CN112003740A - 一种变电站交换机组播自动配置方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变电站交换机组播自动配置方法和系统，从SCD中解析出IED与过程层交换机端口的连接关系；从SCD中解析出IED之间的订阅关系；根据IED与过程层交换机端口的连接关系以及IED之间的订阅关系得到装置订阅路径；根据装置订阅路径，将订阅的报文绑定的组播地址与装置订阅路径中的交换机对应的端口关联起来，并以规定的格式存入到CSD文件中，将CSD文件导入到对应交换机中，生成对应的静态组播表。本发明可以保证整个过程层交换机网络只做有效的GOOSE/SMV报文转发，订阅装置不会收到多余的报文，处理效率大大的增加，丢包概率也极大的降低。

Description

一种变电站交换机组播自动配置方法和系统
技术领域
本发明涉及变电站技术领域，具体涉及一种变电站交换机组播自动配置方法和系统。
背景技术
目前，IEC61850标准在智能变电站中得到了广泛的应用，其中GOOSE/SMV通信是其中的一个重要组成部分，间隔层装置需要订阅来自过程层装置的GOOSE/SMV报文。订阅者与发布者之间是通过变电站过程层网络交换机实现GOOSE/SMV报文转发，其中任意一条订阅报文可能经过多台过程层交换机转发。虽然GOOSE/SMV报文属于组播报文，但是目前人工配置大量静态组播不太现实，所以GOOSE/SMV报文只能在同一VLAN中进行广播，过程层交换机会在非订阅路径上转发大量GOOSE/SMV报文，订阅者也会处理大量非订阅过的GOOSE/SMV报文，这样会导致大量的通信资源浪费，使得整个通信处理系统做大量无用功且效率低下，丢包概率增大。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种变电站交换机组播自动配置方法和装置，解决了过程层交换机在非订阅路径上转发大量GOOSE/SMV报文，订阅者也会处理大量非订阅过的GOOSE/SMV报文，这样会导致大量的通信资源浪费，使得整个通信处理系统做大量无用功且效率低下，丢包概率增大的问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种变电站交换机组播自动配置方法，包括步骤：
从SCD中解析出IED与过程层交换机端口的连接关系；
从SCD中解析出IED之间的订阅关系；
根据IED与过程层交换机端口的连接关系以及IED之间的订阅关系得到装置订阅路径；
根据装置订阅路径，将订阅的报文绑定的组播地址与装置订阅路径中的交换机对应的端口关联起来，并以规定的格式存入到CSD文件中，将CSD文件导入到对应交换机中，生成对应的静态组播表。
进一步的，所述IED与过程层交换机端口的连接关系记录为：[交换机，[端口号,与该端口号连接的IED或者交换机]，[端口号,与该端口号连接的IED或者交换机]…]。
进一步的，所述IED之间的订阅关系记录为：五元组[索引,订阅者IED,发布者IED,APPID,MAC地址]。
进一步的，所述装置订阅路径获取方法包括：
1)根据IED之间的订阅关系查询IED与过程层交换机端口的连接关系，得到订阅者IED连接过程层交换机的端口，并以该过程层交换机为根节点，查询该过程层交换机连接的其他IED，如果匹配到发布者IED，则获取路径成功，返回当前交换机、上行端口和下行端口；
2)如果匹配失败则遍历该过程层交换机连接的所有过程层交换机，逐一递归查询是否连接有发布者IED，如果匹配到发布者IED则返回1，递归返回过程中将[当前交换机、上行端口、下行端口]压入堆栈结构中保存，将堆栈中的各个交换机、上行端口和下行端口逐一取出，得到订阅路径。
进一步的，所述报文为GOOSE/SMV报文。
一种变电站交换机组播自动配置系统，包括：
装置订阅路径获取模块，用于从SCD中解析出IED与过程层交换机端口的连接关系；从SCD中解析出IED之间的订阅关系；根据IED与过程层交换机端口的连接关系以及IED之间的订阅关系得到装置订阅路径；
交换机组播配置模块，用于根据装置订阅路径，将订阅的报文绑定的组播地址与装置订阅路径中的交换机对应的端口关联起来，并以规定的格式存入到CSD文件中，将CSD文件导入到对应交换机中，生成对应的静态组播表。
