CN109818931A

CN109818931A - 接口装置及组播式以太网通信流级联方法

Info

Publication number: CN109818931A
Application number: CN201811611129.0A
Authority: CN
Inventors: 王海洋; 杨雪; 张勇; 李艳丽; 孙海蓬; 刘晗; 栾宏之; 于晓东; 朱瑞杰; 刘学升; 田志磊; 李哲; 谭静雅; 关庆勇; 刘政强
Original assignee: Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Corp Ltd
Current assignee: Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute Corp Ltd
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2019-05-28
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: CN109818931B

Abstract

本发明公开了接口装置及组播式以太网通信流级联方法，接口装置，包括两个固定的上联端口，记作U1,U2，N个固定的下联端口，两个上联端口之间物理隔离，N个下联端口之间物理隔离，两个固定的上联端口及N个固定的下联端口均为以太网接口；上联端口1与N个下联端口之间具备以太网树形交换逻辑，以U1为根节点，所有下联端口为叶子节点。上联端口2与N个下联端口之间具备以太网树形交换逻辑，以U2为根，所有下联端口为叶子节点。本公开利用以太网树形模型实现解决广域通信网对组播式精准负荷控制系统的传输和隔离问题。

Description

接口装置及组播式以太网通信流级联方法

技术领域

本公开涉及通信传送网技术领域，特别是涉及接口装置及接口装置及组播式以太网通信流级联方法。

背景技术

精准负荷控制系统是电网系统保护的重要部分，重点解决电网故障初期频率快速跌落、主干通道潮流越限、省际联络线功率超用、电网旋转备用不足等问题，实现频率紧急控制要求和友好互动精准切负荷功能。典型的精准负荷控制系统由控制中心站、控制主站、控制子站和控制终端构成。控制中心站兼具主站功能，可与协控中心站进行通信，上传可切负荷信息，接收切负荷控制命令及各直流故障信息；控制主站接收协控中心站、控制中心站切负荷控制指令，进行负荷分配,下达控制任务；控制子站汇集本地区可切负荷量，上传至控制主站，并执行控制主站的切负荷控制指令；控制终端采集用户可切负荷量，并接收控制子站的指令，快速切除部分可中断负荷。

目前已运行的精准负荷控制系统的控制通信协议为点对点专用方式，每个广域保护设备均是信息的接收方和发送方。该系统控制子站和控制终端通过SDH网络承载，每个控制终端接入SDH之前需经接口转换装置将以太网光口转换为E1电口。

另一种正在研究阶段的精准负荷控制系统使用组播式控制通信协议，采用一发多收的通信模型，可大大提升报文的收发效率。例如控制子站和控制终端之间可采用IEC61850中定义的GOOSE协议，该类通信协议为组播式以太网协议，应用层直接映射至MAC层，协议精简。为了在广域通信网发挥该类模型的优势，需要保证中间需要使用以太网传送环境，不经过接口转换，省去协议转换时间，缩短传输时延，快速高效。但实现该系统的关键在于广域通信网如何对组播式以太网报文的传送和针对系统通信需求的隔离。

因此，如何解决广域通信网对组播式精准负荷控制系统的传输和隔离问题是本公开技术方案所要解决的而技术问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了接口装置及组播式以太网通信流级联方法，利用分组传送网(PTN)的树形以太网模型和接口装置进行级联，直观灵活地实现组播式精准负荷控制系统在广域以太传送网上的通信和隔离，接口装置可实现用户终端的物理隔离和端口扩展。

本公开的实施例子公开了接口装置，包括两个固定的上联端口，记作U1,U2，N个固定的下联端口，两个上联端口之间物理隔离，N个下联端口之间物理隔离，两个固定的上联端口及N个固定的下联端口均为以太网接口；

上联端口1与N个下联端口之间具备以太网树形交换逻辑，以U1为根节点，所有下联端口为叶子节点。

上联端口2与N个下联端口之间具备以太网树形交换逻辑，以U2为根，所有下联端口为叶子节点。

进一步的技术方案，所述以太网接口能够实现MAC地址绑定及流量限速的功能。

进一步的技术方案，两个固定的上联端口及N个固定的下联端口均为符合IEEE802.1Q的以太网接口。

本公开的另一实施例子公开了一种精准负荷控制系统，包括若干控制子站、若干控制终端、广域通信网及若干接口装置；

每个接口装置，包括两个固定的上联端口，记作U1，U2，N个固定的下联端口，两个上联端口之间物理隔离，N个下联端口之间物理隔离，两个固定的上联端口及N个固定的下联端口均为以太网接口；

