CN106059958A - 业务隔离方法和系统 - Google Patents

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牟敏
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Abstract

本发明公开了一种业务隔离方法和系统，所述方法包括：获取接收的待调度数据队列中属于第一大区的各个业务的标度值，所述标度值包括优先级和延时；根据获取的属于所述第一大区的各个业务的优先级对属于所述第一大区的各个业务进行第一次排队；当属于所述第一大区的各个业务中优先级相同的业务的个数大于预设阈值时，根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的延时对属于所述第一大区的优先级相同的各个业务进行第二次排队。本发明在接入侧实现同一大区内不同业务间的有效隔离，保证电力系统的安全性与稳定性，满足实际应用需要。

Description

业务隔离方法和系统
技术领域
本发明涉及电力通信技术领域，特别是涉及一种业务隔离方法和系统。
背景技术
在电力配电网中常常存在着多种业务，不同业务之间对通信系统的承载能力要求各异。多业务安全隔离对于电力通信系统的正常运行具有重要意义。根据智能电网的建设要求，电力通信终端接入网应覆盖所有业务终端的需求。然而不同属性的业务对网络特性的需求差异较大，例如保护类与控制类业务属于下行业务，数据量较小，但对安全性与延时性要求极高。信息监测类、视频类与市场营销类业务属于上行业务，无特殊延时要求，单点信息量较小但总体信息量庞大。为了保证电力系统的安全性与稳定性，根据《电力二次系统安全防护总体方案》的规定，对处于不同分区的业务要采取有效的隔离措施，隔离基本要求为：生产控制大区(I区)与管理信息大区(II区)业务间采用物理隔离，大区内不同业务之间采用逻辑隔离。但是现有技术还无法对同一大区内不同业务之间进行有效隔离。
发明内容
基于上述情况，本发明提出了一种业务隔离方法和系统，实现同一大区内不同业务间的有效隔离。
为了实现上述目的，本发明技术方案的实施例为：
一种业务隔离方法，包括以下步骤：
获取接收的待调度数据队列中属于第一大区的各个业务的标度值，所述标度值包括优先级和延时；
根据获取的属于所述第一大区的各个业务的优先级对属于所述第一大区的各个业务进行第一次排队；
当属于所述第一大区的各个业务中优先级相同的业务的个数大于预设阈值时，根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的延时对属于所述第一大区的优先级相同的各个业务进行第二次排队。
一种业务隔离系统，包括：
标度值获取模块，用于获取接收的待调度数据队列中属于第一大区的各个业务的标度值，所述标度值包括优先级和延时；
第一业务隔离模块，用于根据获取的属于所述第一大区的各个业务的优先级对属于所述第一大区的各个业务进行第一次排队；
第二业务隔离模块，用于当属于所述第一大区的各个业务中优先级相同的业务的个数大于预设阈值时，根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的延时对属于所述第一大区的优先级相同的各个业务进行第二次排队。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明业务隔离方法和系统，获取接收的待调度数据队列中属于第一大区的各个业务的标度值；根据属于该业务大区的各个业务的优先级对各个业务进行排队；当属于该业务大区的各个业务中优先级相同的业务的个数大于预设阈值时，根据优先级相同的各个业务的延时对优先级相同的各个业务进行排队，在接入侧实现同一大区内不同业务间的有效隔离，保证电力系统的安全性与稳定性，满足实际应用需要。
附图说明
图1为一个实施例中业务隔离方法流程图；
图2为一个实施例中电力LTE(Long Term Evolution，长期演进)网络部署架构示意图；
图3为基于图1所示方法一个具体示例中业务隔离方法流程图；
图4为一个实施例中基于隔离服务的优先调度框架示意图；
图5为一个实施例中核心网VPN(Virtual Private Network，虚拟专用网络)隔离示意图；
图6为一个实施例中业务隔离系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
一个实施例中业务隔离方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S101：获取接收的待调度数据队列中属于第一大区的各个业务的标度值，所述标度值包括优先级和延时；
这里，业务为各个不同的终端发送的业务数据。
