摘要：应用层协议是新一代双向互动电力线通信技术完成具体响应服务的重要体系，要想不断提升通信灵活性和用户侧需求响应的效率，就一定要加强对应用层协议的研究。本文就新一代双向互动电力线通信技术的应用层协议进行探析，分别介绍了应用层协议实现的框架、应用层协议的数据单元和应用层服务机制，旨在为人们提供一定的参考，促进智能电网建设顺利开展。
关键词：双向互动电力线通信技术；应用层协议；用户侧需求
0.引言
近年来我国的智能电网建设得到了快速发展，自动需求响应是智能电网建设的重要内容，而自动需求响应中，人们又非常关注用户侧的需求响应，这是应用比重所占最大、覆盖范围最大的一种需求响应，只有不断提升用户侧的需求响应，才能全面提升自动需求响应，促进智能电网建设顺利进行。新一代双向互动电力线通信技术是实施用户侧需求响应的一种关键技术，在系统中，应用层协议是完成实际响应服务的主体。
1.应用层协议的实现框架
现阶段已有的新一代双向互动电力线通信技术中对应用层协议方面的研究比较少，人们一般将研究的重点放在一些底层技术和算法的开发实现中，在电力线通信技术顶层效率和功能的把握方面相对匮乏[1]。因此，现阶段人们一定要加强对新一代双向互动电力线通信技术的应用层协议研究，从而实现用户侧需求响应功能的完整性和可靠性，确保电力系统自动需求响应。对于新一代双向互动电力线通信技术应用层协议的框架，可以借鉴 ZigBee应用层的设计和微功率无线抄表通信协议的设计，同时也要结合实际的用户侧需求响应需求的特点来进行改进和完善，同时参考新一代双向互动电力线通信技术底层技术的特点来构建。如下图1所示，为新一代双向互动电力线通信技术应用层的实现框架。应用层主要包括APS管理访问点、APS管理实体、APS信息库、APS数据访问点和APS数据实体、应用接口、应用对象或者设备的管理平台。其中APS管理访问点、APS管理实体、APS信息库等APS应用支持子层为整个应用层服务的主体，可以提供和下层网络层的交互接口，同时实现对各种所需服务数据的管理和组包。APS是依靠APS管理实体和APS数据实体来实现相应的应用服务的。应用接口可以和应用对象或者设备管理平台共同工作发挥应有的功效，同时还能够实现具体应用数据和APS数据实体的交互。整个应用层的安全支付服务是由安全服务供应商来完成的。
图1新一代双向互动电力线通信技术应用层的实现框架
2.应用层协议数据单元
应用层协议数据单元是应用层协议中非常重要的一部分，描述了通信系统和用户需求响应服务的接口规范，由APS规范和定义的，所以也称之为APS桢。应用层协议数据单元主要是由服务扩展域、APS桢头和APS荷载域组成。
2.1APS服务扩展域
APS服务扩展域主要提供功能扩展空间，并不是APS桢中一定要有的内容，系统中可以包括也可以不包括，是否含有服务扩展域是由帧控制域中服务扩展标识子域的内容来决定的。因此，用户可以结合自身的实际需求和要求来定制服务扩展域的相关内容。APS服务扩展域主要是由扩展数据部分、厂家标识和扩展域数据区的长度组成，厂家标识部分为2个字节，为ASCII码格式，是用来显示这个桢业务扩展域的哪个厂商的。扩展域数据区长度只有一个字节，是用来显示扩展数据部分长度和厂家标识的。
2.2APS桢头
APS桢头在应用层协议数据单元中占据着比较重要的作用，将APS荷载类型的相关信息和服务扩展域是否存在的信息都能够标识出来，也是决定应用层协议数据单元具体长度的重要因素。APS桢头主要是由APS桢序列号和APS桢控制域组成的。（1）其中APS桢序列号具有有效的取值范围，每次传输到新的应用层桢后这个数值都会增加1，当达到最大的取值范围时，就会返回到最初的取值。启动桢的桢序号和响应桢的桢序号是一样的，当系统初始化时，去桢序列号为最小的取值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（2）APS桢控制域长度为8比特，定义了服务类型标识域和服务扩展标识位，APS桢控制域格式为b0-b7，其中b0-b2定义了服务类型标识域，b2-b4定义了服务扩展标识位，b4-b7为预留位。b2-b4服务扩展标识位的具体数值大小直接影响应用层协议数据单元是否存在服务扩展域，当b3数值为1时，说明应用层协议数据单元存在着服务扩展域，如果不是则代表没有服务扩展域[2]。
