由于工作需要，笔者近期集中阅读了IEEE 2030.5标准协议，即《IEEE Standard for Smart Energy Profile Application Protocol》，并将继续深入学习实践相关内容，因此，笔者在这里分享自己学习的具体标准内容及后续学习的心得体会，一来促进自己的深入理解，二来也与给读者朋友作为参考，一同交流学习。
IEEE 2030.5 标准协议的前三章主要是标准综述，此外也对文档的规范性引用及定义和缩写等进行了总结，引用部分可以查看原文，定义及所写的部分将会在不同概念第一次出现的位置进行说明。
概述
IEEE 2030.5 标准定义了通过 TCP/IP 协议提供传输层和网络层功能的应用层协议，以实现终端用户能源环境的公用事业管理，包括需求响应、负荷控制、分时电价、分布式能源管理和电动汽车等。基于所使用的物理层标准（IEEE 802.15.4、IEEE 802.11、IEEE 1901、IEEE1901.2），可能需要结合多种更低层协议来提供完整的解决方案。
IEEE 802.15.4 (LR-WPAN 的基础协议标准)、IEEE 802.11 (无线局域网 WAN 协议的核心标准)、IEEE1901 (电力线通信 PLC 协议标准)及 IEEE1901.2 (窄带电力线通信 Narrowband PLC 协议标准)是不同无线或有线通信技术的定义标准，IEEE 2030.5 本身只定义了应用层的相关标准，更低层的标准则会根据实际设备的安装情况具体选择。
IEEE 2030.5标准定义了交换应用信息的机制，具体包括错误信息（error message）以及用于保护应用信息的安全特性（security features），2030.5 基于 OSI 四层网络模型构建，定义的应用配置源自很多已有的标准（包括IEC 61968 和 IEC 61850）中的元素，同时相关应用配置遵循使用 IETF 协议（如 HTTP）的RESTful架构。
IEC 61968 和 IEC 61850 都是由国际电工委员会 (IEC) 发布的电力系统相关标准，其中，IEC 61968 是为配电管理系统设计的标准，定义了电力公司内部不同系统间的数据交换接口，IEC 61850 是专为变电站自动化和电力自动化系统设计的标准，定义了实时通信协议，旨在确保变电站设备之间的互操作性和高效通信。
IEEE 2030.5 标准由三个文档定义，所有 2030.5 设备必须遵守这些文档的规定：
- IEEE 2030.5 标准文档
- IEEE 2030.5 XML Schema Definition (XSD)：包含 IEEE 2030.5 资源、属性和元素机器文字描述的定义
- IEEE 2030.5 WADL：包含推荐的 URI 结构和与这些对象相关的HTTP方法的使用
此外，IEEE 2030.5 UML 模型被用于 XSD 的构建。
语言规则
IEEE 2030.5 参考 IETF RFC 2119 对关键字进行解释，后续学习和应用将会遵循如下固定规则：
- MUST / REQUIRED / SHALL：表示要求是强制性的，必须执行，后文翻译为“必须”
- MUST NOT / SHALL NOT：表示行为禁止，绝对不允许发生，后文翻译为“禁止”“必须不”
- SHOULD：表示该要求是推荐的，虽然不强制，但最好遵循，不遵循可能存在问题，但不一定破坏协议的兼容性，后文翻译为“应当”
- SHOULD NOT：表示该要求是推荐不做的，虽然不强制，但最好遵循，不遵循可能存在问题，但不一定破坏协议的兼容性，后文翻译为“不应当”
- RECOMMENDED：表示行为是推荐的，遵循会带来好处，不遵循也不会导致严重问题，后文翻译为“推荐”
- MAY：表示行为是可选的，用户可以选择是否执行，后文翻译为“可能”
- OPTIONAL：表示行为完全可选，可执行，也可不执行，后文翻译为“可以选择”
设计原则
IEEE 2030.5 遵循 RESTful 架构，有几个重要的设计原则：
- 尽管设备可能维持状态，接口本身应当是无状态的 (While devices may maintain state, interfaces should be stateless)
- URI结构应当尽可能简洁高效 (URI structure should be clear but as efficient as possbile)
- 最小化实现特定功能所需的事务数量 (Minimize the number of transactions required to achieve a given function)
