本发明涉及电力通信相关技术领域，特别是指一种基于容迟容断的卫星网络与电力专网的协同方法。
背景技术：
在电力通信发展的前期，卫星通信曾经小范围地应用在电力调度生产上，但是由于传统卫星通信系统传输时延长、传输速率小、地面站建设周期长等特点影响卫星通信在电力系统中的推广应用，随着光纤通信、载波通信等通信方式的出现和日益发展成熟，载波通信及光纤通信被大范围地应用于电力系统，卫星通信则迅速退出电力系统通信建设领域。
然而，自然灾害会造成多出光缆中断，导致大面积通信中止，这种情况屡见不鲜。为满足局部自然灾害及突发事件情况下的通信需求，加强在自然灾害、重大政治活动保供电的移动应急指挥通信保障能力，解决各级指挥中心与应急现场远程通信联络，建设卫星通信系统显得非常迫切。
也即在实现本申请的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下技术问题：当前的电力通信方式难以在发生自然灾害时满足电力数据的有效传输。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于容迟容断的卫星网络与电力专网的协同方法，能够在发生自然灾害或者其他事故导致的电力通信中断时，实现电力数据安全稳定的传输，提高电力通信网络抵抗灾害的能力。
基于上述目的本发明提供的一种基于容迟容断的卫星网络与电力专网的协同方法，包括：
检测并判断当前电力专网传输是否出现故障；
若当前电力专网传输出现故障，则获取当前电力专网中出现故障的路段信息并结合当前待传输的电力数据的传输路径计算得到有效中转节点以及对应的目标卫星节点；其中，所述有效中转节点为能够与目标节点通信连接的节点；所述目标卫星节点为能够与所述有效中转节点通信连接的卫星节点；
将电力数据发送到与当前节点最近的第一卫星节点中；其中，当前节点为电力专网中未出现故障时已传送到的电力专网节点；
比较所述第一卫星节点以及进入到该卫星节点通信范围内的所有卫星节点到目标卫星节点的送达概率，将电力数据发送到所述送达概率最大的卫星节点中；
重复上述迭代比较过程，直到已经将电力数据发送目标卫星节点中；
电力数据通过目标卫星节点发送到有效中转节点后，通过有效中转节点发送到目标节点中。
可选的，所述卫星网络至少包括地球静止轨道卫星以及低轨道卫星；其中，所述地球静止轨道卫星用于覆盖该卫星对地静止的区域并负责卫星网络的消息处理和转发；所述低轨道卫星用于加大卫星网络的覆盖率，并与所述地球静止轨道卫星配合，实现卫星网络的消息处理和转发。
可选的，所述电力数据在卫星网络中通过存储转发的方式进行数据传输；所述存储转发为每个接收到电力数据的卫星节点均保存有所述电力数据的数据副本。
可选的，在卫星网络中，卫星节点进行电力数据发送之前还包括：
预先对电力业务数据进行分级处理，使得所有电力数据附带有级别标签；
检测当前卫星网络的拥塞情况并判断当前卫星网络是否存在拥塞；
若当前卫星网络存在拥塞，则根据待传输的电力数据附带的级别标签，按照优先级由高到低的顺序进行电力数据的传输；
否则，正常发送电力数据。
可选的，所述电力业务数据中的图像业务、流媒体业务以及数据业务的优先级由高到低排序。
可选的，在卫星网络中，卫星节点接收电力数据之前还包括：
检测当前卫星节点中的缓存暂用情况，判断当前节点是否处于拥塞状态；
若是，则按照当前节点中保存的电力数据副本的时间以及级别标签进行综合分析并得到电力数据副本的综合排序，相应的丢弃排序靠后的电力数据副本并接收电力数据；
否则，直接接收电力数据。
可选的，所述计算得到有效中转节点的步骤还包括：
基于当前电力专网中出现故障的路段信息对当前电力数据传输路径进行判断，得到当前电力数据传输路径中出现中断的路段；
