智能变电站网络应用及测试技术研究

江苏电机Ｔ程　第３　１卷第４期　Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　智能变电站网络应用及测试技术研究　张小飞　，李佩娟２　７王洁松３　７张志明　，赵汝英　（１．国网电力科学研究院实验验证中心，江苏南京２１００６１；　２．东南大学仪器科学与工程学院，江苏南京２１００９６；３．南通航运职业技术学院，江苏南通２２６０１０）　摘要：分析了智能变电站网络结构，重点阐述智能变电站网络系统中典型的应用技术。在此基础上，介绍基于智能变　电站的网络测试关键技术．包括功能和性能测试、网络系统级测试、变电站现场测试，提出智能变电站网络测试应该模　拟构建实际数据流．测试出整站实际的网络数据交换性能，为智能变电站的顺利安全稳定运行提供了有力的依据，也　为整站未来升级和扩建奠定良好的网络基础　关键词：智能变电站；网络系统；网络应用技术；网络测试　中图分类号：ＴＭ７３４　文献标志码ｔＢ　文章编号：１００９—０６６５（２０１２）０４—００３４—０５　常规变电站的信息交互存在许多不足．例如信　息交互时．硬接线的二次电缆存在电磁干扰．可靠　性差：信息难以共享，缺少自动化系统，运行和管理　的效率较差：设备之间不具备互操作性。二次设备　缺乏统一的功能接口规范．通信标准的采用和规约　络通信系统替代了以往的二次连接电缆和回路，其　网络结构、网络应用技术及网络测试技术都是在整　站建设过程中需要密切关注的问题，涉及到智能站　的设计生产、系统联调、系统级测试、现场安装试验　各个环节。　的理解实现存在差异等。然而随着非常规互感器、　智能断路器技术的飞速发展．加上网络通信技术和　基于ＩＥＣ　６１８５０标准的智能变电站网络结构模　型为分层分布式（三层两网）［３－８］，分别为站控层、间　ＩＥＣ　６１８５０变电站网络与通信协议标准的发展及广　泛应用．智能变电站实现了全站信息数字化、通信　平台网络化、信息共享标准化＿１］，并可根据需要支　持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协　同互动等高级功能　］　大量错综复杂的电缆被一些　隔层、过程层。并且明确规定了各层之间接１５的含　义．网络化的成功应用使智能变电站以功能、信息的　冗余替代了常规变电站装置的冗余。智能变电站网　络结构如图１所示　智能变电站一般采用分域组网．分为过程层和　交换机和网络所代替．组成的网络逻辑上分离。分　为站控层网络和过程层网络．信息的交互由基于硬　站控层．过程层又分为Ｇ０ＯＳＥ（ｇｅｎｅｒｉｃ　ｏｂｊｅｃｔ　ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｅｖｅｎｔ）网和ＳＶ（ｓａｍｐｌｅ　ｖａｌｕｅ）网．　接线的方式变为基于网络的方式　主要传输电力二层组播报文。站控层又叫ＭＭＳ　（ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｍｅｓｓａｇｅ　ｓｐｅｃｉｉｆｃａｔｉｏｎ）网．主要传输　三层ＩＰ报文　三个子网络逻辑分开．站控层和过程　层采用间隔层设备进行逻辑隔离．ＧＯ０ＳＥ网和ＳＶ　１智能变电站网络结构　智能变电站以交换式以太网和光纤组成的网　站　控　间　隔　层　过程层　网络　过　一程一一　图１智能变电站网络结构图　收稿日期：２０１２—０３－１３；修回日期：２０１２—０４—２１　张小飞等：智能变电站网络应用及测试技术研究　３５　网一般采用物理分开或使用虚拟局域网（ＶＬＡＮ）技　术进行逻辑隔离。智能站网络拓扑结构常见的有星　型拓扑和环型拓扑．２种拓扑结构的优缺点如表１　用双网星型结构．监控后台一般连接主控小室的主　交换机上．保证数据传输可靠和站控层端口镜像功　能的实现．典型的站控层网络拓扑如图２所示。　所示。　表１　２种拓扑结构优缺点　１．１过程层ＧＯＯＳＥ网分析　一次设备的智能化和二次设备的网络化使得智　能变电站一次设备和二次设备之间的结合更加紧　密。过程层主要功能包括［２］：实时运行电气量检测、　运行设备状态检测、操作控制命令执行。过程层　ＧＯＯｓＥ网主要执行事件上报和发送操作控制命　令．传输二层组播ＧＯＯＳＥ报文。ＧＯＯＳＥ网上连接　的典型电力装置。如保护、测控、智能终端、故障录　波、网络分析仪、合并器等，涉及的装置较多，且对性　能要求较高．