變電站通信網(wǎng)絡(luò)之間的冗余內(nèi)容橋接的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力網(wǎng)絡(luò)的變電站通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信的領(lǐng)域，特別地，涉及變電站通信網(wǎng)絡(luò)中的源與接收網(wǎng)絡(luò)之間的冗余內(nèi)容橋接。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中的通信網(wǎng)絡(luò)典型地分成若干層網(wǎng)絡(luò)，即所謂的總線。每個(gè)層可承載不同類型的業(yè)務(wù)，其與連接到該層的設(shè)備的功能有關(guān)。網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的部分可以視為水平的，即承載的信息僅與該網(wǎng)絡(luò)層而不是其他層上的接收者相關(guān)。一般，在網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)包含這樣的水平業(yè)務(wù)并且未將它轉(zhuǎn)發(fā)到其他網(wǎng)絡(luò)層，這例如由于性能原因而是可取的。然而，越來越多的業(yè)務(wù)是垂直的，即它需要被轉(zhuǎn)發(fā)到更低或更高網(wǎng)絡(luò)層。根據(jù)業(yè)務(wù)的類型和內(nèi)容，按原樣轉(zhuǎn)發(fā)它、僅過濾并且轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流的部分或使選擇的內(nèi)容聚集到新的數(shù)據(jù)流(其然后被轉(zhuǎn)發(fā))可是必需的。
[0003]通常需要變電站通信網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)根據(jù)IEC 62439-3的冗余方案(例如PRP或HSR)以便提高通信系統(tǒng)的可用性。因此，網(wǎng)絡(luò)層之間的橋接連接應(yīng)也是冗余的。這因?yàn)槿哂鄻蚪舆B接應(yīng)在緊密的合作中操作以便遵守冗余方案的規(guī)則而對阻斷、過濾和聚集網(wǎng)絡(luò)層之間的業(yè)務(wù)提出技術(shù)問題。因此，現(xiàn)有技術(shù)方案(例如冗余四盒(quad-box))的標(biāo)準(zhǔn)行為只是轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)層之間的所有業(yè)務(wù)；不支持過濾和聚集。
[0004]現(xiàn)今，冗余橋和網(wǎng)關(guān)對于通信系統(tǒng)是已知的。冗余橋是四盒的變化。它們的主要特征是自身實(shí)現(xiàn)冗余方案的網(wǎng)絡(luò)層之間的業(yè)務(wù)的冗余轉(zhuǎn)發(fā)。復(fù)制幀以用于在發(fā)送網(wǎng)絡(luò)處轉(zhuǎn)發(fā)并且接送網(wǎng)絡(luò)丟棄后來到達(dá)的復(fù)制幀中的一個(gè)。四盒如果它們支持VLAN則可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)過濾。然而，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)橋處的聚集是不可能的。源網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湮幢浑[藏，即四盒將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層“投影”到另一個(gè)。另一方面，網(wǎng)關(guān)具有過濾并且潛在轉(zhuǎn)化網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)層之間的數(shù)據(jù)的功能，但未提供冗余并且因此在失效情況下不具有零恢復(fù)時(shí)間。典型地，網(wǎng)關(guān)在橋接網(wǎng)絡(luò)時(shí)還引入相當(dāng)大的延遲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目標(biāo)因此是提供這樣的網(wǎng)絡(luò)橋，其不僅采用冗余方式轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)而且還在變電站通信網(wǎng)絡(luò)中的不同網(wǎng)絡(luò)之間在垂直通信中實(shí)現(xiàn)例如數(shù)據(jù)過濾和聚集等功能。
[0006]該目標(biāo)通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的方法和設(shè)備實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選實(shí)施例從從屬專利權(quán)利要求顯而易見。
[0007]本發(fā)明提供用于在變電站通信網(wǎng)絡(luò)中的源與接收網(wǎng)絡(luò)之間提供冗余網(wǎng)絡(luò)橋的方法，其中該網(wǎng)絡(luò)橋包括根據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)IEC 62439-3中定義的冗余方案在源與接收網(wǎng)絡(luò)之間連接的兩個(gè)內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟:對兩個(gè)內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)分配共同源網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符；通過兩個(gè)內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)接收源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)；以及通過兩個(gè)內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)使用共同源網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符將網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)從源轉(zhuǎn)發(fā)到接收網(wǎng)絡(luò)。
[0008]根據(jù)另外的方面，本發(fā)明在變電站通信網(wǎng)絡(luò)中的源與接收網(wǎng)絡(luò)之間提供網(wǎng)絡(luò)橋，其包括:根據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)IEC62439-3中定義的冗余方案在源與接收網(wǎng)絡(luò)之間連接的兩個(gè)內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)，其中這兩個(gè)內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)具有共同源網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符，并且兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)橋接節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)適于使用共同源網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符將網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)從源轉(zhuǎn)發(fā)到接收網(wǎng)絡(luò)。
