T E L KO M NIK A In d o n e s i a n  J o u r n a l o f   E le c t r ic a E n g in e e r in g V o l . 1 5 , No .  1 , J u l y   2 0 1 5 p p . 1 7 7 ~ 1 8 3 DO I: 1 0 . 1 1 5 9 1 /t e l k o m n i k a .v 1 5 i 1 . 8 0 8 7 1 7 7 Re c e i v e d A p r i l   7 , 2 0 1 5 ; Re v i s e d M a y   2 4 , 2 0 1 5 A c c e p te d J u n e  1 0 , 2 0 1 5 S m ar t   G r id  a n d   Co m p u t er  Ne t w o r k:  H o w   A n al o g o u A r e T h e y ? Kh a lid  L e f r o u n i * , Ra c h id   E lla i a M o h a m m a d i a   Sc h o o l   o f   En g i n e e rs , M o h a m m e d   U n i v e rs i t y   Ag d a l ,   R a b a t ,   M o ro c c o * C o rre s p o n d i n g   a u t h o r, e - m a i l :   l e f ro u n i @ e m i . a c . m a Ab s t r a c t T e c h n o l o g i c a l   a d v a n c e s   a l l o w i n g   o p t i m a l   e x p l o i t a t i o n   o f   re n e w a b l e   e n e rg y   s o u r c e s   a n d   t h e d e v e l o p m e n t   o f   n e w   i n f o rm a t i o n   a n d   c o m m u n i c a t i o n s   t e c h n o l o g y   ( I C T ) ,   h a v e   l e d   t o   t h e   a p p e a ra n c e   o f   a n e w   n e t w o r k   s o - c a l l e d   Sm a rt   G ri d .   T h i s   a rt i c l e   i s   d e d i c a t e d   t o   t h e   s t u d y   o f   s i m i l a r i t i e s   a n d   d i f f e re n c e s b e t w e e n   t h e   s m a rt   g ri d   a n d   t h e   c o m p u t e r   n e t w o rk ,   t h u s ,   i n   o rd e r   t o   b e t t e c a rry   o u t   t h i s   c o m p a ri s o n . F i rs t l y ,   w e   p re s e n t   t h e   s t ru c t u re ,   o p e ra t i o n a l   m o d e l   a n d   b e n e f i t s   o f   s m a rt   g r i d .   Se c o n d l y ,   w e   i d e n t i f y a n a l o g o u s   q u a n t i t i e s   a n d   s i m i l a p a ra m e t e rs   b e t w e e n   t h e   t w o   n e t w o r k s . K e y w o r d : s m a rt   g r i d ,   c o m p u t e n e t w o r k ,   e l e c t ri c a l   n e t w o r k ,   a n a l o g y C o p y r i g h t © 2 0 1 5   I n s ti tu t e   o f   A d v a n c e d   En g i n e e r i n g   a n d   Sc i e n c e .   A l l   r i g h t s   r e s e r v e d . 1 . In t r o d u c t io n W i th   th e   i n v e n t i o n   o f   th e   m i c r o p r o c e s s o r   b y   M a r i c a n   H o f f   i n   1 9 7 1 th e   m i n i a tu r i z a t i o n   o f c o m p o n e n ts   o f   th e   c o m p u t e r   h a s a l l o we d   t h e   a p p e a r a n c e   o f   p e r s o n a l   c o m p u te r s   a n d t h e r e f o r e , th e   d e v e l o p m e n o f   a   n e w   i n d u s tr y   p r o m o ti n g   th e   e m e r g e n c e   o f c o m p u te r s   a n d   th e   a p p e a r a n c e o f c o m p u te r   n e t wo r k s T h e   c o m p u te r   n e t wo r k   h a s   a p p e a r e d   i n   1 9 6 9   b y   A d v a n c e d   Re s e a r c h P r o j e c A g e n c y   ( A R P A ) w h o s e   g o a l   w a s   to   b u i l d   a n   i n d e s tr u c ti b l e   a n d   r e l i a b l e   n e t w o r k l i n k i n g a c a d e m i c   c e n te r s   a n d   m i l i t a r y   i n s ta l l a ti o n s O v e r   ti m e th i s   n e t w o r k   h a s   e v o l v e d   t o   g i v e   b i r t h   to th e   INT E RNE T   [1 ].  W i th   t h e   a p p e a r a n c e   o f   th e   W e b   [2 ],  th e   c o m p u te r   n e t wo r k   w h i c h   w a s o r i g i n a l l y   i n te n d e d   t o   tr a n s p o r i n f o r m a ti o n   f r o m   o n e   c o m p a n y   to   a n o th e r h a s   b e c o m e a c c e s s i b l e   t o   th e   g r e a te s n u m b e r   o f   p e o p l e f a c i l i ta t i n g   a c c e s s   to   s i t e s   a n d   o f fe r i n g   u s e r s   th e p o s s i b i l i t y   to   c o n s u l o n l i n e   a   wi d e   r a n g e   o f   i n f o r m a ti o n T h i s   n e w   p u r p o s e   h a s   h e l p e d   to i m p r o v e  th e  q u a l i t y   o f  l i f e  o f  i n d i v i d u a l s  a r o u n d  t h e   wo r l d . T o d a y w i t h   th e   u s e   o f   r e n e wa b l e   e n e r g y   s o u r c e s   [3 ],  s i m i l a r   d e v e l o p m e n ts   w e r e o b s e r v e d   i n   e l e c tr i c a l   n e t wo r k s g i v i n g   b i r th   to   a   s m a r e l e c tr i c a l   n e t wo r k c a l l e d   S m a r G r i d   [4 - 8 ].  