CN115499343B - 基于有效竞争流的时延分析方法、系统、设备和存储介质 - Google Patents

基于有效竞争流的时延分析方法、系统、设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于有效竞争流的时延分析方法、系统、设备和存储介质，包括：将新一代变电站网络通信系统抽象成一个信息流流体模型；基于确定的各业务流报文在其路径上各端口上的繁忙期以及预设有效竞争流的基本判断规则，判断该业务流报文与流经同一端口的目标业务流报文是否为有效竞争流，形成目标业务流报文在该端口上的有效竞争流集合；考虑序列化效应，剔除路径上相邻的、存在序列化的两个端口上重复算入的有效竞争流，得到端口组的有效竞争流集合；将端口组的有效竞争流集合与常规网络演算相结合，计算得到新一代网络通信系统的时延上界。本发明可以广泛应用于智能电网技术领域。

Description

基于有效竞争流的时延分析方法、系统、设备和存储介质
技术领域
本发明涉及一种基于有效竞争流的时延分析方法、系统、设备和存储介质，属于智能电网技术领域。
背景技术
随着网络通信与计算机技术的发展与应用，在新一代变电站中，二次系统和网络通信系统之间的联系越来越紧密。对信息与网络通信技术的大量应用使得新一代变电站的性能评估发生很大的变化，其正常运行越来越依赖于网络通信系统。同时，随着新一代变电站的规模和复杂程度以及电网能量流的不确定性和瞬时平衡难度的增加，需要提供相应的信息和网络通信技术才能应对新一代变电站在运行和控制时所产生的诸多问题。新一代变电站网络通信系统的作用是通过信息流来调控新一代变电站二次系统中的设备装置，其通信性能的一个关键要求是其处理、交互和传递信息需满足一定的时效性，所以新一代变电站网络通信系统中信息的传输时延决定了其是否满足时效性。
网络通信系统中的信息流遵循从信源节点到信宿节点的传输规律，且在传输过程中会产生一定的传输时延。信息流传输时延由设备固有时延、传播时延、报文存储转发时延和排队时延组成，前三者的大小由传输线路长度和交换机性能确定，即当网路拓扑结构和硬件设备给定时，它们的数值就能被确定下来；而排队时延则由传输路径中每个转发节点的数据包堆积产生，它的大小与节点的排队情况有关。信息流的传输时延越小，网络通信系统的时效性能就越好，也有助于提高新一代变电站中保护控制系统的性能，所以研究网络通信系统中各个信息的时延上界对新一代变电站的发展具有很大的实际意义。
现有技术一般是通过网络演算来求解新一代变电站网络通信系统中各个业务流(同一种业务类型的信息流)报文的排队时延上界，而网络演算是针对报文传输路径中的单个节点进行分析的，它假设路径中每个节点处于最糟糕的排队情况，即考虑目标业务流报文在节点上的最大排队时延，然而实际上并不是所有节点的最糟糕排队情况都会在报文从信源到信宿节点的传输过程中同时发生，因此基于此假设所得到的时延上界计算方法无法很好地适应新一代变电站的接线方式和运行方式。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于有效竞争流的时延分析方法、系统、设备和存储介质。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种基于有效竞争流的时延分析方法，包括以下步骤：
将新一代变电站网络通信系统抽象成一个信息流流体模型；
基于信息流流体模型，确定各业务流报文在其路径上各端口上的繁忙期以及预设有效竞争流的基本判断规则，并判断该业务流报文与流经同一端口的目标业务流报文是否为有效竞争流，形成目标业务流报文在该端口上的有效竞争流集合；
考虑序列化效应，剔除路径上相邻的、存在序列化的两个端口上重复算入的有效竞争流，得到端口组的有效竞争流集合；
将端口组的有效竞争流集合与常规网络演算相结合，计算得到新一代网络通信系统的时延上界。
