CN111970278B - 基于改进udp传输方式的智能分布式fa通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于改进UDP传输方式的智能分布式FA通信方法，其特征在于，配电终端之间采用无线通信方式基于改进的UDP通信协议栈进行对等通信。本发明通过构建改进的UDP协议栈，充分融合了GOOSE传输快速可靠和UDP无连接传输的优势，不需要提前建立数据通道连接，传输速率快，易实现多网段传输，安全性高；本发明基于GOOSE传输机制对UDP报文进行重传控制，逐级增大重传时间间隔，弥补了UDP传输可能出现丢包的缺陷，实现数据可靠传输；本发明针对不同通信质量进行不同的传输控制处理，自适应不同通信质量实现数据的稳定可靠传输。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能分布式FA通信方法。
背景技术
智能分布式FA(Feeder Automation，馈线自动化)是指配电终端之间通过对等通信技术，在发生故障时相互交换故障信息，进行保护控制决策，并迅速完成故障区域隔离和非故障区域恢复供电。智能分布式FA的对等式通信目前主要采用光纤通信方式，需要铺设专门的光缆通道。无线通信由于组网方式简单灵活，部署方便等优势，可以用来替代光纤通信，但其受环境影响较大，传输稳定性和可靠性较差。
无线通信网络一般采用TCP/IP或者UDP协议。UDP作为一个无状态的传输协议，其传输速率比TCP快，可以实现单播、多播和广播，但是存在通信不稳定、容易丢包等缺点。GOOSE是IEC61850标准中的快速报文传输机制，其采用重传机制提高通信的可靠性，可以弥补UDP通信的缺陷。
发明内容
本发明的目的是：在UDP通信协议的基础上，结合GOOSE的传输机制提出改进的UDP传输方式，实现智能分布式FA数据在无线网络中快速可靠传输。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于改进UDP传输方式的智能分布式FA通信方法，其特征在于，配电终端之间采用无线通信方式基于改进的UDP通信协议栈进行对等通信，其中，改进的UDP通信协议栈包括：
应用层，采用GOOSE机制传输实时报文，基于GOOSE机制对UDP报文进行重传控制来保证UDP数据传输的可靠性；
传输层，采用UDP传输协议，无须提前建立数据通道连接即可实现单播、多播和广播；
网络层，采用IP报文协议进行传输；
链路层，根据配电终端之间的实际通信方式选择相对应的数据链路控制协议；
物理层，根据配电终端之间的实际通信方式选择相对应的物理传输方式。
优选地，在UDP数据传输过程中采用所述GOOSE机制，同时根据通信质量的好坏进行不同的传输控制处理。
优选地，通过将特定时间段内应收到的数据包数量与实际收到数据包的数量进行比较将所述通信质量判断为通讯质量好、通讯质量中等及通讯质量差。
优选地，当通讯质量好时，所述GOOSE机制按照下述重传机制进行发送：
稳定情况下，每间隔T0时间进行重传，T0为稳定重传间隔，若在某个T0时间内配电终端启动事件触发时，将当前稳定重传间隔T0缩短为(T0)，(T0)≤T0，随后采用最短传输间隔T1进行重传，之后从最短传输间隔T1开始逐级增大重传时间间隔T2,…,TN，T1<T2<…<TN，并采用相应的重传时间间隔Tn进行重传，n＝1,2,…,N，在重传时间间隔TN之后恢复至稳定重传间隔时间T0，重新每间隔T0时间进行重传；
当通讯质量中等时，所述GOOSE机制按照下述重传机制进行发送：
稳定情况下，每间隔T0时间进行重传，若在某个T0时间内配电终端启动事件触发时，将当前稳定重传间隔T0缩短为(T0)，随后采用最短传输间隔T1进行重传，之后从最短传输间隔T1开始逐级增大重传时间间隔T2,…,TN，并采用相应的重传时间间隔Tn进行重传，n＝1,2,…,N，重传时，采用最短传输间隔T1总共重传N1次，采用重传时间间隔Tj分别重传N2次，j＝2,…,N，N1>N2，在采用重传时间间隔TN完成N2次重传之后恢复至稳定重传间隔时间T0，重新每间隔T0时间进行重传；
