變電站通信網(wǎng)絡之間的冗余內(nèi)容橋接的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力網(wǎng)絡的變電站通信網(wǎng)絡內(nèi)的通信的領域，特別地，涉及變電站通信網(wǎng)絡中的源與接收網(wǎng)絡之間的冗余內(nèi)容橋接。
【背景技術】
[0002]數(shù)字變電站自動化系統(tǒng)中的通信網(wǎng)絡典型地分成若干層網(wǎng)絡，即所謂的總線。每個層可承載不同類型的業(yè)務，其與連接到該層的設備的功能有關。網(wǎng)絡業(yè)務的部分可以視為水平的，即承載的信息僅與該網(wǎng)絡層而不是其他層上的接收者相關。一般，在網(wǎng)絡層內(nèi)包含這樣的水平業(yè)務并且未將它轉(zhuǎn)發(fā)到其他網(wǎng)絡層，這例如由于性能原因而是可取的。然而，越來越多的業(yè)務是垂直的，即它需要被轉(zhuǎn)發(fā)到更低或更高網(wǎng)絡層。根據(jù)業(yè)務的類型和內(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)絡來實現(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)絡層之間的橋接連接應也是冗余的。這因為冗余橋接連接應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)絡層之間的業(yè)務提出技術問題。因此，現(xiàn)有技術方案(例如冗余四盒(quad-box))的標準行為只是轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡層之間的所有業(yè)務；不支持過濾和聚集。
[0004]現(xiàn)今，冗余橋和網(wǎng)關對于通信系統(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現(xiàn)冗余方案的網(wǎng)絡層之間的業(yè)務的冗余轉(zhuǎn)發(fā)。復制幀以用于在發(fā)送網(wǎng)絡處轉(zhuǎn)發(fā)并且接送網(wǎng)絡丟棄后來到達的復制幀中的一個。四盒如果它們支持VLAN則可以實現(xiàn)業(yè)務過濾。然而，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡橋處的聚集是不可能的。源網(wǎng)絡的拓撲未被隱藏，即四盒將一個網(wǎng)絡層“投影”到另一個。另一方面，網(wǎng)關具有過濾并且潛在轉(zhuǎn)化網(wǎng)絡或網(wǎng)絡層之間的數(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時間。典型地，網(wǎng)關在橋接網(wǎng)絡時還引入相當大的延遲。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目標因此是提供這樣的網(wǎng)絡橋，其不僅采用冗余方式轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務而且還在變電站通信網(wǎng)絡中的不同網(wǎng)絡之間在垂直通信中實現(xiàn)例如數(shù)據(jù)過濾和聚集等功能。
[0006]該目標通過根據(jù)獨立權利要求的方法和設備實現(xiàn)。優(yōu)選實施例從從屬專利權利要求顯而易見。
[0007]本發(fā)明提供用于在變電站通信網(wǎng)絡中的源與接收網(wǎng)絡之間提供冗余網(wǎng)絡橋的方法，其中該網(wǎng)絡橋包括根據(jù)在標準IEC 62439-3中定義的冗余方案在源與接收網(wǎng)絡之間連接的兩個內(nèi)容橋接節(jié)點。根據(jù)本發(fā)明的方法包括以下步驟:對兩個內(nèi)容橋接節(jié)點分配共同源網(wǎng)絡節(jié)點標識符；通過兩個內(nèi)容橋接節(jié)點中的每個接收源網(wǎng)絡內(nèi)的網(wǎng)絡業(yè)務；以及通過兩個內(nèi)容橋接節(jié)點中的每個使用共同源網(wǎng)絡節(jié)點標識符將網(wǎng)絡業(yè)務從源轉(zhuǎn)發(fā)到接收網(wǎng)絡。
[0008]根據(jù)另外的方面，本發(fā)明在變電站通信網(wǎng)絡中的源與接收網(wǎng)絡之間提供網(wǎng)絡橋，其包括:根據(jù)在標準IEC62439-3中定義的冗余方案在源與接收網(wǎng)絡之間連接的兩個內(nèi)容橋接節(jié)點，其中這兩個內(nèi)容橋接節(jié)點具有共同源網(wǎng)絡節(jié)點標識符，并且兩個網(wǎng)絡橋接節(jié)點中的每個適于使用共同源網(wǎng)絡節(jié)點標識符將網(wǎng)絡業(yè)務從源轉(zhuǎn)發(fā)到接收網(wǎng)絡。
