面向智能电网的物联网网络层关键技术

面向智能电网的物联网网络层关键技术

许凡强汪文杰谢安兵

（国网安徽省电力公司铜陵供电公司安徽铜陵244000）

摘要：针对面向智能电网的物联网技术发展过程中，异构网络相对独立自治，相互间缺乏有效的协同机制，造成资源大量浪费，紧缺的IPv4地址资源与已经具有庞大规模的传统通信传输资源的矛盾，造成物联网发展瓶颈的现状，对物联网的定义、体系结构及应用范围进行了介绍，并以IP技术为基础，结合IPv4和IPv6协议的特点，对网络层关键技术进行了论述，提出了基于信息通信技术不同发展阶段的物联网网络层及通信信息网络技术有效融合的技术措施，以促进面向智能电网的物联网技术快速发展。

关键词：智能电网；物联网；网络层；关键技术

1物联网应用及存在问题

伴随着各领域的物体逐步成为通信对象，必将产生大量的各式各样的物联网终端，从对物联网的体系结构分析可以看出，任何终端节点在物联网中都应能实现泛在互联，在网络中由于异构网络相对独立自治，相互间缺乏有效的协同机制，造成了资源的大量浪费。目前已经十分紧缺的IPv4地址资源和已经具有庞大规模的传统通信传输资源，已经成为一个制约物联网发展的瓶颈。目前的电力信息通信网络设备是基于IPv4协议的，不可能在短时间内全部过渡到基于IPv6协议的设备，必须充分利用现有的网络条件及关键技术满足智能电网中物联网应用的需求。

2网络层关键技术

a．双栈技术，是在一个系统上可以根据需求使用IPv4或IPv6进行通信，使得IPv4和IPv6可以在一个混合网络环境中工作。在这样一个混合的网络中，基于相同的物理平台，承载着同样的传输层协议，该系统可以同时支持IPv4协议和IPv6协议的系统通信，从而确保对现有网络资源的保护。

b．隧道技术。隧道是指一种协议封装到另外一种协议中的技术，该技术只要求隧道两端的设备支持两种协议即可。根据穿越的不同网络类型，隧道类技术可以分为IPv6overIPv4类隧道和IPv4overIPv6类隧道。其中，IPv6overIPv4类隧道是指根据需要将IPv6数据包作为数据封装在IPv4数据包中，以实现IPv6数据包在现有的基于IPv4网络设备上的转发。隧道对于源节点和目的节点是透明的，在隧道入口，将IPv6的数据包封装到IPv4数据包中，该IPv4数据包的源地址为隧道的入口IPv4地址，目的地址为隧道的出口IPv4地址，在隧道出口处，将IPv6数据包取出发送至目的节点。IPv4overIPv6则是采用类似的方法，在隧道入口采用某一特定的封装机制封装并转发原始IPv4数据包，在隧道出口对从IPv6传输网络收到的数据包进行解封装，并转发至目的节点。

C．协议转换技术就是按照某种约定，通过对IPv4和IPv6之间两种数据报文格式的转换来解决IPv4与IPv6之间的交互问题。通过在两种不同协议域间部署网络设备进行协议转换，来实现各协议域间的通信。该技术根据IPv6和IPv4两种协议间的差异对数据包的首部进行相应的修改，以满足承载网络对数据包的要求，同时，对相应的传输层数据包进行修改，以实现IPv6和IPv4之间的相互通信。

3网络层建设

3．1以IPv4占主导地位阶段

目前的电力信息通信网络处于以IPv4占主导地位的阶段，即信息通信网络的基础设施仍然以IPv4为主，绝大部分业务应用依旧针对IPv4进行开发。同时，存在少部分物联网应用以IPv6网络为基础进行建设，形成了少量的IPv6网络自治域。以IPv4占主导地位阶段的网络层结构。在此阶段，物联网中的接入网开始IPv6化，但存在着已经建设的IPv4接入网，核心网和业务网仍然为IPv4网络。对于新建设的IPv6接入网对IPv4业务网的访问应采用隧道技术中的IPv6overIPv4类隧道来解决，同时，采用协议转换技术来实现接入网与业务网间的通信。