2.3APS荷载域
APS荷载主要是由数据单元标识符和它对应的服务描述相关数据信息组成的，其中数据单元标识符可以显示出服务类型下一些指定的服务描述。
3.应用层服务机制
3.1应用服务分类
新一代双向互动电力线通信技术的应用层协议结合用户侧需求响应的交互需求和管理定义了四种类型的服务类型，并且每一种服务类型都预留了响应的扩展空间。应用层协议的应用服务类型分别为需求响应服务、设备配置服务以及事件上报服务和紧急需求响应服务，不同服务类型的服务对象和服务内容均有所不同：（1）需求响应服务是应用层协议的主要服务类型和对象，因此要格外关注。在电价信息的管理、交互和竞拍中具有重要的作用，同时还能够配置参与需求响应服务的用电负载的工作参数和工作状态，作为需求响应信息交互主体来发挥作用；（2）设备配置服务一般是在系统初始化的时候施用，在新一轮的服务响应最开始也可以使用，负责对管辖范围之内所有的通信设备和用电设备进行系统配置，根据设备配置的需要激发目标设备对对应的应用服务应答进行回应；（3）事件上报服务是确保整个电力系统能够自动化管理的重要部分，同时还能够预测电力系统的准确状态，当智能用电设备发生故障或者运行参数发生异常时，可以启动主动报警管理，其响应优先级权重非常高；（4）紧急需求响应服务也是一种重要的服务类型和对象，同样发生在智能电网运行的异常状况或者故障中，其能够对紧急调控预先协商好，参与到紧急需求响应项目的分布式能源和用电负荷中，具有较高的优先级权重。这四种服务类型都能够定义很多种具体的服务描述。
3.2服务响应机制
要想构建良好的新一代双向互动电力线通信技术应用层协议，协调好各种不同的等待发送的服务数据，就一定要构建优良的服务响应机制，才能使系统具有良好的传输速率、丢包性能和延时性[3]。新一代双向互动电力线通信技术底层一般使用的为优先级策略的分布式竞争接入机制，为了和底层能够良好衔接，需要和底层跨层协作，所以设计服务响应机制也是采用动态优先级服务响应机制，能够实现对各种待发数据包的动态优先级的实时更新，在响应数据包时可以选择具有最大动态优先级的数据包，并将其传递到底层中来提供服务。在定义缓冲队列中各个应用数据包的动态优先级时应该结合应用服务的等待时间、应用层服务队列中各服务数据的紧急程度和通信的传输效率等，才能准确定义，数据包的动态优先级和这三个方面的数值具有紧密的关联，其中数据包的传输效率是由数据包的包长来表征的。
4.结语
新一代双向互动电力线通信技术应用层协议在智能电力系统中发挥着重要的作用，能够实现电力系统用户侧的需求响应服务，确保电力系统自动需求响应，全面提升电力系统的服务质量，改善其服务模式。在构建新一代双向互动电力线通信技术应用层协议时，要结合实际的用户侧需求响应需求的特点以及新一代双向互动电力线通信技术底层技术的特点来构建，设计动态优先级的综合服务响应机制，才能满足用户侧多分类的服务需求。
参考文献
[1]李建岐, 陆阳, 赵涛,等. 新一代电力线载波通信关键技术探讨[J]. 电力信息与通信技术, 2013, 11(12):1-5.
[2]刘雯静, 郭静波. 面向自动需求响应的高速窄带电力线通信应用层[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2016，2(3):299-305.
[3]刘金权, 李如意, 黄明山,等. 新一代双向互动电力线通信技术的应用层协议研究[J]. 电测与仪表, 2016, 53(21):95-99.
作者简介
李毅(1981_)，男，本科，主要从事电力通信工作。
论文作者:李毅
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：电力线论文; 应用层论文; 互动论文; 需求论文; 新一代论文; 协议论文; 通信技术论文; 《基层建设》2017年第14期论文;