进一步，所述业务流报文在其路径上各端口上的繁忙期，根据业务流报文在其路径上各端口处出现的可能时间范围确定，且所述繁忙期的下界为业务流报文到达该端口时的最早时间，上界为业务流报文离开该端口时的最晚时间。
进一步，所述业务流报文在路径上各端口处繁忙期的下界与上界的确定方法为：
确定该业务流报文在其路径上各端口处的第一个繁忙期的下界与上界；
当信源不定期多次发送同种业务流报文时，基于报文发送时间差以及第一个繁忙期的下界与上界，得到该业务流报文在各个端口上的全部繁忙期；
当信源周期性地发送同种业务流报文时，基于业务流报文的发送周期以及第一个繁忙期的下界与上界，获得业务流报文在各端口上的全部繁忙期。
进一步，所述确定业务流报文在路径上各端口处的第一个繁忙期的下界与上界的方法，包括：
路径上第一个端口的繁忙期下界为路径上开始有业务流报文流经的最早时间，其余端口的繁忙期下界由业务流报文到达前一个端口的最早到达时间、业务流报文在前一个端口上所经历的最小延时和在传输过程中的固有时延组成，其中，业务流报文在前一个端口上所经历的最小延时由业务流报文的最大允许突发长度除以额定带宽给出；
路径上第一个端口的繁忙期上界由路径上开始有业务流报文流经的最早时间和业务流报文在第一个端口所经历的最大延时组成，其余端口的繁忙期上界由业务流报文离开前一个端口的最晚时间、业务流报文在前一个端口上所经历的最大延时和在传输过程中的固有时延组成，其中业务流报文在前一个端口上所经历的最大延时由业务流报文的最大允许突发长度除以前一个端口的有效带宽给出。
进一步，所述预设有效竞争流的基本判断规则为：当目标业务流报文在目标端口的任意一个繁忙期与任一流经该端口的包括目标业务流本身的竞争流报文的任意一个繁忙期存在重叠，便把该竞争流视为有效竞争流。
进一步，所述基于有效竞争流的基本判断规则，对有效竞争流进行判断时，包括以下步骤：
3.1)判断目标业务流报文在目标端口上是否总是比任意一条流经该端口的业务流报文都更早地到达该端口，如果判断结果是肯定的，则判定目标业务流在目标端口上的有效竞争流只有它自身，结束判断，否则进入步骤3.2)；
3.2)基于有效竞争流的基本判断规则，在所有流经该端口的业务流报文中选择其中一条，并在所选业务流报文的所有繁忙期中选择其中一个；
3.3)将目标业务流报文的全部繁忙期与所选业务流报文的所选繁忙期逐一进行判断，如果目标业务流报文的任一繁忙期与所选业务流报文的所选繁忙期的上界均大于或等于两者的下界，则判定所选业务流报文是目标业务流报文的有效竞争流，否则进入步骤3.4)；
3.4)从所选业务流报文的所有繁忙期中另选一个，并重复步骤3.3)，直至所选业务流报文的所有繁忙期与目标业务流报文的所有繁忙期之间已经一一完成判断，则判定所选业务流报文不是目标业务流报文的有效竞争流；
3.5)从所有流经该端口的业务流报文中另选一条，重复步骤3.3)～3.4)，直到目标业务流报文与所有流经目标端口的业务流报文之间一一完成判断，形成目标业务流在端口上的有效竞争流集合，以区分不同目标业务流在不同端口上的有效竞争流。
进一步，所述端口组的有效竞争流集合的确定方法，包括：
将路径上相邻的、存在序列化的两个端口等效为一个端口组；
将该端口组中各自的有效竞争流转换为一个端口组上的有效竞争流，得到端口组的有效竞争流集合。
第二方面，本发明提供一种基于有效竞争流的时延分析系统，包括：
模型抽象模块，用于将新一代变电站网络通信系统抽象成一个信息流流体模型；
繁忙期确定模块，用于根据业务流报文在其路径上各端口处出现的可能时间范围，确定该业务流报文在各端口上的繁忙期；
有效竞争流集合模块，用于基于各业务流报文在各端口上的繁忙期以及预设有效竞争流的基本判断规则，判断该业务流报文与流经同一端口的目标业务流报文是否为有效竞争流，形成目标业务流报文在该端口上的有效竞争流集合；
有效竞争流更新模块，用于考虑序列化效应，剔除路径上相邻的、存在序列化的两个端口上重复算入的有效竞争流，得到端口组的有效竞争流集合；
