CN109818854B - 在配电网络以及格状网络中的节点管理网关装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

在适用本发明之实施例的包括利用数据分发服务(DDS)方式的多个节点的配电网络***中，上述多个节点包括连接到WAN中的网关，上述网关为了使所有节点能够像在LAN进行通信一样实现通信而对适用简单隧道(Simple Tunneling)的RTPS消息进行发送或接收，上述RTPS消息包括网关IP信息、网关UDP信息、魔术字(Magic)信息以及消息信息，上述消息信息位于上述网关UDP信息与上述消息信息之间，能够包括源IP信息、目的IP信息、目的UDP信息。

Description

在配电网络以及格状网络中的节点管理网关装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种节点管理网关装置及其方法，尤其涉及一种通过在连接到储能***或太阳能发电***、风力发电***以及电动车辆***中的分布式能源管理***(Distributed Energy Resource Management System(DERMS))的***连接断路器与连接到配电***或输电***中的数据管理***(Data Management System(DMS))的配电自动化终端装置(Feeder Remote Terminal Unit(FRTU))之间，利用数据分发服务(DataDistribution Service(DDS))的RPTS(Real-Time Publish-Subscribe，实时发布-订阅)协议执行消息的发送与接收，从而能够对在节点之间频繁发生的连接(connection)、节点的添加以及删除进行实时管理的节点管理网关装置及其方法。
背景技术
通常，如储能***(Energy Storage System(ESS))或风力发电***、太阳能发电***、风力发电***以及电动车辆***等新再生能源***如图1所示，是通过分布式能源管理***(DERMS)的***连接断路器(switches)相互连接。
图1是对一般的配电网络与格状网络中的DERMS以及DMS的网络构成进行图示的示意图。
如图1所示，在新再生能源***中生成的电力将通过数据管理***(DMS)的配电自动化终端装置(FRTU)供应到输电***或配电***。
如上所述的分布式能源管理***(DERMS)或数据管理***(DMS)等，通过配电网络以及格状网络执行对各种新再生控制设备以及***连接断路器的实时连接以及控制。
格状网络与全球普遍使用的万维网(World Wide Web(WWW))不同，是一种能够将计算机的处理能力集中在一处的互联网络，因为与用于向家庭和工厂供应电力的电力网(power grid)类似而被命名为具有“网格线”含义的“格子(Grid)”。即，是一种能够借助于网络使得在地理位置上分散的高性能计算机、大容量数据库(database(DB))、各种信息通信尖端装置等实现联动和相互共享的技术。利用被称之为“分布式计算(distributedcomputing)”或“并行计算(parallel computing)”的这种技术，能够通过将位于各个地区的超级计算机与一般计算机进行连接，实现在传统的计算机技术上难以实现的高速运算以及大容量数据处理。
配电网络是从配电变电站到用电端的配电线路网络，分为从配电变电站到干线的输电线、连接到输电线并分支形成支线的干线、在适当的位置从干线分支形成并延长到用电端的支线。
但是，因为目前在分布式能源管理***(DERMS)或数据管理***(DMS)等中主要采用以TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)套接字为基础的通信方式，因此在对频繁发生的各个节点的连接、各个节点的添加以及删除进行实施管理时的会导致效率低下的问题发生。
此外，因为使用以TCP/IP为基础的通信网络，因此为了确保对新再生基础配电网络的管理效率而需要复杂的***，而且在不同机型的***之间实现通信会比较复杂。
先行技术文献
专利文献
(专利文献1)国际公开专利WO2011-069092(公开日期：2011年09月06日)
专利内容
本发明的目的在于解决如上所述的现有问题而提供一种通过在连接到储能***或太阳能发电***、风力发电***以及电动车辆***中的分布式能源管理***(DERMS)的***连接断路器与连接到配电***或输电***中的数据管理***(DMS)的配电自动化终端装置(FRTU)之间，利用数据分发服务(DDS)的RPTS协议执行消息的发送与接收，从而能够对在节点之间频繁发生的连接、节点的添加以及删除进行实时管理的节点管理网关装置及其方法。
