应用于变电站系统的控制报文传输延时抖动的系统的制作方法

本发明涉及数字化变电站领域，尤其涉及一种应用于变电站系统的控制报文传输延时抖动的系统。

背景技术：

目前，数字化变电站通信平台基本采用了由交换机网络由smv、mms网和goose网组成。mms网络用于间隔层设备和监控后台的通信，goose网络用于间隔层设备之间以及与过程层设备之间的通信。

sv采样值用于保护和测量的采样频率是4000hz，即两个采样点之间的相差是250us。保护和测控能容忍的sv报文抖动最大值为10us。

然而，在现有的变电站内的通讯设备多采用交换机和epon系统。两者都是采用尽力而为的传输方式，对于数据信号的传送在延时和延时抖动上都很难做到有效控制，一般的抖动都远远大于10us。在业务突发或遇到大流量时，抖动都可以达到100us的级别。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出一种应用于变电站系统的控制报文传输延时抖动的系统，以降低报文在传输过程中的延时抖动。

应用于变电站系统的控制报文传输延时抖动的系统，包括：

同步模块，用于同步变电站系统中所有设备的时间及频率；

时钟模块，用于通过对每个报文打时间戳，测量每个报文在链路上传输延时以及在各设备内的驻留时间，计算出每个报文在整个链路上的延时时间；

设定模块，用于根据每个报文在整个链路上的延时时间设定一个固定延时时间；

传输模块，用于当到所述固定延时时间时传输报文。

优选的，所述同步模块包括：

时间同步模块，用于通过1588协议同步变电站系统中所有设备的时间。

优选的，所述同步模块包括：

频率同步模块，用于通过同步以太网技术同步变电站系统中所有设备的频率。

优选的，所述时钟模块具体用于：

在onux的入口，通过onux的本地时钟打上报文进入onux的时间戳t1，在报文即将通过pon输出时，查看本地时钟的时间计算出报文在ounx的驻留时间t1；

在onux的pon出口，将驻留时间t1放入报文中，同时记下报文从onux从pon送出的时间戳t2，将时间戳t2放进mpcp报文的mpcp_rtt_ts时间戳t3中；

报文经过olt后交换到另外一个onuy上，当报文到达onuy的pon口时，记下报文到达的时间戳t4，用时间戳t4减去报文中mpcp_rtt_ts的时间戳t3，得到报文在olt的驻留时间t2；

当报文从onuy的pon进入后从onuy的ge口输出时，用报文输出时的时间戳t5减去报文进入时的时间戳t6，得到报文在onuy的驻留时间t3。

优选的，所述设定模块具体用于：

计算报文在链路上总的传输延时与报文在各设备内总的驻留时间之和，得到该报文在整个链路上的延时时间。

优选的，所述固定延时时间略大于或等于报文在整个链路上的最大延时时间

通过使用本发明，可以实现以下效果：

1.同步变电站系统中所有设备的时间及频率，为后续的延时测量和打时间戳的精度要求提供了保障，从而提高报文的延时抖动控制精度；

2.通过对每个报文打时间戳，测量每个报文在链路上传输延时以及在各设备内的驻留时间，计算出每个报文在整个链路上的延时时间，根据每个报文在整个链路上的延时时间设定一个固定延时时间，当到所述固定延时时间时传输报文，实现将报文抖动延时控制在一个很小的范围内。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例一种应用于变电站系统的控制报文传输延时抖动的系统的示意结构图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

在一般的网络技术中，如果是以太网交换机，通过提高sv的业务等级，来提高业务的传输的可控性。比如在输入侧，通过流分类确保sv业务的输入侧不会由于限速而丢包，保证输入信号的可靠性。但是在业务突发的情况下，即使有优先保证，也会导致数据拥塞缓存。虽然不至于丢包，但也导致业务的缓存，而导致业务路径传送的延时的加大以及不确定性加大。在输出侧，也是通过业务的优先级优先调度输出。这样在一定程度是可以保证业务输出的确定性，减少业务由于业务拥塞等情况下输出的不确定性。

以上的方法，通过提高业务优先级，在数据调度时优先调度，确保业务的传送的确定性，从而减少业务的抖动延时。但是由于以太网数据的尽力而为，不面向对象的传送机制，导致了数据网的传送时延的不确定性。虽然在各个输入和输出环节的优先调度，但在面对拥塞突发的情况下，为了保证业务不被丢掉，而会采用数据缓存的方式来先行缓存，等拥塞和突发过去后再发送报文的机制，就必然会导致业务的传送时延的不确定性，从而导致延时抖动过大。

本发明的基本思想是首先同步变电站系统中所有设备的时间及频率，为后续的延时测量和打时间戳的精度要求提供了保障。然后通过对每个报文打时间戳，测量每个报文在链路上传输延时以及在各设备内的驻留时间，计算出每个报文在整个链路上的延时时间，根据每个报文在整个链路上的延时时间设定一个固定延时时间，当到所述固定延时时间时传输报文，从而实现将报文的延时抖动控制在极小时间范围以内，很好的满足了电力系统对于报文的延时抖动的要求。

基于上述思想，本发明实施例提出本实施例还提出一种应用于变电站系统的控制报文传输延时抖动的系统，如图1所示，包括：同步模块，用于同步变电站系统中所有设备的时间及频率；时钟模块，用于通过对每个报文打时间戳，测量每个报文在链路上传输延时以及在各设备内的驻留时间，计算出每个报文在整个链路上的延时时间；设定模块，用于根据每个报文在整个链路上的延时时间设定一个固定延时时间；传输模块，用于当到所述固定延时时间时传输报文。