面向变电站事件的通用对象（ＧＯＯＳＥ）　和通用变电站事件（ＧＳＥ）报文必须在４　ｍｓ内被传　输『３］．一般按照一定的逻辑对ＧＯＯＳＥ网进行基于　端口或协议的ＶＬＡＮ划分．区分不同的广播域．防　止网络风暴和网络攻击．采取设定优先级和环网收　敛协议等技术手段提高ＧＯＯＳＥ网络性能　１＿２过程层ＳＶ网分析　过程层Ｓｖ网主要进行实时运行电气量检测．　又称为采样值网，传输二层组播测量采样值（ＳＭＶ）　报文。ＳＶ网上连接的典型电力装置，如合并单元、　测控、合并器、网络分析仪、故障录波等．采样值报文　的时延约束为１０　ｍｓ　和ＧＯＯＳＥ网络不同．Ｓｖ网的　流量要大很多（具体在下文分析）．必须要采用逻辑　隔离、多链路聚合等技术，划分逻辑信道，增加通道　带宽．保证流量的极限峰值在承受范围内　１．３站控层ＭＭＳ网分析　站控层主要功能［２］是进行电网调度、监控、人机　联系、全站操作闭锁控制、在线组态修改参数等，通　过ＭＭＳ网汇总全站的实时数据信息．发送控制命　令并转间隔层、过程层执行，和过程层相比，站控层　ＭＭＳ网络主要实现了人机联系、监控并进行自动　化操作．主要传输三层数据包。由于站控层ＭＭＳ网　主要连接服务器、工作站、网络打印机等以太网通用　设备，对于整站而言．站控层会通过调度数据网连接　到广域网。网络边界安全、数据库安全、操作系统安　全、服务器安全等安全问题尤为重要。站控层一般采　中压侧小室　低压￣Ｊｌｄ，室　总控小室　Ａ２　Ａｌ　Ａ３　Ａ柜＼　高压侧，Ｊ１室　高压侧小室　Ａ１　Ａ４　≥　Ａ１　Ａ５　≥　Ａ６　）　Ｂ４　刚　ｊ　Ｂ５　图２典型站控层网络拓扑　２智能变电站网络应用技术　网络的合理组建和冗余是网络高效、可靠运行　的关键．在实现各项自动化功能并满足性能要求的　基础上，需要对网络进行优化．以便促进变电站自动　化系统的可靠性、安全性和信息化水平，体现智能变　电站的建设意义　２．１采样值传输协议及其流量　目前．智能变电站采样值传输协议主要有３种：　ＩＥＣ　６００４４—７／８标准、ＩＥＣ　６１８５０—９一ｌ和ＩＥＣ　６１８５０—　９－２标准　其中．ＩＥＣ　６１８５０—９—２标准可重新设定输　入通道数、采样频率等参数，支持对数据集的更改和　对数据对象的直接访问．帧格式可灵活定义．映射方　法更为灵活．对ＡＳＣＩ模型的支持更加完备，可实现　采样值数据的只有配置和共享．设备间接线较简单，　某种程度上代表了技术发展的趋势　缺点是装置间　数据匹配过程复杂．网络带宽和ＣＰＵ编解码的开销　较大，网络传输时延不确定。　由于受到带宽的限制．变电站内通信单元划分　的依据为可使用的数据速率小于网络带宽［７］，即：　ＳＲ￣ＴＬｘｎ　≤ＤＲ　（１）　式（１）中：Ｊｓ　为合并单元的采样速率（每个周波采样　点数与信号频率的乘积）；　为最大报文长度；ｎ　为　所连接的合并单元数目；Ｄ　为网络最大转发速率即　网络带宽　ＩＳＯ／ＩＥＣ　８８０２—３以太网帧格式如表２所示。报　文长度最大值为９８４　ｂｉｔ（１　１　１　Ｂｘ８＋９６　ｂｉｔ＝９８４　ｂｉｔ，　ｌｌ１　Ｂ为表２列出的帧长度，９６　ｂｉｔ为帧间隔），在５０　３６　江苏　电　机工程　Ｈｚ工频每周波２００点情况下．接入百兆以太网．外　加１０％的带宽冗余．单台合并单元的发送速率为　２００ｘ５０ｘ９８４　ｂ／ｓｘ（１＋１０％）＝１０．３２　Ｍｂ／ｓ，因此，采样　值网络中合并单元数目应满足：　ｎ　×１０．３２　Ｍｂ／ｓ　１００　Ｍｂ／ｓ　（２）　表２　ＩＳ０／ＩＥＣ　８８０２—３以太网帧格式　内容ＰＲ　ＳＤ　ＤＡ　ＳＡ　ＴＰＩＤ　ＴＣＩ　长度　７　ｌ　６　６　２　２　内容　ＴＹＰＥ　ＰＤＵ　ＡＰＣＩ　ＡＳＤＵ　ＳＩ　ＦＣＳ　长度　２　８　４　４６　２３　４　由于采样值均为二层组播数据帧．在同一个广　播域下均以广播的方式发散传输．过程层网络中．　合并单元的数据流量相对较大．必须采用报文过滤　技术和虚拟局域网技术进行过滤和逻辑隔离．增加　网络带宽并减少对接收设备的压力　２．２报文过滤技术　过程层网络承担着电流电压采样值、一次设备　状态信息以及二次设备保护、控制信号的传输工　作．相比站控层网络．具有实时性强、信息量大的特　点．需要进行报文过滤．即从大量的网络报文中接　收需要的报文并摒弃不需要的报文　目前．过程层　网络常用的报文过滤技术有虚拟ＶＬＡＮ、组播注册　协议（ＧＭＲＰ）、ＩＥＥＥ　８０２．