为了实现如上所述的目的，适用本发明之实施例的配电网络***，在一种利用数据分发服务(Data Distribution Service(DDS))方式并包括多个节点的配电网络***中，上述多个节点分别包括连接到WAN(Wide Area Network，广域网)中的网关，上述网关为了使所有节点能够像在LAN(Local Area Network，局域网)进行通信一样实现通信而适用简单隧道(Simple Tunneling)对利用RTPS(Real-Time Publish-Subscribe，实时发布-订阅)协议的消息进行发送与接收，此时将向上述消息的报头添加魔术字(magic)信息，而上述魔术字信息中能够包括上述消息的源IP信息、目的IP信息以及目的UDP信息。
此外，为了实现如上所述的目的，适用本发明之实施例的节点管理网关装置，是一种包含在利用数据分发服务(Data Distribution Service(DSS))方式的节点中并与连接到WAN(Wide Area Network，广域网)的其他网关装置进行通信的节点管理网关装置，能够包括：RTPS处理部，利用上述数据分发服务(DDS)的RTPS(Real-Time Publish-Subscribe，实时发布-订阅)协议与上述其他网关装置进行消息的发送与接收，向上述消息的报头添加魔术字(magic)信息并向上述WAN进行传送；以及，网络连接部，为了执行上述RTPS处理部的动作而与上述其他网关装置执行网络连接。
其中，上述魔术字信息能够包括上述消息的源IP信息、目的IP信息以及目的UDP信息。
此外，为了实现如上所述的目的，适用本发明之实施例的网关装置的节点管理方法，在一种连接到消息接收侧装置并通过WAN(Wide Area Network，广域网)与连接到消息发送侧装置的消息发送网关装置进行通信的网关装置的节点管理方法中，能够包括：上述网关装置从上述消息接收侧装置P1接收包括IP信息的消息的步骤；上述网关装置从上述所接收到的消息中将上述IP信息转换成实际网络IP信息并保存到虚拟子网映射表中的步骤；上述网关装置将包括上述实际网络IP信息的消息发送到上述WAN中的步骤；上述网关装置从上述WAN接收响应消息的步骤；上述网关装置从上述所接收到的响应消息中根据上述虚拟子网映射表将上述实际网络IP信息转换成原始的上述IP信息的步骤；以及，上述网关装置将上述实际网络IP信息被还原成原始的上述IP信息之后的响应消息传递到上述消息接收侧装置中的步骤。
本发明的其他形式、优点以及特征，将通过接下来的包括如附图说明、具体实施方式以及权利要求书等部分的本说明书中所记载的全部内容而得到进一步明确。
根据本发明，能够通过基于DDS通信中间件的网关，对在分布式能源管理***(DERMS)或数据管理***(DMS)等的各个节点之间频繁发生的连接、节点的添加以及删除等进行实时的管理。
此外，因为基于DDS通信中间件对RTPS消息进行发送与接收，因此即使是在不了解对方的连接信息的情况下也能够实时地在各个节点之间执行连接。
此外，因为基于DDS在所有的硬件(HW)、OS(Operating System，操作***)以及编程语言中使用相同的API，因此能够与任何***进行联动，还能够将需追加的工程量将至最低。
此外，因为使用以数据为中心的通信而使得其可扩展性比较优秀，因此在对节点进行添加以及删除时能够实时地对事件进行管理。
此外，还能够通过QoS策略保障通信品质并借此进一步提升其可靠性。
此外，因为使用基于DDS的通信方式，因此能够对新再生能源基础的配电网络进行有效的管理且不需要构建复杂的***，还能够轻易地在不同机型的***之间进行通信。
此外，因为数据管理***(DMS)的FRTU工作的通信方式也能够实现大规模设备之间的实时通信，因此能够借助于FRTU之间的直接通信而缩短停电时间。
附图说明
图1是对一般的配电网络与格状网络中的DERMS以及DMS的网络构成进行图示的示意图。
图2是对利用适用本发明之实施例的节点管理网关装置的配电网络***的构成进行概要性图示的示意图。
图3是对利用适用本发明之实施例的RTPS协议进行传送的消息的结构进行图示的示意图。
图4是对适用本发明之实施例的节点管理网关装置的内部构成进行概要性图示的示意图。
图5是为了对适用本发明之实施例的节点管理网关装置的数据包传送路径进行说明而对各个节点的IP信息进行图示的示意图。
图6是对适用本发明之实施例的节点管理网关装置没有使用网络地址转换器(NAT)的情况下的数据包传送路径进行图示的示意图。
图7是对适用本发明之实施例的节点管理网关装置使用网络地址转换器(NAT)的情况下的数据包传送路径进行图示的示意图。
【符号说明】
110～120：节点管理网关装置；
210：实时发布-订阅处理部；
220：网络连接部；
GW1～GW4：网关装置；
P1～P4：与各节点对应的装置。
具体实施方式
接下来，将结合附图对适用本发明之实施例进行详细的说明，以便于具有本发明所属技术领域之一般知识的人员能够轻易地实施本发明。本发明能够以多种不同的形态实现，并不限定于在本说明书中进行说明的实施例。
为了能够对本发明进行更为明确的说明，与说明无关的部分将被省略，而且在整个说明书中对于相同或类似的构成要素将分配相同的参考符号。
