專利名稱：：面向服務(wù)的自適應(yīng)電力網(wǎng)格通信架構(gòu)及其通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明針對(duì)電力網(wǎng)格的特殊情況，以面向服務(wù)的思想，對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)格的通信方法進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，提出了自己的通信策略和算法，具體是提供了一種面向服務(wù)的自適應(yīng)電力網(wǎng)格通信架構(gòu)及其通信方法。
背景技術(shù)：
：網(wǎng)格被稱為下一代的Internet,是構(gòu)建在互聯(lián)網(wǎng)上的一組新興技術(shù)，它將高速互聯(lián)網(wǎng)、高性能計(jì)算機(jī)、大型數(shù)據(jù)庫、傳感器、遠(yuǎn)程設(shè)備等融為一體，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識(shí)資源、專家資源、設(shè)備資源等資源的全面共享。電力系統(tǒng)是一個(gè)由生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)電能的發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路和電力用戶組成的整體，是將一次能源轉(zhuǎn)換為電能并輸送和分配到用戶的一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)。隨著網(wǎng)格技術(shù)的成熟和電力領(lǐng)域切實(shí)需求的增長(zhǎng)，目前已經(jīng)有人在研究將網(wǎng)格技術(shù)引入電力系統(tǒng)，整合現(xiàn)有電力系統(tǒng)平臺(tái)和各種軟硬件資源，從而實(shí)現(xiàn)廣域的電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和聯(lián)合調(diào)度。這兩種技術(shù)的結(jié)合最終形成支撐整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算和仿真的平臺(tái)一一電力網(wǎng)格。網(wǎng)格技術(shù)的新框架結(jié)構(gòu)開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)0GSA(OpenGridServiceArchitecture)參照近來非常流行的WebService技術(shù)，使用SOAP(SimpleObjectAccessProtocol)來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換。但電力監(jiān)控網(wǎng)的通信需求畢竟有別于一般的廣域網(wǎng)WebService服務(wù)，在很多情況下它對(duì)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性要求非常高。在這樣的情況下，電力網(wǎng)格通信層在實(shí)現(xiàn)時(shí)就不能照搬OGSA框架的通信實(shí)現(xiàn)方式。而在電力網(wǎng)格的應(yīng)用中，大量數(shù)據(jù)傳輸是一種客觀存在的需求，而且時(shí)間的要求同樣苛刻。要想滿足在短時(shí)間內(nèi)傳輸大量數(shù)據(jù)，同時(shí)又能兼顧網(wǎng)格技術(shù)的可擴(kuò)展，可廣域使用的特性，本發(fā)明提出了面向服務(wù)的自適應(yīng)電力網(wǎng)格通信機(jī)制。它可以根據(jù)服務(wù)請(qǐng)求的內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)情況，動(dòng)態(tài)的決策通信協(xié)議的使用，以達(dá)到上述兩方面性能的最大平衡。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是針對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)格通信技術(shù)在可擴(kuò)展性，廣域網(wǎng)使用性能和通信效率之間不能兼顧的情況，提出一種改進(jìn)的面向服務(wù)的自適應(yīng)電力網(wǎng)格通信架構(gòu)，使在滿足可擴(kuò)展，可廣域使用的同時(shí)，盡可能的按照服務(wù)類型提髙通信效率。此外，本發(fā)明還提供了該架構(gòu)所采用的方法。本發(fā)明所述的一種面向服務(wù)的自適應(yīng)電力網(wǎng)格通信架構(gòu)，包括通信層，所述通信層主要由選擇適配器、通信適配器和多個(gè)通信接口組成，所述用于接受上層網(wǎng)格服務(wù)通信要求的選擇適配器通過各通信接口與通信適配器相連，通信適配器再通過多個(gè)通信接口與物理層連接；其中選擇適配器將上層網(wǎng)格服務(wù)的通信要求按照任務(wù)目的和通信范圍來選擇通信接口，當(dāng)收到遠(yuǎn)方的通信消息時(shí)，則反向?qū)?shù)據(jù)傳遞給上層網(wǎng)格服務(wù)；通信適配器當(dāng)選擇適配器按預(yù)定選定相應(yīng)的通信協(xié)議之后，通信適配器負(fù)責(zé)將信息按照這種協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)上傳遞，它的底層是電力網(wǎng)格的本地服務(wù)層的物理器件；通信接口按照相應(yīng)的協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的封裝，通信接口的選擇按照任務(wù)和通信范圍的選擇而不同。