时延上界确定模块，用于将端口组的有效竞争流集合与常规网络演算相结合，计算得到新一代变电站网络通信系统的时延上界。
第三方面，本发明提供一种处理设备，所述处理设备至少包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现所述基于有效竞争流的时延分析方法的步骤。
第四方面，本发明提供一种计算机存储介质，其特征在于，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现根据所述基于有效竞争流的时延分析方法的步骤。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明在研究新一代变电站网络通信系统的时效性时，没有采用假设传输路径的每个节点都处于最糟糕排队情况的传统方法，而是考虑业务流在其传输路径上所可能遇到的最坏情况，提出繁忙期这一概念，并用此判断业务流在其传输路径的端口上的有效竞争流。建立基于有效竞争流的网络演算计算方法，得到相比于传统网络演算更加紧致的时延上界。
2、本发明考虑了序列化的影响，避免了重复考虑相邻两个端口上同一有效竞争流的情况，将路径上相邻的、存在序列化的两个端口等效为一个端口组，得出更加合理的有效竞争流结果。
3、本发明所给出的基于有效竞争流的时延分析方法，可以得出新一代变电站通信网络中更接近实际情况的端口业务流报文排队情况，并形成输出端口上有效排队的业务流集合，用其改进传统网络演算：使用在输出端口上的有效竞争流集合代替经过输出端口的所有业务流集合，构建基于有效竞争流的网络演算计算方法。该计算方法适应新一代变电站不同的拓扑结构和运行方式，并且能够更好地拟合在报文优先级、先进先出等策略下报文排队时延的不确定性，相比于传统网络演算时延上界要小，从而得到时延上界更紧实的包络，用于更好地分析新一代变电站网络通信系统在各种业务场景下处理、交互和传递信息的时效性能。
因此，本发明可以广泛应用于智能电网技术领域。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例提供的基于有效竞争流的时延分析方法流程图；
图2是本发明实施例提供的220kV D2-1型变电站通信网络拓扑；
图3是本发明实施例提供的220kV D2-1型变电站的OPNET仿真模型。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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。
本发明的一些实施例中，提供一种基于有效竞争流的时延分析方法，首先，考虑业务流在其传输路径上所可能遇到的最坏情况，通过繁忙期判断业务流在其传输路径的端口上的有效竞争流，并考虑序列化效应所带来的影响而剔除相邻两个端口上重复算入的有效竞争流，形成更加合理的有效竞争流集合；然后，将输出端口上有效竞争流集合应用到传统网络演算(Network Calculus，NC)中，提出基于有效竞争流的网络演算计算方法(NetworkCalculus based on Effective Competition，NCEC)。相比于传统网络演算方法，基于有效竞争流的网络演算计算方法能更好地适应新一代变电站的接线方式和运行方式，能更好地拟合在报文优先级、先进先出等策略下报文排队时延的不确定性，从而实现时延上界更紧实的包络，分析网络通信系统处理、交互和传递信息的时效性。
与之相对应地，本发明的另一些实施例中提供一种基于有效竞争流的时延分析系统、设备和存储介质。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种基于有效竞争流的时延分析方法，应用于新一代变电站网络通信系统，能够分析得到适应新一代变电站不同运行方式、拟合网络通信系统信息传输机制的报文排队时延情况。具体地，其包括以下步骤：
