面向自動(dòng)需求響應(yīng)的高速窄帶電力線通信應(yīng)用層協(xié)議的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子信息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種面向自動(dòng)需求響應(yīng)的高速窄帶電力 線通信應(yīng)用層協(xié)議。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展和電力體制改革的進(jìn)一步深化，自動(dòng)需求響應(yīng)作為 用、發(fā)電計(jì)劃改革的重要舉措已被明確列入中共中央國(guó)務(wù)院《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改 革的若干意見（中發(fā)（2015)9號(hào)）》和國(guó)家發(fā)展改革委財(cái)政部《關(guān)于完善電力應(yīng)急機(jī)制做好 電力需求側(cè)管理城市綜合試點(diǎn)工作的通知》中。自動(dòng)需求響應(yīng)要求電力通信系統(tǒng)滿足雙向 互動(dòng)、安全可靠及易于使用和管理等需求，而利用電力線本身完成信息交互任務(wù)的高速窄 帶電力線通信（HNPLC)技術(shù)，以其在技術(shù)實(shí)現(xiàn)成本、通信傳輸速率和系統(tǒng)復(fù)雜度等方面的 優(yōu)勢(shì)，成為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)雙向互動(dòng)、確保自動(dòng)需求響應(yīng)順利實(shí)施的理想選擇。
[0003] 目前，已有的針對(duì)HNPLC系統(tǒng)的研究多集中于物理（PHY)層、媒質(zhì)接入控制（MAC) 層和網(wǎng)絡(luò)層，對(duì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)需求響應(yīng)的HNPLC應(yīng)用層研究較少。而HNPLC的應(yīng)用層主要完成 用戶需求與通信系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和接口工作，是影響網(wǎng)絡(luò)速率和用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵，也是進(jìn)一步 提升HNPLC系統(tǒng)性能的重要因素，因此目前亟需設(shè)計(jì)和研發(fā)雙向互動(dòng)HNPLC的應(yīng)用層協(xié)議， 尋求合理的服務(wù)分類及服務(wù)響應(yīng)機(jī)制，滿足電力系統(tǒng)自動(dòng)需求響應(yīng)的服務(wù)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0005] 為此，本發(fā)明的目的在于提出一種面向自動(dòng)需求響應(yīng)的高速窄帶電力線通信應(yīng)用 層協(xié)議，其有效性高，適用范圍廣，且能夠滿足電力系統(tǒng)自動(dòng)需求響應(yīng)的實(shí)用性和高效性需 求。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提出了一種面向自動(dòng)需求響應(yīng)的高速窄帶電 力線通信應(yīng)用層協(xié)議，包括：應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)架構(gòu)；應(yīng)用層幀結(jié)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)用戶與通信系統(tǒng)的 聯(lián)接，并為應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)幀；服務(wù)分類方法，包括：對(duì)所述面向自動(dòng)需求響應(yīng)的高速窄帶 電力線通信應(yīng)用層的需求響應(yīng)服務(wù)進(jìn)行分類；基于動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)的應(yīng)用層服務(wù)響應(yīng)機(jī)制；跨 層仿真平臺(tái)，用于提供符合實(shí)際傳輸場(chǎng)景的跨層仿真環(huán)境。
[0007] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的面向自動(dòng)需求響應(yīng)的高速窄帶電力線通信應(yīng)用層 協(xié)議還可以具有如下附加的技術(shù)特征：
[0008] 在一些示例中，所述應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)架構(gòu)包括應(yīng)用支持子層、應(yīng)用接口、應(yīng)用對(duì)象/設(shè) 備管理平臺(tái)。
[0009] 在一些示例中，所述應(yīng)用層幀結(jié)構(gòu)的幀格式的含義為：數(shù)據(jù)幀在網(wǎng)絡(luò)層使用了 IP 協(xié)議中的轉(zhuǎn)義字符標(biāo)識(shí)頭，確保與IP協(xié)議的兼容性。
[0010] 在一些示例中，所述服務(wù)分類方法包括：根據(jù)智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化路線草案、開放式自 動(dòng)需求響應(yīng)通信協(xié)議及電力需求響應(yīng)系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范對(duì)自動(dòng)需求響應(yīng)功能架構(gòu)進(jìn)行定 義，并在應(yīng)用層定義了設(shè)備配置服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)應(yīng)答、需求響應(yīng)服務(wù)、時(shí)間上報(bào)服務(wù)及緊急 需求響應(yīng)服務(wù)五大類，并預(yù)留了可增添或擴(kuò)展的服務(wù)描述。
[0011] 在一些示例中，所述服務(wù)響應(yīng)機(jī)制包括：根據(jù)多分類服務(wù)需求，提供綜合考慮數(shù)據(jù) 包優(yōu)先級(jí)權(quán)重、數(shù)據(jù)包傳輸效率和服務(wù)等待時(shí)間的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)算法，并基于所述動(dòng)態(tài)優(yōu)先 級(jí)算法完成應(yīng)用層核心的服務(wù)響應(yīng)機(jī)制。
[0012] 在一些示例中，所述動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)為：
[0013] P (t) = a*Twalt (t) +b* [w*Lpack ⑴]，