具体地，上述大区为根据业务的不同属性划分的大区，第一大区包括生产控制大区和管理信息大区。
步骤S102：根据获取的属于所述第一大区的各个业务的优先级对属于所述第一大区的各个业务进行第一次排队；
步骤S103：当属于所述第一大区的各个业务中优先级相同的业务的个数大于预设阈值时，根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的延时对属于所述第一大区的优先级相同的各个业务进行第二次排队。
从以上描述可知，本发明业务隔离方法，在接入侧实现对同一大区内不同业务间的逻辑隔离，保证电力系统的安全性与稳定性，满足实际应用需要。
此外，在一个具体示例中，根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的延时对属于所述第一大区的优先级相同的各个业务进行第二次排队的方式包括：
根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的延时和属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的等待时间，计算属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的剩余时间；
根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的剩余时间对属于所述第一大区的优先级相同的各个业务进行排队。
一个业务的延时为该业务最大可容忍的时延，该业务的剩余时间＝该业务最大可容忍的时延-该业务的等待时间，业务的剩余时间越少优先级越高，例如业务1和业务2的优先级都是2，业务1的剩余时间是10ms，业务2的剩余时间是5ms，根据剩余时间对这些优先级相同的业务进行排队，得到数据队列为：业务2，业务1。
此外，在一个具体示例中，在获取接收的待调度数据队列中属于第一大区的各个业务的标度值之前，还包括步骤：
当所述待调度数据队列中各个业务所属的大区不同时，根据所述待调度数据队列中各个业务所属的大区的优先级对所述待调度数据队列中各个业务进行排队。
当待调度数据队列中各个业务属于不同的大区时，例如业务1属于生产控制大区，业务2属于管理信息大区，根据各个业务所属的大区的优先级对各个业务进行排队，生产控制大区的优先级高于管理信息大区的优先级，按照优先级从大到小对各个业务进行排队，得到数据队列为：业务1，业务2。
此外，在一个具体示例中，第一业务的等待时间根据接收所述第一业务时的时刻和计算所述第一业务剩余时间时的时刻确定，所述第一业务为属于所述第一大区的优先级相同的各个业务中的任意一个业务。
一个业务的等待时间＝计算该业务剩余时间时的时刻-接收该业务时的时刻，该业务剩余时间越短，优先级越高。
此外，在一个具体示例中，所述待调度数据队列中各个业务所属的大区根据所述待调度数据队列中各个业务的发送频段确定。
上述大区是通过其所属的无线频谱来确定的，整个无线频谱预先被划分成各种不同固定带宽的频段用于终端到基站的传输，基站通过判断接收到的业务属于哪个预先划分好的频段就可以知道其属于哪个大区。
为了更好地理解上述方法，以下详细阐述一个本发明业务隔离方法的应用实例。本应用实例通过TD-LTE(Time Division Long Term Evolution分时长期演进)电力专网实现对电网多业务的安全隔离。
所有业务终端的数据包被RRU(射频拉远单元)接收后，经过光纤链路传输到基站BBU(基带处理单元)进行基带处理，各类业务共享基站处理资源。如图2所示，BBU集中部署在变电站内，RRU及天线通常安装在信号覆盖范围广和室外易于信号发射的地方，如柱上开关、台变或环网柜旁。BBU与RRU的连接方式使用2芯光纤，以星型和链型组网为主。根据目前网络的安全性和设备能力考虑，非级联模式下，一个BBU最多下挂六个RRU，实现多个微小区覆盖；级联模式下，RRU还具有光纤直放站的功能，可以实现进一步级联延伸，扩大覆盖范围。BBU通过两条专用光纤连接至部署在县局或市局控制中心核心网设备。
如图3所示，上述业务隔离方法可以包括以下步骤：
步骤S301：基站接收各个业务终端发送的业务，各个业务组成待调度数据队列，终端给发送的业务上传相应的APN(Access Point Name，接入点)标识；
步骤S302：基站根据待调度数据队列中各个业务的发送频段确定各个业务所属的大区，所述大区包括生产控制大区和管理信息大区；
整个无线频谱预先被划分成各种不同固定带宽的频段用于终端到基站的传输，基站通过判断接收到的业务属于哪个预先划分好的频段就可以知道其属于哪个大区。
步骤S303：当待调度数据队列中各个业务所属的大区不同时，基站根据待调度数据队列中各个业务所属的大区的优先级对待调度数据队列中各个业务进行排队，所述大区包括生产控制大区和管理信息大区，生产控制大区的优先级高于管理信息大区的优先级；