1)将新一代变电站网络通信系统抽象成一个信息流流体模型，在该信息流流体模型中，将新一代变电站网络通信系统中每个交换节点抽象成一个服务台的排队系统，将节点中的信息流看作流体，节点之间通过链路连接，信息流在节点中经过处理后，通过链路从一个节点流向另一个节点；
2)根据业务流报文在其路径上各端口处出现的可能时间范围，确定该业务流报文在各端口上的繁忙期；
3)基于各业务流报文在各端口上的繁忙期以及预设有效竞争流的基本判断规则，判断该业务流报文与流经同一端口的目标业务流报文是否为有效竞争流，形成目标业务流报文在该端口上的有效竞争流集合；
4)考虑序列化效应，剔除路径上相邻的、存在序列化的两个端口上重复算入的有效竞争流，得到端口组的有效竞争流集合；
5)将端口组的有效竞争流集合与常规网络演算相结合，计算得到新一代网络通信系统的时延上界。
优选地，上述步骤2)中，本实施例在分析新一代变电站网络通信系统中的有效竞争流时，重点分析业务流报文在端口处出现的可能时间范围，从该角度出发，提出了繁忙期这一概念，通过模型推演求得路径端口的有效竞争流集合。
具体地，本实施例中，将业务流报文在其路径上某端口处出现的可能时间范围定义为业务流报文在该端口上的繁忙期，其下界为业务流报文到达该端口时的最早时间，上界为业务流报文离开该端口时的最晚时间。
优选地，上述步骤2)中，确定业务流报文在路径上各端口处繁忙期的下界与上界的方法为：
路径上第一个端口的繁忙期下界为路径上开始有业务流报文流经的最早时间，其余端口的繁忙期下界由业务流报文到达前一个端口的最早到达时间、业务流报文在前一个端口上所经历的最小延时和在传输过程中的固有时延组成，其中，业务流报文在前一个端口上所经历的最小延时由业务流报文的最大允许突发长度除以额定带宽给出；
路径上第一个端口的繁忙期上界由路径上开始有业务流报文流经的最早时间和业务流报文在第一个端口所经历的最大延时组成，其余端口的繁忙期上界由业务流报文离开前一个端口的最晚时间、业务流报文在前一个端口上所经历的最大延时和在传输过程中的固有时延组成，其中业务流报文在前一个端口上所经历的最大延时由业务流报文的最大允许突发长度除以前一个端口的有效带宽给出。
一般来说，信源会多次发送同一种业务流报文，因此业务流报文在各个端口上存在若干个繁忙期，当信源不定期发送同一种业务流报文时，通过报文发送时间差以及上述方法，同理可得业务流报文在各个端口上的全部繁忙期。当信源周期性地发送同一种业务流报文时，采用上述方法得到业务流报文在端口上的第一个繁忙期上下界的方法，假设业务流报文的发送周期为Ti，则业务流报文在端口上的第n个繁忙期的上下界为业务流报文在该端口上的第一个繁忙期的上下界加上(n-1)Ti。
优选地，上述步骤3)中，预设有效竞争流的基本判断规则为：当目标业务流报文在目标端口的任意一个繁忙期与任一流经该端口的竞争流(包括目标业务流)报文的任意一个繁忙期存在重叠，便把该竞争流视为有效竞争流。
具体地，基于有效竞争流的基本判断规则，对有效竞争流进行判断时，包括以下步骤：
3.1)判断目标业务流报文在目标端口上是否总是比任意一条流经该端口的业务流报文(不包括目标业务流)都更早地到达该端口，如果判断结果是肯定的，则判定目标业务流在目标端口上的有效竞争流只有它自身，结束判断，否则进入步骤3.2)；
本步骤可以有效避免不必要的判断过程，减少在分析有效竞争流时所需要的运算量。
3.2)基于有效竞争流的基本判断规则，在所有流经该端口的业务流报文中选择其中一条(不能重复选择)，并在所选业务流报文的所有繁忙期中选择其中一个(不能重复选择)；
3.3)将目标业务流报文的全部繁忙期与所选业务流报文的所选繁忙期逐一进行判断，如果目标业务流报文的任一繁忙期与所选业务流报文的所选繁忙期的上界均大于或等于两者的下界，则判定所选业务流报文是目标业务流报文的有效竞争流，否则进入步骤3.4)；