[0009]源和接收網(wǎng)絡(luò)可在不同的網(wǎng)絡(luò)層中，即變電站通信網(wǎng)絡(luò)中的過程和站總線，每個(gè)提供不同的功能性或承載變電站通信的不同數(shù)據(jù)。例如，源網(wǎng)絡(luò)承載過程數(shù)據(jù)，例如采樣值SV消息和G00SE消息，其包括狀態(tài)信息，而接收網(wǎng)絡(luò)包含控制數(shù)據(jù)或控制命令，例如MMS。使用根據(jù)本發(fā)明的源與接收網(wǎng)絡(luò)之間的在提供相同功能性的源與接收網(wǎng)絡(luò)之間使用根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)橋，這也是可能的。
[0010]因?yàn)閮蓚€(gè)內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)使用相同源網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符，在接收網(wǎng)絡(luò)內(nèi)這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)為一個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)，其實(shí)際上代表整個(gè)源網(wǎng)絡(luò)。源網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符可以在變電站通信網(wǎng)絡(luò)中采用MAC地址的形式。
[0011]網(wǎng)絡(luò)橋可在兩個(gè)方向上接收和轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)，即它也可將網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)從接收網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到源網(wǎng)絡(luò)。在既不聚集也不過濾也不代表朝向源網(wǎng)絡(luò)的接收網(wǎng)絡(luò)是必需的情況下，根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)橋表現(xiàn)為兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)，即只是轉(zhuǎn)發(fā)從接收網(wǎng)絡(luò)朝向源網(wǎng)絡(luò)的所有業(yè)務(wù)，并且源網(wǎng)絡(luò)看到在接收網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)。在期望聚集、過濾或代表朝向源網(wǎng)絡(luò)的接收網(wǎng)絡(luò)的情況下，上文描述的使用共同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符的原理也可以在該通信方向上應(yīng)用，即，對內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)共同接收網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符使得具有接收網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)橋表現(xiàn)為一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，由此朝源網(wǎng)絡(luò)隱藏接收網(wǎng)絡(luò)。共同接收網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符可與共同源網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符不同。用于過濾和聚集的算法被例示兩次，即每一個(gè)方向一個(gè)。
[0012]在示范性實(shí)施例中，存在超過一個(gè)共同源網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符。這些對于其中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)在接收網(wǎng)絡(luò)內(nèi)代表超過一個(gè)源網(wǎng)絡(luò)的情況將是有用的。在該情況下，面對源網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)的第一半分成兩個(gè)部分，每個(gè)具有兩個(gè)通信鏈路，這四個(gè)新的鏈路連接到第二源網(wǎng)絡(luò)環(huán)。同樣，面對接收網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)的第二半可以分成兩個(gè)，從而使源網(wǎng)絡(luò)連接到兩個(gè)獨(dú)立接收網(wǎng)絡(luò)。這兩個(gè)內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)然后將使兩個(gè)源網(wǎng)絡(luò)連接到兩個(gè)接收網(wǎng)絡(luò)。
[0013]在本發(fā)明的另外的示范性實(shí)施例中，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)橋也可以在變電站通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實(shí)現(xiàn)。在該情況下，第一網(wǎng)絡(luò)橋在第一源與第一接收網(wǎng)絡(luò)之間連接，并且第二網(wǎng)絡(luò)橋在第二源與第二接收網(wǎng)絡(luò)之間連接。第一網(wǎng)絡(luò)橋的兩個(gè)內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)共享識別第一源網(wǎng)絡(luò)的第一共同源網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符，并且第二網(wǎng)絡(luò)橋的兩個(gè)內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)共享識別第二源網(wǎng)絡(luò)的第二共同源網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符。在第一和第二接收網(wǎng)絡(luò)中，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)橋表現(xiàn)為兩個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，其分別代表整個(gè)第一和整個(gè)第二源網(wǎng)絡(luò)。
[0014]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法可進(jìn)一步包括以下步驟:在轉(zhuǎn)發(fā)之前通過兩個(gè)內(nèi)容橋節(jié)點(diǎn)過濾網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的第一部分；以及在轉(zhuǎn)發(fā)之前通過兩個(gè)內(nèi)容橋節(jié)點(diǎn)聚集網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的第二部分。
[0015]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法可進(jìn)一步包括以下步驟:如果網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)包括偶發(fā)性數(shù)據(jù)則通過兩個(gè)內(nèi)容橋節(jié)點(diǎn)在源網(wǎng)絡(luò)中交換同步信息。
[0016]優(yōu)選地，源網(wǎng)絡(luò)可以是PRP或HSR環(huán)，并且接收網(wǎng)絡(luò)是PRP或HSR協(xié)議，并且網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)根據(jù)接收網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議(即，PRP或HSR協(xié)議)來轉(zhuǎn)發(fā)。