在整个说明书中，当记载为某个部分与其他部分“连接”时，不仅包括“直接连接”的情况，还包括在中间介有其他元件而实现“电气连接”的情况。此外，当记载为某个部分“包括”某个构成要素时，除非另有明确的相反记载，否则并不代表排除其他构成要素，而是应该理解为还能够包括其他构成要素。
当记载为某个部分位于其他部分的“上方”时，不仅包括直接位于其他部分的上方的情况，还包括在两者之间介有其他部分的情况。与此相反，当记载为某个部分“直接”位于其他部分的“上方”时，两者之间不会介有其他部分。
在对不同的部分、成分、区域、层和/或部分进行区间进行说明，能够使用如第1、第2以及第3等术语，但是并不限定于此。这些术语只是用于对某个部分、成分、区域、层或区间与其他部分、成分、区域、层或区间进行区分。因此，在下述内容中进行说明的第1部分、成分、区域、层或区间，在不脱离本发明的主旨的范围内，也能够被记载为第2部分、成分、区域、层或区间。
在本说明书中所使用的专业术语只是用于对特定的实施例进行说明，并不是为了对本发明进行限定。除非另有明确的相反含义，否则在本说明书中所使用的单数形态的语句还包括复数形态的含义。在本说明书中所使用的术语“包括”，只是用于对特定的特征、区域、整数、步骤、动作、要素和/或成分进行具体化，并不是为了排除其他特征、区域、整数、步骤、动作、要素和/或成分存在或被附加的可能性。
为了便于对附图中所图示的某个部分与其他部分之间的关系进行说明，能够使用如“下侧”、“上侧”等代表相对空间关系的术语。这些术语除了附图中的预期的含义之外，还能够包括使用中的装置的其他含义或动作。例如，当对附图中的装置进行翻转时，原来被说明为位于其他部分的“下侧”的部分，需要被说明为位于其他部分的“上侧”。因此，如“下侧”等示例性的术语同时包括上侧和下侧方向。装置能够以90°或其他角度进行旋转，此时用于指示相对空间关系的术语也应随之做出相应的解释。
虽未做出特殊的不同定义，但是在本说明书中所使用的包括技术术语以及科学术语在内的所有术语的含义，与具有本发明所属技术领域之一般知识的人员所通常理解的含义相同。通常所使用的已在词典中做出定义的术语的含义，应追加解释为具有与相关的技术文献以及当前所公开的内容一致的含义，除非另有明确的定义，否则不应解释为过于理想化或过于正式的含义。
接下来，将结合附图对适用本发明之实施例进行详细的说明，以便于具有本发明所属技术领域之一般知识的人员能够轻易地实施本发明。但是，本发明能够以多种不同的形态实现，并不限定于在本说明书中进行说明的实施例。
图2是对利用适用本发明之实施例的节点管理网关装置的配电网络***的构成进行概要性图示的示意图。
如图2所示，适用本发明之实施例的配电网络***，在对储能***(EnergyStorage System(ESS))、太阳能发电***、风力发电***以及电动车辆***的连接进行管理的分布式能源管理***(DERMS)的各个节点上包括节点管理网关装置110～113，同时在对输电***以及配电***的连接进行管理的数据管理***DMS的各个节点上也包括节点管理网关装置114～120。
多个节点利用数据分发服务(Data Distribution Service)方式进行通信，且各个节点能够包括连接到WAN(Wide Area Network，广域网)中的节点管理网关装置110～120。
其中，各个节点能够包括：在储能***、太阳能发电***、风力发电***以及电动车辆***等中生成能源的生成装置P1、对能源进行消耗的需求装置P2、对能源进行储藏的储能装置P4、对各个装置进行管理的服务器装置P3等各个装置P1、P2、……、Pn；以及，连接到如上所述的各个装置P1、P2、……、Pn中的节点管理网关装置GW1、GW2、……GWn即110～120。
各个节点管理网关装置110～120全部连接到WAN，但是为了使所有节点能够像在LAN(Local Area Network，局域网)进行通信一样实现通信而适用简单隧道(SimpleTunneling)并利用RTPS(Real-Time Publish-Subscribe，实时发布-订阅)协议对消息进行发送与接收。
其中，消息能够采用如图3所示的包括网关IP信息、网关UDP信息、魔术字(MAGIC)信息以及消息信息的构成。图3是对利用适用本发明之实施例的RTPS协议进行传送的消息的结构进行图示的示意图。如图3所示，消息包括魔术字(MAGIC)信息以及消息(RTPSMessage)信息，魔术字信息是适用于简单隧道的数据包，能够包括与消息发送参与者(participant)相关的源IP信息(例如，Participant IP.src)、目的IP信息(例如，Participant IP.dst)以及目的UDP信息(例如，Participant UDP.dst)。其中，源IP信息能够是1字节(1Byte)，目的IP信息能够是1字节，而目的UDP信息能够是2字节。