基于目标节点进行反向回溯，计算得到能够到达目标节点的相应中转节点；
基于卫星通信成本和效率考虑，选取某一个中转节点或者目标节点作为有效中转节点。
可选的，将与目标节点距离最远的中转节点选定为有效中转节点。
从上面所述可以看出，本发明提供的基于容迟容断的卫星网络与电力专网的协同方法，通过对电力专利传输故障进行检测并且相应结合当前电力数据的传输路径可以得到能够到达目标节点的有效中转节点以及相应的目标卫星节点，进而使得电力数据能够通过卫星系统的不断转发最终发送到有效中转节点以及后续的目标节点中。此外，本申请为了提高电力数据在卫星系统中的传输效率和稳定性，采用送达概率比较的方式进行通信判断，基于卫星系统中不同卫星节点存在相对位置不断变化的趋势，进而可以使得电力数据不断靠近目标卫星节点，也即能够更快的将电力数据传输到有效中转节点中。因此，本申请能够在发生自然灾害或者其他事故导致的电力通信中断时，实现电力数据安全稳定的传输，提高电力通信网络抵抗灾害的能力。
附图说明
图1为本发明提供的基于容迟容断的卫星网络与电力专网的协同方法一个实施例的流程图；
图2为本发明提供的卫星网络的星座结构示意图；
图3为本发明提供的卫星网络与电力专网协同通信的结构示意图；
图4为本发明提供的卫星网络中业务基于拥塞的分级传输原理示意图；
图5为本发明提供的卫星节点基于拥塞状态发送电力数据的流程图；
图6为本发明提供的卫星节点基于拥塞状态接收电力数据的流程图；
图7为本发明提供的基于容迟容断的卫星网络与电力专网的协同方法另一个实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
本申请针对于现有电力专网在出现自然灾害或者故障时无法进行有效通信的问题，提出一种将卫星网络与电力专网相结合来克服上述缺陷的方案。其中，本申请发明人考虑到卫星通信系统以其独特的优点，特别是对距离的不敏感性，可以灵活方便地大范围直跳连接卫星覆盖范围内的任意站点，且卫星地面站与所在地域复杂地形状况无关，特别适合于综合性大城市的复杂地理、地形、电磁环境中使用，具有其它通信方式无法比拟的优势。因此，本申请认为可以利用卫星通信技术建设机动灵活、安全可靠、布局合理、规模适度的电力应急指挥通信系统，增加自备机动通信手段，整体提升应对自然灾害、处置突发事件、保障重大活动所需的应急通信能力。
但是，节点数量较少、卫星节点缓存受到限制的卫星网络不同于传统网络，很多情况下往往无法满足保持通信链接的基本条件，存在以下问题：没有稳定可靠地端到端连接；数据传输只能通过节点与节点逐个传输的形式进行；网络中同时还存在着延迟较高、连接频繁中断、数据传输率较低的问题；而且通信设备能量和节点的缓存空间有限等特点。面对这类极端的网络使用环境，在传统互联网当中广泛使用的TCP/IP协议面临着很大的挑战和冲击，包括众多传统网络协议，研究人员研究了大量的传统路由协议，经过了大量的修改和更新之后，仍然无法完全地适用于这种新的极端受限网络。本申请认为可以基于容迟容断网络针对这种类型的网络专门设计一套量身定做的协议体系。其中，容迟容断网络以独特的保管传输机制，能够大大提高受限网络通信的可靠性，能更好的适应受限网络的物理特点和环境因素进行网络通信。由于容迟容断网络能够允许通信节点之间存在间断性连接，并支持在节点资源受限的情况下运行，能够良好地适应高时延、链路频繁中断等对于传统网络而言十分不利的传输条件，适应卫星网络的信息传输要求。
参照图1所示，为本发明提供的基于容迟容断的卫星网络与电力专网的协同方法一个实施例的流程图。由图可知，所述基于容迟容断的卫星网络与电力专网的协同方法包括：