3.4)从所选业务流报文的所有繁忙期中另选一个，并重复步骤3.3)，直至所选业务流报文的所有繁忙期与目标业务流报文的所有繁忙期之间已经一一完成判断，则判定所选业务流报文不是目标业务流报文的有效竞争流；
3.5)从所有流经该端口的业务流报文中另选一条，重复步骤3.3)～3.4)，直到目标业务流报文与所有流经目标端口的业务流报文之间一一完成判断，形成目标业务流在端口上的有效竞争流集合，以区分不同目标业务流在不同端口上的有效竞争流。
优选地，上述步骤4)中，序列化效应指当业务流报文在一个端口进行排队后，根据先进先出(FIFO)原则，在下一个端口的FIFO队列中，原本的业务流报文相对顺序不会发生改变。因此为了避免重复考虑有效竞争流，如果一条路径上有两个连续的端口存在序列化效应，则这两个端口可以等效为一个端口组，从而将研究对象从两个端口上各自的有效竞争流转换为一个端口组上的有效竞争流，并且在端口组上的有效竞争流集合为在两个端口上的有效竞争流集合的并集。相比于两个端口上的有效竞争流集合，等效后端口组上的有效竞争流集合更接近报文的实际排队情况。
基于上述分析，端口组的有效竞争流集合的获得方法，包括以下步骤：
4.1)基于对序列化效应的考量，将路径上相邻的、存在序列化的两个端口等效为一个端口组。
4.2)将该端口组中各自的有效竞争流转换为一个端口组上的有效竞争流，得到端口组的有效竞争流集合。
优选地，上述步骤5)中，将由上述步骤得到的有效竞争流集合与传统网络演算结合起来，提出基于有效竞争流的网络演算计算方法。传统网络演算方法，假设业务流报文在其传输路径中的每个节点上都遇到最糟糕的排队情况，即将与目标业务流报文经过同一节点的所有业务流报文都视为目标业务流报文在该节点上的竞争流，由此计算得到较为悲观的时延上界。本实施例中将得到的有效竞争流集合运用到传统网络演算中，通过使用目标业务流报文在输出端口上有效竞争流集合代替经过输出端口的所有业务流报文集合，并代入传统网络演算中时延上界的计算公式，构建出基于有效竞争流的网络演算计算方法。采用此计算方法所得到的时延上界适应新一代变电站不同的拓扑结构和运行方式，并且能够更好地拟合在报文优先级、先进先出等策略下报文排队时延的不确定性，从而实现时延上界更紧实的包络。
具体地，包括以下步骤：
5.1)采用目标业务流报文在输出端口上的端口组有效竞争流集合，代替常规网络演算方法中目标业务流报文在该输出端口的所有业务流报文集合；
5.2)将该端口组有效竞争流集合代入时延上界的计算公式，得到新一代变电站网络通信系统的时延上界。
实施例2
本实施例以具体案例对实施例1提供的基于有效竞争流的时延分析方法进行进一步介绍。
IEC 61850中的220kV D2-1型变电站包括六个馈线间隔(F1-F6)、两个主变压器间隔(T1、T2)和一个母线间隔(S)，考虑其组网方式为“三层一网”，SV、GOOSE和MMS三种类型信息流共网传输，网络采用星型拓扑结构，每个设备的端口都通过一条光纤连接至间隔交换机，各间隔交换机和中心交换机也是通过一条光纤连接，实现物理共网。链路和设备端口的额定带宽都选为100Mbps。
考虑最大运行方式下的信息流分布，此时所有可能发生的变电站内的故障事件同时发生，所有GOOSE信息流都以最小重传间隔0.002s发送报文。假设此刻通信网络中的各信源都周期性地发送报文，则网络流量将达到最大，端口的排队情况最糟糕，因此该运行方式下所导致的信息流传输时延是变电站内可能出现的最大时延。
信息流中涵盖的业务类型众多，以业务类型作为划分依据，同一种业务类型的信息流称为业务流。最大运行方式下通信网络的业务流配置及属性如表1所示，根据通信网络实体结构和业务流发布关系，形成图2所示的通信网络拓扑，其中保护与测控装置(P&CIED)节点设置2个端口，分别用于与站控层服务器和过程层智能终端(BR IED)通信，因此该通信网络一共p＝102个端口，然后运用双向双邻接搜索算法，获得l＝70条业务流传输路径。