即，在现有的配电网络中，是在消息发送参与者节点上对传出消息进行发布(publish)并向WAN进行多路广播，而在消息接收参与者节点上对传出消息进行订阅(subscribe)并将与其相关的响应(Reply)消息传送到消息发送参与者节点，从而建立IP隧道。但是在适用本发明的简单隧道中，是通过参考包含在消息中的魔术字信息而从参与者消息发送节点向参与者消息接收节点直接建立隧道，因此不需要通过多个步骤即可建立简单隧道。
在配电网络***中，各个节点管理网关装置110～120在对消息进行发送与接收时对消息的数据包中的报头进行修改，此时为了实现通过WAN连接的私人网络之间的通信，通过利用配置(configuration)文件将各个节点的私人网络频段映射到任意的虚拟网络频段而对其进行转换之后再传送到WAN，接下来在从WAN接收到RTPS数据包时，从虚拟网络频段将目的IP地址频段转换成接收位置的实际网络频段之后再传递到消息接收侧装置。
此时，各个节点管理网关装置110～120能够起到搭载有如DNP、IEC61850、IEC61970等电力领域协议(protocol)的网关的作用。
在配电网络中，分布式能源管理***(DERMS)能够通过***连接开关实现各个***之间的连接，数据管理***(DMS)能够通过配电自动化终端装置(FRTU)实现各个***之间的连接。
因此，适用本发明的节点管理网关装置110～120能够以包含在***连接开关装置内部的形态构成，也能够以作为单独的独立装置通过有线方式连接到***连接开关中的形态构成。
此外，适用本发明的节点管理网关装置110～120能够以包含在配电自动化终端装置(FRTU)内部的形态构成，也能够以作为单独的独立装置通过串行(serial)通信等有线方式连接的形态构成。即，适用本发明的节点管理网关装置110～120能够起到替代FRTU的网关作用。
借此，虽然在利用数据分发服务(DDS)的RTPS协议的多个节点管理网关装置110～120之间是通过WAN进行连接，但是所有节点能够借助于通过各个节点管理网关装置110～120的简单隧道而像在LAN进行通信一样对消息进行发送与接收。
此外，在节点管理网关装置111通过有线方式连接到储能***(ESS)中的情况下，节点管理网关装置111即能够作为连接到储能装置中的网关装置起到网关功能，还能够实时地执行节点管理。
此外，在节点管理网关装置113通过有线方式连接到太阳能发电***中的情况下，节点管理网关装置113同样能够作为连接到太阳能发电装置中的网关装置起到网关功能，还能够实时地执行节点管理。
此外，在节点管理网关装置112通过有线方式连接到风力发电***中的情况下，节点管理网关装置112同样能够作为连接到风力发电装置中的网关装置起到网关功能，还能够实时地执行节点管理。
此外，在节点管理网关装置110通过有线方式连接到电动车辆***中的情况下，节点管理网关装置110同样能够作为连接到电动车辆充电装置中的网关装置起到网关功能，还能够实时地执行节点管理。
此外，在节点管理网关装置114通过有线方式连接到输电***中的情况下，节点管理网关装置114同样能够作为连接到输电装置中的网关装置起到网关功能，还能够实时地执行节点管理。
此外，在节点管理网关装置120通过有线方式连接到配电***中的情况下，节点管理网关装置114同样能够作为连接到配电装置中的网关装置起到网关功能，还能够实时地执行节点管理。
图4是对适用本发明之实施例的节点管理网关装置的内部构成进行概要性图示的示意图。
如图4所示，适用本发明之实施例的节点管理网关装置110～120，包含在利用数据分发服务方式的节点中，为了与连接到WAN中的其他网关装置进行通信，能够包括RTPS处理部210以及网络连接部220。
RTPS处理部210利用数据分发服务(DDS)的RTPS协议对消息进行发送与接收，此时通过向消息的报头添加魔术字信息之后通过WAN进行发送与接收，从而能够实时地对各个节点之间的连接(connection)、各个节点的添加以及删除进行管理。其中，魔术字信息能够采用包括消息的源IP信息、目的IP信息以及目的UDP信息的构成。
此外，网络连接部220能够为了执行RTPS处理部210的动作而与各个节点执行网络连接。即，网络连接部220能够包括OSI(Open System Interconnection)的7层结构中的物理层(Physical Layer)到会话层(Session Layer)或传输层(Transport Layer)。
其中，RTPS处理部210位于OSI的7层结构中的表示层(Presentation Layer)和应用层(Application Layer)之间，能够实时地对各个节点之间的连接、各个节点的添加以及删除进行管理。
此外，RTPS处理部210在不使用网络地址转换器(Network Address Translator(NAT))的情况下，会将ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)请求(request)数据包向WAN进行广播(broadcast)并向响应的网关发送消息，而在使用网络地址转转起(NAT)的情况下，会在消息的报头中添加魔术字信息并传送到WAN中，接下来在从WAN接收到的消息中根据固定子网映射(Fixed Subnet Mapping)表将IP频段转换成原始状态并将IP频段被还原成原始状态的消息传递到消息接收侧装置。
