议。近年来随着低功耗WiFi传感节点的出现，随之出现了一种采用WiFi技术构建的无线传感器网络，也同时为实现面向智能电网的新一代远程抄表网络提供了一种新思路。本文针对基于WiFi的无线传感器网络和智能电网的新特点，在研究传统无线Mesh网络和传统无线传感器网络的基础上，研究了基于WiFi无线传感网的面向智能电网的新一代远程抄表网络（WiFi-based Automatic Meter Reading Network in Smart Great，以下简称WiFi-AMRSG网络）的关键技术，设计了适用于新一代抄表系统的WiFi无线传感器网络体系结构，对其路由协议、安全算法和安全路由协议进行了深入的研究。
首先，在研究无线Mesh网络的基础上，设计了WiFi-AMRSG网络的拓扑结构，该网络能实现智能电表、水表和煤气表的三表集抄和管理，网络拓扑结构设计为类似于无线Mesh网络的骨干网络和传感网络的混合网络，其既具有无线Mesh网络的特点又具有无线传感器网络的特点。
其次，在研究传统无线Mesh的默认路由协议HWMP基础上，针对WiFi-AMRSG网络节点能量需要节省的新特点，提出了一种考虑能量节省的优化E-HWMP ( Energy-saved Hybrid Wireless Mesh Protocol ) 路由算法，并进行仿真验证。仿真结果显示此算法在一定程度上延长了网络生存周期。
第三，针对面向智能电网的新一代远程抄表系统必须有较高的的安全性和容错性的特点，本文研究了WiFi-AMRSG网络的安全协议和算法，在研究采用适合的数据加密算法和优化、认证算法和优化、完整性校验算法的基础上，提出了一种优化的基于矩阵QR分解的QR-IBE (QR- Identity Based Encryption) 加密认证的算法和流程，并将原有的SSL(Secure Sockets Layer)安全协议流程进行了优化。该改进算法和优化流程进一步加强了WiFi-AMRSG网络的安全性，并在一定程度上节省了网络节点的能量。
第四，研究适合于WiFi-AMRSG网络的安全路由算法：针对现有的路由协议HWMP易受各种攻击的特点，本文提出了一种安全的HIBE-HWMP路由协议并仿真验证，仿真结果证明新的路由协议在加强了安全性的同时，并没有带来很大的路由开销。
最后，设计制作了基于WiFi的智能电能表硬件节点，并以电能表为实现节点搭建实际的网络环境，进行各种新提出的算法的实际验证，新算法均能在实际硬件中正常实现。另外还设计制作了基于WiFi无线传感网的低功耗硬件节点：基于WiFi的DTU ( Data Transmission Unit )，该硬件能实现电池供电，并具有抄表等数据传输功能。
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