CN104243350B - 一种电力交换机业务流处理方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电力交换机业务流处理方法及其系统。方法包括下述步骤：(1)对电力通信业务流进行分类；(2)对电力通信业务流进行分类流量统计；(3)对电力通信业务报文进行异常识别；(4)对电力通信业务流进行优先级划分；(5)对电力通信业务流分配资源。系统包括业务流识别模块、分类流量统计模块、报文特征识别模块、业务流优先级划分模块和优先级调度策略模块，本发明使得电力通信业务流在交换机设备内得到分类处理、业务流统计和异常报文处理，并解决了共网共口组网方式中不同业务流的资源分配问题，满足电力通信业务共网共口传输需求，达到进一步简化电力通信网络结构、降低建设成本、提高网络可靠性的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能变电站网络通信技术，具体涉及一种电力交换机业务流处理方法及其系统。
背景技术
智能变电站普遍采用合并单元进行过程层数字化采样值数据传输，依靠GOOSE报文传输一次设备状态和控制命令。工业以太网交换机除承载传统的站级通信服务外，开始逐渐替代传统电缆，成为维系一、二次设备关联的中枢设备。由此可见交换机的性能和运行情况将直接影响全站运行的可靠性。但是目前的工业以太网交换机仍沿用传统商用以太网交换机的技术，仅仅具有通用以太网性能如吞吐量、转发时延、零丢包、环网自愈时间，已及通用的以太网功能如网络安全技术、虚拟局域网技术、风暴控制技术、组播技术、端口镜像等常规技术，需要提供一种满足智能变电站整个二次系统的特点、整个自动化系统的网络需求，针对系统中网络报文识别及异常处理的技术方案。
目前智能变电站网络交换机没有统一的网络架构，多采用“三层两网”网络结构，站控层和过程层两层网络物理上独立组网，220kV电压等级以上采用冗余的双星形拓扑结构，GOOSE和SV网物理独立。110kV电压等级采用单星形拓扑结构。上述组网方式，致使变电站内交换机数量较多。同时智能变电站网络交换机对接入设备发出的异常报文缺乏识别和处理能力，正常的转发会导致异常报文在网络上传播开，从而引起网络性能下降，如瞬间发送超大流量组播，可能会导致网络瘫痪，而查找故障原因又非常困难。
本发明人于现有的智能变电站网络交换机应用情况及2013年新一代智能变电站的深入研究及已有技术的实施进展情况发现，需要提供一种简化网络结构，降低建设成本，提高网络可靠性，提高现场调试效率，增强运维检修能力的技术方案，以优化网络结构，采用“共网共口(接入设备采用一个物理端口传输SV、Goose、MMS报文至统一网络)”网络结构，有效减少交换机数量。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种电力交换机业务流处理方法及其系统，本发明可解决电力通信业务共网共口传输中的业务流分类处理、流量统计、异常诊断和资源分配问题，达到进一步简化电力通信网络结构、降低建设成本、提高网络可靠性的效果。通过本发明方法及系统可实现电力交换机设备对电力通信业务流的分类处理及资源分配，达到符合新一代智能变电站“共网共口”网络结构的建设需求。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种电力交换机业务流处理方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：
(1)对电力通信业务流分类；
(2)统计电力通信业务流并对其分类；
(3)异常识别电力通信业务报文；
(4)对电力通信业务流进行优先级划分；
(5)对电力通信业务流分配资源。
进一步地，所述步骤(1)中，应用业务流识别模块对所述电力通信业务流进行分类，包括基于业务流报文源MAC地址识别、目的MAC地址识别、VLAN识别和APPID识别业务流，将电力通信业务流分为电力业务中的MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四种业务流。
进一步地，所述步骤(2)中，应用分类流量统计模块对电力通信业务流进行分类流量统计，包括基于MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四种电力通信业务流，统计出所述MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文的流量。