图5是为了对适用本发明之实施例的节点管理网关装置的数据包传送路径进行说明而对各个节点的IP信息进行图示的示意图。
在适用本发明的实施例中，将以从位于消息发送侧节点中的第3装置P3向位于消息接收侧节点中的第1装置P1传送消息的情况为例进行说明。
如图5所示，消息发送侧节点包括位于第3地区(Region 3)中的第3装置P3以及连接到第3装置P3中的第3网关GW3。
第3装置P3的IP地址为192.168.2.2，而第3地区(Region 3)的IP信息为192.168.2.0/24。第3网关装置GW3的IP信息为70.211.7.200/192.168.2.1。
消息接收侧节点包括位于第1地区(Region 1)中的第1装置P1以及连接到第1装置P1中的第1网关GW1。
第1装置P1的IP地址为192.168.0.2，而第1地区(Region 1)的IP信息为192.168.0.0/24。第1网关装置GW1的IP信息为203.252.74.1/192.168.0.1。
与第3装置P3相邻的第4装置P4的IP地址为192.168.3.2，位于第4地区(Region4)，而第4地区的IP信息为192.168.3.0/24。连接到第4装置P4中的第4网关GW4的IP信息为171.119.132.148/192.168.3.1。
与位于消息接收侧节点上的第1装置P1相邻的第2装置P2的IP地址为192.168.1.2，位于第2地区(Region 2)，而第2地区具有与192.168.1.0/24对应的IP信息。
第1网关GW1和第2网关GW2、第3网关GW3以及第4网关GW4全部连接到广域网(WAN)，能够在利用RTPS协议对消息进行传送时建立IP隧道(Tunneling)。
图6是对适用本发明之实施例的节点管理网关装置没有使用网络地址转换器(NAT)的情况下的数据包传送路径进行图示的示意图。
如图2至图6所示，适用本发明之实施例的节点管理网关装置113，能够以连接到位于太阳能发电***的第3地区(Region 3)的第3装置P3中的第3网关装置GW3为例进行说明。
在图5中，第3网关装置GW3的IP地址为192.168.2.1，连接到WAN中并连接到第3装置P3。
在适用本发明的实施例中，如图5所示，将以利用RTPS协议从位于消息发送侧节点中的第3装置P3向位于消息接收侧节点中的第1装置P1传送消息的情况为例进行说明。
如图6所示，在步骤S610中，适用本发明的节点管理网关装置113在RTPS处理部210不使用网络地址转换器(NAT)的情况下，如果位于消息接收侧节点上的第1装置P1知道不位于相同的子网中且与连接到第1装置P1中的第1网关GW1即111相邻的第2网关GW2即112的IP地址(192.168.1.1)但不知道其媒体访问控制(MAC)地址，则为了得到第2网关GW2的媒体访问控制(MAC)地址，会将ARP请求数据包向WAN进行广播。
此时，在步骤S620中，连接到与第1装置P1相邻的第2装置P2中的第2网关装置GW2即112，会将ARP响应数据包发送到与位于消息发送侧节点上的第3装置P3连接的第3网关装置GW3即113中。
接下来，在步骤S630中，第3网关装置GW3即113在从第2网关GW2即112接收到ARP响应数据包之后，会向第2网关GW2即112将传出消息以单路广播(Unicast)方式进行发送。在步骤S630中，第2网关GW2即112在从第3网关装置GW3即113接收到传出消息之后，将所接收到的传出消息向WAN进行多路广播。
接下来，在步骤S640中，第1网关GW1即111通过WAN接收传出消息并进行订阅(subscribe)。
此时，在步骤S650中，第1网关GW1即111会尝试将传出消息传送到与自己连接的第1装置P1(192.168.0.2)，但是在不知道媒体访问控制(MAC)地址的情况下会向第1装置P1发送ARP请求数据包，而第1装置P1会将包括媒体访问控制(MAC)地址的ARP响应数据包传送到第1网关装置GW1即111中。
接下来，在步骤S660中，第1网关装置GW1即111在从第1装置P1接收到包括媒体访问控制(MAC)地址的ARP响应数据包之后，会根据媒体访问控制(MAC)地址将传出消息传递到具有对应媒体访问控制(MAC)地址的第1装置P1中。
借此，传出消息将从位于消息发送侧节点上的第3装置P3，经由第3网关GW3即113和第2网关GW2以及第1网关GW1传送到位于消息接收侧节点上的第1装置P1中。第1装置P1能够对所接收到的传出消息执行处理。
如上所述，因为适用本发明的节点管理网关装置113不使用网络地址转换器(NAT)，因此完全不会执行网络地址转换，从而解决不能有具有相同频段的LAN存在的限制。
图7是对适用本发明之实施例的节点管理网关装置使用网络地址转换器(NAT)的情况下的数据包传送路径进行图示的示意图。