3．2IPv6快速发展阶段

伴随着电力信息通信网络IPv6化的推进，基于IPv6的骨干通信网络开始大规的建设，各业务系统也基于IPv6平台进行开发和使用。但是，尚未下线的业务系统仍然以IPv4为基础进行通信，存在大量的IPv4网络，IPv6快速发展阶段网络层结构。在此阶段，物联网中的接入网已经实现IPv6，核心网处于IPv4与IPv6的共存局面，随着核心网向IPv6的转化，业务网也逐步向IPv6过渡。对通过IPv4核心网与IPv4业务网的通信，应通过隧道技术中的IPv6overIPv4类隧道和协议转换技术来实现。对于通过IPv4核心网与IPv6业务网的通信应通过隧道技术中的IPv6overIPv4类隧道来实现。对于通过IPv6核心网对IPv4业务网的访问应通过协议转换技术来实现。

3．3以IPv6占主导地位阶段

a．随着IPv6网络的全面建设，电力信息通信网络将形成以IPv6占主导地位的格局。骨干通信网全面升级为IPv6，而形成了少量的、暂时未转换的IPv4自治域，以IPv6占主导地位阶段的网络层结构。在此阶段，物联网中的接入网和核陷，同位置相问最大温差2OK判定为危急缺陷。

b．导线与压接管联接，导线线夹与设备线夹联接是2种完全不同的联接方式。导线与压接管联接依靠钳压压力，压接管、导线变形保持导线与压接管紧密接触和压接管与导线的握持力，如果压接不良接触电阻过大，容易造成导线熔断，在长时间短路电流的作用下，导线与压接管接触部位有可能被熔化，导线脱出。导线线夹与设备线夹联接是由多螺栓紧固联接，当两线夹联接面的接触电阻过大时，接触面烧熔，接触电阻降低，线夹联接接触面过热一般表现为两线夹接触面熔化不易分离，其发热的危险性远小于导线与压接管的联接。DI／T664--2008将2种联接方式缺陷判定规定同一数值不妥，建议补充和修改。DL／T664--2008中将导线压接接触不良的热像图定义为“以线夹和接头为中心的热像图，热点明显”的热像特征与现场某些导线与线夹联接和安装方式的热像图不符，建议修正。

C．导线与线夹接触不良，在一定的接触电阻范围内，可以保证额定负荷或超负荷运行状态下的安全运行，但短路事故状态下则有可能使线夹与导线接触面熔化，造成导线脱出。如YD变220kV东西甲线乙隔离开关U相TA侧设备线夹与导线的接触电阻达到1141μΩ，压接管（包括管口和延长部分）体积为135.72cm3，质量为0.366kg，压接管温度20C时铝全部熔化需要351.9kJ，当短路电流达到22kA时，0.64S就能使压接管及管内导线铝金属全部熔化导致导线脱出。此外，要加强红外检测和分析工作，变电站、输电线路导线与设备线夹联接部位热缺陷判断标准没有修订前，应从严掌握。心网已经全面实现IPv6，存在少量尚未完成IPv6化的业务网。对于IPv4业务网的应用采用协议转换技术来实现与接入网间的通信。

结束语

物联网技术的基础是信息和通信技术，随着面向智能电网的物联网技术的快速发展，必然会遇到制约其发展的瓶颈问题，通过对信息和通信关键技术的合理使用，将使物联网中相关问题得到解决，网络层IPv4与IPv6两种协议的融合使用，可以保证在现有信息通信设备投资的前提下，最大限度满足物联网发展的需求。

作者简介

许凡强（1990-），男，安徽芜湖人，硕士研究生，工程师，从事电力信息运维工作

汪文杰（1972-），男，安徽铜陵人，本科，高级工程师，从事电力信息运维与安全运维工作

谢安兵（1984-），男，安徽枞阳人，硕士研究生，高级工程师，从事电力信息运维与安全管理工作