A c c o r d i n g   t o   o f f i c i a l   p r o j e c ti o n s t h e   g l o b a l   e n e r g y   e x p e n s e s   w i l l   b e   d o u b l e d   b y   2 0 3 0 i n p a r a l l e l e m i s s i o n s   o f   g r e e n h o u s e   [9 wi l l   i n c r e a s e S o i b e c a m e   n e c e s s a r y   t o   i n tr o d u c e   th e v a r i o u s  s o u r c e s  o f  r e n e wa b l e  e n e r g y   i n  t h e  p r o d u c t i o n   p r o c e s s  o f  e l e c tr i c a l  e n e r g y . Ho w e v e r th e s e   e n e r g y   s o u r c e s   a r e   i n te r m i tte n a n d   n o s y n c h r o n i z e d   w i th   th e c o n s u m p ti o n It   i s   th e r e f o r e n e c e s s a r y   to   d e p l o y   m e te r s   a n d   c o m m u n i c a ti n g   d e v i c e s i n   t h e d r i v e   to   o p t i m i z e   p r o d u c t i o n   a n d   d i s tr i b u t i o n   o f   e l e c tr i c a l   e n e r g y   b e t we e n   p r o d u c e r s   a n d c o n s u m e r s T h e   c o n v e n t i o n a l   e l e c tr i c a l   g r i d   i s   p a i r e d   w i t h   a   c o m m u n i c a ti o n   n e t w o r k   ta k i n g a d v a n t a g e   o f   th e d e v e l o p m e n o f   n e w   i n f o r m a ti o n   a n d   c o m m u n i c a ti o n s   t e c h n o l o g y   ( ICT ) T h i s m o d e r n i z a t i o n   o f   th e   e l e c tr i c a l   g r i d ,   a f f e c ti n g   p r o d u c ti o n   a n d   c o n s u m p ti o n ,   wi l l   l e a d   to   a b i d i r e c ti o n a l   e x c h a n g e   o f   e l e c tr i c a l   e n e r g y .   T h u s i wi l l   p r o f o u n d l y   tr a n s f o r m   t h e   p o w e r   g r i d a r c h i te c tu r e . T h e   e s ta b l i s h m e n o f   s u c h   a   n e t w o r k   h a s   e n g a g e d   a   l o o f   r e s e a r c h e r s   f r o m   d i ff e r e n t d i s c i p l i n e s s o m e   o f   th e m   l i k e  J e r e m y   Ri f k i n   [1 0 ],  p r o j e c i n   th e   n e a r   f u tu r e th e   e m e r g e n c e   o f   a n " e n e r g y   i n te r n e t" [ 1 1 ],   w h i c h   c o u l d   a l s o   b e   e x te n d e d   t o   n e t wo r k s   a n d   i n te l l i g e n tr a n s p o r t s y s t e m s a   c o n c e p th a i s   o f te n   a s s o c i a te d   to   a   " s m a r t - c i t y " [1 2 ].  In   t h i s   c o n t e x t,  i n   o r d e r   to b e tte r   c a r r y   o u th i s   r e s e a r c h i i s   m o r e   a p p r o p r i a t e   t o   ta k e   i n s p i r a t i o n   f r o m   c o m p u te r   n e t w o r k . In d e e d th e   n e w   a r c h i te c t u r e   o f   p o w e r   g r i d   a l l o wi n g   a   b i d i r e c ti o n a l   f l o w   o f   e l e c t r i c i t y i m p o s e s th e   s tu d y   o f   a   p o s s i b l e   a n a l o g y   wi th   th e   c o m p u te r   n e t w o r k T h i s   a n a l o g y   wi l l   a l l o w ,   f i r s tl y   to b e tte r   u s e   o f   i n f o r m a ti o n   t e c h n o l o g y   f o r   e l e c tr i c i t y   d i s tr i b u ti o n   n e t wo r k   a n d s e c o n d l y , t o   d r a w Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 T E L KO M NIK A V o l 1 5 , No . 1 , J u l y   2 0 1 5 : 1 7 7 1 8 3 1 7 8 th e   m o s t   r e a s o n a b l e   a n d   t h e   m o s t   o p ti m a l   w a y   t o   d e v e l o p   th e   s m a r g r i d   n e two r k   i n   a d d i t i o n   to th e  a b i l i t y  t o  i n h e r i t e f f i c i e n t  c o m p u te r  n e t w o r k  p r o to c o l s . T h i s   a r ti c l e   i s   d e v o te d   t o   a   b r i e f   d e s c r i p ti o n   o f   th e   s tr u c tu r e o p e r a t i o n a l   m o d e l   a n d b e n e f i ts   o f   s m a r g r i d In   a d d i t i o n w e   wi l l   s tu d y   t wo   s y s t e m s , p h y s i c a l l y   d i f f e r e n t,  n a m e l y   t h e s m a r g r i d   a n d   th e   c o m p u te r   n e t wo r k   w h e r e   w e   wi l l   a tte m p to   s h o w   th e   s i m i l a r i ti e s   a n d d i f f e r e n c e s   b e t we e n   th e   t w o   n e t wo r k s F u r th e r m o r e a n a l o g o u s   q u a n t i ti e s   a n d   s i m i l a r p a r a m e te r s   a r e   a l s o   i d e n ti f i e d a n d   f i n a l l y we   p r e s e n t   a n   e x a m p l e   o f   s m a r g r i d   i m p l e m e n ta ti o n u s i n g   th e  c o m p u te r  n e t w o r k . 2 . S m a r t  G r id In   o r d e r   t o   u n d e r s ta n d   th e   s i m i l a r i ti e s   b e t we e n   t h e   S m a r G r i d   a n d   th e   c o m p u te r n e t w o r k w e   w i l l   i n   th i s   s e c ti o n s tu d y   th e   m a j o r   te c h n o l o g i c a l   a d v a n c e s   w h i c h   s u c c e e d e d   th e s m a r t g r i d , i ts  s tr u c tu r e , O p e r a ti n g  p r i n c i p l e   a n d  i ts   d i f fe r e n t a d v a n t a g e s . 