如图2至图5以及图7所示，适用本发明之实施例的节点管理网关装置113，能够以连接到位于太阳能发电***的第3地区(Region 3)的第3装置P3中的第3网关装置GW3为例进行说明。
在图5中，第3网关装置GW3的IP地址为192.168.2.1，连接到WAN中并连接到第3装置P3。
在如图7所示的适用本发明的实施例中，将以利用RTPS协议从位于消息发送侧节点中的第3装置P3向位于消息接收侧节点中的第1装置P1传送消息的情况为例进行说明。
首先，在步骤S710中，位于消息接收侧节点上的第1装置P1为了将自己的参与者IP信息(192.168.0.2:7410)以多路广播方式进行公开，会将其传递到第1网关GW1即111；在步骤S720中，第1网关GW1即111会将其转换成自己的实际IP信息(192.180.0.1)；而在步骤S730中，如图3所示，会在添加魔术字信息之后将传出消息传送到相邻的第2网关GW2即112。
此时，因为第1装置P1所具有的IP地址(192.168.0.2)为虚拟IP地址，因此第1网关GW1即111会将虚拟IP地址转换成自己的实际IP地址(192.168.0.1)，并生成向其中添加图3中所图示的魔术字信息及源(source)IP和目的(destination)IP以及目的UDP的传出消息，然后将所生成的传出消息传递到第2网关GW2即112。第1网关GW1即111会将如上所述的被转换的IP信息保存到虚拟固定子网映射表中。
即，适用本发明的DDS网关(G/W)为了使以在LAN中工作为对象的DDS协议在WAN中正常工作而对数据包的协议报头进行操作。
此外，本发明为了能够通过WAN实现私人网络之间的通信，利用配置(configuration)文件将远程的私人网络频段映射到任意的虚拟网络频段中。
接下来，在步骤S740中，第2网关GW2即112将传出消息向WAN进行多路广播。
此时，在步骤S750中，适用本发明的节点管理网关装置113将接收从第2网关GW2即112多路广播的传出消息并进行订阅。
在适用本发明的智能网关(Smart Gateway)中，DDS G/W能够通过内存通信读取从物联网框架(IoT Framework)向网络接口传送的数据包。
此外，适用本发明的节点管理网关装置110～120能够通过对数据包的报头进行检查，使得除如ARP等用于执行网络通信的必要协议之外的数据包全部通过DDS G/W，从而仅对DDS数据包进行处理。
接下来，在步骤S750中，节点管理网关装置113将根据包含在传出消息中的魔术字信息生成包括目的(dst)地址信息以及自己的源(src)地址信息的传出消息，并向第2网关GW2即112以单路广播方式进行传送。
接下来，在步骤S760中，第2网关GW2即112将对传出消息进行接收并根据目的信息传送到第1网关GW1即111中。
在步骤S770中，第1网关GW1即111从传出消息上根据虚拟固定子网映射表将IP频段转换成原始状态，并将IP频段被还原成原始状态的传出消息传递到与自己连接的第1装置P1中。即，第1网关GW1即111在从第1装置P1接收到消息传送请求时，根据将参与者IP信息转换成自己的实际IP地址并保存到固定子网映射表中的信息，在传出消息中将IP频段还原成原始状态之后再传递给第1装置P1。
此外，适用本发明的RTPS处理部210能够在将魔术字信息添加到传出消息中并向WAN进行外传时，如图3所示，从魔术字信息的消息发送者IP信息中仅提取出低位字节并将其添加到魔术字信息的开始部分，在消息发送者IP信息的接下来的位置上添加目的IP信息，在目的IP信息的接下来的位置上添加目的UDP信息，将消息发送者IP信息设定为自己的网关IP，将目的IP信息设定为对方的网关IP。其中，外传意味着位于自己的地区上的参加者对DDS消息进行了传送，因此在对消息传送到WAN中之前，如图3所示，通过向消息添加魔术字数据包而适用简单隧道。
此外，RTPS处理部210能够在从WAN对传出消息进行接收(inbound)时，将自己的网关IP作为密钥(key)进行使用并参考固定(虚拟)子网映射表(vSubnet lookup Table)，在包含于传出消息中的魔术字信息中将IP变更为消息发送参与者传送给消息接收参与者的状态，同时将UDP变更为消息发送参与者传送给消息接收参与者的状态，并根据魔术字信息将传出消息传送到消息接收侧装置中。
此外，RTPS处理部210在使用网络地址转换器(NAT)的情况下，在将魔术字信息添加到传出消息中并向WAN进行外传(Outbound)时，向外传示例消息复制与可靠(Reliable)QoS(Quanlity of Service，服务品质)对应的示例消息，并将原始消息和复制的消息向WAN进行2次传送。此时，第2个消息(数据包)将在经过一定的间隔时间(interval)之后进行传送，使用者能够通过网关配置文件对间隔时间进行设定。