进一步地，所述步骤(3)中，应用报文特征识别模块对电力通信业务报文进行异常识别，包括建立MMS报文识别模型、GOOSE报文识别模型、SV报文识别模型和同步报文识别模型，所述MMS报文识别模型、GOOSE报文识别模型、SV报文识别模型和同步报文识别模型根据报文中协议数据单元PDU内容和帧长对报文进行异常识别，对不符合变电站通信报文协议数据单元PDU内容类型的报文进行丢弃处理，并将处理后得出MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四种电力通信业务流队列。
进一步地，所述步骤(4)中，根据电力通信业务的实时性要求，应用业务流优先级划分模块对电力通信业务流进行优先级划分，其中包括将SV报文划入优先级7，并映射至队列3：将GOOSE报文划入优先级5，并映射至队列2；将同步报文划入优先级3，并映射至队列1；将MMS报文划入优先级1，并映射至队列0。
进一步地，所述步骤(5)中，应用优先级调度策略模块对电力通信业务流分配资源，所述调度策略模块包含标准调度策略和权重调度策略，所述标准调度策略严格遵守先传输优先级高队列的原则，所述权重调度策略按8:4:2:1的策略对所述MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四个队列进行权重划分，对四个队列分配系统资源，实现对电力通信业务流的资源分配。
本发明还提供一种电力交换机业务流处理方法的业务流处理系统，其特征在于，所述系统包括业务流识别模块、分类流量统计模块、报文特征识别模块、业务流优先级划分模块和优先级调度策略模块；
所述业务流识别模块，用于识别电力交换机设备接收的电力通信业务流，将电力通信业务流分为电力业务中的MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四种业务流；
所述分类流量统计模块，用于分类统计电力通信业务中的MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文的流量；
所述报文特征识别模块，用于识别异常电力通信业务流报文，并丢弃异常报文；
所述业务流优先级划分模块，用于将MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四种业务流划入四个优先级队列；
所述优先级调度策略模块，用于对MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四个优先级队列进行权重划分。
进一步地，所述业务流识别模块用于对源MAC地址识别、目的MAC地址识别、VLAN识别和APPID识别；
所述分类流量统计模块用于MMS报文统计、GOOSE报文统计、SV报文统计和同步报文统计，并分析四种报文的误码率。
进一步地，所述报文特征识别模块，包括建立MMS报文识别模型、GOOSE报文识别模型、SV报文识别模型和同步报文识别模型，所述MMS报文识别模型、GOOSE报文识别模型、SV报文识别模型和同步报文识别模型根据协议数据单元PDU内容和帧长对报文进行识别，对不符合变电站通信报文协议数据单元PDU内容类型的报文进行丢弃处理。
进一步地，所述业务流优先级划分模块将所述SV报文划入优先级7，并映射至队列3，将所说GOOSE报文划入优先级5，并映射至队列2，将所述同步报文划入优先级3，并映射至队列1，将所述MMS报文划入优先级1，并映射至队列0；
所述优先级调度策略模块包含标准调度策略和权重调度策略，所述标准调度策略严格遵守先传输优先级高队列的原则，对MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四种业务流进行资源分配，所述权重优先级调度策略对MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四个优先级队列进行权重划分，并对四个优先级队列分配系统资源。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
1、本发明针对电力交换机设备，提供的业务流处理方法，可实现业务报文的识别，网络按照业务报文类型和业务报文属性设置优先级队列，能够确保关键应用和时间要求高的业务报文优先进行传输。
2、本发明在电力交换机设备中引入针对电力通信业务的业务流识别机制，并提出了基于业务流的资源分配方案，为新一代智能变电站“共网共口”网络结构建设提出了解决方案；解决了共网共口组网方式中不同业务流的资源分配问题；
3、本发明针对电力通信业务，通过构建业务流识别模块、分类流量统计模块、报文特征识别模块、业务流优先级划分模块和优先级调度策略模块，使得电力通信业务流在交换机设备内得到分类处理、业务流统计和异常报文处理，可有效的过滤异常业务报文，满足电力通信业务共网共口传输需求，达到进一步简化电力通信网络结构、降低建设成本、提高电力系统网络可靠性的效果。
附图说明
图1是本发明提供的电力交换机业务流处理方法流程图；
图2是本发明提供的电力交换机业务流处理系统原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明要解决的技术问题是提供一种电力系统通信中交换机业务流处理方法，可实现业务报文的识别，网络按照业务报文类型和业务报文属性设置优先级队列，能够确保关键应用和时间要求高的业务报文优先进行传输。
为解决上述技术问题，本发明提供了电力工业以太网交换机的业务流处理方法，其流程图如图1所示，包括：
(1)接收由网络设备插入业务应用属性后的业务流A；应用业务流识别模块对所述业务流A进行业务流分类，基于业务流报文源MAC地址识别、目的MAC地址识别、VLAN识别和APPID识别业务流，将所述业务流A分为业务流A1(MMS报文)、业务流A2(GOOSE报文)、业务流A3(SV报文)和业务流A4(同步报文)四种业务流A队列；
(2)应用分类流量统计模块对所述四种业务流A进行分类流量统计，统计出所述MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文的流量，并计算误码率；
(3)应用报文特征识别模块对所述四种业务流A报文进行异常诊断及处理，包括建立MMS报文识别模型、GOOSE报文识别模型、SV报文识别模型和同步报文识别模型，所述模型根据报文PDU内容和帧长对报文进行识别，对不符合模型标准的报文进行丢弃处理；处理后得出业务流B1(MMS报文)、业务流B2(GOOSE报文)、业务流B3(SV报文)和业务流B4(同步报文)四种业务流B队列；
(4)应用业务流优先级划分模块将所述四种业务流B划入队列0、队列1、队列2和队列3，实现所述四种业务流B的区别优先级队列划分；所述优先级划分模块根据电力通信业务的实时性要求进行划分，包括将所述SV报文划入优先级7，并映射至队列3，将所说GOOSE报文划入优先级5，并映射至队列2，将所述同步报文划入优先级3，并映射至队列1，将所述MMS报文划入优先级1，并映射至队列0。
(5)应用优先级调度策略模块对电力通信业务流分配资源，所述调度策略模块包含标准调度策略和权重调度策略，所述标准调度策略严格遵守先传输优先级高队列的原则，所述权重调度策略按8:4:2:1的策略对所述MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四个队列进行权重划分，对四个队列分配系统资源，实现对电力通信业务流的资源分配。
本发明还提供一种电力交换机业务流处理系统，其原理图如图2所示，包括：业务流识别模块、分类流量统计模块、报文特征识别模块、业务流优先级划分模块和优先级调度策略模块，其中：
所述业务流识别模块，用于识别电力交换机设备接收的业务流，将业务流分为电力业务中的MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四种业务流；包括对源MAC地址识别、目的MAC地址识别、VLAN识别和APPID识别；
所述分类流量统计模块，用于分类统计电力通信业务中的MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文的流量；包括对MMS报文统计、GOOSE报文统计、SV报文统计和同步报文统计，并分析四种报文的误码率；
所述报文特征识别模块，用于识别异常业务流报文，并丢弃异常报文；包括建立MMS报文识别模型、GOOSE报文识别模型、SV报文识别模型和同步报文识别模型，所述模型根据报文PDU内容和帧长对报文进行识别，对不符合模型标准的报文进行丢弃处理；
所述业务流优先级划分模块，用于将所述四种业务流划入四个优先级队列；将所述SV报文划入优先级7，并映射至队列3，将所说GOOSE报文划入优先级5，并映射至队列2，将所述同步报文划入优先级3，并映射至队列1，将所述MMS报文划入优先级1，并映射至队列0；
所述优先级调度策略模块，用于对所述四个优先级队列进行权重划分。所述调度策略模块包含标准调度策略和权重调度策略，所述标准调度策略严格遵守先传输优先级高队列的原则，对四个队列分配系统资源，所述权重调度策略按8:4:2:1的策略对四个队列进行权重划分，对四个队列分配系统资源。
采用本发明提供的电力交换机业务流处理方法和系统，通过构建业务流识别模块、分类流量统计模块、报文特征识别模块、业务流优先级划分模块和优先级调度策略模块，使得电力通信业务流在交换机设备内得到分类处理、业务流统计和异常报文处理，并解决了共网共口组网方式中不同业务流的资源分配问题，满足电力通信业务共网共口传输需求，达到进一步简化电力通信网络结构、降低建设成本、提高网络可靠性的效果。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (2)
1.一种电力交换机设备的业务流处理方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(1)对电力通信业务流进行分类；
(2)对电力通信业务流进行分类流量统计；
(3)对电力通信业务报文进行异常识别；
(4)对电力通信业务流进行优先级划分；
(5)对电力通信业务流分配资源；
所述步骤(1)中，应用业务流识别模块对所述电力通信业务流进行分类，包括基于业务流报文源MAC地址识别、目的MAC地址识别、VLAN识别和APPID识别业务流，将电力通信业务流分为电力业务中的MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四种业务流；
所述步骤(2)中，应用分类流量统计模块对电力通信业务流进行分类流量统计，包括基于MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四种电力通信业务流，统计出所述MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文的流量；
所述步骤(3)中，应用报文特征识别模块对电力通信业务报文进行异常识别，包括建立MMS报文识别模型、GOOSE报文识别模型、SV报文识别模型和同步报文识别模型，所述MMS报文识别模型、GOOSE报文识别模型、SV报文识别模型和同步报文识别模型根据报文中协议数据单元PDU内容和帧长对报文进行异常识别，对不符合变电站通信报文协议数据单元PDU内容类型的报文进行丢弃处理，并将处理后得出MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四种电力通信业务流队列；
所述步骤(4)中，应用业务流优先级划分模块对电力通信业务流进行优先级划分，所述优先级划分模块根据电力通信业务的实时性要求进行划分，包括将SV报文划入优先级7，并映射至队列3，将GOOSE报文划入优先级5，并映射至队列2，将同步报文划入优先级3，并映射至队列1，将MMS报文划入优先级1，并映射至队列0；
所述步骤(5)中，应用优先级调度策略模块对电力通信业务流分配资源，所述调度策略模块包含标准调度策略和权重调度策略，所述标准调度策略严格遵守先传输优先级高队列的原则，所述权重调度策略按8:4:2:1的策略对所述MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四个队列进行权重划分，对四个队列分配系统资源，实现对电力通信业务流的资源分配。
2.一种如权利要求1中所述的电力交换机设备的业务流处理方法的业务流处理系统，其特征在于，所述系统包括业务流识别模块、分类流量统计模块、报文特征识别模块、业务流优先级划分模块和优先级调度策略模块；
所述业务流识别模块，用于识别电力交换机设备接收的电力通信业务流，将电力通信业 务流分为电力业务中的MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四种业务流；
所述分类流量统计模块，用于分类统计电力通信业务中的MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文的流量；
所述报文特征识别模块，用于识别异常电力通信业务流报文，并丢弃异常报文；
所述业务流优先级划分模块，用于将MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四种业务流划入四个优先级队列；
所述优先级调度策略模块，用于对MMS报文、GOOSE报文、SV报文和同步报文四个优先级队列进行权重划分；
所述业务流识别模块用于对源MAC地址识别、目的MAC地址识别、VLAN识别和APPID识别；
所述分类流量统计模块用于MMS报文统计、GOOSE报文统计、SV报文统计和同步报文统计，并分析四种报文的误码率；
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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