CN110932974A - 接入交换机设备、控制中心及电力数据链路传输方法 - Google Patents

接入交换机设备、控制中心及电力数据链路传输方法 Download PDF

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温东旭
汪强
王永刚
杨兴超
田萍
梁云
黄莉
刘博�
邢玉龙
陈志宏
张锋
黄伟
刘振宇
罗欣
王文洒
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Abstract

本发明涉及一种接入交换机设备、控制中心及电力数据链路传输方法，属于电力通信技术领域。其中传输方法包括：将电力终端设备的电力业务数据发送给接入交换机，由接入交换机增加时标信息，通过由若干个中间交换机形成的至少两个路径传输至目的端；根据接收到的带有时标信息的电力业务数据计算不同路径的传输时长，将传输时长最短的路径作为最优路径；按照最优路径配置各中间交换机，实现最优路径的配置，控制电力业务数据根据配置好的最优路径进行传输。本发明实现电力业务数据以最优的路径传输，对通信通道进行优化，达到可靠通信的需求，可以减少探测和广播对链路的影响。

Description

接入交换机设备、控制中心及电力数据链路传输方法
技术领域
本发明涉及一种接入交换机设备、控制中心及电力数据链路传输方法，属于电力通信技术领域。
背景技术
传统异步以太网是以非同步方式工作的，网络中任何设备都可以随时发送数据，因此在数据的传输时间上既不精准也不确定。为了将以太网推广到工业、车载等需要低时延和确定性时延的网络场景下，IEEE制定了TSN(Time Sensitive Networking)协议族。
时间敏感网络(TSN)是以以太网为基础的新一代网络标准，具有时间同步、延时保证等确保实时性的功能。TSN其实指的是在IEEE802.1标准框架下，基于特定应用需求制定的一组“子标准”，旨在为以太网协议建立“通用”的时间敏感机制，以确保网络数据传输的时间确定性。TSN是关于以太网通讯协议模型中的第二层，也就是数据链路层(更确切的说是MAC层)的协议标准，就是说TSN将会为以太网协议的MAC层提供一套通用的时间敏感机制，在确保以太网数据通讯的时间确定性的同时，为不同协议网络之间的互操作提供了可能性。
电力综合能源等应用场景中采用了多种通信规约和多种通信传输装置，同时，分布式能源的调控尺度愈发精细，如何实现规约转换和时间敏感网络配置管理功能集成，保障调控业务的实时可靠传输具有重要意义。
基于TSN的CNC、CUC配置管理可以实现时间敏感类业务的通信桥配置，但是需要较多的建模及数据流控制，另外需要对网络通道异常时进行处理，因此需要对时间敏感业务的传输通道进行持续优化。此外，电力通信通道多数为轻载通道，对其链路优化具有较大的应用价值。
发明内容
本申请的目的在于提供一种接入交换机设备、控制中心及电力数据链路传输方法，用以解决如何持续优化时间敏感类电力业务的通信通道的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种电力数据链路传输方法，包括以下步骤：
将电力终端设备的电力业务数据发送给接入交换机，由接入交换机增加时标信息，将带有时标信息的电力业务数据通过由若干个中间交换机形成的至少两个路径传输至目的端；
根据接收到的带有时标信息的电力业务数据计算不同路径的传输时长，将传输时长最短的路径作为最优路径；
按照最优路径配置各中间交换机，实现最优路径的配置，控制电力业务数据根据配置好的最优路径进行传输。
有益效果是：本发明通过接入交换机为电力业务数据增加时标信息，实现了最优路径的选取，并且根据最优路径配置各中间交换机，实现了最优路径的配置，进而实现电力业务数据以最优的路径传输，对通信通道进行优化，达到可靠通信的需求，可以减少探测和广播对链路的影响。
进一步的，为了提高数据传输的可靠性，所述最优路径定期进行调整或根据外部指令进行调整。
进一步的，为了提高数据传输的可靠性，所述外部指令包括新增电力终端设备、中间交换机变更。
进一步的，为了避免出现链路堵塞的现象，电力业务数据采用数据包的形式传输，当最优路径中的数据包中的数量大于设定阈值时，将传输时长次短的路径作为次优路径，按照次优路径配置各中间交换机，实现次优路径的配置，控制数据包根据配置好的次优路径进行传输。
另外，本发明还提出一种控制中心，该控制中心用于根据接收到的带有时标信息的电力业务数据计算不同路径的传输时长，将传输时长最短的路径作为最优路径，按照最优路径配置各中间交换机，实现最优路径的配置，控制电力业务数据根据配置好的最优路径进行传输。
有益效果：该控制中心通过接收到的带有时标信息的电力业务数据计算不同路径的传输时长，实现了最优路径的选取，并且根据最优路径配置各中间交换机，实现了最优路径的配置，进而实现电力业务数据以最优的路径传输，对通信通道进行优化，达到可靠通信的需求，可以减少探测和广播对链路的影响。