此外，RTPS处理部210能够在于不同的网关之间对EDP(Endpoint DiscoveryProtocol，端点发现协议)消息进行发送或接收的过程中，对包含数据写入器(datawriter)信息的外传消息进行嗅探(sniffing)，同时在相应的外传消息中对QoS设定进行嗅探，通过将RTPS报头的GUID和实体(entity)ID进行组合而将相应消息的GUID(Globally UniqueIdentifier，全局唯一标识符)设定为密钥并将QoS设定为值(value)，从而对与QoS大于一定值的可靠QoS对应的示例消息进行复制，并将所复制的示例消息向WAN进行2次传送。
通过如上所述的本发明，能够实现一种通过在连接到储能***或太阳能发电***、风力发电***以及电动车辆***中的分布式能源管理***(DERMS)的***连接断路器与连接到配电***或输电***中的数据管理***(DMS)的配电自动化终端装置(FRTU)之间，利用数据分发服务(DDS)的RPTS协议执行消息的发送与接收，从而能够对在节点之间频繁发生的连接、节点的添加以及删除进行实时管理的节点管理网关装置及其方法。
本发明所属技术领域的从业人员能够在不对本发明的技术思想以及必要特征进行变更的情况下以其他具体形态实施，因此在上述内容中进行说明的实施例在所有方面仅为示例性目的而非限定。本发明的权利要求范围应通过后续说明的权利要求书做出定义而非上述说明，从权利要求书的含义和范围及其等价概念得出的所有变更或变形形态均应解释为包含在本发明的范围之内。

Claims (14)

1.一种配电网络***，其特征在于，
在包括利用数据分发服务方式的多个节点的上述配电网络***中，
上述多个节点分别包括连接到广域网中的网关，
上述网关为了使所有节点能够像在局域网进行通信一样实现通信而利用应用简单隧道的实时发布-订阅协议对消息进行发送与接收，
向上述消息的报头添加魔术字信息，
上述魔术字信息中包括上述消息的源IP信息、目的IP信息以及目的UDP信息，
上述网关在从上述广域网对上述消息进行呼入时，将自己的网关IP作为密钥进行使用并参照虚拟子网映射，在添加到上述消息的报头中的魔术字信息中将IP变更为由消息发送参与者传送给消息接收参与者，并且将UDP也变更为由消息发送参与者传送给消息接收参与者，并根据上述魔术字信息将上述消息传送到消息接收侧装置中。
2.根据权利要求1所述的配电网络***，其特征在于，
上述网关载入电力领域协议。
3.一种节点管理网关装置，其特征在于，
上述节点管理网关装置包含在利用数据分发服务方式的节点中并与连接到广域网的其他网关装置进行通信，
上述节点管理网关装置包括：实时发布-订阅处理部，利用上述数据分发服务的实时发布-订阅协议与上述其他网关装置进行消息的发送与接收，向上述消息的报头添加魔术字信息并向上述广域网发送；以及
网络连接部，为了执行上述实时发布-订阅处理部的动作而与上述其他网关装置执行网络连接，
上述魔术字信息中包括上述消息的源IP信息、目的IP信息以及目的UDP信息，
上述实时发布-订阅处理部在从上述广域网对上述消息进行呼入时，将自己的网关IP作为密钥进行使用并参照虚拟子网映射，在添加到上述消息的报头中的魔术字信息中将IP变更为由消息发送参与者传送给消息接收参与者，并且将UDP也变更为由消息发送参与者传送给消息接收参与者，并根据上述魔术字信息将上述消息传送到消息接收侧装置中。
4.根据权利要求3所述的节点管理网关装置，其特征在于，
上述实时发布-订阅处理部在不使用网络地址转换器的情况下，在消息接收侧装置不位于相同的子网上且不知道上述消息接收侧装置的媒体访问控制地址时，将地址解析协议请求向上述广域网进行广播并向有地址解析协议响应的网关装置发送上述消息，向上述消息的报头添加上述魔术字信息并向上述有地址解析协议响应的网关装置进行发送，
上述实时发布-订阅处理部在使用上述网络地址转换器的情况下，将向报头添加上述魔术字信息的消息向上述广域网发送，并在从上述广域网接收到的消息中根据固定子网映射将IP信息转换成原始状态并传递到上述消息接收侧装置。
5.根据权利要求4所述的节点管理网关装置，其特征在于，
在上述节点管理网关装置被连接到上述消息接收侧装置中的状态下，上述实时发布-订阅处理部在不知道上述消息接收侧装置的媒体访问控制地址时，向上述消息接收侧装置发送地址解析协议请求数据包并接收地址解析协议响应数据包，并借此将上述消息发送到上述消息接收侧装置。
6.根据权利要求3所述的节点管理网关装置，其特征在于，
上述实时发布-订阅处理部在将上述魔术字信息添加到上述消息的报头中并向上述广域网进行呼出时，从上述魔术字信息的源IP信息中仅提取出最低位字节并将其添加到上述魔术字信息的开始部分，在上述源IP信息的接下来的位置上添加目的IP信息，在上述目的IP信息的接下来的位置上添加目的UDP信息，将源IP信息设定为自己的网关IP，将上述目的IP信息设定为对方的网关IP。
7.根据权利要求3所述的节点管理网关装置，其特征在于，
上述实时发布-订阅处理部在使用网络地址转换器的情况下，在将上述魔术字信息添加到上述消息的报头中并向上述广域网进行呼出时，向呼出的示例消息复制符合可靠服务质量的示例消息并向上述广域网进行2次发送。
8.根据权利要求7所述的节点管理网关装置，其特征在于，
