CN101170581B - 面向服务的自适应电力网格通信架构及其通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向服务的自适应电力网格通信架构及其通信方法，包括通信层，通信层主要由选择适配器、通信适配器和多个通信接口组成，用于接受上层网格服务通信要求的选择适配器通过各通信接口与通信适配器相连，通信适配器再通过多个通信接口与物理层连接。本发明由不同的接口实现不同的通信协议，上层事务按照一定算法选择合适的通信协议。这样的设计方法使得电力网格通信层同时实现了原有的电力监控系统常用的通信协议和符合OGSA框架的SOAP协议，这样就保证了通信层的高效率和开放性，同时也能对现有产品最大程度兼容。
Description
技术领域
本发明针对电力网格的特殊情况，以面向服务的思想，对传统网格的通信方法进行了改进和优化，提出了自己的通信策略和算法，具体是提供了一种面向服务的自适应电力网格通信架构及其通信方法。
背景技术
网格被称为下一代的Internet，是构建在互联网上的一组新兴技术，它将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、设备资源等资源的全面共享。
电力系统是一个由生产、输送、分配和消费电能的发电机、变压器、电力线路和电力用户组成的整体，是将一次能源转换为电能并输送和分配到用户的一个统一系统。随着网格技术的成熟和电力领域切实需求的增长，目前已经有人在研究将网格技术引入电力系统，整合现有电力系统平台和各种软硬件资源，从而实现广域的电力系统的数据共享和联合调度。这两种技术的结合最终形成支撑整个电力系统计算和仿真的平台——电力网格。
网格技术的新框架结构开放网格服务体系结构OGSA(Open Grid ServiceArchitecture)参照近来非常流行的Web Service技术，使用SOAP(Simple ObjectAccess Protocol)来实现节点间的数据交换。但电力监控网的通信需求毕竟有别于一般的广域网Web Service服务，在很多情况下它对数据传输实时性要求非常高。在这样的情况下，电力网格通信层在实现时就不能照搬OGSA框架的通信实现方式。
而在电力网格的应用中，大量数据传输是一种客观存在的需求，而且时间的要求同样苛刻。要想满足在短时间内传输大量数据，同时又能兼顾网格技术的可扩展，可广域使用的特性，本发明提出了面向服务的自适应电力网格通信机制。它可以根据服务请求的内容和网络情况，动态的决策通信协议的使用，以达到上述两方面性能的最大平衡。
发明内容
本发明的主要目的是针对现有网格通信技术在可扩展性，广域网使用性能和通信效率之间不能兼顾的情况，提出一种改进的面向服务的自适应电力网格通信架构，使在满足可扩展，可广域使用的同时，尽可能的按照服务类型提高通信效率。此外，本发明还提供了该架构所采用的方法。
本发明所述的一种面向服务的自适应电力网格通信架构，包括通信层，所述通信层主要由选择适配器、通信适配器和多个通信接口组成，所述用于接受上层网格服务通信要求的选择适配器通过各通信接口与通信适配器相连，通信适配器再通过多个通信接口与物理层连接；其中
选择适配器：将上层网格服务的通信要求按照任务目的和通信范围来选择通信接口，当收到远方的通信消息时，则反向将数据传递给上层网格服务；
通信适配器：当选择适配器按预定选定相应的通信协议之后，通信适配器负责将信息按照这种协议在网络上传递，它的底层是电力网格的本地服务层的物理器件；
通信接口：按照相应的协议实现对数据的封装，通信接口的选择按照任务和通信范围的选择而不同。
上述选择适配器包括：
对于任何一个通信节点，当一个上层事务S的通信开始时先查找通信列表中S所在的相关行然后选取质量V值最高的协议P的装置；该通信列表的形式为
| P1 | P2 | ...... | |
| S1 | V11 | V12 | ...... |
| S2 | V21 | V22 | ...... |
| ...... | ...... | ...... | ...... |
通过协议P的通信接口完成事务S所需要的通信传输装置；
当事务S结束时可以计算出新的质量V值的装置；
如果新的V值和旧的V值相比差距超出一定范围ε(ε的值可以在系统部署时根据实际情况设定)则更新V值并退出，或者直接退出的装置；