步骤S1，检测并判断当前电力专网传输是否出现故障；首先，基于本申请采用卫星网络与电力专网相结合的方式实现协同传输，因此，本申请的通信环境至少包括多层卫星网络以及电力专网中的变电站，也即电力专网中的不同节点，其中：多层卫星网络，用于接受变电站发送来的数据、对数据进行业务分级、根据数据优先级和网络拥塞情况，选择数据的传输路径，并将该数据发送给目的变电站；变电站，用于对数据进行传输或发送并选择合适的传输路径。
进一步，参照图2所示，为本发明提供的卫星网络的星座结构示意图。所述多层卫星网络至少包括地球静止轨道卫星(GEO)以及低轨道卫星(LEO)。其中，所述地球静止轨道卫星用于覆盖该卫星对地静止的区域并负责卫星网络的消息处理和转发；所述低轨道卫星因为距离地球较近，星地延迟较短，故大量应用于卫星通信系统当中，用于加大卫星网络的覆盖率，并与所述地球静止轨道卫星配合，实现卫星网络的消息处理和转发。还可以在卫星中搭载原子钟，用于确定精准时间，以此提高定位精度。
参照图3所示，为本发明提供的卫星网络与电力专网协同通信的结构示意图。由图可知，变电站在地面电力专网状况良好时，通过地面通信；在地面电力专网故障时，造成无法传输电网业务的情况下，采用地面电力专网与北斗卫星系统协作的传输方式，根据地面电力专网的情况向卫星网络发送数据，通过卫星协同通信。
步骤S2，若当前电力专网传输出现故障，则获取当前电力专网中出现故障的路段信息并结合当前待传输的电力数据的传输路径计算得到有效中转节点以及对应的目标卫星节点；其中，所述有效中转节点为能够与目标节点通信连接的节点；所述目标卫星节点为能够与所述有效中转节点通信连接的卫星节点；这样，一方面可以在出现传输故障时，将电力数据通过卫星网络传输，另一方面，还能够相应的得到预定的目标卫星节点以及有效中转节点，进而能够将电力数据快速传输到目标变电站节点中。
步骤S3，将电力数据发送到与当前节点最近的第一卫星节点中；其中，当前节点为电力专网中未出现故障时已传送到的电力专网节点；所述第一卫星节点为覆盖当前节点的卫星节点。
步骤S4，比较所述第一卫星节点以及进入到该卫星节点通信范围内的所有卫星节点到目标卫星节点的送达概率，将电力数据发送到所述送达概率最大的卫星节点中；基于本申请采用多层卫星网络，也即卫星之间的通信网络或者节点位置是随着时间不短变更的，这样导致某一个卫星节点将会随时间不短与不同的其他卫星节点相互通信，因此考虑到卫星通信的限制，有必要依旧送达概率来进行电力数据的传输。这里，由于卫星网络的变化是可以预期的，因此能够基于不同卫星节点轨道的变化相应的计算得到不同的送达概率，且送达概率可采用现有算法进行计算得到。这样，可以更加迅速的将电力数据通过卫星网络传输到目标卫星节点中，提高传输效率和质量。
步骤S5，重复上述迭代比较过程，直到已经将电力数据发送目标卫星节点中；
步骤S6，电力数据通过目标卫星节点发送到有效中转节点后，通过有效中转节点发送到目标节点中。
需要说明的是，所述电力数据在卫星网络中通过存储转发的方式进行数据传输；所述存储转发为每个接收到电力数据的卫星节点均保存有所述电力数据的数据副本。基于卫星网路具有较大的限制，所以本申请提出采用存储转发的方式使得在卫星网络中的电力数据实现稳定可靠的传输。
由上述实施例可知，本申请所述基于容迟容断的卫星网络与电力专网的协同方法，通过对电力专利传输故障进行检测并且相应结合当前电力数据的传输路径可以得到能够到达目标节点的有效中转节点以及相应的目标卫星节点，进而使得电力数据能够通过卫星系统的不断转发最终发送到有效中转节点以及后续的目标节点中。此外，本申请为了提高电力数据在卫星系统中的传输效率和稳定性，采用送达概率比较的方式进行通信判断，基于卫星系统中不同卫星节点存在相对位置不断变化的趋势，进而可以使得电力数据不断靠近目标卫星节点，也即能够更快的将电力数据传输到有效中转节点中。因此，本申请能够在发生自然灾害或者其他事故导致的电力通信中断时，实现电力数据安全稳定的传输，提高电力通信网络抵抗灾害的能力。
