智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)以及其關(guān)鍵技術(shù)解析

本文從網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧的角度出發(fā)，把用于智能電網(wǎng)的智能結(jié)點(diǎn)分為兩類： (1)需要端到端 IP 連接的設(shè)備：如變電站中的一些提供核心服務(wù)的 IED、智能家居中 的家庭網(wǎng)關(guān)等。這類智能結(jié)點(diǎn)通常作為 IP 網(wǎng)絡(luò)中可訪問(wèn)的常規(guī)結(jié)點(diǎn)，需要完整的 TCP/IP 協(xié) 議棧，但可以采用輕量級(jí)的 IP 協(xié)議。(2)無(wú)需端到端IP傳輸?shù)模喝缱冸娬局械默F(xiàn)場(chǎng)層用于數(shù)據(jù)采集和控制的IED設(shè)備，智能 家居中的被控設(shè)備結(jié)點(diǎn)等。這些結(jié)點(diǎn)通常只對(duì)本地提供訪問(wèn)，因此MAC層的尋址和接入控制 功能就夠用了，可采用精簡(jiǎn)的協(xié)議棧，將應(yīng)用層直接映射到數(shù)據(jù)鏈路層，如圖 2(b) 。

后者 的典型應(yīng)用如IEC61850 中定義的具有低延時(shí)要求(1~4ms)的變電站事件通用對(duì)象GOOSE 報(bào)文 [3] 。 (a)完整協(xié)議棧模型 (b)精簡(jiǎn)協(xié)議棧模型 圖2 智能結(jié)點(diǎn)的協(xié)議棧 在完整協(xié)議棧中，建議IP層選用IPv6 協(xié)議，以利用其帶來(lái)的豐富的地址資源、自動(dòng)編址能 力、硬件地址到IP地址的自動(dòng)轉(zhuǎn)換和簡(jiǎn)化的協(xié)議首部處理等優(yōu)點(diǎn)?？梢栽谇度胧狡脚_(tái)上采用簡(jiǎn) 化的IPv6 方案——6LowPAN (IPv6 over Low Power WPAN) ，這是針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無(wú) [3] 線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WPAN)的IPv6 優(yōu)化方案 。已有 27 個(gè)公司發(fā)起了針對(duì)智能對(duì)象聯(lián)網(wǎng)的IP 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)作組織——IPSO(The IP for Smart Object alliance) ，目前已有 45 個(gè)成員，包括Cisco、 SAP、SUN、Bosch、Intel等，該組織所提出的IPv6 協(xié)議棧?IPv6 可以和主流廠商的協(xié)議?；?操作，輕量級(jí)的代碼只需要 11.5kB的內(nèi)存。 6 結(jié)論 高性能和高安全可靠的網(wǎng)絡(luò)通信體系是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵支撐平臺(tái)，為了應(yīng)對(duì)智能電網(wǎng)的 挑戰(zhàn)，必須增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)端到端的健壯性，本文針對(duì)這個(gè)需求，梳理了適用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系，體 系覆蓋了從網(wǎng)絡(luò)核心和網(wǎng)絡(luò)邊緣的技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)，文中所提出的骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)隔離和流量工程 的部署策略，以及智能傳感結(jié)點(diǎn)協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)模式，對(duì)智能電網(wǎng)通信平臺(tái)的建設(shè)具有一定的 參考價(jià)值，在實(shí)踐中，也還需要圍繞具體的應(yīng)用來(lái)選擇實(shí)現(xiàn)方案并在具體實(shí)施中細(xì)化。