进一步的，所述IED与过程层交换机端口的连接关系记录为：[交换机，[端口号,与该端口号连接的IED或者交换机]，[端口号,与该端口号连接的IED或者交换机]…]。
进一步的，所述IED之间的订阅关系记录为：五元组[索引,订阅者IED,发布者IED,APPID,MAC地址]。
进一步的，所述装置订阅路径获取方法包括：
1)根据IED之间的订阅关系查询IED与过程层交换机端口的连接关系，得到订阅者IED连接过程层交换机的端口，并以该过程层交换机为根节点，查询该过程层交换机连接的其他IED，如果匹配到发布者IED，则获取路径成功，返回当前交换机、上行端口和下行端口；
2)如果匹配失败则遍历该过程层交换机连接的所有过程层交换机，逐一递归查询是否连接有发布者IED，如果匹配到发布者IED则返回1，递归返回过程中将[当前交换机、上行端口、下行端口]压入堆栈结构中保存，将堆栈中的各个交换机、上行端口和下行端口逐一取出，得到订阅路径。
进一步的，所述报文为GOOSE/SMV报文。
本发明所达到的有益效果：本发明结合SCD中IED之间的订阅关系以及IED与过程层交换机端口的连接关系可以计算出每一条订阅关系的绝对路径，即可以计算出某一订阅GOOSE/SMV报文从指定过程层交换机的指定端口进入以及从指定端口转发，在获取订阅路径信息后，便于将订阅的GOOSE/SMV报文绑定的组播地址与订阅路径中的交换机对应的端口关联起来，并以一定的格式存入到CSD文件中，最终将CSD文件导入到对应交换机装置中，交换机生成对应的静态组播表。通过静态组播表，任意一条订阅的GOOSE/SMV报文在经过的过程层交换机中，仅在指定的端口进行转发，不再进行广播。因此，整个过程层交换机网络只做有效的GOOSE/SMV报文转发，订阅装置不会收到多余的报文，处理效率大大的增加，丢包概率也极大的降低。
附图说明
图1，本发明具体实施方式中的交换机与IED连接拓扑图；
图2，本发明具体实施方式中的订阅路径查询流程图；
图3，本发明具体实施方式中的订阅路径存储结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
按照IEC61850模型最新标准，SCD(智能变电站配置描述)文件将变电站过程层交换机作为IED(智能电子设备)纳入进来，并建立了端口连接模型。端口连接模型指定了IED所有端口的端口描述信息、插头类型、接口类型以及所连接的物理线缆标识。通过解析SCD中的所有IED端口连接模型信息，可以获取该变电站过程层和间隔层所有IED的网络拓扑信息。
实施例1：
一种变电站交换机组播自动配置方法，包括步骤：
步骤1，从SCD中解析出IED与过程层交换机端口的连接关系，记录为：[交换机，[端口号,与该端口号连接的IED或者交换机]，[端口号,与该端口号连接的IED或者交换机]…]
本实施例中经过SCD解析，相关IED之间的网络拓扑如图1，其中SW1->SW5为过程层交换机，IED1->IED9为订阅或发布装置，以过程层交换机为中心记录其端口连接关系，图1中所有过程层交换机的连接关系记录如下：
[SW1,[1,IED1],[2,IED2],[3,SW5]]，表示：过程层交换机SW1的端口1(数字标记的端口代表电口)连接IED1，端口2连接IED2，端口3连接IED5；
[SW2,[1,IED3],[2,IED4],[3,SW5]]，表示：过程层交换机SW2的端口1连接IED3，端口2连接IED4，端口3连接SW5；
[SW3,[1,IED5],[2,IED6],[3,SW5]]，表示：过程层交换机SW3的端口1连接IED5，端口2连接IED6，端口3连接SW5；
[SW4,[1,IED7],[2,IED8],[G1,SW5]]，表示：过程层交换机SW4的端口1连接IED7，端口2连接IED8，端口G1(G代表光口)连接SW5；
[SW5,[1,SW1],[2,SW2],[3,SW3],[G1,SW4],[G2,IED9]]，表示：过程层交换机SW5的端口1连接SW1，端口2连接SW2，端口3连接SW3，端口G1连接SW4，端口G2连接IED9；
步骤2，从SCD中解析出IED之间的订阅关系，记录为五元组[索引,订阅者IED,发布者IED,APPID(发布者IED的GOOSE/SMV报文中的应用编号),MAC地址(发布者IED的GOOSE/SMV报文中的组播目的地址)]。