当通讯质量差时，所述GOOSE机制按照下述重传机制进行发送：
稳定情况下，每间隔T0时间进行重传，若在某个T0时间内配电终端启动事件触发时，将当前稳定重传间隔T0缩短为(T0)，随后采用最短传输间隔T1进行重传，之后从最短传输间隔T1开始逐级增大重传时间间隔T2,…,TN，并采用相应的重传时间间隔Tn进行重传，n＝1,2,…,N，重传时，采用最短传输间隔T1总共重传N3次，采用重传时间间隔Tj分别重传N4次，j＝2,…,N，N3>N1，N2<N4<N3，在采用重传时间间隔TN完成N4次重传之后恢复至稳定重传间隔时间T0，重新每间隔T0时间进行重传。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明通过构建改进的UDP协议栈，充分融合了GOOSE传输快速可靠和UDP无连接传输的优势，不需要提前建立数据通道连接，传输速率快，易实现多网段传输，安全性高；
2、本发明基于GOOSE传输机制对UDP报文进行重传控制，逐级增大重传时间间隔，弥补了UDP传输可能出现丢包的缺陷，实现数据可靠传输；
3、本发明针对不同通信质量进行不同的传输控制处理，自适应不同通信质量实现数据的稳定可靠传输。
附图说明
图1为本实施例中进的UDP通信协议栈；
图2为本实施例中改进的UDP重传机制的时序图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明涉及的一种基于改进UDP传输方式的智能分布式FA通信方法包含改进的UDP通信协议栈和改进的UDP重传机制两部分，共同保证智能分布式FA数据的快速可靠传输。
第一部分：改进UDP通信协议栈
如图1所示，本发明提供了一种基于GOOSE传输机制构建改进的UDP通信协议栈，融合了GOOSE传输快速可靠和UDP无连接传输的优势。
在改进的UDP通信协议栈中，应用层采用GOOSE机制传输实时报文，可以在任意时间随意发送数据，传输速率快。传输层采用UDP传输协议，可以实现点对点通信、多播、广播等，并且不需要提前建立数据通道连接。网络层采用IP报文协议进行传输，其通用性强，易实现多网段传输。链路层和物理层根据实际通信方式选择。
GOOSE报文采用IP协议进行传输，其可伸缩性好、灵活性高、配置便捷，与传统的UDP传输方式比较，传输时延低，底层可以支持多种物理传输方式，包含以太网、无线网络以及电力线载波，安全性比传统GOOSE传输方式高。
第二部分：改进的UDP重传机制
由于UDP是面向无连接的传输方式，无法保证数据传输的可靠性，因此使用GOOSE机制来保证UDP数据传输的可靠性，提升传输的速度。GOOSE机制中对每个数据包进行传输控制，逐级增大重传时间间隔，并提供传输终止的功能，避免了无限制重复传输带来的网络风暴。本发明在UDP数据传输过程中也采用该机制，同时考虑到无线通信质量受环境影响较大，根据通信质量的好坏进行不同的传输控制处理。
在配电终端之间的线路无故障时，在时间T内统计数据包的数量，通过将特定时间段内应收到的数据包数量与实际收到数据包的数量进行比较，将通讯质量分为三级：通讯质量好、通讯质量中等、通讯质量差。
1)当通讯质量好时，GOOSE机制按照下述重传机制进行发送：
稳定情况下，每间隔T0时间进行重传，T0为稳定重传间隔。若在某个T0时间内配电终端启动事件触发时，将当前稳定重传间隔T0缩短为(T0)，(T0)≤T0，随后采用最短传输间隔T1进行重传。之后从最短传输间隔T1开始逐级增大重传时间间隔，直至重传时间间隔达到T3。以重传时间间隔T1、T2、T3进行重传。在重传时间间隔T3之后恢复至稳定重传间隔时间T0，重新每间隔T0时间进行重传。
2)当通讯质量中等时，GOOSE机制按照下述重传机制进行发送：
