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中国电力科学研究院有限公司、华为技术有限公司IPv6规模部署和应用案例
1、案例概述
1.1背景
随着国家“双碳”能源转型战略的部署和深入,电网作为联接电源和用户负荷的重要渠道和枢纽,将会加大对光伏、风能等分布式清洁能源的消纳,国家电网公司适时提出构建电力源、网、荷、储一体化和多能互补协同发展的“能源互联网”转型战略。
图1 电力业务系统及能源转型示意图
国家电网积极探索在配用电领域将传统工业技术与物联网技术深度融合,将云计算的物联管理平台、边缘计算以及IPv6短距物联网技术等应用于配用电网络,推动传统电网主站+电网业务终端的架构向云、边、端协同的物联网架构升级。配用电物联网架构如下图2所示。
图2配用电物联网架构
1.2目标及实施
配用电物联网的核心是需要考虑解决如下问题:
1、营配智能终端能否自动发现下面的配用电设备,并做到即插即用?
2、营配智能终端与配用电设备之间能否建立安全的数据访问通道,防止恶意攻击及数据窃听?
3、营配智能终端与配用电设备之间的通信通道能否做到冗余备份?
IPv6技术本身为实现万物互联而诞生,对常见的无线及有线物联媒介具有较好的灵活适应性。中国电力科学研究院有限公司(以下简称“电科院”)和华为技术有限公司(以下简称“华为”)通过在传统配用电设备侧加装IP化HPLC/RF通信单元,在L2 HPLC和微功率无线链路层基础上,在L3上采用IETF IPv6短距物联网络技术(即6LoWPAN,IPv6 over Low Power Personal Area Network)协议栈,在营配终端和配用电设备之间构建安全可靠的通信网络,如下图3所示。
图3 配用电物联网本地通信网络协议栈
利用IPv6短距技术协议栈的技术优势有:1、实现营配智能终端对配用电设备的即插即用以及下连的配用电星型、树形拓扑自动发现。2、无需关心底层走哪一条链路,链路切换由网络自动完成。3、构建本地安全的通信通道,供智能营配终端上的应用APP读取配用电设备信息,实现对低压台区的电能质量参数采集、防窃电分析,以及对台区下充电桩的有序充电控制等功能。
IPv6短距物联网络技术较成熟,数据通信和网络安全等都可以使用标准的国际协议实现,软件生态、可扩展性、互联互通性等都更好。在配用电台区采用IPv6协议栈与非IP化方案优势对比如下表:
在L2层HPLC和微功率无线上采用IPv6技术,通过6LoWPAN报文压缩,将40字节的IPv6报头压缩到低至4字节,因此支持IPv6技术不会带来显著开销,使IPv6无缝运行在低速网络上。IPv6相比IPv4具有更大优势,更适合于物联网大量异构终端接入场景。IPv6和IPv4的技术对比如下表所示。
2、做法与经验
在物联网L3层引入IPv6协议栈,可以充分满足电力配用电物联网对云-端、以及云-边-端等多种通信模式。电科院和华为基于IPv6短距物联通信技术制订了台区营配智能终端的企业标准,通过规范配用电台区智能终端的远距及本地短距通信接口,推动传统电网边缘设备向智能化、IPv6数据化的趋势发展,从而解决电网最后一公里的数据采集问题。同时通过端侧设备引入IPv6技术,实现电网业务流量真正由IPv6承载,推动电网有线数据网、无线网络及云化主站业务系统全面向IPv6升级改造,基于IPv6原生技术和协议构建云、管及边端的“能源互联网”架构。
图4 基于IPv6技术的能源互联网架构
3、成效与亮点
2020年,基于IPv6短距物联技术的营配智能终端已经在国家电网陕西公司以及山东公司等实现试点规模建设,如下图。2021年,国网公司已建设超过100万台区,累计上线IPv6智能终端400万个。IPv6短距物联技术正在迅速被电力市场所接受,其产业生态和行业实践正以超乎想象的速度丰富起来。
图5 营配智能终端试点情况
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下一代互联网是保障智能电网建设运行,提升业务承载能力、业务服务能力、业务支撑能力、安全保障能力和一体化管控能力的关键,因此国家电网正积极开展下一代互联网在智能电网的应用。数据通信网是智能电网的一个重要基础设施,整个发电、输电、变电、配电、用电、调度所有环节,都是通过信息通信网支撑连接起来,属于整个电网的神经系统。当前智能电网发展迫切需要基于下一代互联网技术的信息通信平台跨越式发展,主要面临的问题有 :电网智能终端急剧增加,IPv6承载势在必行智能电网物联终端量大,除却公网传统的通信终端、计算机终端以外,更多的是具有行业特点的智能电表、用电交互终端、电
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图为工程技术人员在江苏扬州110千伏变电站继电器室内检查基于IPv6的网络视频设备近日,由国家电网公司承建的“下一代互联网技术与智能电网应用关键技术研究与示范工程”项目基本完成,连接国网公司总部到国网山西、江苏、辽宁、青海、宁夏的电力IPv6实验网进入试运行阶段。海康威视IPv6产品成功应用于项目当中。IPv6实验网的建设,对视频监控厂商提出更高更新的要求,但也是新的契机和挑战。海康威视从项目立项初期,积极跟进,相关产品顺利通过入网测试,并成功运用于实际项目中。该工作的完成标志着海康威视在智能电网领域的技术先进性,标志着公司产品
在近日召开“2014全球IPv6下一代互联网高峰会议”上,中国联通集团IPv6首席科学家傅承鹏表示,推动IPv6发展已不再是技术障碍,而是商业模式的障碍。傅承鹏指出,地方政府已意识到卖地经济的不可持续性,需要新产业支撑,提升现有产业结构转型,带来新的稳定增长的税收,因而将目光投入到身为国家战略的下一代互联网上。“然而,地方政府又希望花小钱办大事,尤其通过智慧城市的建设推动本地产业升级实现更多的税收,但地方政府并不知道IPv6能给本地产业带来什么。”作为运营商,傅承鹏坦言,下一代互联网是国家战略,运营商明白
从IPv6概念的提出到试商用再到规模化商用,驱动IPv6的规模化商用并非一蹴而就的事情。如果缺乏强烈的应用需求,仅靠政府的支持,想在几年内规模化唤醒IPv6的商用市场还很困难。IPv6作为一种IP 技术,解决的还是互联互通的问题。然而IPv6一直难以普及的主要原因还是现有IPv4地址转换技术已经解决了互联网应用的大部分问题,目前还没有看到哪种应用在现有IPv4架构下无法满足,而必须采用IPv6。但随着云计算、物联网、Web 2.0应用形成的新一代互联网网络环境出现大量需要IPv6技术的应用,商用市场才会真正被唤醒。事实上,物联网的发展将对推动IPv
如何确保在采用IPv6时,能达到和IPv4一样的性能或者是更好地性能?这个问题通常会在服务生命周期后期出现。很多企业计划采用IPv6或者部署IPv6,而且假设这个流程简单直接,并且性能类似。事实截然不同,而且归因于许多因素。虽然网络设备在大多数情况下在性能上IPv4和IPv6对等,不一致的配置、非对称流量和资源分布以及错误的转变机制最终会导致IPv6糟糕的性能。然而,有一点很清楚:这并非协议的错误。这些问题都是由于缺乏一致部署,而且结果有很多种,包括:基于Web服务的糟糕的用户体验谷歌、雅虎、Facebook和其他流行的门户网站给出
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