每次事务由发起方选择通信协议，通信的另一方在接收到发起方的通信后按照相同的方式回应的装置。
当事务S结束时可以计算出新的质量V值的装置采用下式计算质量V值：
V＝0-log10T-1
其中T表示使用P协议时事务S的完成时间。
上述面向服务的自适应电力网格通信架构所采用的方法，该架构的通信层采用以下步骤实现通信：
(1)选择适配过程：将上层网格服务的通信要求按照任务目的和通信范围来选择通信接口，当收到远方的通信消息时，则反向将数据传递给上层网格服务；
(2)通信适配过程：当选择适配按预定选定相应的通信协议之后，将信息按照这种协议在网络上传递，它的底层是电力网格的本地服务层的物理器件。
上述步骤(1)中的选择适配过程包括以下步骤：
(11)对于任何一个通信节点，当一个上层事务S的通信开始时先查找通信列表中S所在的相关行然后选取质量V值最高的协议P；该通信列表的形式为
| P1 | P2 | ...... | |
| S1 | V11 | V12 | ...... |
| S2 | V21 | V22 | ...... |
| P1 | P2 | ...... | |
| ...... | ...... | ...... | ...... |
(12)通过协议P的通信接口完成事务S所需要的通信传输；
(13)当事务S结束时计算出新的质量V值；
(14)如果新的质量V值和旧的质量V值相比，差距超出一定范围ε，则更新质量V并退出，或者直接退出；
(15)每次事务由发起方选择通信协议，通信的另一方在接收到发起方的通信后按照相同的方式回应。
上述步骤(13)采用下式计算质量V值：
V＝0-log10T-1
其中T表示使用P协议时事务S的完成时间
本发明提供一种“插件化”的通信接口组合方式和相应的通信端的协同机制：(1)在各通信端实现“插件化”的通信接口组合；(2)各通信端根据访问服务的内容动态的选择通信协议。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是通信选择流程图。
具体实施方式
为了满足上述不同要求，同时保证通信层实现的整体性。在实现电力网格时本发明使用了“插件化”的方式实现通信层的工作，以封尽最大可能实现上述多方面的需求。
在这里本发明选取了SOAP，RPC，XMLRPC和TCP/IP Socket作为被选的通信接口。同时也预留了扩展接口。
图1是本发明的结构示意图，即插件式通信层实现方式的简图。从图中可见整个通信层由选择适配、通信适配和多个通信接口组成。
选择适配：选择适配的工作是将上层网格服务的通信要求按照任务目的和通信范围来选择通信接口。相对应地，当收到远方的通信消息时，它也将反向将数据传递给上层网格服务。
通信适配：当选择适配按预定选定相应的通信协议之后，通信适配负责将信息按照这种协议在网络上传递。在它的底层是电力网格的本地服务层的物理器件。
通信接口：通信接口按照相应的协议实现对数据的封装，通信接口的选择按照任务和通信范围的选择而不同，例如：CORBA接口可以用于局域网内部潮流计算，最大限度的提高计算和收敛速度。同时留有扩展接口，留待需要新的通信协议实现时使用。
在各节点上由不同的接口实现不同的通信协议，各节点的上层事务按照统一的算法选择合适的通信协议。这样的设计方法使得电力网格通信层同时实现了原有的电力监控系统常用的通信协议(以CORBA为代表)和符合OGSA框架的SOAP协议，这样就保证了通信层的高效率和开放性，同时也能对现有产品最大程度兼容。由专门的适配完成选择和通信任务，而从外部看来以上的所有器件都融为一体，这就维持了通信层的整体性。不妨碍按照OGSA框架用服务的思想来装应用的需求。接口的数量可以按照需要方便的增加，以满足系统扩展其它通信协议的需求，这就给系统带来了额外的可扩展性能。
显而易见，要实现上述插件式通信层，选择适配是关键。考虑到电力网格系统中事务的多样性以及易于扩展更多的通信协议和应用需求，本发明选择了自适应的适配选择方式。
网络上需要通信的节点都会保留一张如表1的通信列表，
| P1 | P2 | ...... | |
| S1 | V11 | V12 | ...... |
| S2 | V21 | V22 | ...... |