关于这几个设计原则，我们逐个理解：
尽管设备可能维持状态，接口本身应当是无状态的
能源设备可以根据实际需求保留自身的状态信息，例如设备内部可能记录运行状态、配置参数、当前用户的会话信息等，我们以一个智能灯泡为例，它可能存在以下状态：
当前亮度：50%
电源状态：开启
模式：夜间模式
这些状态存在于设备中，与接口设计原则无关，用于保持设备的运行逻辑。
而 RESTful 架构则要求接口是无状态的，即服务器每次的请求都是独立的，不依赖前面的任何请求，也不存储客户端的临时会话状态，应用到前面的智能灯泡上，可以理解为：
- 客户端可以通过
GET / light查询设备状态 - 客户端可以通过
POST / light { "brightness": 80 }修改亮度
但是，接口无状态的要求下，客户端发送的每个请求都是独立完整的，即每条请求都独立实现了其目标，不会通过连续几的请求来实现一个单独的目标（如果上面的 POST / light 和后面的改变亮度的请求分开了，那么由于服务器不存储之前的请求，后续的改变亮度的请求就不能完成）
URI结构应当尽可能简洁高效
URI 应当清晰描述资源的层级关系及其含义，例如， /products/smart_light/123是ID为123的描述清晰的智能灯泡，而/getOrder?id=123&user=456或/abc/xyz则未能清晰描述资源含义
此外，URI的设计不仅要清晰易读，还要高效简洁，即
- 避免冗长路径，如
/company/Mike/products/electic_products/light/smart_light/123存在嵌套层级过深的问题 - 减少重复信息，如
/products/smart_light/products/smart_light/123重复包含了/products/smart_light的信息 - 必要信息完整，如
/products/123则缺乏了产品类型的具体信息
此外，URI中单词的单复数一致性以及缩写避免过度原则也需要遵守，以免造成混用或者难以理解。
最小化实现特定功能所需的事务数量
事务 (transaction)：客户端发送一个 GET /products/smart_light/123 请求，服务器返回用户数据，这是一个完整事务
最小化事务数量，可以降低延迟，降低服务器负载以及节省带宽，以下方法可以实现这一原则：
-
通过设计API，使得单个请求可以完成多个操作，例如：
低效设计
GET /products/smart_light # 获取智能灯泡信息 GET /products/smart_light/orders # 获取该灯泡的订单信息高效设计
GET /products/smart_light?include=orders # 获取智能灯泡信息及其订单信息 -
允许客户端通过一个请求批量处理资源，例如：
低效设计
POST /products/smart_light/123 { "brightness": 80 } POST /products/smart_light/123 { "duration": 10 } POST /products/smart_light/123 { "color": white }高效设计
POST /products/smart_light/123 [ { "brightness": 80 } { "duration": 10 } { "color": white } ] -
使用合适的资源设计，充分考虑资源的关系和聚合方式，避免分散请求，例如：
低效设计
GET /products/smart_light/123/details GET /products/smart_light/123/reviews GET /products/smart_light/123/related高效设计
GET /products/smart_light/123?include=details,reviews,related -
设置适当的缓存策略（如
HTTP缓存头ETag或Cache-Control），减少重复请求。
这里的缓存策略和 RESTful API 的无状态性要求并不冲突，因为缓存是在客户端和服务器之间的网络层进行优化，而无状态性是关于服务器的接口设计原则。说人话就是，客户端请求信息->服务器返回标记为可缓存的信息->客户端或代理层存储返回的结果->客户端再请求->读取缓存内容，可以看到服务器本身仍然维持无状态性。
当然，设计API时也要避免过度合并，保持清晰的语义，同时在数据量过大时支持分页或部分加载，避免单个请求返回过多数据。
