CN109831365B - 组播式协议精准负荷控制系统及以太网通信流构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了组播式协议精准负荷控制系统及以太网通信流构建方法，包括：上行方向：将每个控制终端上行物理端口与接收其采集数据的控制子站物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI；下行方向：将控制子站的每个下行物理端口与接收其控制命令的所有控制终端物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI。本公开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。
Description
技术领域
本公开涉及通信传送网技术领域，特别是涉及组播式协议精准负荷控制系统及以太网通信流构建方法。
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。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了组播式协议精准负荷控制系统及以太网通信流构建方法，将上下行以太网业务流分解至不同的VSI，物理概念直观，安全隔离性能好。
为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：
本公开实施例子公开了组播式协议精准负荷控制系统，包括若干控制子站、广域通信网、若干控制终端，所述若干控制子站及若干控制终端均连接至广域通信网；
每个控制终端上行物理端口与接收其采集数据的控制子站物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI；
控制子站的每个下行物理端口与接收其控制命令的所有控制终端物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI。
本公开实施例子公开了以太网通信流构建方法，基于组播式协议精准负荷控制系统，步骤包括：
上行方向：将每个控制终端上行物理端口与接收其采集数据的控制子站物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI；
下行方向：将控制子站的每个下行物理端口与接收其控制命令的所有控制终端物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI。
进一步的技术方案，上行方向开启的虚拟交换示例VSI数量与精准负荷控制系统中的控制终端数量相同。
进一步的技术方案，下行方向开启的虚拟交换示例VSI数量与精准负荷控制系统中的控制子站的下行物理端口数量相同。
进一步的技术方案，虚拟交换示例VSI的划分通过标准的以太网树形通信模型实现，标准的以太网树形通信模型为EPTREE或EVPTREE。
进一步的技术方案，标准的以太网树形通信模型实现了一发多收的组播功能，各接收端即叶子节点相互不通信，实现叶子的隔离。
进一步的技术方案，上行方向：每个控制子站的上行通信流由于不在一个VSI中，因此每个控制子站的上行流相互隔离。由于每个VSI中使用树形以太网通信模型，每个控制终端发送的组播式以太网报文同时被多个控制子站收到，控制子站作为叶子节点互不通信实现隔离。
进一步的技术方案，下行方向，每个控制子站及其所控制的控制终端划分入1个VSI。，不同控制子站及其控制终端在不同的VSI中，实现隔离；
在同一VSI中，由于每个VSI中使用树形以太网通信模型，控制子站发送的组播式以太网报文同时被各控制终端收到，各控制终端为叶子节点相互不通信实现隔离。
本公开的实施例子还公开了以太网通信流构建系统，包括：
上行方向划分单元：将每个控制终端上行物理端口与接收其采集数据的控制子站物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI；
下行方向划分单元：将控制子站的每个下行物理端口与接收其控制命令的所有控制终端物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI。
进一步的技术方案，虚拟交换示例VSI的划分通过标准的以太网树形通信模型实现，标准的以太网树形通信模型为EPTREE或EVPTREE；
进一步的技术方案，标准的以太网树形通信模型实现了一发多收的组播功能，各接收端即叶子节点相互不通信，实现叶子的隔离。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
本公开全网采用终端直接挂接通信设备的方式，通信过程全部采用以太网协议，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。
本公开上下行以太网业务流分解至不同的VSI，物理概念直观，安全隔离性能好。
本公开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。
本公开通过将不同用户的通信流分解到不同的虚拟交换示例(VSI)实现隔离。
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控制子站与控制终端的通信示意图；
图2为本公开一些实施例子的上行以太网流VSI分解及树形模型；
图3为本公开一些实施例子的下行以太网流VSI分解及树形模型；