[0009]源和接收網(wǎng)絡可在不同的網(wǎng)絡層中，即變電站通信網(wǎng)絡中的過程和站總線，每個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)絡之間的在提供相同功能性的源與接收網(wǎng)絡之間使用根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡橋，這也是可能的。
[0010]因為兩個內(nèi)容橋接節(jié)點使用相同源網(wǎng)絡節(jié)點標識符，在接收網(wǎng)絡內(nèi)這兩個節(jié)點表現(xiàn)為一個邏輯節(jié)點，其實際上代表整個源網(wǎng)絡。源網(wǎng)絡節(jié)點標識符可以在變電站通信網(wǎng)絡中采用MAC地址的形式。
[0011]網(wǎng)絡橋可在兩個方向上接收和轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務，即它也可將網(wǎng)絡業(yè)務從接收網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)到源網(wǎng)絡。在既不聚集也不過濾也不代表朝向源網(wǎng)絡的接收網(wǎng)絡是必需的情況下，根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡橋表現(xiàn)為兩個網(wǎng)絡內(nèi)容橋接節(jié)點，即只是轉(zhuǎn)發(fā)從接收網(wǎng)絡朝向源網(wǎng)絡的所有業(yè)務，并且源網(wǎng)絡看到在接收網(wǎng)絡中所有節(jié)點。在期望聚集、過濾或代表朝向源網(wǎng)絡的接收網(wǎng)絡的情況下，上文描述的使用共同網(wǎng)絡標識符的原理也可以在該通信方向上應用，即，對內(nèi)容橋接節(jié)點分配一個共同接收網(wǎng)絡節(jié)點標識符使得具有接收網(wǎng)絡節(jié)點的網(wǎng)絡橋表現(xiàn)為一個邏輯網(wǎng)絡，由此朝源網(wǎng)絡隱藏接收網(wǎng)絡。共同接收網(wǎng)絡節(jié)點標識符可與共同源網(wǎng)絡節(jié)點標識符不同。用于過濾和聚集的算法被例示兩次，即每一個方向一個。
[0012]在示范性實施例中，存在超過一個共同源網(wǎng)絡標識符。這些對于其中兩個節(jié)點在接收網(wǎng)絡內(nèi)代表超過一個源網(wǎng)絡的情況將是有用的。在該情況下，面對源網(wǎng)絡的內(nèi)容橋接節(jié)點的第一半分成兩個部分，每個具有兩個通信鏈路，這四個新的鏈路連接到第二源網(wǎng)絡環(huán)。同樣，面對接收網(wǎng)絡的內(nèi)容橋接節(jié)點的第二半可以分成兩個，從而使源網(wǎng)絡連接到兩個獨立接收網(wǎng)絡。這兩個內(nèi)容橋接節(jié)點然后將使兩個源網(wǎng)絡連接到兩個接收網(wǎng)絡。
[0013]在本發(fā)明的另外的示范性實施例中，兩個網(wǎng)絡橋也可以在變電站通信網(wǎng)絡內(nèi)實現(xiàn)。在該情況下，第一網(wǎng)絡橋在第一源與第一接收網(wǎng)絡之間連接，并且第二網(wǎng)絡橋在第二源與第二接收網(wǎng)絡之間連接。第一網(wǎng)絡橋的兩個內(nèi)容橋接節(jié)點共享識別第一源網(wǎng)絡的第一共同源網(wǎng)絡節(jié)點標識符，并且第二網(wǎng)絡橋的兩個內(nèi)容橋接節(jié)點共享識別第二源網(wǎng)絡的第二共同源網(wǎng)絡節(jié)點標識符。在第一和第二接收網(wǎng)絡中，兩個網(wǎng)絡橋表現(xiàn)為兩個邏輯網(wǎng)絡，其分別代表整個第一和整個第二源網(wǎng)絡。
[0014]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法可進一步包括以下步驟:在轉(zhuǎn)發(fā)之前通過兩個內(nèi)容橋節(jié)點過濾網(wǎng)絡業(yè)務的第一部分；以及在轉(zhuǎn)發(fā)之前通過兩個內(nèi)容橋節(jié)點聚集網(wǎng)絡業(yè)務的第二部分。
[0015]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法可進一步包括以下步驟:如果網(wǎng)絡業(yè)務包括偶發(fā)性數(shù)據(jù)則通過兩個內(nèi)容橋節(jié)點在源網(wǎng)絡中交換同步信息。