当待调度数据队列中各个业务属于不同的大区时，例如业务1属于生产控制大区，业务2属于管理信息大区，根据各个业务所属的大区的优先级对各个业务进行排队，生产控制大区的优先级高于管理信息大区的优先级，按照优先级从大到小对各个业务进行排队，得到数据队列为：业务1，业务2。
步骤S304：基站获取接收的待调度数据队列中属于生产控制大区的各个业务的标度值和属于管理信息大区的各个业务的标度值，所述标度值包括优先级和延时；
LTE的QoS(Quality of Service，服务质量)通过不同的QCI(QoS ClassIdentifier，标度值)指示不同的业务QoS要求，所述QCI包括优先级和延时，由于数据业务请求均需在核心网创建相应承载，可认为不同的数据业务对应QCI不同。电网应用中，不同业务可以有不同的QCI，例如业务1、业务3和业务4都属于生产控制大区，基站获取业务1、业务3和业务4的标度值为：业务1优先级1，延时100ms；业务3优先级3，延时300ms；业务4优先级3，延时200ms。
可以通过QCI指示建立保证比特速率(Guaranteed Bit Rate，GBR)和不保证比特速率(Non-Guaranteed Bit Rate，NON-GBR)承载业务。GBR业务为保障带宽业务，其优先级高于NON-GBR业务，因此，当终端正在进行NON-GBR的低优先级业务时，如果临时产生高优先级业务，将根据PCRF配置原则建立GBR承载，并抢占NON-GBR承载业务，以保证高优先级业务可获得更多系统资源满足业务要求。
步骤S305：基站根据属于生产控制大区的各个业务的优先级对属于生产控制大区的各个业务进行排队，根据根据属于管理信息大区的各个业务的优先级对属于管理信息大区的各个业务进行排队；
例如根据上述业务1、业务3和业务4的优先级对各个业务进行排队，业务1的优先级高于业务3和业务4的优先级，业务1排在业务3和业务4的前面，业务3和业务4的优先级相同，处在数据队列的同一位置。
步骤S306：当属于生产控制大区的各个业务中优先级相同的业务的个数大于1时，基站根据属于生产控制大区的优先级相同的各个业务的延时和属于生产控制大区的优先级相同的各个业务的等待时间，计算属于生产控制大区的优先级相同的各个业务的剩余时间，同理，计算属于管理信息大区的优先级相同的各个业务的剩余时间；
一个业务的延时为该业务最大可容忍的时延，该业务的剩余时间＝该业务最大可容忍的时延-该业务的等待时间，上述优先级相同的各个业务中一个业务的等待时间＝计算该业务剩余时间时的时刻-接收该业务时的时刻，该业务剩余时间越短，优先级越高。
例如上述业务3优先级3，延时300ms，等待时间100ms；业务4优先级3，延时200ms，等待时间100ms，则计算业务3的剩余时间＝300ms-100ms＝200ms，业务4的剩余时间＝200ms-100ms＝100ms，业务4的剩余时间小于业务3的剩余时间，业务4的优先级高于业务3的优先级。
步骤S307：根据属于生产控制大区的优先级相同的各个业务的剩余时间对属于生产控制大区的优先级相同的各个业务进行排队，同理根据属于管理信息大区的优先级相同的各个业务的剩余时间对属于管理信息大区的优先级相同的各个业务进行排队。
例如上述业务4的剩余时间小于业务3的剩余时间，业务4的优先级高于业务3的优先级，得到数据队列为：业务4，业务3。
在根据各个业务的优先级进行排队后，一个优先级内仍有不止一个业务。当eNodeB(演进型Node B)中的资源调度器为同一优先级的不同业务分配时频资源时，还要进行第二次排队。排队准则是，按照剩余时间从小到大排队，调度器优先为最小剩余时间的业务进行时频资源分配。在这里，剩余时间的定义是，该业务最大可容忍的时延减去该业务的等待时间。然后，以用户业务为单位，通过自适应调制编码方式为用户业务选取信道质量最好的时频二维资源，最后，通过资源隔离映射器，将不同用户业务映射到实际物理资源块上进行数据发送。具体资源调度方法如图4所示。所有的终端数据包经过无线传输被RRU接收后，再通过光纤链路传输到基站BBU进行基带处理，各类业务共享基站处理资源。
从基站向上，电力业务数据通过交换机的GE(Gigabit Ethernet)端口接入到骨干传输网。骨干传输网采用基于光纤的物理媒介隔离。生产控制大区和管理信息大区分别单独通过专用光纤传输，两条光纤独立布设，相互之间不产生影响，这样能够严格保证数据的安全性、实时性以及稳定性。
经过骨干层的传输，业务信息到达位于电力主站的核心网。核心网支持多APN技术，不同的APN连接到不同的公用数据网(服务器)，APN之间相互隔离。GPRS(generalpacket radio service，通用分组无线服务)网络为终端用户提供多种网络的接入，这是通过终端上传的APN标识实现。SGSN(Service GPRS Supporting Node，服务GPRS支持节点)通过向DNS(Domain Name System，域名系统)查询APN对应的GGSN(Gateway GPRS SupportNode，网关GPRS支持节点)IP(Internet Protocol，网络之间互连的协议)地址，并和相应的GGSN建立GTP(GPRS Tunneling Protocol，GPRS隧道协议)连接，实现PDP(分组数据协议)上下文的激活，至此，终端具有访问外部网络的能力。在本申请中，在终端上同时激活多个APN接入点，通过不同的虚拟网络接口分别向SGSN发起PDP上下文激活请求，SGSN根据DNS解析的APN对应的GGSN IP地址，向对应的GGSN发起创建PDP上下文请求，最终终端可同时通过多个APN接入点并发访问其相关的网络资源，将不同的业务数据上传至相应业务系统主站平台，整个流程如图5所示。
从以上描述可知，本实施例在无线接入侧，采用固定频谱分配法与基于优先级的资源调度方法相结合的方式实现不同业务大区的业务承载，同一大区内的业务采用基于优先级和延时的资源调度方法，不同大区采用固定频谱分配法，生产控制大区终端接入频段与管理信息大区终端接入频段不交叠，从而实现空口数据传输的物理隔离；基站通过各个业务的APN标识，保证每种业务从BBU的不同上联GE口接入骨干传输设备，再将其传输到承载相应业务的核心网设备；骨干传输网采用基于光纤链路的物理媒介隔离，为不同大区的业务传输划分独立的物理通道；核心网支持多APN技术，不同的APN连接到不同的公用数据网(服务器)，APN之间相互隔离。
一个实施例中业务隔离系统，如图6所示，包括：
标度值获取模块601，用于获取接收的待调度数据队列中属于第一大区的各个业务的标度值，所述标度值包括优先级和延时；
第一业务隔离模块602，用于根据获取的属于所述第一大区的各个业务的优先级对属于所述第一大区的各个业务进行第一次排队；
第二业务隔离模块602，用于当属于所述第一大区的各个业务中优先级相同的业务的个数大于预设阈值时，根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的延时对属于所述第一大区的优先级相同的各个业务进行第二次排队。
如图6所示，在一个具体示例中，所述第二业务隔离模块602包括：
剩余时间计算单元6021，用于根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的延时和属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的等待时间，计算属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的剩余时间；
第二业务隔离单元6022，用于根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的剩余时间对属于所述第一大区的优先级相同的各个业务进行排队。
一个业务的延时为该业务最大可容忍的时延，该业务的剩余时间＝该业务最大可容忍的时延-该业务的等待时间，业务的剩余时间越少优先级越高，例如业务1和业务2的优先级都是2，业务1的剩余时间是10ms，业务2的剩余时间是5ms，根据剩余时间对这些优先级相同的业务进行排队，得到数据队列为：业务2，业务1。
如图6所示，在一个具体示例中，上述业务隔离系统还包括第三业务隔离单元604，用于当所述待调度数据队列中各个业务所属的大区不同时，在所述标度值获取模块601获取接收的待调度数据队列中属于第一大区的各个业务的标度值之前，根据所述待调度数据队列中各个业务所属的大区的优先级对所述待调度数据队列中各个业务进行排队。
当待调度数据队列中各个业务属于不同的大区时，例如业务1属于生产控制大区，业务2属于管理信息大区，根据各个业务所属的大区的优先级对各个业务进行排队，生产控制大区的优先级高于管理信息大区的优先级，按照优先级从大到小对各个业务进行排队，得到数据队列为：业务1，业务2。
此外，在一个具体示例中，第一业务的等待时间根据接收所述第一业务时的时刻和计算所述第一业务剩余时间时的时刻确定，所述第一业务为属于所述第一大区的优先级相同的各个业务中的任意一个业务。
一个业务的等待时间＝计算该业务剩余时间时的时刻-接收该业务时的时刻，该业务剩余时间越短，优先级越高。
此外，在一个具体示例中，所述待调度数据队列中各个业务所属的大区根据所述待调度数据队列中各个业务的发送频段确定。
上述大区是通过其所属的无线频谱来确定的，整个无线频谱预先被划分成各种不同固定带宽的频段用于终端到基站的传输，基站通过判断接收到的业务属于哪个预先划分好的频段就可以知道其属于哪个大区。