上述選擇適配器包括對(duì)于任何一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)上層事務(wù)S的通信開始時(shí)先查找通信列表中S所在的相關(guān)行然后選取質(zhì)量V值最高的協(xié)議P的裝置；該通信列表的形式為<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>通過協(xié)議P的通信接口完成事務(wù)S所需要的通信傳輸裝置；當(dāng)事務(wù)S結(jié)束時(shí)可以計(jì)算出新的質(zhì)量V值的裝置；如果新的V值和舊的V值相比差距超出一定范圍e(E的值可以在系統(tǒng)部署時(shí)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定)則更新V值并退出，或者直接退出的裝置；每次事務(wù)由發(fā)起方選擇通信協(xié)議，通信的另一方在接收到發(fā)起方的通信后按照相同的方式回應(yīng)的裝置。當(dāng)事務(wù)S結(jié)束時(shí)可以計(jì)算出新的質(zhì)量V值的裝置采用下式計(jì)算質(zhì)量V值V=0-log10T—1其中T表示使用P協(xié)議時(shí)事務(wù)S的完成時(shí)間。上述面向服務(wù)的自適應(yīng)電力網(wǎng)格通信架構(gòu)所采用的方法，該架構(gòu)的通信層采用以下步驟實(shí)現(xiàn)通信(1)選擇適配過程將上層網(wǎng)格服務(wù)的通信要求按照任務(wù)目的和通信范圍來選擇通信接口，當(dāng)收到遠(yuǎn)方的通信消息時(shí)，則反向?qū)?shù)據(jù)傳遞給上層網(wǎng)格服務(wù)；(2)通信適配過程當(dāng)選擇適配按預(yù)定選定相應(yīng)的通信協(xié)議之后，將信息按照這種協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)上傳遞，它的底層是電力網(wǎng)格的本地服務(wù)層的物理器件。上述步驟(1)中的選擇適配過程包括以下步驟(11)對(duì)于任何一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)上層事務(wù)s的通信開始時(shí)先査找通信列表中S所在的相關(guān)行然后選取質(zhì)量V值最高的協(xié)議P;該通信列表的形式為PlP2SlVllV12S2V21V22(12)通過協(xié)議P的通信接口完成事務(wù)S所需要的通信傳輸；(13)當(dāng)事務(wù)S結(jié)束時(shí)計(jì)算出新的質(zhì)量V值；(14)如果新的質(zhì)量V值和舊的質(zhì)量V值相比，差距超出一定范圍e,則更新質(zhì)量V并退出，或者直接退出；(15)每次事務(wù)由發(fā)起方選擇通信協(xié)議，通信的另一方在接收到發(fā)起方的通信后按照相同的方式回應(yīng)。上述步驟(13)采用下式計(jì)算質(zhì)量V值V=0-1og'。T一1其中T表示使用P協(xié)議時(shí)事務(wù)S的完成時(shí)間本發(fā)明提供一種"插件化"的通信接口組合方式和相應(yīng)的通信端的協(xié)同機(jī)制:(l)在各通信端實(shí)現(xiàn)"插件化"的通信接口組合；(2)各通信端根據(jù)訪問服務(wù)的內(nèi)容動(dòng)態(tài)的選擇通信協(xié)議。圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是通信選擇流程圖。具體實(shí)施例方式為了滿足上述不同要求，同時(shí)保證通信層實(shí)現(xiàn)的整體性。在實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)格時(shí)本發(fā)明使用了"插件化"的方式實(shí)現(xiàn)通信層的工作，以封盡最大可能實(shí)現(xiàn)上述多方面的需求。在這里本發(fā)明選取了S0AP，RPC，XMLRPC和TCP/IPSocket作為被選的通信接口。同時(shí)也預(yù)留了擴(kuò)展接口。圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，即插件式通信層實(shí)現(xiàn)方式的簡(jiǎn)圖。從圖中可見整個(gè)通信層由選擇適配、通信適配和多個(gè)通信接口組成。選擇適ia選擇適配的工作是將上層網(wǎng)格服務(wù)的通信要求按照任務(wù)目的和通信范圍來選擇通信接口。相對(duì)應(yīng)地，當(dāng)收到遠(yuǎn)方的通信消息時(shí)，它也將反向?qū)?shù)據(jù)傳遞給上層網(wǎng)格服務(wù)。通信適配當(dāng)選擇適配按預(yù)定選定相應(yīng)的通信協(xié)議之后，通信適配負(fù)責(zé)將信息按照這種協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)上傳遞。在它的底層是電力網(wǎng)格的本地服務(wù)層的物理器件。