１ｐ流量优先级（ＱＯＳ）和网　络风暴抑制功能　为了解决智能变电站中的网络流量大（特别　ＳＶ网）和同一广播域内的信息安全问题．应用与智　能变电站的工业以太网交换机必须支持ＩＥＥＥ　８０２．１Ｑ定义的ＶＬＡＮ标准＿４］．至少支持基于端１５或　ＭＡＣ（ｍｅｄｉａ　ａｃｃｅｓｓ　ｃｏｎｔｒｏ１）地址的ＶＬＡＮ，单端口　应支持多个ＶＬＡＮ划分．支持在转发的数据帧中插　入标记头、删除标记头、修改标记头。ＶＬＡＮ技术为　同一物理网络划分了若干个逻辑子网．增加了网络　带宽、提高安全性。也增强对数据流的控制　和　ＶＬＡＮ技术相比．ＧＭＲＰ二层动态ＭＡＣ地址的配　置组播功能能够动态更新本地的组播注册信息．确　保同一交换网络内所有支持ＧＭＲＰ设备维护的组　播信息的一致性．同样适合ＳＭＶ．ＧＯＯＳＥ信息的传　输。然而在智能变电站网络遇到电力故障、网络风　暴、网络攻击等特殊情况下．同一个逻辑域内也有　可能突发超过带宽的流量．此时网络风暴抑制功能　可以将网络流量抑制到设定的阈值内．当网络检测　到超过设定值的非法广播、组播或未知单播流量　时，自动丢弃多余的数据帧．保证网络的正常带宽　不受影响。当网络中突发的正常流量超过网络带　宽，优先级功能可以确保关键应用和时延要求高的　信息流优先进行传输．保证其服务质量　智能变电　站网络交换机至少应支持４个优先级队列．一般设　置为严格优先队列（ＳＰＱ）的排队方式，优先保证最　高优先级的队列服务　２．３环网冗余技术　随着智能变电站内的以太网电力装置的增多．　电压等级越高的智能站存在的故障点也越多．为了　提高网络容错能力．避免单点故障。满足保护双重化　配置的要求．环网冗余技术应用十分广泛。　网络冗余是提高网络容错能力的主要手段．包　括设备冗余和链路冗余２个方面　设备冗余除了依　靠智能站中的双网独立工作外．还需要ＩＥＤ具备两　组独立的网１５．并且支持热备用．两个网口均捆绑协　议栈．并且拥有相同的介质访问控制（ＭＡＣ／ＩＰ）地　址　而将支持环网冗余协议的交换机组成环形网络，　将环网中的某台优先级较低交换机的２个端口分别　设定为转发态和阻塞态．避免构成转发环路从而导　致网络阻塞．当主交换机检测到某条链路发生故障　后．立刻将阻塞端口变为转发端口并通知其他环路　交换机改变转发路径　网络冗余公认有３个技术要　点：如何检测和判别故障、如何自动切换、如何缩短　切换时间．均由智能站中的交换机实现．网络恢复宜　采用快速生成树协议（ＲＳＴＰ）或多生成树协议　（ＭＳＴＰ）．并符合ＩＥＥＥ　８０２．１ｗ．且与ＩＥＥＥ　８０２．１ｄ兼　容．最长恢复时间通过每个交换机不超过５０　ｍｓＩ　。　典型的环形网络拓扑如图３所示　图３典型环形网络拓扑　然而环网冗余技术在实际应用中需要注意协议　一致性问题。如存在ＲａｐｉｄＲｉｎｇ．Ｓｕｐｒｅｍｅ—Ｒｉｎｇ．　ＤＴ—ｒｉｎｇ和ＥＳＲ等多种环网冗余协议．为了保证整　站升级或配置更换后不同厂家不同型号交换机之间　的互操作。一般采用ＲＳＴＰ和ＭＳＴＰ标准协议：环网　冗余缺乏标准用法．如将一个网络专门用于故障录　波和报文分析．形成环网后逻辑断开的２台交换机　之间的数据传输实际跨接多台交换机．有的最远传　输距离超过４台．不满足文献９和文献１０中“任２　台智能电子设备之间的数据传输路由不应超过４台　交换机”的规范；高压间隔的保护装置双重化配置．　张小飞等：智能变电站网络应用及测试技术研究　３７　而中、低压间隔通常只配备１台保护测控装置，不能　别是在电网故障或系统规模扩大时，若对网络中某　一够提供足够多的网口和高效的冗余功能．也不一定　能够提供双套专门用于冗余的环形网络．这不能不　说是变电站智能化过程中的一个矛盾。　资源（如ＩＥＤ处理能力、输入输出缓冲区、带宽）　的需求超过了该资源所能提供的可用部分。将出现　报文超时．甚至报文丢失，不能保证时延的确定性。　３＿２网络系统级测试　３智能变电站网络测试技术　工业以太网交换机的单机测试标准和测试方法　已经比较成熟＿ｌ　。着重于功能、性能及对环境的适　基准性能测试标准［】：，”　具有测试拓扑单一、包　长固定、包类型单一、包间隔固定等局限性，很难测　试出变电站现场实际运行的网络性能。而在智能变　应性测试．从而保证数字量信息的流通．确保变电站　的电磁兼容、高低温、潮湿、振动等一系列环境不影　电站的实际网络中通常存在大量不同包长的报文，　数据包比较集中在１２８～１　０２３字节．