[0017]上文描述的本發(fā)明允許在數(shù)字通信系統(tǒng)中橋接網(wǎng)絡(luò)層。這些網(wǎng)絡(luò)層可實(shí)現(xiàn)冗余方案，例如PRP或HSR。網(wǎng)絡(luò)層之間的橋接是冗余的，即在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)層之間存在至少兩個(gè)通信信道。冗余網(wǎng)絡(luò)橋隱藏源網(wǎng)絡(luò)層的拓?fù)?即朝接收網(wǎng)絡(luò)層)，源表現(xiàn)為連接到該網(wǎng)絡(luò)層的單個(gè)設(shè)備。冗余網(wǎng)絡(luò)橋允許阻斷、過濾和聚集周期性和偶發(fā)性業(yè)務(wù)。阻斷、過濾和聚集可無縫整合到現(xiàn)有冗余方案。這可以在沒有對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞娜魏胃淖円约皩ζ渌B接設(shè)備沒有額外要求的情況下實(shí)現(xiàn)。此外，根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)/聚集業(yè)務(wù)的幀大小，低延遲(例如，〈500 μ s或甚至〈50 μ s)也可以通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)以用于橋接網(wǎng)絡(luò)層之間的業(yè)務(wù)。
【附圖說明】
[0018]本發(fā)明的主旨將在下列正文中參考在附圖中圖示的優(yōu)選示范性實(shí)施例更加詳細(xì)地解釋，其中:
圖1示意地示出根據(jù)本發(fā)明在源與接收通信網(wǎng)絡(luò)之間的冗余內(nèi)容橋接拓?fù)洌?br> 圖2示意地示出根據(jù)本發(fā)明具有純周期性業(yè)務(wù)的操作原理；
圖3示意地示出根據(jù)本發(fā)明具有混合周期性和偶發(fā)性業(yè)務(wù)的操作原理；以及圖4示意地示出根據(jù)本發(fā)明在HSR源網(wǎng)絡(luò)與PRP接收網(wǎng)絡(luò)之間的冗余內(nèi)容橋接。
[0019]在附圖中使用的參考符號和它們的主要意思采用概括形式在名稱列表中列出。原則上，相同的部件在圖中提供有相同的參考符號。
【具體實(shí)施方式】
[0020]根據(jù)本發(fā)明，冗余內(nèi)容橋接采用透明且冗余的方式連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)層。透明是因?yàn)槊總€(gè)網(wǎng)絡(luò)在另一個(gè)內(nèi)表現(xiàn)為一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。冗余是因?yàn)檫B接由兩個(gè)物理獨(dú)立通信路徑組成。連接的網(wǎng)絡(luò)本身也可實(shí)現(xiàn)冗余通信方案。
[0021]形成網(wǎng)絡(luò)層連接的內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)從來自源網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)生成對于接收網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的該生成可以是對原始數(shù)據(jù)的任何種類的集合操作，例如過濾、聚集、映射等，其包括但不限于恒等映射，例如具有改變的源標(biāo)識符的數(shù)據(jù)的簡單轉(zhuǎn)發(fā)。
[0022]在接收網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，兩個(gè)內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)具有相同的源標(biāo)識符。因此，接收網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)把由內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)中的任一個(gè)發(fā)送的幀看作源于相同節(jié)點(diǎn)。遵守在接收網(wǎng)絡(luò)中期望并且自動(dòng)丟棄復(fù)制幀的冗余原理并且內(nèi)容橋接連接在沒有對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠蚱渌W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)行為的任何改變的情況下起作用。
[0023]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的冗余內(nèi)容橋的基本連接原理。操作原理在根據(jù)IEC62439-3的基于復(fù)制幀的冗余方案中能適用。在該拓?fù)渲校瑑?nèi)容橋接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)層，兩者都根據(jù)HSR冗余方案實(shí)現(xiàn)。
[0024]附圖簡述操作原理:兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)層都根據(jù)HSR冗余方案承載業(yè)務(wù)。內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)也是冗余的。源層業(yè)務(wù)的一部分被過濾并且轉(zhuǎn)發(fā)到接收層內(nèi)。源層業(yè)務(wù)的另一部分聚集并且轉(zhuǎn)發(fā)到接收層內(nèi)。所有轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)在接收網(wǎng)絡(luò)層中再次是冗余的。為了在緊密合作中操作，內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)在源網(wǎng)絡(luò)中交換同步信息。
[0025]聚集且轉(zhuǎn)發(fā)的業(yè)務(wù)起源于內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)。過濾且轉(zhuǎn)發(fā)的業(yè)務(wù)以相似的方式通過內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)處理使得它對于接收網(wǎng)絡(luò)層表現(xiàn)為也源于內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)。因此，在接收網(wǎng)絡(luò)層中，源層被隱藏。所有轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)表現(xiàn)為源于內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)。此外，內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)使用相同的源標(biāo)識符。因此，它們表現(xiàn)為連接到接收網(wǎng)絡(luò)層的一個(gè)邏輯設(shè)備。
[0026]業(yè)務(wù)過濾和聚集在內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)處相同地配置。因?yàn)閮蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)在源網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)接收相同業(yè)務(wù)，它們的過濾和聚集對接收網(wǎng)絡(luò)層產(chǎn)生相同結(jié)果。在兩個(gè)內(nèi)容橋接節(jié)點(diǎn)處具有相同源標(biāo)識符的情況下，所有轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)表現(xiàn)為在接收網(wǎng)絡(luò)層(其遵守通過網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)的冗余方案)內(nèi)的復(fù)制幀。
[0027]為了使它們的轉(zhuǎn)發(fā)同步，特別為了總是發(fā)送具有相同幀標(biāo)識符的相