通信接口通信接口按照相應(yīng)的協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的封裝，通信接口的選擇按照任務(wù)和通信范圍的選擇而不同，例如CORBA接口可以用于局域網(wǎng)內(nèi)部潮流計(jì)算，最大限度的提高計(jì)算和收斂速度。同時(shí)留有擴(kuò)展接口，留待需要新的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)時(shí)使用。在各節(jié)點(diǎn)上由不同的接口實(shí)現(xiàn)不同的通信協(xié)議，各節(jié)點(diǎn)的上層事務(wù)按照統(tǒng)一的算法選擇合適的通信協(xié)議。這樣的設(shè)計(jì)方法使得電力網(wǎng)格通信層同時(shí)實(shí)現(xiàn)了原有的電力監(jiān)控系統(tǒng)常用的通信協(xié)議(以CORBA為代表)和符合0GSA框架的S0AP協(xié)議，這樣就保證了通信層的高效率和開放性，同時(shí)也能對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品最大程度兼容。由專門的適配完成選擇和通信任務(wù)，而從外部看來以上的所有器件都融為一體，這就維持了通信層的整體性。不妨礙按照OGSA框架用服務(wù)的思想來裝應(yīng)用的需求。接口的數(shù)量可以按照需要方便的增加，以滿足系統(tǒng)擴(kuò)展其它通信協(xié)議的需求，這就給系統(tǒng)帶來了額外的可擴(kuò)展性能。顯而易見，要實(shí)現(xiàn)上述插件式通信層，選擇適配是關(guān)鍵?？紤]到電力網(wǎng)格系統(tǒng)中事務(wù)的多樣性以及易于擴(kuò)展更多的通信協(xié)議和應(yīng)用需求，本發(fā)明選擇了自適應(yīng)的適配選擇方式。網(wǎng)絡(luò)上需要通信的節(jié)點(diǎn)都會(huì)保留一張如表l的通信列表，<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>借鑒QoS的思想，通信列表反映出了該節(jié)點(diǎn)在不同事務(wù)中使用不同傳輸協(xié)議所獲得的不同質(zhì)量。其中P代表相應(yīng)的協(xié)議，S代表某一種或某一類事務(wù)，對(duì)應(yīng)的V代表事務(wù)S在依賴協(xié)議P時(shí)的質(zhì)量。V若為NULL代表使用P協(xié)議無法實(shí)現(xiàn)S事務(wù)。V的計(jì)算方法可以很多，這里給出一個(gè)可用的方法V=0-logiQT—1其中T表示使用P協(xié)議時(shí)事務(wù)S的完成時(shí)間。自適應(yīng)的選擇適配工作流程如圖2所示(1)對(duì)于任何一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)上層事務(wù)S的通信開始時(shí)先查找通信列表中S所在的相關(guān)行，然后選取V值最高的協(xié)議P，(2)并且通過協(xié)議P的通信接口完成事務(wù)S所需要的通信傳輸，(3)當(dāng)S結(jié)束時(shí)可以計(jì)算出新的V值，(4)如果新值和舊值相比差距超出一定范圍e(e的值可以在系統(tǒng)部署時(shí)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定)則更新V并退出，或者直接退出，(5)每次事務(wù)由發(fā)起方選擇通信協(xié)議，通信的另一方在接收到發(fā)起方的通信后按照相同的方式回應(yīng)。這樣能保證雙方通信協(xié)議的一致性。當(dāng)需要擴(kuò)展新的通信協(xié)議時(shí)只要在通信列表上增加一列，并且給予初值(也包括NULL值)即可；當(dāng)有新的事務(wù)或者事務(wù)組出現(xiàn)時(shí)，只要在通信列表上增加一行，并且給予初值(也包括NULL值)即可。由于上述適配算法的自適應(yīng)性，符合客觀環(huán)境的V值會(huì)較快的得到更新。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的情況下，通信列表中的V值不會(huì)頻繁更新。雖然每次事務(wù)S結(jié)束后都會(huì)得出不同的V值，但是只要網(wǎng)絡(luò)環(huán)境沒有根本變化，新舊V值的差距不會(huì)很大。此時(shí)只要確定好e的范屈就不會(huì)引發(fā)頻繁更新。同時(shí)在一次事務(wù)中只有一次查表和兩次比較的額外開銷，上述操作所帶來的系統(tǒng)負(fù)擔(dān)是可以接受的。權(quán)利要求1、一種面向服務(wù)的自適應(yīng)電力網(wǎng)格通信架構(gòu)，包括通信層，其特征是所述通信層主要由選擇適配器、通信適配器和多個(gè)通信接口組成，所述用于接受上層網(wǎng)格服務(wù)通信要求的選擇適配器通過各通信接口與通信適配器相連，通信適配器再通過多個(gè)通信接口與物理層連接；其中選擇適配器將上層網(wǎng)格服務(wù)的通信要求按照任務(wù)目的和通信范圍來選擇通信接口，當(dāng)收到遠(yuǎn)方的通信消息時(shí)，則反向?qū)?shù)據(jù)傳遞給上層網(wǎng)格服務(wù)；通信適配器當(dāng)選擇適配器按預(yù)定選定相應(yīng)的通信協(xié)議之后，通信適配器負(fù)責(zé)將信息按照這種協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)上傳遞，它的底層是電力網(wǎng)格的本地服務(wù)層的物理器件；通信接口按照相應(yīng)的協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的封裝，通信接口的選擇按照任務(wù)和通信范圍的選擇而不同。