其中６４字节　响交换机本身的功能和性能　而作为智能变电站二　次侧信息交换的枢纽．由其搭建的智能变电站过程　层、站控层网络系统的功能、性能是否能满足整站设　计需求．则需要采用更加复杂的方法．模拟更加实际　的数据流．测试出整站实际的网络数据交换性能　３．１功能和性能测试　对于智能变电站网络系统的功能和性能测试主　要包括吞吐量、时延、帧丢失率、背靠背、地址缓存能　力、地址学习速率、ＧＯＯＳＥ传输功能、ＶＬＡＮ功能、　优先级功能、网络收敛协议功能、端口镜像功能、级　联性能等内容　在实际测试中．既要模拟站控层单播数据包的　传输，也要模拟组播数据帧的传输．模拟实际网络中　一对一通信、一对多通信、多对一通信和多对多通信　等多种数据传输方式　当电力装置或站控层后台计　算机发送单播报文时．由于交换机具备自动寻址能　力和交换作用．它将根据所传递数据包的目的地址　将每一数据包独立地从源端ＶＩ送至目的端口．从而　避免了和其他端口发生碰撞．在这种情况下源和目　的均为确定的单一设备　当电力装置需要和其他多　个设备同时通信．则需要发送组播报文．即报文的目　的地址为二层组播地址（例如ＧＯＯＳＥ报文目的地　址前３２位为０１－０Ｃ－ＣＤ一０１）．此时交换机会将报文　在某一个二层组内进行发送．凡是组内的成员均能　接收到此报文ｆ当然ＩＧＭＰ　ＳＮＯＯＰＩＮＧ协议的建组　过程需要在此之前完成）。没有建组时．在交换机上　转发二层组播帧均在同一广播域内传播．凡是连接　到同一广播域的电力装置均能接收到相同的二层组　播帧　当一个广播域中有多个装置同时发送组播帧　时．此时就形成多对多通信。每个装置均发送组播帧　即为全网状通信　通信网络报文传输过程实质是由发送节点的某　功能产生发送报文．经过各层协议的封装解析并通　过网络到达接收节点的某功能．然而尽管采用交换　技术在一定程度上提高了以太网通信的时延确定　性．但并不能满足智能变电站中最苛刻应用要求，特　为环网ＢＰＤＵ（ｂｒｉｄｇｅ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｄａｔａ　ｕｎｉｔ）数据包．此　时若采用基准测试中建议的固定包长．甚至采用　６４～ｌ　５１８字节随机包长来进行测试也无法模拟智　能变电站中的实际情况［“］．需要采样数据流、分析　数据流、构造数据流，模拟不同包长的数据流、不同　格式的报文（如ＧＯＯＳＥ，ＳＭＶ，ＭＭＳ）、不同的设备　（２～３层设备、４～７层设备），采用站内的网络拓扑，　并选择变化的包间隔。模拟雪崩等网络实际情况．选　择尽可能多的ＭＡＣ地址．构造更趋实际的测试模　型　搭建更加真实的智能站网络环境，对整站网络进　行系统级的测试．保证网络传输的稳定性和及时性。　在网络系统级测试的过程中．还需要模拟网络　风暴、网络攻击等特殊情况。电力装置及其所连接的　网络系统需要具有足够的健壮性．能够承受各种突　发情况　例如在产生网络风暴的情况下，交换机风暴　抑制功能需要起作用．防止整个网络系统产生网络　阻塞：网络带宽超负荷情况下，网络系统应根据优先　级配置保证高优先级数据流的服务质量：当网络风　暴或网络攻击确实到达装置本身．此时以太网电力　装置应能够抵御突发流量以及网络异常攻击，接收　正常报文。终端设备的状态和功能应保持正常。　３．３变电站现场测试　当智能变电站在系统联调时经过通信协议测　试、网络系统测试、信息安全测试、时间同步测试和　数字动模测试的系统级测试后．现场联调部分就相　对简单．可以极大地缩短现场建设周期。网络系统的　现场测试主要包括ＶＬＡＮ划分测试、网络实际负载　测试、环网逻辑拓扑和最大网络时延等方面。　ＶＬＡＮ划分测试主要验证ＶＬＡＮ中数据的正　确性　ＶＬＡＮ划分的根本目的包括：划分广播域，减　少广播风暴或网络攻击的影响范围：减轻核心交换　机负载：从安全性出发点考虑，保持数据隐蔽性，避　免关键信息泄露．提高整站网络信息的安全性。在测　试过程中经常遇到ＳＶ网络流量超过网络带宽的情　况．此时网络中存在时延增大、数据帧丢失等情况，　且必须通过划分ＶＬＡＮ的方式来降低网络利用率，　３８　江苏　电机工程　满足实际需求．某智能站ＶＬＡＮ划分前后网络利用　率的对比如表３所示。划分后各串内数据通信正常．　串间数据隔离．性能满足要求。然而．ＧＯＯＳＥ网的　网络实际负载则相对较小．流量远未达到极限值．具　体流量分析如表４所示．此时划分ＶＬＡＮ的作用则　主要考虑安全性．保持数据的隐蔽性．