2 .1 . M a jo r T e c h n o lo g ic a A d v a n c e s A s   a   g l o b a l   m o d e l   o f   e n e r g y   m a n a g e m e n t,  th i s   v i s i o n   h a s   e m e r g e d   i n   t h e   f i r s d e c a d e o f th e   2 0 0 0 s   [4 - 7 ].  Ho we v e r I h a s   o l d e r   r o o ts s i n c e   i i s   m a d e p o s s i b l e   b y   i n n o v a ti o n s   wh i c h   a r e p r e p a r e d   i n   t h e   1 9 7 0 s f o l l o w e d   b y   th e   a p p e a r a n c e   o f   n e w   i n f o r m a ti o n   a n d   c o m m u n i c a ti o n s te c h n o l o g y   ( ICT )   w h i c h   q u i c k l y   e a r n e d   a   l a r g e   p a r o f   th e   e c o n o m y r e s e a r c h   a n d   l e i s u r e ( p e r s o n a l   c o m p u te r s ) T h i s   n e w   n e t wo r k   c o u l d   n o e x i s wi th o u t   m i c r o p r o c e s s o r s   w h i c h   h a v e p r e p a r e d   th e   a d v e n o f   c o m p u te r s a n d   t h e n   t h e   c r e a ti o n   o f   In te r n e t o r   wi th o u h o m e a u to m a ti o n   a n d b r o a d c a s ti n g   o f   h u n d r e d s   o f   m i l l i o n s   o f   m o b i l e   o b j e c ts   i n t e r c o n n e c te d   b y wi r e l e s s   te c h n o l o g i e s M e m o r i e s   o f   o i l   c r i s e s s e v e r e   n u c l e a r   a c c i d e n ts   ( T h r e e   M i l e   Is l a n d , T c h e r n o b y l F u k u s h i m a )   a n d   th e   p r o s p e c o f   P e a k   O i l   h a v e   a l s o   g u i d e d   t h e   p r i n c i p l e s   o f   e n e r g y i n d e p e n d e n c e   a n d   d i s tr i b u ti o n   o f   r e s o u r c e s P r o d u c ti o n d i s tr i b u ti o n   a n d   c o n tr o l   o f   s u c h   a d e c e n tr a l i z e d   e n e r g y   c a n n o b e   a c h i e v e d   wi th o u th e   c o n v e r g e n c e   o f   v a r i o u s   c o m m u n i c a ti o n te c h n o l o g i e s   a n d   d i f f e r e n r e n e w a b l e   e n e r g y   ( wi n d s o l a r g e o th e r m a l ) Ne two r k   " Ci t y   i n T r a n s i ti o n "  i s  o n e   o f  th e  f a s te s t s o l u ti o n s  to   a p p l y   a l l  o r  p a r t o f  th i s  a p p r o a c h . 2 .2 . S t r u c t u r e  o f  t h e S m a r t  G r id P r o d u c t io n   u n it s . T h i s   n e w   n e t w o r k w h i c h   o n e   o f   th e   m a i n   o b j e c t i v e s   i s   to   e n s u r e   a c o n ti n u o u s   b a l a n c e   b e t we e n   p r o d u c t i o n   a n d   c o n s u m p ti o n c o n s i s ts   m a i n l y   o f   c e n tr a l i z e d p r o d u c ti o n   u n i ts   ( n u c l e a r ,   th e r m a l h y d r o ,   e tc . )   a n d   d e c e n tr a l i z e d   p r o d u c t i o n   u n i ts   f r o m r e n e w a b l e   s o u r c e s i n s ta l l e d   a t   th e   c o n s u m e r s   p r e m i s e s   ( r e s i d e n c e s p u b l i c   b u i l d i n g s e tc . ) t h i s s tr u c tu r e  i s  i l l u s tr a te d  i n  F i g u r e  1 . F i g u r e   1 S tr u c tu r e   o f  s m a r t  g r i d Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 S m a r t G r i d  a n d  C o m p u te r   Ne two r k : Ho w A n a l o g o u s a r e  T h e y ? ( K h a l i d  L e fr o u n i ) 1 7 9 Co m m u n ic a t io n   la y e r s . T h e   s m a r g r i d   a l s o   i n c l u d e s   c o m m u n i c a ti n g   d e v i c e s   ( m e te r s , r e g u l a to r s )   i n s ta l l e d   a t   d i ff e r e n p o i n ts   o f   c o n s u m p ti o n   a n d   p r o d u c ti o n s o   c o n s ti t u ti n g   a c o m m u n i c a ti o n   n e t wo r k   a l l o wi n g   e f f i c i e n e l e c tr i c i t y   m a n a g e m e n t.  A s   a   p l a tf o r m   e n a b l i n g   a c o n n e c ti o n   b e t w e e n   th e   e l e c tr i c i t y   m a r k e a n d   th e   i n t e r n e t,  wi l l   a l l o w   c o n s u m e r s   to   k n o w   th e i r r e a l - ti m e  e n e r g y  c o n s u m p ti o n  a n d  p a r ti c i p a t e  i n  th e  o p ti m i z a ti o n   o f  e n e r g y  f l o w . T h e   e q u i p m e n ts   c o n s ti tu ti n g   th i s   n e l a y e r   c a n   b e   c o n n e c te d   d i r e c tl y   t o   t h e   c o m p u te r n e t w o r k   a s   th e y   c a n   c o m m u n i c a t e   v i a   th e   p o we r   g r i d   i ts e l f T h e   f i r s t   a p p r o a c h   i s   b a s e d   o n   th e u s e   o f   e x i s ti n g   c o m p u te r   n e t w o r k th u s i wi l l   a l l o w   t o   ta k e   a d v a n ta g e   o f   th e   v a r i o u s   e x i s ti n g p r o to c o l s   ( T CP /IP UD P F T P e tc . )   to   d e v e l o p   r e a l - ti m e   p r o to c o l s   a d a p te d   to   t h e   s m a r g r i d . T h e   s e c o n d   a p p r o a c h   i s   b a s e d   o n   t h e   d e v e l o p m e n o f   n e w   c o m m u n i c a ti o n   p r o to c o l s   a l l o wi n g th e   u s e   o f   e l e c tr i c a l   n e t w o r k   i ts e l f   v i a   p o we r   l i n e   c o m m u n i c a ti o n   ( P L C )   a s   i n   G 3 - P L [1 3 ]   f o r c i r c u l a ti n g   i n f o r m a ti o n   i n   l o w m e d i u m   a n d   h i g h   v o l t a g e T h i s   te c h n i q u e   h a s   s e v e r a l   a d v a n ta g e s : i i s   i n e x p e n s i v e r e l i a b l e o p ti m a l   i n   r e s o u r c e   a l l o c a t i o n h o we v e r l i k e   a l l   te c h n o l o g i e s i h a s s o m e   l i m i ta ti o n s w h i c h   r e q u i r e s   th e   u s e   o f   c o m p l e m e n ta r y   s o l u t i o n s T h e   s c h e m a   o f   th e   F i g u r e 2   s h o w s   a   m o d e l   u s i n g   P L te c h n o l o g y   c o m b i n e d   wi t h   th e   c o m p u te r   n e t w o r k th u s   f o r m i n g   a n e v o l v e d  m e te r i n g  s y s te m . F i g u r e   2 E v o l v e d  m e te r i n g   s y s t e m  u s i n g  P L C te c h n o l o g y S t o r a g e . R e n e wa b l e   e n e r g y   s o u r c e s   a r e   a l wa y s   f l u c t u a ti n g   a n d   n o s y n c h r o n i z e d   wi th c o n s u m e r s '   n e e d s w h i c h   r e q u i r e s   th e   i m p l e m e n ta ti o n   o f   m e c h a n i s m s   to   s to r e   e n e r g y   d u r i n g p e r i o d s   o f   l o w   c o n s u m p ti o n   a n d   h i g h   p r o d u c ti o n S o   d i f f e r e n r e s e a r c h e s   [1 4 - 1 6 h a v e   b e e n c a r r i e d   o u to   d e v e l o p   e f f i c i e n s to r a g e   s o l u t i o n s f o r   e x a m p l e e l e c tr o c h e m i c a l   b a tte r i e s   [s e e ] a n d   F u e l   Ce l l s   u s i n g   H y d r o g e n ,   m e th a n o l   o r   m e th a n e   a s   f u e l T h i s   s to r a g e   s y s t e m   i s   a n e s s e n ti a l   p i e c e   o f   th e   s m a r g r i d   b e c a u s e   i wi l l   a l l o w   i t o   b e c o m e   m o r e   f l e x i b l e   a n d   a l s o p r o m o te  th e  d e v e l o p m e n t o f  r e n e wa b l e  e n e r g y . 2 .3 . O p e r a t in g P r in c ip le T h e   c u r r e n n e t w o r k   h a s   b e e n   b u i l o n   a n   a r c h i t e c tu r e   b a s e d   s o l e l y   o n   th e r m a l h y d r o a n d   n u c l e a r   p o w e r   p l a n t.   P r o d u c e r   p r o v i d e s   th e   t o ta l   e n e r g y   r e q u i r e d   t o   th e   n e t w o r k   wi th o u t h a v i n g   to   wo r r y   to o   m u c h   a b o u th e   n e e d s   a n d   b e h a v i o r   o f   c o n s u m e r s W i th   m a s s i v e i m p l e m e n ta ti o n   o f   r e n e w a b l e   e n e r g y   s o u r c e s c o n s u m e r s   b e c o m e   p r o d u c e r s   o f   e l e c tr i c i t y   f o r th e i r   o w n   n e e d s th e   s m a r g r i d   m u s th e r e f o r e   b e   d e s i g n e d   t o   m a k e   m a x i m u m u s e   o f   l o c a l Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 T E L KO M NIK A V o l 1 5 , No . 1 , J u l y   2 0 1 5 : 1 7 7 1 8 3 1 8 0 p r o d u c ti o n th i s   wi l l   h e l p   to   o p ti m i z e   e n e r g y   f l o w s   b y   a v o i d i n g   th e   r o u ti n g   o f   e l e c tr i c i t y   o v e r   l o n g d i s ta n c e s  t h r o u g h  d i s tr i b u ti o n  a n d  tr a n s m i s s i o n  n e t w o r k . A t th e  p r o d u c t i o n  l e v e l , t h e r e  a r e  s i g n i f i c a n t c h a l l e n g e s  a h e a d . T h e  s m a r t g r i d  m u s t ta k e i n to   a c c o u n a   s e t   o f   p a r a m e te r s   r e l a te d   to   d i f f e r e n m o d e   o f   p r o d u c ti o n ,   f o r   e x a m p l e i r r e g u l a r a s p e c o f   s o l a r   a n d   w i n d   p r o d u c ti o n th e   m a k e - r e a d y   t i m e   to   a c h i e v e   t h e   o p ti m a l   l e v e l   o f p r o d u c ti o n   a n u c l e a r   p o we r   p l a n ts T o   a tta i n   t h e s e   o b j e c ti v e s t h e   s m a r g r i d   m u s b e   v e r y r e a c ti v e F o r   th a t,  i m u s b e   e q u i p p e d   wi th   a   s e o f   s m a r t   d e v i c e s   d i s tr i b u te d   o n   a l l   l e v e l s l o w , m e d i u m   a n d   h i g h   v o l ta g e T h e s e   e q u i p m e n ts   a l l o w   i t   to   h a v e   a   f l e x i b i l i t y   i n   c o n tr o l   th r o u g h   a s e l f - c o n tr o l  a th e   l o c a l  l e v e l  a n d a  c e n tr a l i z e d  c o n tr o l  a t th e   n a t i o n a l   o r  i n te r n a ti o n a l   l e v e l . 