上述实时发布-订阅处理部对于上述呼出的示例消息中符合可靠服务质量的示例消息，在不同的网关装置之间对端点发现协议消息进行发送或接收的过程中，对包含数据写入器信息的呼出消息进行嗅探，并且在相应的呼出消息中对服务质量设定进行嗅探，通过将上述消息的报头的全局唯一标识符和实体ID进行组合而将相应消息的全局唯一标识符设定为密钥并将服务质量设定为值，从而对符合服务质量在一定值以上的上述可靠服务质量的示例消息进行复制，并将复制的示例消息向上述广域网进行2次发送。
9.一种网关装置的节点管理方法，其特征在于，
上述网关装置的节点管理方法是连接到消息发送侧装置并通过广域网与连接到消息接收侧装置的消息接收网关装置进行通信的网关装置的节点管理方法，包括：
上述网关装置将地址解析协议请求数据包向上述广域网进行广播的步骤；以及
上述网关装置向发送出地址解析协议响应数据包的其他网关装置发送消息的步骤，
在上述发送消息的步骤中，
上述网关装置向上述消息的报头添加魔术字信息并进行发送，
上述魔术字信息中包括上述消息的源IP信息、目的IP信息以及目的UDP信息，
上述网关装置在从上述广域网对上述消息进行呼入时，将自己的网关IP作为密钥进行使用并参照虚拟子网映射，在添加到上述消息的报头中的魔术字信息中将IP变更为由消息发送参与者传送给消息接收参与者，并且将UDP也变更为由消息发送参与者传送给消息接收参与者，并根据上述魔术字信息将上述消息传送到上述消息接收侧装置中。
10.一种网关装置的节点管理方法，其特征在于，
上述网关装置的节点管理方法是连接到消息发送侧装置并通过广域网与连接到消息接收侧装置的消息接收网关装置进行通信的网关装置的节点管理方法，包括：
上述网关装置从上述广域网接收包括上述消息接收网关装置的实际网络IP信息的消息的步骤；以及
上述网关装置将以上述实际网络IP信息作为接收者信息并将自己的IP信息作为发送者信息的消息向上述广域网发送的步骤，
在向上述广域网发送的步骤中，向上述消息的报头添加魔术字信息并进行发送，
上述魔术字信息中包括上述消息的源IP信息、目的IP信息以及目的UDP信息，
上述网关装置在从上述广域网对上述消息进行呼入时，将自己的网关IP作为密钥进行使用并参照虚拟子网映射，在添加到上述消息的报头中的魔术字信息中将IP变更为由消息发送参与者传送给消息接收参与者，并且将UDP也变更为由消息发送参与者传送给消息接收参与者，并根据上述魔术字信息将上述消息传送到上述消息接收侧装置中。
11.一种网关装置的节点管理方法，其特征在于，
上述网关装置的节点管理方法是连接到消息接收侧装置并通过广域网与连接到消息发送侧装置的消息发送网关装置进行通信的网关装置的节点管理方法，包括：
上述网关装置从上述消息接收侧装置接收包括IP信息的消息的步骤；
上述网关装置从接收到的上述消息中将上述IP信息转换为实际网络IP信息并保存到虚拟子网映射表中的步骤；
上述网关装置将包含上述实际网络IP信息的消息向上述广域网发送的步骤；
上述网关装置从上述广域网接收响应消息的步骤，其中，上述网关装置在从上述广域网对上述响应消息进行呼入时，将自己的网关IP作为密钥进行使用并参照虚拟子网映射表，在包含于上述响应消息中的魔术字信息中将IP变更为由消息发送参与者传送给消息接收参与者，并且将UDP也变更为由消息发送参与者传送给消息接收参与者；
上述网关装置从接收到的上述响应消息中根据上述虚拟子网映射表将上述实际网络IP信息还原成原始的上述IP信息的步骤；以及
上述网关装置将上述实际网络IP信息被还原成原始的上述IP信息的响应消息传递到上述消息接收侧装置中的步骤。
12.根据权利要求11所述的网关装置的节点管理方法，其特征在于，
在向上述广域网发送的步骤中，
上述网关装置将上述魔术字信息添加到上述消息的报头中并向上述广域网进行呼出，从上述魔术字信息的消息发送者IP信息中仅提取出最低位字节并将其添加到上述魔术字信息的开始部分，在上述消息发送者IP信息的接下来的位置上添加目的IP信息，在上述目的IP信息的接下来的位置上添加目的UDP信息，将上述消息发送者IP信息设定为自己的网关IP，将上述目的IP信息设定为对方的网关IP。
13.根据权利要求12所述的网关装置的节点管理方法，其特征在于，
上述网关装置在将上述魔术字信息添加到上述消息的报头中并向上述广域网进行呼出时，向呼出的示例消息添加符合可靠服务质量的示例消息并向上述广域网进行2次发送。
14.根据权利要求13所述的网关装置的节点管理方法，其特征在于，
上述网关装置对于上述呼出的示例消息中符合可靠服务质量的示例消息，在不同的网关装置之间对端点发现协议消息进行发送或接收的过程中，对包含数据写入器信息的呼出消息进行嗅探，并且在相应的呼出消息中对服务质量设定进行嗅探，通过将上述消息的报头的全局唯一标识符和实体ID进行组合而将相应消息的全局唯一标识符设定为密钥并将服务质量设定为值，从而对符合服务质量在一定值以上的上述可靠服务质量的示例消息进行复制，并将复制的示例消息向上述广域网进行2次发送。
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