稳定情况下，每间隔T0时间进行重传，T0为稳定重传间隔。若在某个T0时间内配电终端启动事件触发时，将当前稳定重传间隔T0缩短为(T0)，(T0)≤T0，随后采用最短传输间隔T1进行重传。之后从最短传输间隔T1开始逐级增大重传时间间隔，直至重传时间间隔达到T3。以重传时间间隔T1、T2、T3进行重传。重传时，采用最短传输间隔T1重发的次数为3次，使得采用最短传输间隔T1进行重发的总次数达到4次，采用重传时间间隔T2、T3重发的次数均为2次。
3)当通讯质量差时，GOOSE机制按照下述重传机制进行发送：
稳定情况下，每间隔T0时间进行重传，T0为稳定重传间隔。若在某个T0时间内配电终端启动事件触发时，将当前稳定重传间隔T0缩短为(T0)，(T0)≤T0，随后采用最短传输间隔T1进行重传。之后从最短传输间隔T1开始逐级增大重传时间间隔，直至重传时间间隔达到T3。以重传时间间隔T1、T2、T3进行重传。重传时，采用最短传输间隔T1重发的次数为5次，使得采用最短传输间隔T1进行重发的总次数达到6次，采用重传时间间隔T2、T3重发的次数均为3次。
重传间隔时间设置规则如下表1所示。
表1。
Claims (1)
1.一种基于改进UDP传输方式的智能分布式FA通信方法，其特征在于，配电终端之间采用无线通信方式基于改进的UDP通信协议栈进行对等通信，其中，改进的UDP通信协议栈包括：
应用层，采用GOOSE机制传输实时报文，基于GOOSE机制对UDP报文进行重传控制来保证UDP数据传输的可靠性；
传输层，采用UDP传输协议，无须提前建立数据通道连接即可实现单播、多播和广播；
网络层，采用IP报文协议进行传输；
链路层，根据配电终端之间的实际通信方式选择相对应的数据链路控制协议；
物理层，根据配电终端之间的实际通信方式选择相对应的物理传输方式，其中：
在UDP数据传输过程中采用所述GOOSE机制，同时根据通信质量的好坏进行不同的传输控制处理；通过将特定时间段内应收到的数据包数量与实际收到数据包的数量进行比较将所述通信质量判断为通讯质量好、通讯质量中等及通讯质量差；
当通讯质量好时，所述GOOSE机制按照下述重传机制进行发送：
稳定情况下，每间隔T0时间进行重传，T0为稳定重传间隔，若在某个T0时间内配电终端启动事件触发时，将当前稳定重传间隔T0缩短为(T0)，(T0)≤T0，随后采用最短传输间隔T1进行重传，之后从最短传输间隔T1开始逐级增大重传时间间隔T2,…,TN，T1<T2<…<TN，并采用相应的重传时间间隔Tn进行重传，n＝1,2,…,N，在重传时间间隔TN之后恢复至稳定重传间隔时间T0，重新每间隔T0时间进行重传；
当通讯质量中等时，所述GOOSE机制按照下述重传机制进行发送：
稳定情况下，每间隔T0时间进行重传，若在某个T0时间内配电终端启动事件触发时，将当前稳定重传间隔T0缩短为(T0)，随后采用最短传输间隔T1进行重传，之后从最短传输间隔T1开始逐级增大重传时间间隔T2,…,TN，并采用相应的重传时间间隔Tn进行重传，n＝1,2,…,N，重传时，采用最短传输间隔T1总共重传N1次，采用重传时间间隔Tj分别重传N2次，j＝2,…,N，N1>N2，在采用重传时间间隔TN完成N2次重传之后恢复至稳定重传间隔时间T0，重新每间隔T0时间进行重传；
当通讯质量差时，所述GOOSE机制按照下述重传机制进行发送：
稳定情况下，每间隔T0时间进行重传，若在某个T0时间内配电终端启动事件触发时，将当前稳定重传间隔T0缩短为(T0)，随后采用最短传输间隔T1进行重传，之后从最短传输间隔T1开始逐级增大重传时间间隔T2,…,TN，并采用相应的重传时间间隔Tn进行重传，n＝1,2,…,N，重传时，采用最短传输间隔T1总共重传N3次，采用重传时间间隔Tj分别重传N4次，j＝2,…,N，N3>N1，N2<N4<N3，在采用重传时间间隔TN完成N4次重传之后恢复至稳定重传间隔时间T0，重新每间隔T0时间进行重传。
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