[0016]優(yōu)選地，源網(wǎng)絡可以是PRP或HSR環(huán)，并且接收網(wǎng)絡是PRP或HSR協(xié)議，并且網(wǎng)絡業(yè)務根據(jù)接收網(wǎng)絡的協(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)絡層。這些網(wǎng)絡層可實現(xiàn)冗余方案，例如PRP或HSR。網(wǎng)絡層之間的橋接是冗余的，即在兩個網(wǎng)絡層之間存在至少兩個通信信道。冗余網(wǎng)絡橋隱藏源網(wǎng)絡層的拓撲(即朝接收網(wǎng)絡層)，源表現(xiàn)為連接到該網(wǎng)絡層的單個設備。冗余網(wǎng)絡橋允許阻斷、過濾和聚集周期性和偶發(fā)性業(yè)務。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)絡拓撲的任何改變以及對其他連接設備沒有額外要求的情況下實現(xiàn)。此外，根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)/聚集業(yè)務的幀大小，低延遲(例如，〈500 μ s或甚至〈50 μ s)也可以通過本發(fā)明實現(xiàn)以用于橋接網(wǎng)絡層之間的業(yè)務。
【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)選示范性實施例更加詳細地解釋，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)絡之間的冗余內(nèi)容橋接拓撲；
圖2示意地示出根據(jù)本發(fā)明具有純周期性業(yè)務的操作原理；
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)絡與PRP接收網(wǎng)絡之間的冗余內(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網(wǎng)絡層。透明是因為每個網(wǎng)絡在另一個內(nèi)表現(xiàn)為一個邏輯網(wǎng)絡節(jié)點。冗余是因為連接由兩個物理獨立通信路徑組成。連接的網(wǎng)絡本身也可實現(xiàn)冗余通信方案。
[0021]形成網(wǎng)絡層連接的內(nèi)容橋接節(jié)點從來自源網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)生成對于接收網(wǎng)絡層的數(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識符的數(shù)據(jù)的簡單轉(zhuǎn)發(fā)。
[0022]在接收網(wǎng)絡內(nèi)，兩個內(nèi)容橋接節(jié)點具有相同的源標識符。因此，接收網(wǎng)絡中的其他節(jié)點把由內(nèi)容橋接節(jié)點中的任一個發(fā)送的幀看作源于相同節(jié)點。遵守在接收網(wǎng)絡中期望并且自動丟棄復制幀的冗余原理并且內(nèi)容橋接連接在沒有對網(wǎng)絡拓撲或其他網(wǎng)絡節(jié)點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的基于復制幀的冗余方案中能適用。在該拓撲中，內(nèi)容橋接網(wǎng)絡節(jié)點連接兩個網(wǎng)絡層，兩者都根據(jù)HSR冗余方案實現(xiàn)。
[0024]附圖簡述操作原理:兩個網(wǎng)絡層都根據(jù)HSR冗余方案承載業(yè)務。內(nèi)容橋接節(jié)點也是冗余的。源層業(yè)務的一部分被過濾并且轉(zhuǎn)發(fā)到接收層內(nèi)。源層業(yè)務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)務在接收網(wǎng)絡層中再次是冗余的。為了在緊密合作中操作，內(nèi)容橋接節(jié)點在源網(wǎng)絡中交換同步信息。
[0025]聚集且轉(zhuǎn)發(fā)的業(yè)務起源于內(nèi)容橋接節(jié)點。過濾且轉(zhuǎn)發(fā)的業(yè)務以相似的方式通過內(nèi)容橋接節(jié)點處理使得它對于接收網(wǎng)絡層表現(xiàn)為也源于內(nèi)容橋接節(jié)點。因此，在接收網(wǎng)絡層中，源層被隱藏。所有轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務表現(xiàn)為源于內(nèi)容橋接節(jié)點。此外，內(nèi)容橋接節(jié)點使用相同的源標識符。因此，它們表現(xiàn)為連接到接收網(wǎng)絡層的一個邏輯設備。
[0026]業(yè)務過濾和聚集在內(nèi)容橋接節(jié)點處相同地配置。因為兩個節(jié)點在源網(wǎng)絡層內(nèi)接收相同業(yè)務，它們的過濾和聚集對接收網(wǎng)絡層產(chǎn)生相同結果。在兩個內(nèi)容橋接節(jié)點處具有相同源標識符的情況下，所有轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務表現(xiàn)為在接收網(wǎng)絡層(其遵守通過網(wǎng)絡層實現(xiàn)的冗余方案)內(nèi)的復制幀。
[0027]為了使它們的轉(zhuǎn)發(fā)同步，特別為了總是發(fā)送具有相同幀標識符的相