2 .4 . M a jo r A d v a n t a g e s T o d a y w e   a r e   o n   t h e   v e r g e   o f   a n   u n p r e c e d e n te d   e c o n o m i c e n e r g e t i c   a n d   e c o l o g i c a l c r i s i s G i v e n   t h i s   s i tu a ti o n ,   th e   s m a r g r i d   i s   a n   i n d i s p e n s a b l e   s o l u ti o n   w i t h   b e n e f i t s   f o r   th e v a r i o u s   a c to r s   i n   th e   e l e c tr i c i t y   m a r k e t:  c o n s u m e r s p r o d u c e r s   a n d   a g g r e g a to r s i o f f e r s   m a n y a d v a n t a g e s we  c a n  m e n ti o n , f o r  e x a m p l e : a ) De v e l o p m e n o f   r e n e w a b l e   e n e r g y   o n   a   l a r g e   s c a l e   wh i c h   w i l l   r e d u c e   p r o d u c t i o n b a s e d   o n  c o a l o i l  o r  g a s  c a u s i n g   g r e e n h o u s e  g a s   e m i s s i o n s . b ) In te r c o n n e c ti o n   o f   e l e c tr i c i t y   d e m a n d   a m a r k e p r i c e s w h i c h   w i l l   r e d u c e   p e a k d e m a n d  a n d  l e a d  t o  a  m o r e  e f f i c i e n t e c o n o m i c  e q u i l i b r i u m . c ) Re a l - t i m e   s u p e r v i s i o n   a n d   c o n tr o l   o f   th e   n e t w o r k wh i c h   wi l l   h e l p   to   a v o i d c o n g e s ti o n   a n d r e d u c e   e c o n o m i c  l o s s e s  r e l a te d  to   n e t wo r k   f a i l u r e s . 3 . Co m p a r is o n w it h  Co m p u t e r  Ne t w o r k P r o g r e s s   a n d   d e v e l o p m e n i n   p o w e r   s y s te m s g i v i n g   r i s e   to   th e   s m a r g r i d a r e   s i m i l a r   to th o s e   th a t o o k   p l a c e   i n   th e   c o m p u te r   n e t w o r k   [1 7 ].    F o r   th e s e   r e a s o n s s i n c e th e   f i r s d e c a d e   o f th e   2 0 0 0 s a   n e v i s i o n   b e g a n   to   e m e r g e   w h i c h   i s   t h e   I n te r n e o f   e n e r g y   [1 1 ],  i i s   e s s e n t i a l l y b a s e d   o n   th e   c o m b i n a t i o n   o f   th e   i n t e r n e t   a n d   r e n e w a b l e   e n e r g i e s A c c o r d i n g   to   Ri f k i n   [1 0 t h i s n e w   a p p r o a c h   wi l l   c o n tr i b u te   to   a   T h i r d   In d u s tr i a l   Re v o l u t i o n .   T h e   r a p i d i t y   wi th   wh i c h   th e   t w o n e t w o r k s   a r e   b e c o m i n g   i n c r e a s i n g l y   s i m i l a r o p e n s   th e   d o o r   t o   g r e a o p p o r tu n i t i e s In d e e d o n th e   o n e   h a n d t h e   d e v e l o p m e n o f   a   p r o to c o l   b a s e d   o n   th e   p o we r - l i n e   c o m m u n i c a ti o n   ( P L C ) , a l l o w i n g   b i d i r e c ti o n a l d a ta   e x c h a n g e   o n   t h e   p o w e r   g r i d   i ts e l f a n d   o n   t h e   o th e r   h a n d t h e d e v e l o p m e n o f   th e   p o we r   o v e r   e th e r n e t   ( P o E ) wh i c h   i n v o l v e s   p a s s i n g   e l e c tr i c a l   p o we r   v i a   a n e th e r n e c a b l e ,   s h o w s   t h e   e x i s te n c e   o f   a   s tr o n g   a n a l o g y   b e t we e n   s m a r g r i d   a n d   c o m p u te r n e t w o r k . T h e  m a n y   r e s u l ts   o w e   t h e i r   s u c c e s s   to   th e   a n a l o g y i n   f a c t,  i n   th e   s to r y th e   a n a l o g y   h a s a l w a y s   c o n tr i b u t e d   d i r e c tl y   a n d   i n d i r e c tl y   to   th e   d e v e l o p m e n o f   s c i e n c e th e   e x a m p l e s   a r e n u m e r o u s A s a c a s e   i n   p o i n t th e   u n i f i c a ti o n   o f   l a ws   g o v e r n i n g   t h e   i n f i n i t e l y   s m a l l   a n d   t h e i n f i n i te l y   l a r g e   i n   p h y s i c s   a n d   b e h a v i o u r   m o d e l l i n g   o f   T CP /IP   n e t w o r k u s i n g   th e   f o l l o wi n g   f l u i d - f l o w  m o d e l : W ( t ) = 1 R ( t ) - W ( t ) W ( t - R ( t ) ) 2 R ( t - R ( t ) ) p ( t - R ( t ) ) q ( t ) = W ( t ) R ( t ) N ( t ) - C ì í ï ï î ï ï W h e r e   W ,   N,  C,  p q   a n d   R ( t )   a r e   r e s p e c ti v e l y   th e   T CP   wi n d o w   s i z e n u m b e r   o f   T CP   s e s s i o n s , l i n k  c a p a c i t y p r o b a b i l i t y   o f  d r o p p i n g  p a c k e ts , q u e