CN115348331A - 一种用于电网通信的协议转换装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于电网通信的协议转换装置和方法，涉及供电或配电切换装置技术领域，所述协议转换装置包括：业务接口单元，所述业务接口单元用于接收业务数据，并对所述业务数据进行识别和处理；所述业务数据包括IP数据和TDM时分复用时隙数据；总线，所述总线用于对所述业务数据进行传输；协议容器，所述协议容器通过所述总线与所述业务接口单元通讯连接，实现相同的所述业务数据之间或不同的所述业务数据之间的协议转换；交叉单元，所述交叉连接单元与所述协议容器通讯连接，对转换后的所述业务数据进行交叉、交换，以及时钟同步处理。与现有技术比较，本发明实现多通道或多协议通道之间相互转换和传输，保障智能电网可靠运行。

Description

一种用于电网通信的协议转换装置和方法

技术领域

本发明涉及供电或配电切换装置技术领域，具体而言，涉及一种用于电网通信的协议转换装置和方法。

背景技术

电网***的安全关系到生产生活的方方面面，智能电网的稳定运行离不开通信***的稳定运行，特别是调度通信、继电保护信号、无人值守***等业务，尤其依赖于电网通信的稳定不间断地运行，涉及的接口类型有2M光口、2M电口、电话接口、以太网口等。但由于客观条件和技术水平的限制，其传输通道相对比较单一，比如运用广泛的E1接口一般在SDH通道中传输，而不能实现多通道或多协议通道之间相互转换和传输，给智能电网稳定不间断运行带来一定的隐患。

发明内容

本发明解决的问题是如何实现多通道或多协议通道之间相互转换和传输，保障智能电网可靠运行。

为解决上述问题，本发明提供一种用于电网通信的协议转换装置，所述协议转换装置包括：

业务接口单元，所述业务接口单元用于接收业务数据，并对所述业务数据进行识别和处理；所述业务数据包括IP数据和TDM时分复用时隙数据；

总线，所述总线用于对所述业务数据进行传输；

协议容器，所述协议容器通过所述总线与所述业务接口单元通讯连接，用于实现相同的所述业务数据之间或不同的所述业务数据之间的协议转换；

交叉连接单元，所述交叉连接单元与所述协议容器通讯连接，用于对转换后的所述业务数据进行交叉、交换以及时钟同步处理。

可选地，所述协议容器包括第一协议容器和第二协议容器；所述第一协议容器用于实现所述IP数据与所述TDM时分复用时隙数据之间的协议转换；所述第二协议容器用于实现非标准的所述TDM时分复用时隙数据之间的协议转换。

可选地，所述第一协议容器设有第一协议转换规则，所述第二协议容器设有第二协议转换规则；

所述第一协议转换规则用于实现所述IP数据与标准的所述TDM时分复用时隙数据之间的协议转换；

所述第二协议转换规则用于实现非标准的所述TDM时分复用时隙数据之间的协议转换。

可选地，所述协议转换装置还包括：***管理单元，所述***管理单元分别与所述业务接口单元、所述协议容器和所述交叉连接单元通讯连接，用于对所述交叉连接单元内交换节点处端口的当前网络流量负载进行监测，并根据所述当前网络流量负载切换链路；

存储单元，所述存储单元分别与所述业务接口单元和所述交叉连接单元通讯连接，用于实现运行数据的存储以及部分数据缓存和转发；

传输单元，所述传输单元与所述交叉连接单元通讯连接，用于通过多个传输通道对交叉后的所述业务数据进行传输。

可选地，根据所述端口的网络流量负载，切换链路，具体包括：

所述端口设有特定阈值，当所述端口的网络流量负载超过特定阈值时，所述***管理单元将所述链路切换到新的轻载链路上。

可选地，所述业务接口单元设有不同的传输接口，所述传输接口之间配置成相互冗余备份，并将备份数据存储至所述存储单元中。

本发明所述的电网通信的协议转换装置相对于现有技术的优势在于：本发明提供一种用于电网通信的协议转换装置，通过业务接口单元接收不同的业务数据，处理后通过不同总线进入协议容器进行协议转换，在实现协议转换同时，还可以实现不同类型的业务接入，转换后的业务数据通过进入交叉连接单元进行交叉、交换以及时钟同步处理，得到交叉数据，实现多通道或多协议通道之间相互转换和传输，保障智能电网可靠运行。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种用于电网通信的协议转换方法，基于所述用于电网通信的协议转换装置，所述用于电网通信的协议转换方法包括：