进一步的，为了提高数据传输的可靠性，所述控制中心定期或者根据外部指令调整最优路径。
进一步的，为了提高数据传输的可靠性，所述外部指令包括新增电力终端设备、中间交换机变更。
进一步的，为了避免出现链路堵塞的现象，电力业务数据采用数据包的形式传输，该控制中心还用于当最优路径中的数据包中的数量大于设定阈值时，将传输时长次短的路径作为次优路径，按照次优路径配置各中间交换机，实现次优路径的配置，控制数据包根据配置好的次优路径进行传输。
另外，本发明还提出一种接入交换机设备，包括控制器，该控制器用于对接收的电力终端设备的电力业务数据增加时标信息，并将带有时标信息的电力业务数据通过由若干个中间交换机形成的至少两个路径传输至目的端。
有益效果：该接入交换机设备为电力业务数据添加时标信息，为控制中心实现了最优路径的选取，并且根据最优路径配置各中间交换机，实现了最优路径的配置奠定基础，进而实现电力业务数据以最优的路径传输，对通信通道进行优化，达到可靠通信的需求，可以减少探测和广播对链路的影响。
进一步的，为了实现接入交换机设备的信息传输，接入交换机设备还包括上行端口和下行端口。
附图说明
图1是本发明电力通信系统的原理图；
图2是本发明电力数据链路传输方法的工作流程图；
图3是本发明电力通信系统的结构示意图。
具体实施方式
电力数据链路传输方法实施例：
本实施例提出的电力数据链路传输方法是基于如图1所示的电力通信系统，包括控制中心、若干交换设备以及电力终端设备(简称终端设备)，若干交换设备包括接入交换机设备以及中间交换机。
终端设备用于采集电力业务数据；接入交换机设备用于与终端设备连接，接入交换机设备和中间交换机均包括控制器，上行端口和下行端口，终端设备连接接入交换机设备的下行端口，接入交换机设备的上行端口连接中间交换机；控制中心连接中间交换机以实现将电力业务数据发送至控制中心(即目的端)。
该系统以时间敏感网络为基础，实现电力业务数据的传输，本发明以基于时间敏感网络的电力数据链路传输并不成熟，需要优化为目的，对电力数据链路传输进行优化。
电力通信系统实现的电力数据链路传输方法如图2所示，包括以下步骤：
终端设备采集电力业务数据；
电力终端设备将电力业务数据通过接入交换机的下行端口发送给接入交换机，由接入交换机的控制器增加时标信息，并且将带有时标信息的电力业务数据经过上行端口，通过由若干个中间交换机形成的至少两个路径传输至控制中心；
控制中心根据接收到的带有时标信息的电力业务数据计算不同路径的传输时长，将传输时长最短的路径作为最优路径；
控制中心按照最优路径配置各中间交换机，实现最优路径的配置，控制电力业务数据根据配置好的最优路径进行传输。
本实施例中，控制中心以对接收的信息进行打时标的形式完成传输时长的计算，作为其他实施方式，也可以采用其他计算方式，只要可以计算出传输时长即可。
为了完成配置，电力业务数据在通过交换机进行传输时，携带传输路径上所有交换机的上行端口和下行端口的信息。
配置完成后的通信系统处于稳态传输，电力等业务敏感场景下，网络容量富裕，基于每个业务的最优传输路径，同时评估业务的通道延时的可用性，这个状态会持续大部分时间，一个短期的配置即可完成稳态运行，因此无需实时调整最优路径，最优路径只需定期进行调整或根据外部指令进行调整。
定期调整为设定周期调整的时间，时间一到即进行最优路径的调整；外部指令包括新增电力终端设备、中间交换机变更、传输路径损坏等，这些外部指令可以激活控制中心进行最优路径的重新配置。
对于新增电力终端设备的优化方法为：接入交换机设备中存储有所有连接的终端设备的源地址，形成转发表，在接入交换机设备接收到终端设备的数据时，接入交换机设备的控制器首先遍历转发表，查找该终端设备的源地址，若没有找到，则判断该终端设备为新增的终端设备，启动配置最优路径的流程，实现新增业务的最优路径的快速配置。
电力业务数据采用数据包的形式传输，当最优路径中的数据包中的数量大于设定阈值时，将传输时长次短的路径作为次优路径，按照次优路径配置各中间交换机，实现次优路径的配置，控制数据包根据配置好的次优路径进行传输。配置过程与最优路径的配置过程相同，这里不做过多介绍。
本实施例中，为了保证传输时长计算的可靠性，使整体网络体系时钟同步，通过1588或GPS等方式实现。
本发明是对基于时间敏感网络的电力数据传输进行优化，当然当网络变更时，采用本发明的方法进行最优路径配置，也属于本发明的保护范围。
以下以一个具体的实施例介绍本发明的电力数据链路传输方法。
电力通信系统如图3所示，包含1台终端设备，4台环形相接的交换机A、B、C、D，1台控制中心。交换机A为接入交换机设备，交换机B、C、D为中间交换机，终端设备与接入交换机设备连接后其配置流程为：
1)新终端设备接入交换机下行口A-1，交换机A对通信信息(即电力业务数据)打时标T1；
2)交换机A的子控制器(即控制器)遍历转发表，未发现源地址，即判断终端设备为新增设备，启动配置流程；