在本申请一些可选的实施例中，参照图5所示，为本发明提供的卫星节点基于拥塞状态发送电力数据的流程图。得到卫星节点进行电力数据发送之前还包括：
步骤S11，预先对电力业务数据进行分级处理，使得所有电力数据附带有级别标签；基于卫星网络中缓存收到限制，因此为了保证传输不存在拥塞，需要对业务也即电力数据进行分级处理，这样使得传输时，能够基于不同的优先级相应的传输，既能够保证网络的通常，而且不会导致重要数据的过分延迟。
可选的，所述电力业务数据中的图像业务、流媒体业务以及数据业务的优先级由高到低排序。
步骤S12，检测当前卫星网络的拥塞情况并判断当前卫星网络是否存在拥塞；
步骤S13，若当前卫星网络存在拥塞，则根据待传输的电力数据附带的级别标签，按照优先级由高到低的顺序进行电力数据的传输；
步骤S14，否则，正常发送电力数据。
进一步，参考图4可知，通常GEO卫星出现拥塞的情况更多，因此，优先基于GEO卫星是否拥塞进行判断，若是GEO卫星节点拥塞，则可以利用LEO卫星节点传输，反之，则可以利用GEO卫星节点传输。
在本申请另一些可选的实施例中，参照图6所示，为本发明提供的卫星节点基于拥塞状态接收电力数据的流程图。得到在卫星网络中，卫星节点接收电力数据之前还包括：
步骤S21，检测当前卫星节点中的缓存暂用情况，判断当前节点是否处于拥塞状态；
步骤S22，若是，则按照当前节点中保存的电力数据副本的时间以及级别标签进行综合分析并得到电力数据副本的综合排序，相应的丢弃排序靠后的电力数据副本并接收电力数据；
步骤S23，否则，直接接收电力数据。
这样，通过卫星节点对自身缓存的判断，能够保证卫星节点能够具有足够的缓存来接收电力数据，而若是存在拥塞，则可以按照电力数据的存储时间或者优先级来丢弃部分数据。
在本申请一些可选的实施例中，所述计算得到有效中转节点的步骤还包括：
基于当前电力专网中出现故障的路段信息对当前电力数据传输路径进行判断，得到当前电力数据传输路径中出现中断的路段；
基于目标节点进行反向回溯，计算得到能够到达目标节点的相应中转节点；
基于卫星通信成本和效率考虑，选取某一个中转节点或者目标节点作为有效中转节点。优选的，将与目标节点距离最远的中转节点选定为有效中转节点。这样，即能够利用卫星网络解决电力专网通信中断的问题，而且能够通过有效中转节点及时将数据传输到未出现故障的电力专网中，提高数据传输效率和安全稳定性。
因此，本申请提出的方案，在卫星星座和电力专网同时覆盖变电站的情况下，网络中的大部分业务从电力专网进行传输，卫星通信可以作为应急保障和备用通信通道，在地面网络无法实现传输或地面网络传输成本高的时候，采用天地协同通信。本发明可有效地防止电力专网信息传送的中断，从而确保电力专网的数据实现实时传输。
参照图7所示，为本发明提供的基于容迟容断的卫星网络与电力专网的协同方法另一个实施例的流程图。由图可知，当处于地面的电力专网存在通信困难后者链路中断时，将会把数据传输到与当前变电站节点连接的卫星节点中，然后在卫星网络中，通过比较送达概率的方式不断将数据传输到目的卫星，也即与有效中转节点对应的目标卫星节点。同时为了解决卫星通信中的拥塞问题，本申请在卫星进行数据传输之前，通过拥塞判断来以及基于电力数据的优先级进行传输，为了解决卫星节点本身的拥塞问题，需要对卫星节点中存储的数据按照生存时间和优先级进行排序，然后丢弃哪些新鲜度低、等级低的电力数据，这样可以保证卫星节点具有足够的缓存来接收其他卫星节点发送的电力数据。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。