获取业务数据；

通过对所述业务数据进行协议转换得到转换数据；

通过对所述转换数据进行交叉或交换得到交叉数据。

可选地，所述业务数据包括实时业务数据和非实时业务数据，所述对所述业务数据进行协议转换，得到转换数据，具体包括：

当所述业务数据是实时业务数据时，通过对应总线传至第一协议转换器进行协议转换，得到所述转换数据；

当所述业务数据是非实时业务数据时，通过对应所述总线传至第二协议转换器进行协议转换，得到所述转换数据。

可选地，所述用于电网通信的协议转换方法还包括：通过多个传输通道对所述交叉数据进行传输。

可选地，所述传输通道包括IP包传送网通道、TDM传送网道和快速以太网通道，所述通过多个传输通道对所述交叉数据进行传输，具体包括：

通过所述IP包传送网通道对交换后的所述非实时业务数据进行传输；

通过所述TDM传送网道或所述快速以太网通道对交叉后的所述实时业务数据进行传输。

本发明所述的用于电网通信的协议转换方法与所述用于电网通信的协议转换装置相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例中用于电网通信的协议转换装置结构图之一；

图2为本发明实施例中用于电网通信的协议转换装置结构图之二；

图3为本发明实施例中用于电网通信的协议转换方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽地描述。

在本申请实施例的描述中，术语“一些实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

如图1所示，在一个实施例中，提供了一种用于电网通信的协议转换装置。该协议转换装置具体包括：

业务接口单元，所述业务接口单元用于接收业务数据，并对所述业务数据进行识别和处理；所述业务数据包括IP数据和TDM时分复用时隙数据；

总线，所述总线用于对所述业务数据进行传输；

协议容器，所述协议容器通过所述总线与所述业务接口单元通讯连接，用于实现相同的所述业务数据之间或不同的所述业务数据之间的协议转换；

交叉连接单元，所述交叉连接单元与所述协议容器通讯连接，用于对转换后的所述业务数据进行交叉、交换以及时钟同步处理。

一些实施例中，业务接口单元含各种接口类型，业务接口单元对通过各种接口接收到的业务数据进行识别，同时对业务数据进行信令和编码的处理，通过***总线连接至协议容器进行协议转换。例如：业务接口类型可选SDH光口、IP光口/电口、E1接口、C37.94接口，以及其他的接口类型，且IP接口又分为普通的IP接口和基于TDM总线的TDMoIP接口；

其中，IP（Internet Protocol）指网际互连协议，是TCP/IP体系中的网络层协议；TDM（time-division multiplexing）是时分复用技术，是将不同的信号相互交织在不同的时间段内，沿着同一个信道传输；在接收端再用某种方法，将各个时间段内的信号提取出来还原成原始信号的通信技术；SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系），根据ITU-T的建议定义，是不同速度的数位信号的传输提供相应等级的信息结构，包括复用方法和映射方法，以及相关的同步方法组成的一个技术体制；E1是欧洲的30路脉码调制PCM简称。

在一些实施例中，因业务接口单元接入的业务数据的类型不同，总线包括TCP/IP总线或TDM总线，业务数据通过总线连接至协议容器，在协议容器中实现相同的业务数据之间或不同的业务数据之间的协议转换，形成标准的TDM时分复用***中的带宽颗粒；

总线本身的差别就是带宽上的差别，这里不指定业务容量，可以根据业务容量需求设计总线带宽，或者可选并行或串行总线。

交叉连接单元是协议转换装置的核心单元，负责TDM时分复用时隙数据的交叉，进入交叉连接单元的时隙数据预先通过了协议容器的协议转换，交叉的规则是必须是相同的带宽颗粒之间的时隙数据交叉，比如VC12和VC12之间的交叉，从而实现不同的业务路由；

其中，交叉指的是TDM时分复用***中的时隙交叉或时隙调度，例如，某个变电站有多个E1要传输到不同的其他站点，那么这个站的每一个E1时隙都要在交叉到传输接口的不同时隙里面，否则各个E1就不能按照要求传输的指定的站点，业务就不同或产生混乱。

本实施例提供一种用于电网通信的协议转换装置，通过业务接口单元对不同的业务数据进行接收并处理，处理后的数据通过对应的总线进行协议容器中，在协议容器中进行协议转换处理，形成标准的时隙颗粒后进入交叉连接单元进行交叉、交换以及时钟同步处理，得到交叉后的业务数据，实现了多通道或多协议通道之间相互转换和传输，保障智能电网可靠运行。

一些实施例中，所述协议容器包括第一协议容器和第二协议容器；所述第一协议容器用于实现所述IP数据与标准的所述TDM时分复用时隙数据之间的协议转换；所述第二协议容器用于实现非标准的所述TDM时分复用时隙数据之间的协议转换。