表1业务流的属性
同时，使用OPNET仿真软件搭建该变电站通信网络的仿真模型，得到如图3所示仿真场景，然后按照表中配置各节点模型的参数，并以业务流为依据划分VLAN，保证业务流的确定性传输，防止业务流报文到达无关端口参与排队。不失一般性，假设所有业务流报文的起始时间为0s，则设置所有OPNET节点模型的发包时间都为0s，并且不考虑固定时延(传播时延、处理时延)，将OPNET相应的固定时延都设为0s。
分别按照传统NC方法、NCEC方法计算得出每条路径的时延上界，同时运行上述OPNET仿真模型，并选择各业务流报文传输时延的最大值作为仿真结果，计算和仿真结果如表2所示。
表2路径时延上界的计算与仿真结果对比
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从计算和仿真结果可以看出，传统NC方法和NCEC方法得出的时延上界都大于或等于仿真结果，符合对计算时延上界的定义，验证了计算结果的正确性，也说明了运用NCEC求解时延上界的方法是可行的。同时，从表2可以看出由NCEC方法得到的时延上界结果比采用传统NC方法要更接近仿真结果，说明相比传统NC方法，NCEC方法能够更好地适应新一代变电站的接线方式和运行方式以及拟合在报文优先级、先进先出(FIFO)等策略下报文排队情况的不确定性，采用NCEC方法计算得到的业务流时延上界拥有更加紧实的包络，可以用于分析新一代变电站网络通信系统在各种业务场景下处理、交互和传递信息的时效性。
实施例3
上述实施例1提供了基于有效竞争流的时延分析方法，与之相对应地，本实施例提供一种基于有效竞争流的时延分析系统。本实施例提供的系统可以实施实施例1的基于有效竞争流的时延分析方法，该系统可以通过软件、硬件或软硬结合的方式来实现。例如，该系统可以包括集成的或分开的功能模块或功能单元来执行实施例1各方法中的对应步骤。由于本实施例的系统基本相似于方法实施例，所以本实施例描述过程比较简单，相关之处可以参见实施例1的部分说明即可，本实施例提供的系统的实施例仅仅是示意性的。
本实施例提供的基于有效竞争流的时延分析系统，包括：
模型抽象模块，用于将新一代变电站网络通信系统抽象成一个信息流流体模型；
繁忙期确定模块，用于根据业务流报文在其路径上各端口处出现的可能时间范围，确定该业务流报文在各端口上的繁忙期；
有效竞争流集合模块，用于基于各业务流报文在各端口上的繁忙期以及预设有效竞争流的基本判断规则，判断该业务流报文与流经同一端口的目标业务流报文是否为有效竞争流，形成目标业务流报文在该端口上的有效竞争流集合；
有效竞争流更新模块，用于考虑序列化效应，剔除路径上相邻的、存在序列化的两个端口上重复算入的有效竞争流，得到端口组的有效竞争流集合；
时延上界确定模块，用于将端口组的有效竞争流集合与常规网络演算相结合，计算得到新一代变电站网络通信系统的时延上界。
实施例4
本实施例提供一种与本实施例1所提供的基于有效竞争流的时延分析方法对应的处理设备，处理设备可以是用于客户端的处理设备，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、台式机电脑等，以执行实施例1的方法。
所述处理设备包括处理器、存储器、通信接口和总线，处理器、存储器和通信接口通过总线连接，以完成相互间的通信。存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行本实施例1所提供的基于有效竞争流的时延分析方法。
在一些实施例中，存储器可以是高速随机存取存储器(RAM：Random AccessMemory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
