变电站通信网络交换机动态缓存分配方法
【专利摘要】本发明公开了一种变电站通信网络交换机动态缓存分配方法，所述方法包括以下步骤：1)将变电站交换机缓存区域划分为独占区和共享区，整定缓存独占区容量；2)报文进入变电站交换机，变电站交换机接收报文并解析报文APPID，判断该报文是否属于关键报文；3)将关键报文分配至独占区存储等候处理，若独占区容量已满，则将关键报文分配至共享区，共享区优先满足关键报文；同时，将次要报文分配至共享区存储等候处理，若共享区容量已满，则直接丢弃次要报文；4)结束流程后，重复步骤2)和步骤3)。本发明方法通过对交换机中缓存进行合理分区及动态调度，有效保证变电站通信网络中关键报文的优先传输，提升变电站控制决策实时可靠性。
【专利说明】变电站通信网络交换机动态缓存分配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种动态缓存分配方法，尤其是一种变电站通信网络交换机动态缓存分配方法，属于网络交换机缓存分配领域。
【背景技术】
[0002]变电站通信网络信息流的实时可靠性是评价智能变电站通信网络性能的重要指标，关键报文作为继电保护、监控等应用系统实现的载体，其实时可靠传输直接决定了变电站保护控制决策的速动性、有效性，因此优先保证关键信息的传输、降低关键报文丢包率、提升变电站通信网络可依赖性是智能变电站可靠运行的保证。
[0003]交换机作为变电站通信网络重要组成及中心枢纽，承担着通信网络数据传输与转发的重要功能，其交换效率直接影响网络报文延时。因此为提升通信网络实时可靠性，可从升级交换机硬件性能、优化交换环节、改进交换技术三方面着手。
[0004]目前，变电站通信网络交换机中设置共享缓存区，各端口报文均进入共享缓存区排队等候处理。这种缓存区设置方式简单易行并能够有效利用缓存容量，但所有端口共用缓存的分配方案无法保证关键报文的优先传递，在关键报文进入交换机时，如果网络处于拥塞、故障或扰动源等恶劣工况下，缓存区被其他报文占用，关键报文可能因为缓存不足而被丢弃，变电站因缓存区被占用而丢弃关键报文的典型场景如图1所示，IED通过间隔交换机switchl的级联端口与本间隔IED交互信息,经中心交换机switchO的汇聚端口与跨间隔IED互通；若switchl某一级联端口出现扰动报文d，则d通过占用公共缓存区造成级联端口和汇聚端口报文的丢失。
[0005]因此，现有的变电站通信网络交换技术中采用的共享缓存区设置方案无法排除扰动报文对缓存区的资源占用，从而可能导致关键报文因缓存不足而丢包，这种共享缓存区的划分方式难以满足关键报文实时可靠性要求。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足之处，提供了一种变电站通信网络交换机动态缓存分配方法，该方法通过对交换机中缓存进行合理分区及动态调度，有效保证变电站通信网络中关键报文的优先传输，提升变电站控制决策的实时可靠性。
[0007]本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:
[0008]变电站通信网络交换机动态缓存分配方法，其特征在于所述方法包括以下步骤:
[0009]I)将变电站交换机缓存区域划分为独占区和共享区，整定缓存独占区容量；
[0010]2)报文进入变电站交换机，变电站交换机接收报文并解析报文APPID，判断该报文是否属于关键报文；
[0011]3)交换机将关键报文分配至独占区存储等候处理，若独占区容量已满，则将关键报文分配至共享区，共享区优先满足关键报文；同时，将次要报文分配至共享区存储等候处理，若共享区容量已满，则直接丢弃次要报文；[0012]4)结束流程后，重复步骤2)和步骤3)。
[0013]具体的，所述关键报文包括关键SV报文和关键GOOSE报文。
[0014]具体的，步骤I)所述整定缓存独占区容量采用缓存独占区容量整定算法，具体如下:
[0015]a)若通过某一交换机的关键SV报文有N1路，则通过该交换机的关键SV报文流量为:
[0016]I1 = N1L1JT (I)
[0017]其中，I1为通过交换机的关键SV报文流量，L1为通过交换机的关键SV报文长度，f为采样频率，F为电网频率，N1为通过交换机的关键SV报文路数；
[0018]b)若通过某一交换机的关键GOOSE报文路数为N2,则通过该交换机的关键GOOSE报文流量为:
[0019]I2 = 1000L2N2/ts (2)