IED1订阅IED5的GOOSE业务报文，记录为[1,IED1,IED5,1001,01-0C-CD-01-00-01]，其余订阅关系也依此记录；
步骤3，根据IED与过程层交换机端口的连接关系和IED之间的订阅关系得到装置订阅路径。
具体方法为：
1)根据IED之间的订阅关系查询IED与过程层交换机端口的连接关系，得到订阅者IED连接过程层交换机的端口，并以该过程层交换机为根节点，查询该过程层交换机连接的其他IED，如果匹配到发布者IED，则获取路径成功，返回当前交换机、上行端口(即当前交换机偏向订阅者IED侧的端口)和下行端口(即当前交换机偏向发布者IED侧的端口)；
如IED1连接SW1的端口1，并以SW1为根节点，查询SW1连接的其他IED(不包括交换机)，如果匹配到IED5，则获取订阅路径成功，返回当前交换机、上行端口、下行端口。
2)如果匹配失败则遍历该过程层交换机SW1连接的所有过程层交换机，逐一递归查询是否连接有发布者IED，如果匹配到发布者IED5则返回1，说明获取路径成功，递归返回过程中将(当前交换机、上行端口、下行端口)压入堆栈结构中保存，将堆栈中的各个交换机、上行端口和下行端口逐一取出，得到订阅路径。
如图2中箭头代表递归查询调用与递归查询返回，当在本交换机中无法匹配到发布者IED5时，则对本交换机连接的其他交换机进行递归查询，直到查询到IED5才返回1，否则返回0。查询路径如图中1->2->3->4->5->6,最终在递归查询箭头4所指SW3的1口匹配到发布者IED5，当前递归查询调用针对SW3则将(SW3,3,1)压入堆栈结构。递归查询返回箭头5返回结果为1，当前递归查询调用针对SW5则将(SW5，1，3)压入堆栈，递归查询返回箭头6返回结果为1，当前递归查询调用针对SW1则将(SW1，1，3)压入堆栈，此时订阅路径存储结构如图3，递归查询调用结束并成功返回。
如图3堆栈结构对记录的操作是后进先出，将堆栈中的路径节点逐一取出，则统计出IED1至IED5的订阅路径如下：
IED1<-SW1(1,3)<-SW5(1,3)<-SW3(3,1)<-IED5
步骤4，根据装置订阅路径，将订阅的GOOSE/SMV报文绑定的组播地址与装置订阅路径中的交换机对应的端口关联起来，并以存入到CSD文件中，将CSD文件导入到对应交换机中，交换机生成对应的静态组播表。
本发明结合SCD中IED之间的订阅关系以及网络拓扑信息可以计算出每一条订阅关系的绝对路径，即可以计算出某一订阅GOOSE/SMV报文从指定过程层交换机的指定端口进入以及从指定端口转发，在获取订阅路径信息后，便于将订阅的GOOSE/SMV报文绑定的组播地址与订阅路径中的交换机对应的端口关联起来，并以一定的格式存入到CSD文件中。最终将CSD文件导入到指定交换机装置中，交换机生成对应的静态组播表。通过静态组播表，任意一条订阅的GOOSE/SMV报文在经过的过程层交换机中，仅在指定的端口进行转发，不再进行广播。因此，整个过程层交换机网络只做有效的GOOSE/SMV报文转发，订阅装置不会收到多余的报文，处理效率大大的增加，丢包概率也极大的降低。
实施例2：
一种变电站交换机组播自动配置系统，包括：
装置订阅路径获取模块，用于从SCD中解析出IED与过程层交换机端口的连接关系；从SCD中解析出IED之间的订阅关系；根据IED与过程层交换机端口的连接关系以及IED之间的订阅关系得到装置订阅路径；
交换机组播配置模块，用于根据装置订阅路径，将订阅的报文绑定的组播地址与装置订阅路径中的交换机对应的端口关联起来，并按照规定的格式存入到CSD文件中，将CSD文件导入到对应交换机中，经过交换机的解析生成对应的静态组播表。
进一步的，所述IED与过程层交换机端口的连接关系记录为：[交换机，[端口号,与该端口号连接的IED或者交换机]，[端口号,与该端口号连接的IED或者交换机]…]。
进一步的，所述IED之间的订阅关系记录为：五元组[索引,订阅者IED,发布者IED,APPID,MAC地址]。
进一步的，所述装置订阅路径获取方法包括：
1)根据IED之间的订阅关系查询IED与过程层交换机端口的连接关系，得到订阅者IED连接过程层交换机的端口，并以该过程层交换机为根节点，查询该过程层交换机连接的其他IED，如果匹配到发布者IED，则获取路径成功，返回当前交换机、上行端口和下行端口；