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的面向服務(wù)的自適應(yīng)電力網(wǎng)格通信架構(gòu)，其特征是選擇適配器包括對(duì)于任何一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)上層事務(wù)S的通信開始時(shí)先查找通信列表中S所在的相關(guān)行然后選取質(zhì)量V值最高的協(xié)議P的裝置；該通信列表的形式為<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>通過協(xié)議P的通信接口完成事務(wù)S所需要的通信傳輸裝置；當(dāng)事務(wù)S結(jié)束時(shí)可以計(jì)算出新的質(zhì)量V值的裝置；如果新的V值和舊的V值相比差距超出一定范圍e則更新V值并退出，或者直接退出的裝置；每次事務(wù)由發(fā)起方選擇通信協(xié)議，通信的另一方在接收到發(fā)起方的通信后按照相同的方式回應(yīng)的裝置。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向服務(wù)的自適應(yīng)電力網(wǎng)格通信架構(gòu)，其特征是當(dāng)事務(wù)S結(jié)束時(shí)可以計(jì)算出新的質(zhì)量V值的裝置采用下式計(jì)算質(zhì)量V值V=0-1ogi。T-1其中T表示使用P協(xié)議時(shí)事務(wù)S的完成時(shí)間。4、一種面向服務(wù)的自適應(yīng)電力網(wǎng)格通信方法，其特征在于該架構(gòu)的通信層采用以下步驟實(shí)現(xiàn)通信(1)選擇適配過程將上層網(wǎng)格服務(wù)的通信要求按照任務(wù)目的和通信范圍來選擇通信接口，當(dāng)收到遠(yuǎn)方的通信消息時(shí)，則反向?qū)?shù)據(jù)傳遞給上層網(wǎng)格服務(wù)；(2)通信適配過程當(dāng)選擇適配按預(yù)定選定相應(yīng)的通信協(xié)議之后，將信息按照這種協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)上傳遞，它的底層是電力網(wǎng)格的本地服務(wù)層的物理器件。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的面向服務(wù)的自適應(yīng)電力網(wǎng)格通信方法，其特征在于步驟(1)中的選擇適配過程包括以下步驟(11)對(duì)于任何一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)上層事務(wù)s的通信開始時(shí)先査找通信列表中S所在的相關(guān)行然后選取質(zhì)量V值最髙的協(xié)議P;該通信列表的形式為<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>(12)通過協(xié)議P的通信接口完成事務(wù)S所需要的通信傳輸；(13)當(dāng)事務(wù)S結(jié)束時(shí)計(jì)算出新的質(zhì)量V值；(14)如果新的質(zhì)量V值和舊的質(zhì)量V值相比，差距超出一定范圍e，則更新質(zhì)量V并退出，或者直接退出；(15)每次事務(wù)由發(fā)起方選擇通信協(xié)議，通信的另一方在接收到發(fā)起方的通信后按照相同的方式回應(yīng)。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的面向服務(wù)的自適應(yīng)電力網(wǎng)格通信方法，其特征是步驟(13)采用下式計(jì)算質(zhì)量V值V=0-logi0T_1其中T表示使用P協(xié)議時(shí)事務(wù)S的完成時(shí)間。全文摘要本發(fā)明公開了一種面向服務(wù)的自適應(yīng)電力網(wǎng)格通信架構(gòu)及其通信方法，包括通信層，通信層主要由選擇適配器、通信適配器和多個(gè)通信接口組成，用于接受上層網(wǎng)格服務(wù)通信要求的選擇適配器通過各通信接口與通信適配器相連，通信適配器再通過多個(gè)通信接口與物理層連接。本發(fā)明由不同的接口實(shí)現(xiàn)不同的通信協(xié)議，上層事務(wù)按照一定算法選擇合適的通信協(xié)議。這樣的設(shè)計(jì)方法使得電力網(wǎng)格通信層同時(shí)實(shí)現(xiàn)了原有的電力監(jiān)控系統(tǒng)常用的通信協(xié)議和符合OGSA框架的SOAP協(xié)議，這樣就保證了通信層的高效率和開放性，同時(shí)也能對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品最大程度兼容。文檔編號(hào)H04L29/08GK101170581SQ20071019026公開日2008年4月30日申請(qǐng)日期2007年11月23日優(yōu)先權(quán)日2007年11月23日發(fā)明者琦呂,李文中,昊王,陸桑璐,陳道蓄申請(qǐng)人:南京大學(xué)