在另一些实施例中，处理器可以为中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)等各种类型通用处理器，在此不做限定。
实施例5
本实施例1的基于有效竞争流的时延分析方法可被具体实现为一种计算机程序产品，计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本实施例1所述的基于有效竞争流的时延分析方法的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意组合。
需要说明的是，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于有效竞争流的时延分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
将新一代变电站网络通信系统抽象成一个信息流流体模型；
基于信息流流体模型，确定各业务流报文在其路径上各端口上的繁忙期以及预设有效竞争流的基本判断规则，并判断该业务流报文与流经同一端口的目标业务流报文是否为有效竞争流，形成目标业务流报文在该端口上的有效竞争流集合；
考虑序列化效应，剔除路径上相邻的、存在序列化的两个端口上重复算入的有效竞争流，得到端口组的有效竞争流集合；
将端口组的有效竞争流集合与常规网络演算相结合，计算得到新一代网络通信系统的时延上界；
所述业务流报文在其路径上各端口上的繁忙期，根据业务流报文在其路径上各端口处出现的可能时间范围确定，且所述繁忙期的下界为业务流报文到达该端口时的最早时间，上界为业务流报文离开该端口时的最晚时间；
所述业务流报文在路径上各端口处繁忙期的下界与上界的确定方法为：确定该业务流报文在其路径上各端口处的第一个繁忙期的下界与上界；当信源不定期多次发送同种业务流报文时，基于报文发送时间差以及第一个繁忙期的下界与上界，得到该业务流报文在各个端口上的全部繁忙期；当信源周期性地发送同种业务流报文时，基于业务流报文的发送周期以及第一个繁忙期的下界与上界，获得业务流报文在各端口上的全部繁忙期；
所述确定业务流报文在路径上各端口处的第一个繁忙期的下界与上界的方法，包括：
路径上第一个端口的繁忙期下界为路径上开始有业务流报文流经的最早时间，其余端口的繁忙期下界由业务流报文到达前一个端口的最早到达时间、业务流报文在前一个端口上所经历的最小延时和在传输过程中的固有时延组成，其中，业务流报文在前一个端口上所经历的最小延时由业务流报文的最大允许突发长度除以额定带宽给出；
路径上第一个端口的繁忙期上界由路径上开始有业务流报文流经的最早时间和业务流报文在第一个端口所经历的最大延时组成，其余端口的繁忙期上界由业务流报文离开前一个端口的最晚时间、业务流报文在前一个端口上所经历的最大延时和在传输过程中的固有时延组成，其中业务流报文在前一个端口上所经历的最大延时由业务流报文的最大允许突发长度除以前一个端口的有效带宽给出。
2.如权利要求1所述的一种基于有效竞争流的时延分析方法，其特征在于，所述预设有效竞争流的基本判断规则为：当目标业务流报文在目标端口的任意一个繁忙期与任一流经该端口的包括目标业务流本身的竞争流报文的任意一个繁忙期存在重叠，便把该竞争流视为有效竞争流。
3.如权利要求2所述的一种基于有效竞争流的时延分析方法，其特征在于，所述基于有效竞争流的基本判断规则，对有效竞争流进行判断时，包括以下步骤：
3.1)判断目标业务流报文在目标端口上是否总是比任意一条流经该端口的业务流报文都更早地到达该端口，如果判断结果是肯定的，则判定目标业务流在目标端口上的有效竞争流只有它自身，结束判断，否则进入步骤3.2)；
3.2)基于有效竞争流的基本判断规则，在所有流经该端口的业务流报文中选择其中一条，并在所选业务流报文的所有繁忙期中选择其中一个；
3.3)将目标业务流报文的全部繁忙期与所选业务流报文的所选繁忙期逐一进行判断，如果目标业务流报文的任一繁忙期与所选业务流报文的所选繁忙期的上界均大于或等于两者的下界，则判定所选业务流报文是目标业务流报文的有效竞争流，否则进入步骤3.4)；