u e  l e n g th   a n d  th e  r o u n d - tr i p   ti m e ( RT T ) , T h i s   m o d e l   w a s   c o m p l e te l y   f o u n d   b y   a n a l o g y   wi t h   th e   f l u i d   m e c h a n i c s B y   c o m b i n i n g th i s   m o d e l   w i t h   a n   A c ti v e   Q u e u e   M a n a g e m e n ( A Q M )   m e c h a n i s m w e   h a v e   d e v e l o p e d   a   s ta t e f e e d b a c k c o n tr o l   l a w   e n s u r i n g   s ta b i l i z a t i o n   o f   th e   n e t w o r k   a n d   c o n g e s t i o n   a v o i d a n c e f o r   d e ta i l s s e e  [1 8 - 1 9 ]. T h e r e f o r e i n s p i r e d   b y   t h e   i m p o r ta n c e   o f   a n a l o g i e s we   w i l l   d e v o t e   t h i s   s e c ti o n   t o   s tu d y th e   s i m i l a r i ti e s   a n d   d i f f e r e n c e s   b e t we e n   th e   t wo   n e t wo r k s T h i s   c o m p a r i s o n   wi l l   a l l o w   u s   to d e v e l o p  a  s m a r t g r i d  a s  r e l i a b l e  a n d  e f f i c i e n a s  th e  c o m p u te r  n e t w o r k . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 S m a r t G r i d  a n d  C o m p u te r   Ne two r k : Ho w A n a l o g o u s a r e  T h e y ? ( K h a l i d  L e fr o u n i ) 1 8 1 3 .1 . S im il a r it i e s T h e   s tu d y   o f   th e   s tr u c tu r e   a n d   o p e r a t i o n   o f   th e   t w o   s y s t e m s h a s   a l l o we d   to   i d e n ti f y a s e t o f  s i m i l a r i ti e s , T a b l e  1   i l l u s tr a te s  th e v a r i o u s  s i m i l a r  e l e m e n ts . T a b l e  1 S i m i l a r  e l e m e n ts  i n  th e  t w o   g r i d s E l e m e n t S m a r t   g r i d   ( E n e r g y   a s p e c t ) C o m p u t e r   n e t w o r k R e s o u r c e s H y d r o ,   t h e r m a l ,   n u c l e a r ,   s o l a r ,   w i n d ,   b i o m a s s ,   e t c . P C s ,   w o r k s t a t i o n s ,   s m a r t p h o n e s , t a b l e t s ,   e t c . N e t w o r k T r a n s m i s s i o n l i n e s W A N ,   L A N ,   M A N . A n a l o g o u s   q u a n t i t i e s E n e r g y   t r a n s m i s s i o n A g g r e g a t o r V o l t a g e C a b l e W - h o u r D a t a   t r a n s m i s s i o n R o u t e r B a n d w i d t h C a b l e B i t / s S t o r a g e E l e c t r o c h e m i c a l   b a t t e r i e s ,   F u e l   C e l l s . M a g n e t i c   t a p e s ,   h a r d   d r i v e s ,   o p t i c a l s t o r a g e   d e v i c e s   ( C D - R O M , D V D - R O M ,   M i n i - D i s k ) . T r a n s m i s s i o n d i r e c t i o n B i d i r e c t i o n a l B i d i r e c t i o n a l P r o t o c o l s G 3 - P L C T C P / I P ,   F T P ,   P O P ,   S M T P ,   H T T P ,   e t c . C o n n e c t i o n P l u g   a n d   p l a y P l u g   a n d   p l a y   f o r   s o m e   t y p e s   o f n e t w o r k s ,   f o r   o t h e r s ,   i t   r e q u i r e s   a n a u t h e n t i c a t i o n . L o a d   t y p e H e t e r o g e n e o u s :   r e f r i g e r a t o r s ,   a i r   c o n d i t i o n e r s , w a s h i n g   m a c h i n e s ,   h a i r   d r y e r s ,   g a m e s   c o n s o l e , e l e c t r i c   c a r s ,   m o b i l e   p h o n e s ,   e t c . H e t e r o g e n e o u s :   T V ,   g a m e s   c o n s o l e , c a r s ,   m o b i l e   p h o n e s ,   c o m p u t e r s , t a b l e t s ,   e t c . S e c u r i t y D i s c o n n e c t o r s ,   f u s e s ,   b r e a k e r s ,   e t c . F i r e w a l l ,   P K I ,   A n t i v i r u s ,   T L S   a n d   S S L p r o t o c o l s ,   e t c . T r a n s m i s s i o n   c a p a c i t y D e p e n d s   o n   t h e   t y p e   o f   t r a n s m i s s i o n   l i n e   ( l o w , m e d i u m   a n d   h i g h   v o l t a g e ) . D e p e n d s   o n   t h e   b a n d w i d t h   o f   t h e   l i n e . 3 .2 . D is s im ila r it ie s T h e   s tu d y   s h o we d   a   s tr o n g   r e s e m b l a n c e b e t we e n   th e   two   n e t w o r k s h o we v e r th e y   a r e n o c o m p l e te l y   i d e n t i c a l W e   h a v e   t h u s   i d e n ti f i e d   s o m e   a s p e c ts   o f   n o n - s i m i l a r i t y   th a s h o u l d   n o t b e   o v e r l o o k e d F o r   e x a m p l e th e   e x c e s s   e l e c tr i c a l   e n e r g y   f e d   i n t o   t h e   g r i d   i s   r o u te d   a c c o r d i n g   t o th e   n e e d i n   c o n t r a s t   to   th e   c o m p u te r   n e t wo r k   i n   w h i c h   th e   i n f o r m a ti o n   i s   u s u a l l y   a c c o m p a n i e d b y   a   d e s ti n a ti o n   a d d r e s s T h e   s e c o n d   e x a m p l e   o f   n o n - s i m i l a r i t y   c o n c e r n s   th e   s to r a g e i n d e e d   a b a tte r y   r u n s   o u a f te r   a   c e r t a i n   t i m e   o f   u s e Co n v e r s e l y a a   c o m p u te r   s to r a g e   m e d i u m th e   d a ta a r e  n o t  e x h a u s te d . 