其中，同步模块包括：时间同步模块，用于通过1588协议同步变电站系统中所有设备的时间。

具体的，支持1588协议的时钟服务器通过以太网接口或1pps+tod接口将时钟信息传给olt。olt运行1588协议，将本地时钟钟表2同步与钟表1，同时将时间信息通过pon口，将相应的时间信息传递给onu。olt和onu之间运行1588协议，通过测量和计算线路延时以及对时信息，最终onu的钟表3会同步与钟表2，通过一级级的时钟同步，最终钟表1,2,3实现同步。

在实施例中，同步模块包括：频率同步模块，用于通过同步以太网技术同步变电站系统中所有设备的频率。

为了提高时钟同步的精度，通过同步以太网技术，让onu通过恢复pon的频率，最终实现onu和olt的频率同步。

在实现频率同步后，时钟表1,2,3的精度达到了+/-100ns的精度，为后续的延时测量和打时间戳的精度要求提供了保障。

在实施例中，时钟模块具体用于：在onux的入口，通过onux的本地时钟打上报文进入onux的时间戳t1，在报文即将通过pon输出时，查看本地时钟的时间计算出报文在ounx的驻留时间t1；在onux的pon出口，将驻留时间t1放入报文中，同时记下报文从onux从pon送出的时间戳t2，将时间戳t2放进mpcp报文的mpcp_rtt_ts时间戳t3中；报文经过olt后交换到另外一个onuy上，当报文到达onuy的pon口时，记下报文到达的时间戳t4，用时间戳t4减去报文中mpcp_rtt_ts的时间戳t3，得到报文在olt的驻留时间t2；当报文从onuy的pon进入后从onuy的ge口输出时，用报文输出时的时间戳t5减去报文进入时的时间戳t6，得到报文在onuy的驻留时间t3。

根据报文在一设备输出时的时间戳以及该报文在进入下一设备时的时间戳既可以计算该报文在该链路上的传输时间。

在实施例中，设定模块具体用于：计算报文在链路上总的传输延时与报文在各设备内总的驻留时间之和，得到该报文在整个链路上的延时时间。

由于每一sv报文在整个链路的延时不统一，因此造成了延时抖动。为了让延时抖动控制在一个较小的范围，因此让每一个sv报文都尽量一个固定延时后，才从onu侧送给客户终端设备。

计算报文在链路上总的传输延时与报文在各设备内总的驻留时间之和，得到该报文在整个链路上的延时时间。固定延时时间的设置一般略大于报文在整个链路上最大的延时时间。

onu采用的是存储转发的报文处理方式，对于64字节到1518字节的报文，onu用户口接收报文需要延时0.672us～12.304us(ge口)，报文在onu上行内部处理时间不超过5us。onu上行等待发送窗口的时间不超过125us(olt采用125us固定周期向每一个onu分配上行发送窗口)。交换机的转发时延不超过30us；olt和onu之间的距离不超过1公里，那么光纤延时不超过10us；对于64字节到1518字节的报文，onupon口接收报文需要延时0.672us～12.304us(pon口)，报文在onu下行行内部处理时间不超过5us。总延时：tdelta＝12.304+5+125+30+10+12.304+5＝199.608us，假如onu上行出现短暂拥塞，等待2个上行窗口时间，则tdelta＝12.304+5+125*2+30+10+12.304+5＝324.608us。

固定延时时间略大于或等于报文在整个链路上的最大延时时间，因此选择一个整数，让报文在整个链路的固定延时确定为325us后从onu侧发送给客户终端。

当报文提前到后，就用325us减去报文的驻留时间，得出在onu还需要等待的时间。一旦等待时间结束后，就将报文送出onu。通过保证该系统所有终端设备的频率同步和时间同步，最终可以保证报文的时延抖动在1us以内。

由于onu1----onu2的每一个报文时延都会不一样，时延都会在一个范围内变化。为了保证报文的时延抖动指标尽量的小，满足电力系统的10us。在onu2将报文送给终端设备时，尽量保证报文在一个固定的延时时间送出。比如有的报文从onu1到onu2，只花201us，有的花了250us，有得只要120us。但最大的理论延时不会超过300us。于是我们就让统一让所有的报文，都在300us的延时后，才送给终端设备。比如有的报文120us就送达了onu2，于是就将报文放进缓存，让其再等180us，直到达到300us后，才将报文从onu2发送给终端设备。这样终端设备就会收到所有的报文的时延都可以控制在300us，抖动延时就可以很好的控制在一个很小的范围了。

在计算出报文在整个连路上的延时后；通过固定延时的方法，让报文，在整个连路上的延时保证一个固定的延时。当报文提前到达时，就将报文放进缓存，只有到了固定延时时刻，才将报文从onu侧送给客户终端，实现报文的延时固定，从而控制报文的延时抖动。

在一些实施例中还可以通过提高sv报文优先级，确保sv报文的转发优先级，从而提高sv报文的延时确定性和可控性，保障其时延抖动。

需要说明的是，本发明不仅可以应用在电力系统的sv/goos等报文的延时控制，也可以应用在其他数据通信网络的报文延时抖动控制；同时该延时抖动决绝方法除了应用在olt+onu的pon系统外，也可以应用在任何数据交换的网络里。

本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。