图4为本公开一些实施例子的接口配置示意图。
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。
精准负荷控制协议需要通过组播式以太网报文实现通信。本公开的目的是利用广域传送提供支持组播式以太网报文传输的环境。
其中，广域通信网为广域的传送网，可以包括分组传送网(PTN)设备、SDH设备或增强型MSTP设备等。
本公开的一种典型的实施例子，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，本公开提出了组播式协议精准负荷控制系统，包括若干控制子站、广域通信网、若干控制终端，所述若干控制子站及若干控制终端均连接至广域通信网；
每个控制终端上行物理端口与接收其采集数据的控制子站物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI；
控制子站的每个下行物理端口与接收其控制命令的所有控制终端物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI。
该技术方案无需借助于静态组播等手段，直接将不同通信需求的通信节点划分至不同的虚拟交换实例(VSI)，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。
本公开的另一实施例子，公开了针对组播式协议精准负荷控制系统的以太网通信流构建方法，直接将不同通信需求的通信节点划分至不同的虚拟交换实例(VSI)，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。此处“通信节点”指具有相互通信需求的物理端口。
将不同通信需求的通信节点划分至不同的虚拟交换实例时，划分原则：
1)上行通信流和下行通信流分开。
2)上行流：每个终端与2个控制子站的物理端口划分至1个VSI。
3)下行流：由于组播，每个控制子站的物理端口与所有终端的物理端口划分至1个VSI。
其中，VSI(Virtual Switching Instance)是虚拟交换示例，也就是进行数据交换的一个逻辑交换功能单元。不同的VSI之间相互隔离，从而为用户创建一个虚拟专用网络。需要相互通信的各节点称为VSI叶子节点。其他VSI是无法与本VSI进行通信的。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，根据通信需求和隔离要求，需要将控制子站和控制终端之间通信的以太网报文流分解为上行和下行两个方向。上行方向通信需求为：每个控制终端需将采集数据同时发送至两个控制子站通信。下行方向通信需求为：每个控制子站向所辖控制终端发送是否切负荷的指令。两个控制子站之间隔离，用户终端之间隔离。如图1所示。
关于隔离的实现方式分两个层面进行解释；层面一：由于各通信流分解在了不同的VSI中，不同的VSI是相互隔离的。层面二：在同一个VSI中，使用标准的以太网EPTREE或者EVPTREE模型，该类模型均为树形模型，不同的叶子节点之间无法通信，实现隔离。
利用广域以太传送网(例如分组传送网PTN)，将每个控制终端的上行以太网数据流划分至1个虚拟交换实例(VSI)，并做以控制终端为根、2个控制子站为叶子的树形以太网通信模型(例如EVPTREE)，如图2所示。
该模型建立了树形的以太网通信模型，实现了一发多收的组播功能。同时，各接收端(叶子节点)相互不通信，实现叶子的隔离。具体针对上行流而言：每个控制子站的上行通信流由于不在一个VSI中，因此每个控制子站的上行流相互隔离。由于每个VSI中使用树形以太网通信模型，每个控制终端发送的组播式以太网报文同时被两个控制子站收到，两个控制子站作为叶子节点互不通信实现隔离。
将每个控制子站的下行以太网数据流划分至1个虚拟交换实例(VSI)，并做以控制子站为根、所辖控制终端为叶子的树形以太网通信模型(例如EVPTREE)，如图3所示。
该模型建立了树形的以太网通信模型，实现了一发多收的组播功能。同时，各接收端(叶子节点)相互不通信，实现叶子的隔离。具体针对下行流而言：每个控制子站及其所控制的控制终端划分入1个VSI。不同控制子站及其控制终端在不同的VSI中，实现隔离。
在同一VSI中，由于每个VSI中使用树形以太网通信模型，控制子站发送的组播式以太网报文同时被各控制终端收到，各控制终端为叶子节点相互不通信实现隔离。
本申请的另一种典型的实施方式中，公开了以太网通信流分解系统，包括：
上行方向划分单元：将每个控制终端上行物理端口与接收其采集数据的控制子站物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI；
下行方向划分单元：将控制子站的每个下行物理端口与接收其控制命令的所有控制终端物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI。
其中，虚拟交换示例VSI的划分通过标准的以太网树形通信模型实现，标准的以太网树形通信模型为EPTREE或EVPTREE。
标准的以太网树形通信模型实现了一发多收的组播功能，各接收端即叶子节点相互不通信，实现叶子的隔离。
需要注意的是，附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施例的方法和系统的可能实现的体系架构、功能和操作。
为了更好的说明本公开的技术方案的效果，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)为场景，进行具体配置。