[0014] 其中，P(t)為數(shù)據(jù)包在時(shí)刻t的動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)，Twalt(t)為t時(shí)刻時(shí)數(shù)據(jù)包在應(yīng)用層 緩沖隊(duì)列中的等待時(shí)間，該值自數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)刻算起，初始值為〇,每等待一個(gè)時(shí)隙則加1， W為響應(yīng)優(yōu)先級(jí)權(quán)重值，Lpadi為數(shù)據(jù)包包長(zhǎng)，由于每幀數(shù)據(jù)具有長(zhǎng)度相同的信令開銷，因此 在每幀允許的包長(zhǎng)范圍內(nèi)數(shù)據(jù)包越長(zhǎng)則該幀的使用效率相對(duì)越高，則L padi表征了數(shù)據(jù)包的 傳輸效率，a、b分別為時(shí)間因子和效率因子，用于調(diào)整動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)的時(shí)間和效率比重。
[0015] 在一些示例中，所述符合實(shí)際傳輸場(chǎng)景的跨層仿真環(huán)境包括：應(yīng)用層的自動(dòng)需求 響應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)層組網(wǎng)拓?fù)浼奥酚伞⒚劫|(zhì)接入控制層接入機(jī)制以及物理層動(dòng)態(tài)調(diào)整高速窄帶電 力線通信包長(zhǎng)的數(shù)據(jù)包隨機(jī)到達(dá)的通信仿真環(huán)境。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的面向自動(dòng)需求響應(yīng)的高速窄帶電力線通信應(yīng)用層協(xié)議，有效 驗(yàn)證了所提應(yīng)用層協(xié)議和實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的有效性，跨層仿真的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了所設(shè)計(jì)的基于動(dòng) 態(tài)優(yōu)先級(jí)的HNPLC應(yīng)用層服務(wù)機(jī)制在網(wǎng)絡(luò)的平均傳輸速率、丟包率和服務(wù)傳輸比例三方面 的優(yōu)越性。該應(yīng)用層協(xié)議能夠滿足電力系統(tǒng)自動(dòng)需求響應(yīng)的實(shí)用性和高效性需求，具有有 效性高，適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。
[0017] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0018] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0019] 圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的面向自動(dòng)需求響應(yīng)的高速窄帶電力線通信應(yīng)用層協(xié) 議的功能架構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在自動(dòng)需求響應(yīng)系統(tǒng)中的具體應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)例示意圖；
[0021] 圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的面向自動(dòng)需求響應(yīng)的高速窄帶電力線通信應(yīng)用層協(xié) 議架構(gòu)及其下層的連接關(guān)系示意圖；
[0022] 圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的跨層仿真測(cè)試平臺(tái)示意圖；
[0024] 圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的服務(wù)響應(yīng)機(jī)制與兩種傳統(tǒng)的單條件服務(wù)響應(yīng)機(jī)制的 性能對(duì)比示意圖；以及
[0025] 圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的對(duì)各種服務(wù)類的傳輸概率統(tǒng)計(jì)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0027] 以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的面向自動(dòng)需求響應(yīng)的高速窄帶電力線通 信應(yīng)用層協(xié)議。
[0028] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)面向自動(dòng)需求響應(yīng)的高速窄帶電力線通信應(yīng)用層協(xié)議的 功能架構(gòu)示意圖。如圖1所示，該應(yīng)用層協(xié)議包括：應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)架構(gòu)、應(yīng)用層幀結(jié)構(gòu)、服務(wù)分 類方法、基于動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)的應(yīng)用層服務(wù)響應(yīng)機(jī)制和跨層仿真平臺(tái)。
[0029] 其中，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)合圖2和3所示，應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)架構(gòu)例如包括應(yīng) 用支持子層（APS)、應(yīng)用接口、制造商或設(shè)備使用的應(yīng)用對(duì)象/設(shè)備管理平臺(tái)三大部分。
[0030] 應(yīng)用層幀結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)用戶與通信系統(tǒng)的聯(lián)接，并為應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)幀。其中，在 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)用層幀格式的含義例如為：數(shù)據(jù)幀在網(wǎng)絡(luò)層使用了 IP協(xié)議中的 轉(zhuǎn)義字符標(biāo)識(shí)頭，確保與IP協(xié)議的兼容性。當(dāng)然，幀結(jié)構(gòu)的含義不僅限于此，與IP協(xié)議的 兼容性僅是特征之一，此處僅是以示例性為目的的描述。
[0031] 服務(wù)分類方法包括：對(duì)面向自動(dòng)需求響應(yīng)的高速窄帶電