| ...... | ...... | ...... | ...... |
借鉴QoS的思想，通信列表反映出了该节点在不同事务中使用不同传输协议所获得的不同质量。其中P代表相应的协议，S代表某一种或某一类事务，对应的V代表事务S在依赖协议P时的质量。V若为NULL代表使用P协议无法实现S事务。V的计算方法可以很多，这里给出一个可用的方法：V＝0-log10T-1其中T表示使用P协议时事务S的完成时间。
自适应的选择适配工作流程如图2所示：
(1)对于任何一个通信节点，当一个上层事务S的通信开始时先查找通信列表中S所在的相关行，然后选取V值最高的协议P，
(2)并且通过协议P的通信接口完成事务S所需要的通信传输，
(3)当S结束时可以计算出新的V值，
(4)如果新值和旧值相比差距超出一定范围ε(ε的值可以在系统部署时根据实际情况设定)则更新V并退出，或者直接退出，
(5)每次事务由发起方选择通信协议，通信的另一方在接收到发起方的通信后按照相同的方式回应。这样能保证双方通信协议的一致性。
当需要扩展新的通信协议时只要在通信列表上增加一列，并且给予初值(也包括NULL值)即可；当有新的事务或者事务组出现时，只要在通信列表上增加一行，并且给予初值(也包括NULL值)即可。由于上述适配算法的自适应性，符合客观环境的V值会较快的得到更新。
在网络环境相对稳定的情况下，通信列表中的V值不会频繁更新。虽然每次事务S结束后都会得出不同的V值，但是只要网络环境没有根本变化，新旧V值的差距不会很大。此时只要确定好ε的范围就不会引发频繁更新。同时在一次事务中只有一次查表和两次比较的额外开销，上述操作所带来的系统负担是可以接受的。
Claims (4)
1.一种面向服务的自适应电力网格通信系统，包括通信层，其特征是：所述通信层主要由选择适配器、通信适配器和多个通信接口组成，所述用于接受上层网格服务通信要求的选择适配器通过各通信接口与通信适配器相连，通信适配器再通过多个通信接口与物理层连接；其中
选择适配器：将上层网格服务的通信要求按照任务目的和通信范围来选择通信接口，当收到远方的通信消息时，则反向将数据传递给上层网格服务；选择适配器包括：对于任何一个通信节点，当一个上层事务S的通信开始时先查找通信列表中S所在的相关行然后选取质量V值最高的协议P的装置；该通信列表的形式为
通过协议P的通信接口完成事务S所需要的通信传输装置；
当事务S结束时可以计算出新的质量V值的装置；
如果新的V值和旧的V值相比差距超出一定范围ε则更新V值并退出的装置；
通信适配器：当选择适配器按预定选定相应的通信协议之后，通信适配器负责将信息按照这种协议在网络上传递，它的底层是电力网格的本地服务层的物理器件；
通信接口：按照相应的协议实现对数据的封装，通信接口的选择按照任务和通信范围的选择而不同。
2.根据权利要求1所述的面向服务的自适应电力网格通信系统，其特征是：当事务S结束时可以计算出新的质量V值的装置采用下式计算质量V值：
V＝0-log10T-1
其中T表示使用P协议时事务S的完成时间。
3.一种面向服务的自适应电力网格通信方法，应用于面向服务的自适应电力网格通信系统中，所述电力网格通信系统包括通信层，其特征在于通信层采用以下步骤实现通信：
(1)选择适配过程：将上层网格服务的通信要求按照任务目的和通信范围来选择通信接口，当收到远方的通信消息时，则反向将数据传递给上层网格服务，选择适配过程包括以下步骤：
(11)对于任何一个通信节点，当一个上层事务S的通信开始时先查找通信列表中S所在的相关行然后选取质量V值最高的协议P；该通信列表的形式为
(12)通过协议P的通信接口完成事务S所需要的通信传输；
(13)当事务S结束时计算出新的质量V值；
(14)如果新的质量V值和旧的质量V值相比，差距超出一定范围ε，则更新质量V并退出；
(2)通信适配过程：当选择适配按预定选定相应的通信协议之后，将信息按照这种协议在网络上传递，完成上述通信适配过程的通信适配器的底层是电力网格的本地服务层的物理器件。
4.根据权利要求3所述的面向服务的自适应电力网格通信方法，其特征是：步骤(13)采用下式计算质量V值：
V＝0-log10T-1
其中T表示使用P协议时事务S的完成时间。
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