3.4)从所选业务流报文的所有繁忙期中另选一个，并重复步骤3.3)，直至所选业务流报文的所有繁忙期与目标业务流报文的所有繁忙期之间已经一一完成判断，则判定所选业务流报文不是目标业务流报文的有效竞争流；
3.5)从所有流经该端口的业务流报文中另选一条，重复步骤3.3)～3.4)，直到目标业务流报文与所有流经目标端口的业务流报文之间一一完成判断，形成目标业务流在端口上的有效竞争流集合，以区分不同目标业务流在不同端口上的有效竞争流。
4.如权利要求1所述的一种基于有效竞争流的时延分析方法，其特征在于，所述端口组的有效竞争流集合的确定方法，包括：
将路径上相邻的、存在序列化的两个端口等效为一个端口组；
将该端口组中各自的有效竞争流转换为一个端口组上的有效竞争流，得到端口组的有效竞争流集合。
5.一种基于有效竞争流的时延分析系统，其特征在于，包括：
模型抽象模块，用于将新一代变电站网络通信系统抽象成一个信息流流体模型；
繁忙期确定模块，用于根据业务流报文在其路径上各端口处出现的可能时间范围，确定该业务流报文在各端口上的繁忙期；
有效竞争流集合模块，用于基于各业务流报文在各端口上的繁忙期以及预设有效竞争流的基本判断规则，判断该业务流报文与流经同一端口的目标业务流报文是否为有效竞争流，形成目标业务流报文在该端口上的有效竞争流集合；
有效竞争流更新模块，用于考虑序列化效应，剔除路径上相邻的、存在序列化的两个端口上重复算入的有效竞争流，得到端口组的有效竞争流集合；
时延上界确定模块，用于将端口组的有效竞争流集合与常规网络演算相结合，计算得到新一代变电站网络通信系统的时延上界；
所述业务流报文在其路径上各端口上的繁忙期，根据业务流报文在其路径上各端口处出现的可能时间范围确定，且所述繁忙期的下界为业务流报文到达该端口时的最早时间，上界为业务流报文离开该端口时的最晚时间；
所述业务流报文在路径上各端口处繁忙期的下界与上界的确定方法为：确定该业务流报文在其路径上各端口处的第一个繁忙期的下界与上界；当信源不定期多次发送同种业务流报文时，基于报文发送时间差以及第一个繁忙期的下界与上界，得到该业务流报文在各个端口上的全部繁忙期；当信源周期性地发送同种业务流报文时，基于业务流报文的发送周期以及第一个繁忙期的下界与上界，获得业务流报文在各端口上的全部繁忙期；
所述确定业务流报文在路径上各端口处的第一个繁忙期的下界与上界的方法，包括：
路径上第一个端口的繁忙期下界为路径上开始有业务流报文流经的最早时间，其余端口的繁忙期下界由业务流报文到达前一个端口的最早到达时间、业务流报文在前一个端口上所经历的最小延时和在传输过程中的固有时延组成，其中，业务流报文在前一个端口上所经历的最小延时由业务流报文的最大允许突发长度除以额定带宽给出；
路径上第一个端口的繁忙期上界由路径上开始有业务流报文流经的最早时间和业务流报文在第一个端口所经历的最大延时组成，其余端口的繁忙期上界由业务流报文离开前一个端口的最晚时间、业务流报文在前一个端口上所经历的最大延时和在传输过程中的固有时延组成，其中业务流报文在前一个端口上所经历的最大延时由业务流报文的最大允许突发长度除以前一个端口的有效带宽给出。
6.一种处理设备，所述处理设备至少包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现权利要求1到4任一项所述基于有效竞争流的时延分析方法的步骤。
7.一种计算机存储介质，其特征在于，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现根据权利要求1到4任一项所述基于有效竞争流的时延分析方法的步骤。
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