防止数据间的　干扰　表３某站ＶＬＡＮ划分前后网络利用率　％　是近两年．基于智能变电站的系统级测试在为整站　安全稳定运行提供有力证据的同时．更重要的是为　智能变电站的建设和技术改进做好数据收集和验证　工作　参考文献：　［１］高翔．数字化变电站应用技术［Ｍ］．北京：中国电力出版社，　２００８．　［２］Ｑ／ＧＤＷ　３８３－－２００９．智能变电站技术导则［Ｓ］．　［３］ＩＥＣ　６１８５０．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ｉｎ　Ｓｕｂｓｔａ—　ｔｉｏｎ【Ｓ］．２００３．　［４］Ｑ／ＧＤＷ４２９—２Ｏｌ０．智能变电站网络交换机技术规范［Ｓ］．　［５］Ｑ／ＧＤＷ３９３．１１０（６６）ｋＶ智能变电站设计规范［Ｓ］．２０１０．　［６］苏麟．孙纯军．褚农．智能变电站过程层网络构建方案研　究［Ｊ］．电力系统通信，２０１０，３ｌ（７）：１０—１３．　［７］李益民．董张卓．王玲．ＩＥＣ　６１８５０过程层的网络通信传输　高压侧　中压侧　高压侧　与实现［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００８，３６（１０）：３３—３５．　［８］黄灿．肖驰夫，方毅，等．智能变电站中采样值传输延时的　分析项目Ｇ。　Ａ网　网。篙。Ｇ　网Ａ。　。　网Ｂ。篙　。。墨４鎏　。４ｔ蓬曩蓑毳　ＧＢ处理［Ｊ］．电网技术，２０１１．３５（１）：５－１０．　［９］Ｑ／ＧＤＷ　３９４－－２００９．３３０￣７５０ｋＶ智能变电站设计规范［Ｓ］．　模拟　拟　［１０］Ｑ／ＧＤＷ４４ｌ一２０１Ｏ．智能变电站继电保护技术规范［Ｓ］．　［１１］张小飞．但富中．马莹．智能变电站的工业以太网交换机　组网测试技术［Ｊ］．电力系统通信，２０１０，３１（７）：卜４．　［１　２］ＩＥＴＦ．Ｂｅｎｃｈｍａｒｋｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ　Ｄｅｖｉｃｅｓ［Ｓ』．ＲＦＣ２５４４．１　９９９．　４结束语　智能变电站自动化系统所配套的智能一次设备　和网络化的以太网二次设备与目前正在运行的常规　［１３］ＩＥＴＦ．Ｂｅｎｃｈｍａｒｋｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ　ｏｒ　ＬＡＮ　Ｓｗｉｆｔｃｈｉｎｇ　Ｄｅｖｉ—　ｃｅｓ［Ｓ］．ＲＦＣ２８８９．２０００．　作者简介：　张小飞（１９８１），男，江苏连云港人，工程师，研究方向为电力网　变电站二次设备在接口上有着本质的区别．不具备　互相兼容性　因此．在智能变电站自动化系统走向工　程应用时．特别是改造站．必然面对当前电网中正在　络传输和信息安全：　李佩娟（１９８２），女，江苏扬中人，博士研究生，研究方向为导航、　制导与控制：　运行的庞大的传统“模拟”、“半模拟”式变电站现状　加之有些技术的应用还在成熟之中．站控层网络与　过程层网络是否相互联通，高、中、低压变电站的网　王洁松（１９８２），女，江苏南通人，硕士讲师，研究方向为信息安　全：　张志明（１９８８），男，江苏徐州人，助理工程师，研究方向为电力　络拓扑分别适合什么样的组网方式等一系列的问题　需要在变电站智能化的过程中来解决．需要智能变　电站的测试技术不断地根据测试对象而改进　特别　网络传输：　赵汝英（１９８６），女，山东蒙阴人，助理工程师，研究方向为信息　安全　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｓｍａｒｔ　Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＺＨＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｆｅｉ　，ＬＩ　Ｐｅｉ－ｊｕａｎ　，ＷＡＮＧ　Ｊｉｅ－ｓｏｎｇ　，ＺＨＡＮＧ　Ｚｈｉ—ｍｉｎｇ’，ＺＨＡＯ　Ｒｕ－ｙｉｎｇ　（１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｖｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ　Ｃｅｎｔｅｒ；Ｓｍａｒｔ　Ｇｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００６１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００９６，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｎａｎｔｏｎｇ　Ｓｈｉｐｐｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｎａｎｔｏｎｇ　２２６０１０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｍａｒｔ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｆｏｃｕｓｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｙｐｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｓｍａｒｔ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｙｓｔｅｍ，ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ—ｂａｓｅｄ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｅｓｔ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ，ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｙｓｔｅｍ　ｌｅｖｅｌ　ｔｅｓｔｉｎｇ，ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｓｉｔｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｙ　ｔｈａｔ　ｓｍａｒｔ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｅｓｔ　ｓｈｏｕｌｄ　ｓｉｍｕｌｔｅ　ｔａｈｅ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｄａｔａ　ｆｌｏｗ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｎｔｉｒｅ　ｓｔａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｄａｔａ　ｅｘｃｈａｎｇｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｉｓ　ｔｅｓｔ　ｏｕｔ．Ｔｈｅｓｅ　ｖｉｅｗｐｏｉｎｔｓ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　ｓｔｒｏｎｇ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ａ　ｓｍｏｏｔｈ　ｓａｆｅ　ａｎｄ　ｓｔａｂｌｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｍａｒｔ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｌａｙ　ａ　ｇｏｏｄ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎｆｒａｓｔｕｃｔｒｕｒｅ　ｆｏｒ　ｆｕｔｕｒｅ　ｕｐｇｒａｄｅｓ　ａｎｄ　ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｏｆｔｈｅ　ｅｎｔｉｅ　ｓｔｒａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｍａｒｔ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ；ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ；ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｅｓｔ