CN105429781A - 一种基于iec61850/mms的网络通信设计方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于IEC61850/MMS的网络通信设计方法，所述方法将通信结构分为三个层次：抽象通信服务模块（1）、特定服务映射模块（2）和制造报文规范模块（3）。所述抽象通信服务模块、特定服务映射模块、制造报文规范模块分别设计成各自独立的并发任务，每个任务有各自的进程，任务的执行各自独立；任务之间的信息通信采取松耦合通信异步模式，设置先入先出的消息队列实现模块间的消息传输活动。本发明采用模块化、并发的方式进行网络通信设计，利用消息队列实现模块之间的异步通信，能够降低ACSI抽象通信服务与具体通信协议MMS之间的耦合度，更好地适应今后低层网络通信协议的发展。本发明方法维护简单、可扩展性高；适应低层通信协议的发展。

Description

一种基于IEC61850/MMS的网络通信设计方法
技术领域
本发明涉及一种基于IEC61850/MMS的网络通信设计方法，属网络通信技术领域。
背景技术
目前基于IEC61850、MMS的通信设计方法存在的问题在于，IEC61850规定的ACSI（AbstractCommunicationServiceInterface）抽象通信服务直接映射为对应的MMS（ManufacturingMessageSpecification，制造报文规范）通信服务，与具体通信协议MMS之间耦合度高，且采用同步的方法，此种设计方式虽然简单直接，但存在一定的缺陷，难以适应今后低层网络通信协议的发展，造成软件实现的可重用性低，维护升级困难。
发明内容
本发明的目的是，根据目前基于IEC61850、MMS的通信设计方法存在的问题，本发明提出一种基于IEC61850/MMS的网络通信设计方法，能更好地适应今后低层网络通信协议的发展，使软件实现的维护升级简单方便，降低工作量。
实现本发明的技术方案是，本发明一种基于IEC61850/MMS的网络通信设计方法，所述方法将通信结构分为三个层次，包括，
抽象通信服务模块，用于提供IEC61850所规定的用于客户和远方服务器之间的通信服务，执行ACSI服务管理。
特定服务映射模块，用于执行特定通信服务映射，通过ACSI消息与MMS消息的相互转换实现IEC61850规定的抽象通信服务。
制造报文规范模块，用于实现具体的MMS通信服务。
所述抽象通信服务模块、特定服务映射模块、制造报文规范模块分别设计成各自独立的并发任务，每个任务有各自的进程，任务的执行各自独立；任务之间的信息通信采取松耦合通信异步模式，设置先入先出的消息队列实现模块间的消息传输活动。
所述抽象通信服务模块的通信服务，包括实时数据访问和获取、设备控制、事件报告和日志、文件传输；所述抽象通信服务模块的执行ACSI服务管理，包括ACSI服务接口函数、ACSI模型、ACSI服务管理器。
所述ACSI服务接口函数是提供给61850用户使用的接口函数。
所述ACSI模型实现IEC61850标准中定义的基本信息模型和信息交换服务模型；基本信息模型包括服务器、逻辑设备、逻辑节点、数据对象和数据属性；信息交换服务模型包括数据集和控制块。
所述ACSI服务管理器负责ACSI服务的管理，一方面处理61850用户调用ACSI服务接口函数时产生的ACSI消息，另一方面处理接收到的ACSI消息，同时更新维护ACSI模型。
所述MMS通信服务，包括MMS服务处理函数、MMS数据模型、制造报文协议机MMPM和ASN.1编解码器。
所述MMS服务处理函数处理MMS用户发出的服务请求、响应原语及接收到的服务确认、指示原语。
所述MMS数据模型对MMS定义的层次对象模型进行建模；所述层次对象模型包括虚拟制造设备VMD、域Domain、有名变量NamedVariable。
所述MMPM协议机依照MMS定义的协议规范执行MMS环境管理，响应外部事件，执行MMS状态转换，并进行相关操作，发出MMS协议数据单元PDU；所述外部事件包括MMS用户发出的服务原语、接收到的MMS协议数据单元PDU。
所述ASN.1编解码器依据抽象语法标记ASN.1的基本编码规则执行MMS协议数据单元PDU的编码和解码。
在通信的下行方向，MMPM协议机根据下发的MMS消息，调用MMS服务处理函数，执行MMS状态转换，构造MMS协议数据单元PDU，ASN.1编解码器对MMS协议数据单元PDU进行编码，形成报文，下发给底层通信系统；在通信的上行方向，MMPM协议机将底层通信系统上传的报文，通过ASN.1编解码器对报文解码形成MMS协议数据单元PDU，调用MMS服务处理函数，执行MMS状态转换，同时解析MMS协议数据单元PDU生成MMS消息，上传。
所述ACSI消息封装了IEC61850中定义的抽象通信服务的相关服务参数及服务类型。
所述MMS消息封装了MMS中定义的通信协议的相关服务参数及服务类型。
所述底层通信系统是由表示层ACSE+TCP/IP+以太网构成的底层通信架构。
本发明的有益效果是，本发明采用模块化、并发的方式进行基于IEC61850、MMS的网络通信设计，利用消息队列实现模块之间的异步通信，能够降低ACSI抽象通信服务与具体通信协议MMS之间的耦合度，更好地适应今后低层网络通信协议的发展，使软件实现的可重用性得到提高，维护更简单、可扩展性高；适应低层通信协议的发展。
附图说明
图1为本发明基于IEC61850/MMS的网络通信结构图；
图2为本发明设计方法客户端、服务器端之间交互信息的通信过程；
图3为本发明设计方法相关的客户端的核心类的关系图；
图4为本发明设计方法相关的服务器端的核心类的关系图；
图1中，1是ACSI模块；2是SCSM模块；3是MMS模块。
具体实施方式
现结合图1介绍本发明一种基于IEC61850/MMS的网络通信设计方法的具体实施方式。图1为本实施例基于IEC61850/MMS的网络通信结构图。
本实施例基于IEC61850/MMS的网络通信设计方法，将通信结构分为三个层次，自上而下分别是抽象通信服务模块１、特定服务映射模块２、制造报文规范模块３。所述抽象通信服务模块、特定服务映射模块、制造报文规范模块分别设计成各自独立的并发任务，每个任务有各自的进程，任务的执行各自独立。任务之间的信息通信采取松耦合通信异步模式，设置先入先出的消息队列实现模块间的消息传输活动。
本发明设计方法客户端、服务器端之间交互信息的通信过程如图２所示。
参照图2，以“读数据值”服务为例描述通信过程：
A.客户端
（１）抽象通信服务模块发送进程：当ACSI客户端调用ACSI服务接口函数GetDataValuesRequest时，ACSI服务管理器产生相应的ACSI服务请求（ACSI消息），置入ACSI发送消息队列。
（２）特定服务映射模块发送进程：从ACSI发送消息队列中取出ACSI消息，SCSM服务映射函数将ACSI消息映射成相应的MMS消息，置入MMS发送消息队列。
（３）制造报文规范模块发送进程：从MMS发送消息队列中取出MMS消息，MMPM协议机调用MMS服务处理函数，执行MMS环境管理，并依据MMS消息构造相应的MMS协议数据单元PDU（MMSPDU），ASN.1编解码器对MMSPDU进行编码，经过底层协议栈生成报文，发送。
B.服务器端
（４）制造报文规范模块接收进程：服务器端接收到报文，ASN.1编解码器对报文进行解码，生成MMSPDU，MMPM协议机调用处理函数执行MMS环境管理，调用MMSPDU解析函数解析MMSPDU生成MMS消息，置入MMS接收消息队列。
（５）特定服务映射模块接收进程：从MMS接收消息队列中取出MMS消息，SCSM服务映射函数将MMS消息映射成相应的ACSI消息，置入ACSI接收消息队列。
（６）抽象通信服务模块接收进程：从ACSI接收消息队列中取出ACSI消息，ACSI服务管理器处理接收到的ACSI消息，调用ACSI服务接口函数GetDataValuesResponse，产生相应的ACSI服务响应（ACSI消息），置入ACSI发送消息队列。
（７）同（2）、（3）。
C.客户端
（８）同（4）、（5）。
（９）抽象通信服务模块接收进程：从ACSI接收消息队列中取出ACSI消息，ACSI服务管理器处理接收到的ACSI消息，保存、显示“读数据值”服务返回的参数。
本实施例设计方法相关的客户端、服务器端的核心类的UML关系图分别如图3、图4所示。
ACSIManager_client类、ACSIManager_server类分别为客户端、服务器端的ACSI管理器类，负责ACSI服务管理。TPAA类为双边应用关联类，定义了61850客户端和服务器端之间的连接。
ACSIManager_client与TPAA为一对一的关系，ACSIManager_server与TPAA为一对多的关系，可以面向多个客户端的连接请求。SCSMManager为映射管理器类，负责特定服务映射管理，实现ACSI消息对MMS消息的转换。