上联端口2与N个下联端口之间具备以太网树形交换逻辑，以U2为根，所有下联端口为叶子节点；

所述控制子站连接至广域通信网，所述接口装置的固定的上联端口连接至广域通信网，所述接口装置的下联端口连接至控制终端。

进一步的技术方案，每个接口装置的2个固定的上联端口分别接本站PTN设备的2个以太网接口，接口装置的下联端口接控制终端。

进一步的技术方案，上联端口与广域通信网中广域通信网传输设备互联，用于将控制终端的采集信号上传至控制子站并接收控制子站经广域通信网下发的指令；

下联端口与控制终端互联，用于将控制终端的采集信号发送至上联端口并进一步通过广域通信传输网设备上传至控制子站，接收上联端口收到的控制子站下发的命令。

本公开的实施例子还公开了组播式以太网通信流级联方法，包括：

将控制子站和控制终端之间通信的组播式以太网报文流通过相级联的广域通信网部分和接口装置进行传输；

PTN广域网建立2个树形以太网传输模型，其中第一个树形以太网传输模型以控制子站1为根节点，以各接口装置的固定的上联端口U1口为叶子节点；

第二个树形以太网传输模型以控制子站2为根节点，以各接口装置的固定的上联端口U2口为叶子节点。

进一步的技术方案，利用接口装置，对控制终端进行MAC地址绑定及利用接口装置的流量限速功能，实现：

接口装置下联端口Dn的接口速率≥控制终端采集上行信息速率，n＝1,2……N，N是接口装置下联端口数量。

进一步的技术方案，利用接口装置，对控制终端进行MAC地址绑定及利用接口装置的流量限速功能，实现：接口装置下联端口Dn的接口速率≥控制子站下行信息速率，n＝1,2……N；N是接口装置下联端口数量。

进一步的技术方案，利用接口装置，对控制终端进行MAC地址绑定及利用接口装置的流量限速功能，实现：接口装置上联端口U1接口速率≥接口装置下联端口D1接口速率+接口装置下联端口D2接口速率+……接口装置下联端口D_N接口速率，接口装置上联端口U2接口速率≥接口装置下联端口D1接口速率+接口装置下联端口D2接口速率+……接口装置下联端口D_N接口速率，N是接口装置下联端口数量。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

本公开全网采用以太网协议，无需通信协议转换，充分发挥了组播式以太网协议快速切负荷的优势。

本公开基于以太网技术，可以直接承载组播式以太网协议，不经过接口转换，省去协议转换时间，缩短传输时延，快速高效。

本公开接口装置通过硬件结构实现控制终端之间、控制子站之间的隔离，安全隔离性能好。

本公开PTN利用标准的以太网树形业务模型进行配置，无需进行组播组配置(例如PTN设备目前普遍不支持二层组播功能)，通用性好。

本公开利用以太网树形模型实现解决广域通信网对组播式精准负荷控制系统的传输和隔离问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开一些实施例子的接口装置数据交换示意图；

图2为本公开一些实施例子的以太网通信流级联模型示意图；

图3本公开一些实施例子的以太网通信流级联模型实例接线图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了实现组播式精准负荷控制系统提供安全可行的广域以太网传输，本公开提出了一种对该系统以太网通信流级联方法及接口装置。该方法无需借助于静态组播等手段，利用分组传送网PTN的树形以太网模型和本公开提出的接口装置进行级联，直观灵活地实现组播式精准负荷控制系统在广域以太传送网上的通信和隔离，接口装置可实现用户终端的物理隔离和端口扩展。

本公开一种典型的实施例子，如图1所示，本公开提出的接口装置具备2个固定的上联端口(记作U1,U2)和N个固定的下联端口(N≥2,记作D1、D2……D_N)，均为符合IEEE802.1Q的以太网接口。

上联端口作用：与广域通信网传输设备(例如分组传送网PTN)互联，用于上传控制终端的采集信号至控制子站并接收控制子站经广域通信网下发的指令。

下联端口作用：与控制终端互联，用于将控制终端的采集信号发送至上联端口并进一步通过广域通信传输网设备(例如分组传送网PTN)上传至控制子站，接收上联端口收到的控制子站下发的命令。

上联端口与下联端口之间的交换逻辑为：两个上联端口之间物理隔离。N个下联端口之间物理隔离。

上联端口1与N个下联端口之间具备以太网树形交换逻辑，以U1为根节点，所有下联端口为叶子节点。上联端口2与N个下联端口之间具备以太网树形交换逻辑，以U2为根，所有下联端口为叶子节点。

在具体实施例子中，接口装置具备以太网端口MAC地址绑定、流量限速功能。

本公开的另一实施例子，如图2所示，公开了一种精准负荷控制系统，包括若干控制子站、若干控制终端、广域通信网及若干接口装置；每个接口装置，包括两个固定的上联端口，记作U1，U2，N个固定的下联端口，两个上联端口之间物理隔离，N个下联端口之间物理隔离，两个固定的上联端口及N个固定的下联端口均为以太网接口；

每个接口装置的2个固定的上联端口分别接本站PTN设备的2个以太网接口，接口装置的下联端口接控制终端。

上联端口与广域通信网中广域通信网传输设备互联，用于将控制终端的采集信号上传至控制子站并接收控制子站经广域通信网下发的指令；

本公开的另一实施例子，公开了组播式以太网通信流级联方法，包括：

如图3所示，在分组传送网(PTN)上做树形以太网模型，使得组播以太网数据流传送到接口装置的上联口。接口装置实现了本地的组播分发，起到了物理隔离和端口扩展的作用。因此在物理连接上，分组传送网和接口装置是级联。