[0020]其中，I2通过交换机的关键GOOSE报文流量，L2为通过交换机的关键GOOSE报文长度，N2为通过交换机的关键GOOSE报文路数，ts为重发间隔时间；
[0021]c)分析通过各交换机IED、MU设备数量、发布/订阅报文类型以及数量，结合各类GOOSE、SV、MMS报文流量，利用下式设置独占区容量:
[0022]P = (Ijl2)/m (3)
[0023]其中，P为独占区占缓存比例，I1为通过交换机的关键SV报文流量，I2为通过交换机的关键GOOSE报文流量，m为交换机吞吐量。
[0024]本发明相对于现有技术具有如下的有益效果:
[0025]1、本发明方法是基于报文类型识别的动态缓存分配技术，在对关键报文提供稳定、可靠、优先的交换环境，通过优化交换技术中缓存分配环节有效降低关键报文时延及丢包率、提高变电站通信网络可依赖性。
[0026]2、本发明方法改变目前变电站通信网络中变电站的缓存分配方案，通过对交换机中缓存进行合理分区及动态调度，有效保证变电站通信网络中关键报文的优先传输，提升变电站控制决策实时可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为现有技术中交换机各端口共享缓存示意图。
[0028]图2为本发明的独占区和共享区模型。
[0029]图3为SV报文的帧结构。
[0030]图4为GOOSE报文的帧结构。
【具体实施方式】
[0031]实施例1:
[0032]如图2所示，本实施例的动态缓存分配方法包括以下步骤:
[0033]I)将变电站交换机缓存区域划分为独占区和共享区，整定缓存独占区容量:
[0034]1.1)缓存区域划分
[0035]IEC61850标准定义变电站内传送的主要有三类报文:用于合并单元(MU)为间隔层设备提供电流电压采样值的SV报文；用于紧急跳闸、启动故障录波、启动闭锁/解锁等需要快速传递信息场合的GOOSE报文；用于报文传输监视,控制及管理MMS报文；
[0036]IEC61850根据各类报文承载业务不同，对各类报文性能要求做了严格详细的区分，如下表1所示，根据业务不同及性能要求差异IEC61850将报文分为七类；
[0037]
【权利要求】
1.变电站通信网络交换机动态缓存分配方法，其特征在于所述方法包括以下步骤: 1)将变电站交换机缓存区域划分为独占区和共享区，整定缓存独占区容量； 2)报文进入变电站交换机，变电站交换机接收报文并解析报文APPID，判断该报文是否属于关键报文； 3)交换机将关键报文分配至独占区存储等候处理，若独占区容量已满，则将关键报文分配至共享区，共享区优先满足关键报文；同时，将次要报文分配至共享区存储等候处理，若共享区容量已满，则直接丢弃次要报文； 4)结束流程后，重复步骤2)和步骤3)。
2.根据权利要求1所述的变电站通信网络交换机动态缓存分配方法，其特征在于:所述关键报文包括关键SV报文和关键GOOSE报文。
3.根据权利要求2所述的变电站通信网络交换机动态缓存分配方法，其特征在于:步骤I)所述整定缓存独占区容量采用缓存独占区容量整定算法，具体如下: a)若通过某一交换机的关键SV报文有N1路，则通过该交换机的关键SV报文流量为: 11= N1LjF (I) 其中，I1为通过交换机的关键SV报文流量，L1为通过交换机的关键SV报文长度，f为采样频率，F为电网频率，N1为通过交换机的关键SV报文路数； b)若通过某一交换机的关键GOOSE报文路数为N2,则通过该交换机的关键GOOSE报文流量为:
12= 1000L2N2/ts (2) 其中，I2通过交换机的关键GOOSE报文流量，L2为通过交换机的关键GOOSE报文长度，N2为通过交换机的关键GOOSE报文路数，ts为重发间隔时间； c)分析通过各交换机IED、MU设备数量、发布/订阅报文类型以及数量，结合各类GOOSE、SV、MMS报文流量，利用下式设置独占区容量:
P = (I^l2) /m (3) 其中，P为独占区占缓存比例，I1为通过交换机的关键SV报文流量，I2为通过交换机的关键GOOSE报文流量，m为交换机吞吐量。
【文档编号】H04L12/861GK103701718SQ201310704333
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】蔡泽祥, 竹之涵, 苏忠阳, 张延旭, 王海柱, 席禹 申请人:华南理工大学, 广州思唯奇电力科技有限公司