MMPM类负责MMS环境管理，实现与对等MMS实体的通信服务。VMD类为虚拟制造设备类，是真实物理设备的抽象实体，包含物理设备的相关信息，同时作为MMS通信中的服务器角色，维护与不同客户端所建立的连接，每个连接对应有各自的MMPM对象，维护在该连接上的MMS通信，与MMPM类为一对多的关系。MMS_client类作为MMS通信中的客户角色，维护与服务器端所建立的连接，与MMPM类为一对一的关系。
ACSI_MsgQue为ACSI消息队列，保存通信过程中上下行的ACSI消息。
MMS_MsgQue为MMS消息队列，保存通信过程中上下行的MMS消息。

Claims (7)

1.一种基于IEC61850/MMS的网络通信设计方法，其特征在于，所述方法将通信结构分为三个层次，包括，
抽象通信服务模块，用于提供IEC61850所规定的用于客户和远方服务器之间的通信服务，执行ACSI服务管理；
特定服务映射模块，用于执行特定通信服务映射，通过ACSI消息与MMS消息的相互转换实现IEC61850规定的抽象通信服务；
制造报文规范模块，用于实现具体的MMS通信服务；
所述抽象通信服务模块、特定服务映射模块、制造报文规范模块分别设计成各自独立的并发任务，每个任务有各自的进程，任务的执行各自独立；任务之间的信息通信采取松耦合通信异步模式，设置先入先出的消息队列实现模块间的消息传输活动。
2.根据权利要求1所述的一种基于IEC61850/MMS的网络通信设计方法，其特征在于，所述抽象通信服务模块通过其上的ACSI服务接口连接ACSI用户客户端/服务端；所述抽象通信服务模块与所述特定服务映射模块互联；所述特定服务映射模块与所述制造报文规范模块互联；所述制造报文规范模块与底层通信系统连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于IEC61850/MMS的网络通信设计方法，其特征在于，所述通信服务，包括实时数据访问和获取、设备控制、事件报告和日志、文件传输；所述执行ACSI服务管理，包括ACSI服务接口函数、ACSI模型、ACSI服务管理器；
所述ACSI服务接口函数是提供给61850用户使用的接口函数；
所述ACSI模型实现IEC61850标准中定义的基本信息模型和信息交换服务模型；基本信息模型包括服务器、逻辑设备、逻辑节点、数据对象和数据属性；信息交换服务模型包括数据集和控制块；
所述ACSI服务管理器负责ACSI服务的管理，一方面处理61850用户调用ACSI服务接口函数时产生的ACSI消息，另一方面处理接收到的ACSI消息，同时更新维护ACSI模型。
4.根据权利要求1所述的一种基于IEC61850/MMS的网络通信设计方法，其特征在于，所述MMS通信服务，包括MMS服务处理函数、MMS数据模型、制造报文协议机MMPM和ASN.1编解码器；
所述MMS服务处理函数处理MMS用户发出的服务请求、响应原语及接收到的服务确认、指示原语；
所述MMS数据模型对MMS定义的层次对象模型进行建模；所述层次对象模型包括虚拟制造设备VMD、域Domain、有名变量NamedVariable；
所述MMPM协议机依照MMS定义的协议规范执行MMS环境管理，响应外部事件，执行MMS状态转换，并进行相关操作，发出MMS协议数据单元PDU；所述外部事件包括MMS用户发出的服务原语、接收到的MMS协议数据单元PDU；
所述ASN.1编解码器依据抽象语法标记ASN.1的基本编码规则执行MMS协议数据单元PDU的编码和解码；
在通信的下行方向，MMPM协议机根据下发的MMS消息，调用MMS服务处理函数，执行MMS状态转换，构造MMS协议数据单元PDU，ASN.1编解码器对MMS协议数据单元PDU进行编码，形成报文，下发给底层通信系统；在通信的上行方向，MMPM协议机将底层通信系统上传的报文，通过ASN.1编解码器对报文解码形成MMS协议数据单元PDU，调用MMS服务处理函数，执行MMS状态转换，同时解析MMS协议数据单元PDU生成MMS消息，上传。
5.根据权利要求２所述的一种基于IEC61850/MMS的网络通信设计方法，其特征在于，所述ACSI消息封装了IEC61850中定义的抽象通信服务的相关服务参数及服务类型。
6.根据权利要求３所述的一种基于IEC61850/MMS的网络通信设计方法，其特征在于，所述MMS消息封装了MMS中定义的通信协议的相关服务参数及服务类型。
7.根据权利要求３所述的一种基于IEC61850/MMS的网络通信设计方法，其特征在于，所述底层通信系统是由表示层ACSE+TCP/IP+以太网构成的底层通信架构。
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