4 . E x a m p l e o f  S m a r t  G r id  Im p le m e n t a t io n A s   s h o w n   i n   th e   p r e v i o u s   s e c ti o n s w e   h a v e   p u i n   e v i d e n c e   t h e   s i m i l a r i t i e s   a n d d i f f e r e n c e s   b e t w e e n   th e   t wo   n e t w o r k s In d e e d we   a r e   c o n v i n c e d   th a t h i s   a p p r o a c h   b y   a n a l o g y i s   th e   b e s t w a y   to   t a k e   a d v a n ta g e   o f   c u r r e n te c h n o l o g i c a l   a d v a n c e s   a n d   to   b u i l d   a   s m a r g r i d th a t m e e ts  o u r  n e e d s  p e r f e c tl y . In   th e   s a m e   c o n te x t,  s o m e   c o m p a n i e s   h a v e   a l r e a d y   s ta r te d   to   p r o p o s e   th e i r   s m a r g r i d m o d e l T h i s   i s   th e   c a s e   o A l c a t e l - L u c e n [2 0 w h i c h   p r o p o s e s   th e   m o d e l   s h o w n   i n   F i g u r e   3 a m o d e l   th a i n te g r a te s   th e   d i f f e r e n s o u r c e s   o e n e r g y   a n d   c o m p l e te l y   a d a p ta b l e   to   th e r e q u i r e m e n ts   o f   th e   c u r r e n p o we r   n e t w o r k T h u s   a l l o wi n g   to   c r e a te   a   s m a r g r i d   e n j o y i n g   a l l a d v a n t a g e s   o f   th e   c u r r e n c o m p u te r   n e t wo r k n a m e l y   r e l i a b i l i t y ,   a v a i l a b i l i t y s e c u r i t y   a n d   e f f i c i e n t n e t w o r k   m a n a g e m e n t to o l s . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 T E L KO M NIK A V o l 1 5 , No . 1 , J u l y   2 0 1 5 : 1 7 7 1 8 3 1 8 2 F i g u r e   3 S m a r t g r i d  m o d e l   p r o p o s e d  b y  A l c a te l - L u c e n t 5 . Co n c lu s io n A  f e w   y e a r s  a g o , t h e   a d v a n c e s  i n  t h e   i n f o r m a ti o n  a n d  c o m m u n i c a ti o n  t e c h n o l o g i e s  h a v e r e v o l u t i o n i z e d o u r   w o r l d T o d a y w e   a r e   w i t n e s s i n g   a   s i m i l a r   c h a n g e   th r o u g h   th e   e m e r g e n c e   o f th e   s m a r g r i d ,   a   n e c o n c e p th a t   wi l l   p r o f o u n d l y   tr a n s f o r m   th e   c u r r e n p o w e r   g r i d   a r c h i te c tu r e . In   th i s   a r t i c l e we   p r e s e n te d   t h e   s tr u c tu r e   a n d   o p e r a t i n g   p r i n c i p l e   o f   th e   s m a r t g r i d . S u b s e q u e n tl y a   c o m p a r i s o n   wi th   th e   c o m p u te r   n e two r k   h a s   e n a b l e d   u s   to   i d e n ti f y   th e   v a r i o u s s i m i l a r   e l e m e n ts In   p e r s p e c ti v e a   th o r o u g h   s tu d y   o f   th e   i n t e r a c ti o n s   b e t w e e n   th e s e   e l e m e n ts   i s n e c e s s a r y , t o  f u l l y  c a p i t a l i z e  o n   th i s   a n a l o g y . Re f e r e n c e s [ 1 ] I F o s t e r , C Ke s s e l m a n . T h e   G ri d :   Bl u e p ri n t   f o a   F u t u r e   C o m p u t i n g   I n f ra s t ru c t u re . M o rg a n   Ka u f m a n n Pu b l i s h e r s ,   U SA. 1 9 9 9 . [ 2 ] T   Be rn e rs - L e e . W e a v i n g   t h e   W e b :   T h e   Pa s t ,   Pre s e n t ,   a n d   F u t u re   o f   t h e W o r l d   W i d e   W e b   b y   i t s I n v e n t o r.   O ri o n   Pu b l i s h i n g   G ro u p ,   U K. 1 9 9 9 . [ 3 ] Sa u t e r ,   J   W i t t ,   E Bi l l i g , D   T h n . I m p a c t   o f   t h e R e n e w a b l e   E n e rg y   So u rc e s A c t   i n   G e rm a n y   o n e l e c t ri c i t y   p ro d u c e d   w i t h   s o l i d   b i o f u e l s L e s s o n s   l e a r n e d   b y   m o n i t o r i n g   t h e   m a rk e t   d e v e l o p m e n t . Bi o m a s s   a n d   Bi o e n e rg y . 2 0 1 3 ; 5 3 : 1 6 2 - 1 7 1 . [ 4 ] An c i l l o t t i ,   R Bru n o , M   C o n t i . T h e   ro l e   o f   c o m m u n i c a t i o n   s y s t e m s   i n s m a rt   g r i d s :   Ar c h i t e c t u re s , t e c h n i c a l   s o l u t i o n s   a n d   r e s e a r c h   c h a l l e n g e s . C o m p u t e C o m m u n i c a t i o n s . 2 0 1 3 ; 3 6 : 1 6 6 5 - 1 6 9 7 . [ 5 ] C   H e - R u i ,   X   Pe n g . St u d y   o n   Sm a r t   G ri d   Sy s t e m   Ba s e d   o n   Sy s t e m   D y n a m i c s . T E L KO M N I KA I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e ri n g . 