为控制子站1分配VLAN100,控制子站2分配VLAN200。4个控制终端分别分配VLAN1、VLAN2、VLAN3、VLAN4。
具体的，VLAN就是端口的VALN号，EVPREE模型在建立时需要VLAN号，根据VLAN划分树形通信模型。VLAN在通信传输设备网管上就可以做配置。
将每个控制终端的接入端口和2个控制子站的接入端口划分为4个上行数据流VSI中，并以VLAN 10、VLAN20、VLAN30、VLAN40为识别，每个控制终端为根、2个控制子站为叶子，配置4个EVPTREE。
具体的，EVPTREE是以太网树型模型的一种，通信机构为一个根节点和多个叶子节点，相同VLAN的端口可以划分入1个EPVTREE，不同的叶子节点之间不通信。
将每个控制子站的接入端口和4个控制终端的接入端口划分为2个下行数据流VSI中，并以VLAN 100、VLAN 200为识别，每个控制子站为根、4个控制终端为叶子，配置2个EVPTREE。表1为本申请实施例子的具体网管配置，图4为配置好的接口配置。
表1业务配置表
| 业务 | 根节点 | 叶子 | VLAN |
| EVPTREE 100 | PTN1port1 | PTN3por1port2PTN4port1port2 | VLAN 100 |
| EVPTREE 200 | PTN2port1 | PTN3por1port2PTN4port1port2 | VLAN 200 |
| EVPTREE 31 | PTN3port1 | PTN1port1、PTN2port1 | VLAN 10 |
| EVPTREE 32 | PTN3port2 | PTN1port1、PTN2port1 | VLAN 20 |
| EVPTREE 41 | PTN4port1 | PTN1port1、PTN2port1 | VLAN 30 |
| EVPTREE 42 | PTN4port2 | PTN1port1、PTN2port1 | VLAN 40 |
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 (10)
1.组播式协议精准负荷控制系统，其特征是，包括若干控制子站、广域通信网、若干控制终端，所述若干控制子站及若干控制终端均连接至广域通信网；
每个控制终端上行物理端口与接收其采集数据的控制子站物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI；
控制子站的每个下行物理端口与接收其控制命令的所有控制终端物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI。
2.以太网通信流构建方法，基于组播式协议精准负荷控制系统，其特征是，包括：
上行方向：将每个控制终端上行物理端口与接收其采集数据的控制子站物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI；
下行方向：将控制子站的每个下行物理端口与接收其控制命令的所有控制终端物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI。
3.如权利要求2所述的以太网通信流构建方法，其特征是，上行方向开启的虚拟交换示例VSI数量与精准负荷控制系统中的控制终端数量相同。
4.如权利要求2所述的以太网通信流构建方法，其特征是，下行方向开启的虚拟交换示例VSI数量与精准负荷控制系统中的控制子站的下行物理端口数量相同。
5.如权利要求2所述的以太网通信流构建方法，其特征是，虚拟交换示例VSI的划分通过标准的以太网树形通信模型实现，标准的以太网树形通信模型为EPTREE或EVPTREE。
6.如权利要求5所述的以太网通信流构建方法，其特征是，标准的以太网树形通信模型实现了一发多收的组播功能，各接收端即叶子节点相互不通信，实现叶子的隔离。
7.如权利要求5所述的以太网通信流构建方法，其特征是，上行方向：每个控制子站的上行通信流由于不在一个VSI中，因此每个控制子站的上行流相互隔离，由于每个VSI中使用树形以太网通信模型，每个控制终端发送的组播式以太网报文同时被多个控制子站收到，控制子站作为叶子节点互不通信实现隔离。
8.如权利要求5所述的以太网通信流构建方法，其特征是，下行方向，每个控制子站及其所控制的控制终端划分入1个VSI，不同控制子站及其控制终端在不同的VSI中，实现隔离；
在同一VSI中，由于每个VSI中使用树形以太网通信模型，控制子站发送的组播式以太网报文同时被各控制终端收到，各控制终端为叶子节点相互不通信实现隔离。
9.以太网通信流构建系统，其特征是，包括：
上行方向划分单元：将每个控制终端上行物理端口与接收其采集数据的控制子站物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI；
下行方向划分单元：将控制子站的每个下行物理端口与接收其控制命令的所有控制终端物理端口划分入1个虚拟交换示例VSI。
10.如权利要求9所述的以太网通信流构建系统，其特征是，虚拟交换示例VSI的划分通过标准的以太网树形通信模型实现，标准的以太网树形通信模型为EPTREE或EVPTREE；
标准的以太网树形通信模型实现了一发多收的组播功能，各接收端即叶子节点相互不通信，实现叶子的隔离。
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