关于物理隔离：

(1)装置的两个上联口之间物理隔离。N个下联端口之间物理隔离。利用现有技术在交换芯片中实现物理隔离。

(2)两个上联口与N个下联端口之间需要发生组播以太网通信。上联端口1与N个下联端口之间具备以太网树形交换逻辑，以U1为根节点，所有下联端口为叶子节点。上联端口2与N个下联端口之间具备以太网树形交换逻辑，以U2为根，所有下联端口为叶子节点。

(1)根据通信需求和隔离要求，将控制子站和控制终端之间通信的组播式以太网报文流传输过程分解为广域通信网部分和接口装置部分，两部分为级联方式。

(2)PTN广域网建立2个树形以太网传输模型(例如EPTREE)。其中第一个EPTREE以控制子站1为根节点，以各接口装置的U1口为叶子节点。第二个EPTREE以控制子站2为根节点，以各接口装置的U2口为叶子节点。每个接口装置的2个上联口分别接本站PTN设备的2个以太网接口。接口装置的下联口接控制终端。PTN广域网与本公开的的接口装置为级联关系。

EPTREE：是标准通信术语，以太网专用树。根据UNI端口建立以太网树形结构，根节点与叶子节点之间通信，叶子节点之间无法通信。

(3)利用接口装置，对用户终端进行MAC地址绑定。利用接口装置的流量限速功能，实现如下配置：

利用接口装置实现MAC地址绑定及流量限速功能的实现可参考常规以太网交换机MAC地址绑定及流量限速功能的实现方式，此处不做具体限定。

1)Dn接口速率≥控制终端采集上行信息速率，n＝1,2……N。(N是下联端口数量)

2)Dn接口速率≥控制子站下行信息速率，n＝1,2……N。

3)U1接口速率≥D1接口速率+D2接口速率+……D_N接口速率。U2接口速率≥D1接口速率+D2接口速率+……D_N接口速率。

下面以2个控制子站、4个控制终端(两两分布于两个接入站点，两个接入站点各配1个接口装置)为场景，进行具体配置。

(1)控制子站1接入PTN1，控制子站2接入PTN2。PTN是分组传送网。

(2)PTN3接入端口1接接口装置1的U1口，PTN3接入端口2接接口装置1的U2口。PTN4接入端口1接接口装置2的U1口，PTN4接入端口2接接口装置2的U2口。

(3)以PTN1汇聚端口为根，PTN3和PTN4的接入端口1叶子，各做1个EPTREE业务。以PTN2聚端口为根，PTN3和PTN4的接入端口2叶子，各做1个EPTREE业务。上述配置在通信设备网管上实现。网管上有各种模型，其中包括EPTREE。

表1广域通信网部分业务配置

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.接口装置，其特征是，包括两个固定的上联端口，记作U1,U2，N个固定的下联端口，两个上联端口之间物理隔离，N个下联端口之间物理隔离，两个固定的上联端口及N个固定的下联端口均为以太网接口；

上联端口1与N个下联端口之间具备以太网树形交换逻辑，以U1为根节点，所有下联端口为叶子节点；

2.如权利要求1所述的接口装置，其特征是，所述以太网接口能够实现MAC地址绑定及流量限速的功能。

3.如权利要求1所述的接口装置，其特征是，两个固定的上联端口及N个固定的下联端口均为符合IEEE 802.1Q的以太网接口。

4.一种精准负荷控制系统，其特征是，包括若干控制子站、若干控制终端、广域通信网及若干接口装置；

5.如权利要求4所述的一种精准负荷控制系统，其特征是，每个接口装置的2个固定的上联端口分别接本站PTN设备的2个以太网接口，接口装置的下联端口接控制终端。

6.如权利要求5所述的一种精准负荷控制系统，其特征是，上联端口与广域通信网中广域通信网传输设备互联，用于将控制终端的采集信号上传至控制子站并接收控制子站经广域通信网下发的指令；

7.如权利要求4所述的精准负荷控制系统的组播式以太网通信流级联方法，其特征是，包括：

8.如权利要求7所述的精准负荷控制系统的组播式以太网通信流级联方法，其特征是，利用接口装置，对控制终端进行MAC地址绑定及利用接口装置的流量限速功能，实现：

9.如权利要求7所述的精准负荷控制系统的组播式以太网通信流级联方法，其特征是，利用接口装置，对控制终端进行MAC地址绑定及利用接口装置的流量限速功能，实现：接口装置下联端口Dn的接口速率≥控制子站下行信息速率，n＝1,2……N；N是接口装置下联端口数量。

10.如权利要求7所述的精准负荷控制系统的组播式以太网通信流级联方法，其特征是，利用接口装置，对控制终端进行MAC地址绑定及利用接口装置的流量限速功能，实现：接口装置上联端口U1接口速率≥接口装置下联端口D1接口速率+接口装置下联端口D2接口速率+……接口装置下联端口D_N接口速率，接口装置上联端口U2接口速率≥接口装置下联端口D1接口速率+接口装置下联端口D2接口速率+……接口装置下联端口D_N接口速率，N是接口装置下联端口数量。