从以上描述可知，本发明业务隔离系统，在接入侧实现对同一大区内不同业务间的逻辑隔离，保证电力系统的安全性与稳定性，满足实际应用需要。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种业务隔离方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取接收的待调度数据队列中属于第一大区的各个业务的标度值，所述标度值包括优先级和延时；
根据获取的属于所述第一大区的各个业务的优先级对属于所述第一大区的各个业务进行第一次排队；
当属于所述第一大区的各个业务中优先级相同的业务的个数大于预设阈值时，根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的延时对属于所述第一大区的优先级相同的各个业务进行第二次排队。
2.根据权利要求1所述的业务隔离方法，其特征在于，根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的延时对属于所述第一大区的优先级相同的各个业务进行第二次排队的方式包括：
根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的延时和属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的等待时间，计算属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的剩余时间；
根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的剩余时间对属于所述第一大区的优先级相同的各个业务进行排队。
3.根据权利要求1或2所述的业务隔离方法，其特征在于，在获取接收的待调度数据队列中属于第一大区的各个业务的标度值之前，还包括步骤：
当所述待调度数据队列中各个业务所属的大区不同时，根据所述待调度数据队列中各个业务所属的大区的优先级对所述待调度数据队列中各个业务进行排队。
4.根据权利要求2所述的业务隔离方法，其特征在于，第一业务的等待时间根据接收所述第一业务时的时刻和计算所述第一业务剩余时间时的时刻确定，所述第一业务为属于所述第一大区的优先级相同的各个业务中的任意一个业务。
5.根据权利要求3所述的业务隔离方法，其特征在于，所述待调度数据队列中各个业务所属的大区根据所述待调度数据队列中各个业务的发送频段确定。
6.一种业务隔离系统，其特征在于，包括：
标度值获取模块，用于获取接收的待调度数据队列中属于第一大区的各个业务的标度值，所述标度值包括优先级和延时；
第一业务隔离模块，用于根据获取的属于所述第一大区的各个业务的优先级对属于所述第一大区的各个业务进行第一次排队；
第二业务隔离模块，用于当属于所述第一大区的各个业务中优先级相同的业务的个数大于预设阈值时，根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的延时对属于所述第一大区的优先级相同的各个业务进行第二次排队。
7.根据权利要求6所述的业务隔离系统，其特征在于，所述第二业务隔离模块包括：
剩余时间计算单元，用于根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的延时和属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的等待时间，计算属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的剩余时间；
第二业务隔离单元，用于根据属于所述第一大区的优先级相同的各个业务的剩余时间对属于所述第一大区的优先级相同的各个业务进行排队。
8.根据权利要求6或7所述的业务隔离系统，其特征在于，还包括第三业务隔离单元，用于当所述待调度数据队列中各个业务所属的大区不同时，在所述标度值获取模块获取接收的待调度数据队列中属于第一大区的各个业务的标度值之前，根据所述待调度数据队列中各个业务所属的大区的优先级对所述待调度数据队列中各个业务进行排队。
9.根据权利要求7所述的业务隔离系统，其特征在于，第一业务的等待时间根据接收所述第一业务时的时刻和计算所述第一业务剩余时间时的时刻确定，所述第一业务为属于所述第一大区的优先级相同的各个业务中的任意一个业务。
10.根据权利要求8所述的业务隔离系统，其特征在于，所述待调度数据队列中各个业务所属的大区根据所述待调度数据队列中各个业务的发送频段确定。
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