3)交换设备向A-3、A-4多个上行口转发通信信息，分别经交换机B和交换机C，转发信息包含途径的各个交换设备的上行端口、下行端口信息；
链路1(即路径1)：终端设备信息—A-1—A-3—B-1—B-2—D-1—D-3；
链路2(即路径2)：终端设备信息—A-1—A-4—C-1—C-2—D-2—D-3；
4)控制中心对接收的信息打时标，链路1为T2，链路2位T3；
5)控制中心比较源地址的经多条路径的通信信息T2<T3，确定最短传输路径为链路1；
6)控制中心将链路1的信息提取，并逐个发送到对应交换设备(交换机A、B、D)中，更新其自控制器内传输路径配置表信息。
其中交换机A配置表为表一，交换机B配置表为表二，交换机D配置表为表三：
表一 交换机A配置表
Figure BDA0002279706300000051
Figure BDA0002279706300000061
表二 交换机B配置表
源MAC 下行端口 上行端口 目标MAC
010101010101 B-1 B-2 FAFAFAFAFAFA
表三 交换机D配置表
源MAC 下行端口 上行端口 目标MAC
010101010101 D-1 D-3 FAFAFAFAFAFA
本发明可以实现业务的有序部署，且能使控制中心对传输路径延时进行实时评估，对基于时间的业务部署具有指导和借鉴意义。
控制中心实施例：
本实施例提出的控制中心用于根据接收到的带有时标信息的电力业务数据计算不同路径的传输时长，将传输时长最短的路径作为最优路径，按照最优路径配置各中间交换机，实现最优路径的配置，控制电力业务数据根据配置好的最优路径进行传输。
控制中心的具体工作过程在上述电力数据链路传输方法实施例中已经介绍，这里不做赘述。
接入交换机设备实施例：
本实施例提出的接入交换机设备，包括控制器，该控制器用于对接收的电力终端设备的电力业务数据增加时标信息，并将带有时标信息的电力业务数据通过由若干个中间交换机形成的至少两个路径传输至目的端。
接入交换机设备的具体结构以及工作过程在上述电力数据链路传输方法实施例中已经介绍，这里不做赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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当理解：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，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力数据链路传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
将电力终端设备的电力业务数据发送给接入交换机，由接入交换机增加时标信息，将带有时标信息的电力业务数据通过由若干个中间交换机形成的至少两个路径传输至目的端；
根据接收到的带有时标信息的电力业务数据计算不同路径的传输时长，将传输时长最短的路径作为最优路径；
按照最优路径配置各中间交换机，实现最优路径的配置，控制电力业务数据根据配置好的最优路径进行传输。
2.根据权利要求1所述的电力数据链路传输方法，其特征在于，所述最优路径定期进行调整或根据外部指令进行调整。
3.根据权利要求2所述的电力数据链路传输方法，其特征在于，所述外部指令包括新增电力终端设备、中间交换机变更。
4.根据权利要求1所述的电力数据链路传输方法，其特征在于，电力业务数据采用数据包的形式传输，当最优路径中的数据包中的数量大于设定阈值时，将传输时长次短的路径作为次优路径，按照次优路径配置各中间交换机，实现次优路径的配置，控制数据包根据配置好的次优路径进行传输。
5.一种控制中心，其特征在于，该控制中心用于根据接收到的带有时标信息的电力业务数据计算不同路径的传输时长，将传输时长最短的路径作为最优路径，按照最优路径配置各中间交换机，实现最优路径的配置，控制电力业务数据根据配置好的最优路径进行传输。
6.根据权利要求5所述的控制中心，其特征在于，所述控制中心定期或者根据外部指令调整最优路径。
7.根据权利要求6所述的控制中心，其特征在于，所述外部指令包括新增电力终端设备、中间交换机变更。
8.根据权利要求5所述的控制中心，其特征在于，电力业务数据采用数据包的形式传输，该控制中心还用于当最优路径中的数据包中的数量大于设定阈值时，将传输时长次短的路径作为次优路径，按照次优路径配置各中间交换机，实现次优路径的配置，控制数据包根据配置好的次优路径进行传输。
9.一种接入交换机设备，其特征在于，包括控制器，该控制器用于对接收的电力终端设备的电力业务数据增加时标信息，并将带有时标信息的电力业务数据通过由若干个中间交换机形成的至少两个路径传输至目的端。
10.根据权利要求9所述的接入交换机设备，其特征在于，接入交换机设备还包括上行端口和下行端口。
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