2 0 1 4 ; 1 2 ( 1 2 ) : 7 9 7 9 - 7 9 8 6 . [ 6 ] Ac h a rj e e . St r a t e g y   a n d   i m p l e m e n t a t i o n   o f Sm a r t   G ri d s i n   I n d i a . E n e rg y   St ra t e g y   R e v i e w s . 2 0 1 3 ; 1 : 1 9 3 - 2 0 4 . [ 7 ] H   Sh a h i n z a d e h ,   AH   Kh o s ro s h a h i . I m p l e m e n t a t i o n   o f   S m a rt   M e t e ri n g   Sy s t e m s :   C h a l l e n g e s a n d So l u t i o n s . T EL KO M N I KA  I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g . 2 0 1 4 ; 1 2 ( 7 ) : 5 1 0 4 - 5 1 0 9 . [ 8 ] Q W a q a Al i ,   u l   As a r. S m a rt   Po w e T ra n s m i s s i o n   Sy s t e m   U s i n g   F AC T D e v i c e . I n t e rn a t i o n a l J o u rn a l   o f   Ap p l i e d   Po w e E n g i n e e ri n g . 2 0 1 3 ; 2 ( 2 ) : 6 1 - 7 0 . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 S m a r t G r i d  a n d  C o m p u te r   Ne two r k : Ho w A n a l o g o u s a r e  T h e y ? ( K h a l i d  L e fr o u n i ) 1 8 3 [ 9 ] G   Kra j a č i ć ,   N D u i ć ,   Z   Z m i j a r e v i ć ,   BV  M a t h i e s e n ,   AA Vu č i n i ć , M G   C a r v a l h o . Pl a n n i n g   f o a   1 0 0 % i n d e p e n d e n t   e n e rg y   s y s t e m   b a s e d   o n s m a rt e n e rg y   s t o ra g e   f o r   i n t e g ra t i o n   o f   re n e w a b l e s   a n d C O 2 e m i s s i o n s re d u c t i o n . A p p l i e d   T h e rm a l   E n g i n e e r i n g . 2 0 1 1 ; 3 1 : 2 0 7 3 - 2 0 8 3 . [ 1 0 ] G e f t e r. J e re m y   R i f k i n a n d t h e   t h i r d   i n d u s t ri a l   re v o l u t i o n . N e w   Sc i e n t i s t . 2 0 1 0 ; 2 0 5 : 4 6 . [ 1 1 ] VC C o ro a m a , L M   H i l t y . As s e s s i n g I n t e rn e t   e n e rg y i n t e n s i t y :   re v i e w   o f   m e t h o d s   a n d   re s u l t s . En v i ro n m e n t a l   I m p a c t   As s e s s m e n t   R e v i e w . 2 0 1 4 ; 4 5 : 6 3 - 6 8 . [ 1 2 ] G Pi ro , I   C i a n c i ,   L G ri e c o ,   G Bo g g i a , P C a m a rd a . I n f o rm a t i o n   c e n t ri c   s e rv i c e s   i n S m a rt   C i t i e s . J o u rn a l   o f   Sy s t e m s   a n d   S o f t w a re . 2 0 1 4 ; 8 8 : 1 6 9 - 1 8 8 . [ 1 3 ] T N g u y e n ,   Pe t i t ,   F   M a u f a y ,   M Ai l l e ri e , J - C h a rl e s . P o w e rl i n e   C o m m u n i c a t i o n   ( P L C )   o n   H VD C   Bu s i n   a   R e n e w a b l e   En e rg y   Sy s t e m . En e r g y   Pr o c e d i a . 2 0 1 3 ; 3 6 : 6 5 7 - 6 6 6 . [ 1 4 ] R ö m e r,   R e i c h h a rt ,   J Kra n z , A Pi c o t . T h e   ro l e   o f s m a rt m e t e ri n g   a n d   d e c e n t ra l i z e d e l e c t ri c i t y s t o ra g e f o r s m a rt   g ri d s :   T h e   i m p o rt a n c e   o f   p o s i t i v e   e x t e rn a l i t i e s . En e rg y   Po l i c y . 2 0 1 2 ; 5 0 : 4 8 6 - 4 9 5 . [ 1 5 ] N W a d e , PC   T a y l o r,   PD L a n g , PR   J o n e s . Ev a l u a t i n g   t h e   b e n e f i t s   o f   a n   e l e c t r i c a l e n e rg y s t o ra g e s y s t e m   i n   a   f u t u re s m a rt   g ri d . En e r g y   Po l i c y . 2 0 1 0 ; 3 8 ( 1 1 ) : 7 1 8 0 - 7 1 8 8 . [ 1 6 ] SK  Ka m a l i ,   VV   T y a g i ,   N R a h i m ,   N L Pa n w a r ,   H M o k h l i s . E m e rg e n c e   o f   e n e r g y s t o ra g e t e c h n o l o g i e s a s   t h e   s o l u t i o n   f o re l i a b l e   o p e ra t i o n   o f s m a rt p o w e s y s t e m s . R e n e w a b l e   a n d   Su s t a i n a b l e   En e rg y R e v i e w s . 2 0 1 3 ; 2 5 : 1 3 5 - 1 6 5 . [ 1 7 ] C h e t t y M ,   Bu y y a R . W e a v i n g   c o m p u t a t i o n a l   g r i d s :   h o w   a n a l o g o u s   a re   t h e y   w i t h   e l e c t r i c a l   g r i d s ? . C o m p u t i n g   i n   S c i e n c e   En g i n e e ri n g . 2 0 0 2 ; 4 : 6 1 - 7 1 . [ 1 8 ] L e f ro u n i ,   R El l a i a . St a t e - f e e d b a c k   c o n t ro l   i n   T C n e t w o rk :   G e o m e t r i c   a p p ro a c h . I n t e rn a t i o n a l R e v i e w   o f   Au t o m a t i c   C o n t ro l . 2 0 1 5 ; 8 ( 2 ) . [ 1 9 ] N Al a m i ,   R   El l a i a ,   K L e f ro u n i . St a t e   f e e d b a c k   c o n t ro l l e a n d   o b s e rv e d e s i g n   f o T C n e t w o rk   w i t h c o n s i d e r a t i o n   o f   U D f l o w . J o u rn a l   o f   T h e o re t i c a l   a n d   Ap p l i e d   I n f o rm a t i o n   T e c h n o l o g y . 2 0 1 3 ; 5 5 ( 1 ) . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.