2)如果匹配失败则遍历该过程层交换机连接的所有过程层交换机，逐一递归查询是否连接有发布者IED，如果匹配到发布者IED则返回1，递归返回过程中将[当前交换机、上行端口、下行端口]压入堆栈结构中保存，最终返回成功后，将堆栈中的各个交换机、上行端口和下行端口逐一取出，得到订阅路径。
进一步的，所述报文为GOOSE/SMV报文。
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。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种变电站交换机组播自动配置方法，其特征在于：包括步骤：
从SCD中解析出IED与过程层交换机端口的连接关系；
从SCD中解析出IED之间的订阅关系；
根据IED与过程层交换机端口的连接关系以及IED之间的订阅关系得到装置订阅路径；
根据装置订阅路径，将订阅的报文绑定的组播地址与装置订阅路径中的交换机对应的端口关联起来，并以规定的格式存入到CSD文件中，将CSD文件导入到对应交换机中，生成对应的静态组播表。
2.根据权利要求1所述的一种变电站交换机组播自动配置方法，其特征是：所述IED与过程层交换机端口的连接关系记录为：[交换机，[端口号,与该端口号连接的IED或者交换机]，[端口号,与该端口号连接的IED或者交换机]…]。
3.根据权利要求1所述的一种变电站交换机组播自动配置方法，其特征是：所述IED之间的订阅关系记录为：五元组[索引,订阅者IED,发布者IED,APPID,MAC地址]。
4.根据权利要求1所述的一种变电站交换机组播自动配置方法，其特征是：所述装置订阅路径获取方法包括：
1)根据IED之间的订阅关系查询IED与过程层交换机端口的连接关系，得到订阅者IED连接过程层交换机的端口，并以该过程层交换机为根节点，查询该过程层交换机连接的其他IED，如果匹配到发布者IED，则获取路径成功，返回当前交换机、上行端口和下行端口；
2)如果匹配失败则遍历该过程层交换机连接的所有过程层交换机，逐一递归查询是否连接有发布者IED，如果匹配到发布者IED则返回1，递归返回过程中将[当前交换机、上行端口、下行端口]压入堆栈结构中保存，将堆栈中的各个交换机、上行端口和下行端口逐一取出，得到订阅路径。
5.根据权利要求1所述的一种变电站交换机组播自动配置方法，其特征是：所述报文为GOOSE/SMV报文。
6.一种变电站交换机组播自动配置系统，其特征是：包括：
装置订阅路径获取模块，用于从SCD中解析出IED与过程层交换机端口的连接关系；从SCD中解析出IED之间的订阅关系；根据IED与过程层交换机端口的连接关系以及IED之间的订阅关系得到装置订阅路径；
交换机组播配置模块，用于根据装置订阅路径，将订阅的报文绑定的组播地址与装置订阅路径中的交换机对应的端口关联起来，并以规定的格式存入到CSD文件中，将CSD文件导入到对应交换机中，生成对应的静态组播表。
7.根据权利要求6所述的一种变电站交换机组播自动配置系统，其特征是：所述IED与过程层交换机端口的连接关系记录为：[交换机，[端口号,与该端口号连接的IED或者交换机]，[端口号,与该端口号连接的IED或者交换机]…]。
8.根据权利要求6所述的一种变电站交换机组播自动配置系统，其特征是：所述IED之间的订阅关系记录为：五元组[索引,订阅者IED,发布者IED,APPID,MAC地址]。
9.根据权利要求6所述的一种变电站交换机组播自动配置系统，其特征是：所述装置订阅路径获取方法包括：
1)根据IED之间的订阅关系查询IED与过程层交换机端口的连接关系，得到订阅者IED连接过程层交换机的端口，并以该过程层交换机为根节点，查询该过程层交换机连接的其他IED，如果匹配到发布者IED，则获取路径成功，返回当前交换机、上行端口和下行端口；
2)如果匹配失败则遍历该过程层交换机连接的所有过程层交换机，逐一递归查询是否连接有发布者IED，如果匹配到发布者IED则返回1，递归返回过程中将[当前交换机、上行端口、下行端口]压入堆栈结构中保存，将堆栈中的各个交换机、上行端口和下行端口逐一取出，得到订阅路径。
10.根据权利要求6所述的一种变电站交换机组播自动配置系统，其特征是：所述报文为GOOSE/SMV报文。
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