在一些实施例中，所述第一协议容器设有第一协议转换规则，所述第二协议容器设有第二协议转换规则；

所述第一协议转换规则用于实现所述IP数据与标准的所述TDM时分复用时隙数据之间的协议转换；

所述第二协议转换规则用于实现非标准的所述TDM时分复用时隙数据之间的协议转换。

在一些优选的实施例中，第一协议容器为协议容器A，完成通过TCP/IP总线传输的IP数据与TDM时分复用时隙数据之间的协议转换，转换后的数据才能进入交叉连接单元进行数据交叉，TDM时分复用时隙数据分为VC12、VC3、VC4、N*64Kbit/s；第二协议容器为协议容器B，完成非标准的TDM时分复用时隙数据之间的协议转换；

其中，在协议容器中预置了协议转换规则；协议容器A中预置了完成IP数据与TDM时分复用时隙数据之间的协议转换规则；

协议容器B中预置了各种TDM时分复用时隙数据的协议转换规则（没有IP接入）。

如图2所示，一些实施例中，所述协议转换装置还包括：***管理单元，所述***管理单元分别与所述业务接口单元、所述协议容器和所述交叉连接单元通讯连接，用于对交换节点处的端口进行监测，并根据所述端口的网络流量负载，切换链路；

存储单元，所述存储单元分别与所述业务接口单元和所述交叉连接单元通讯连接，用于实现运行数据的存储，以及部分数据缓存和转发；

传输单元，所述传输单元与所述交叉连接单元通讯连接，用于通过多个传输通道对交叉后的所述业务数据进行传输。

在具体实施例中，协议转换装置通过业务接口单元接收不同的业务数据，处理后通过TCP/IP总线或TDM总线传至协议容器中，协议容器包括第一协议容器和第二协议容器，第一协议容器通过TCP/IP总线完成业务数据中IP数据与标准的TDM时分复用时隙数据之间的协议转换，第二协议容器通过TDM总线完成业务数据中非标准的TDM时分复用时隙数据之间的协议转换，转换后的业务数据进入交叉连接单元进行交叉、交换以及时钟同步处理，得到交叉数据；在协议转换装置运行过程中，存储单元实现对运行数据的存储，以及部分数据缓存和转发，而***管理单元在业务数据传输交换过程中实时对交换节点处的端口进行监测，同时根据所述端口的网络流量负载，切换链路。

在一些优选的实施例中，***管理单元控制装置的各个单元协同工作，并实现监控协议转换装置的工作状态，同时对告警进行处理。

其中，协议转换装置的工作状态一般指：各个功能模块或单元以及接口与线路的连接状态，例如：当某一路业务通信中断，与之相关的业务接口就会表现出不同状态，表现为指示灯显示异常、数据误码或者终端，这些现象都可以通过***管理单元反馈到通信设备网管***，方便维护人员查询分析故障原因。

一些实施例中，根据所述端口的网络流量负载，切换链路，具体包括：所述端口设有特定阈值，当所述端口的网络流量负载超过特定阈值时，所述***管理单元将所述链路切换到新的轻载链路上。

在一些优选的实施例中，现有技术提出排队等待时延是解决数据传输时延的关键，因此在交叉连接单元中根据VL-EDF队列调度算法，在VL-EDF调度算法的基础上，通过时延不敏感数据流调度算法LBFS（Latency Based Flow Scheduling Algorithm）来解决数据传输时延。时延不敏感数据流调度算法通过对交换节点处的端口进行监测，在端口网络流量负载超过预设流量负载值时，将对应链路上的时延不敏感数据流切换到新的轻载链路上，从而实现了提升时延敏感数据流的时延性能，保证智能电网通信网可靠；

其中，VL-EDF（VirtualLatencyEarliestDeadlineFirstAlgorithm）队列调度算法是根据任务的开始截止时间来确定任务的优先级。

一些实施例中，所述业务接口单元设有不同的传输接口，所述传输接口之间配置成相互冗余备份，并将备份数据存储至所述存储单元中。

在一些优选的实施例中，业务传输接口之间配置成相互备份冗余，冗余备份不是指设备之间的冗余备份，是指业务接口单元的不同业务接口之间的冗余备份，这个功能保证业务传输的可靠性，当相互冗余的传输接口中的一个损坏，或连接到相互冗余传输线路故障，不影响业务正常传输。

在一些优选的实施例中，由于在信号传输中，衰变改变了信号的电压，致使信号在传输中遭到破坏，产生误码；噪音、交流电或闪电造成的脉冲、传输设备故障及其他因素都会导致误码（比如传送的信号是1，而接收到的是0；反之亦然）。由于种种原因，数字信号在传输过程中不可避免地会产生差错，为了减少误码的产生，采取的措施是提高光接口指标、增强电磁兼容性能、增加稳定性。

因此，本实施例提供一种用于电网通信的协议转换装置，通过业务接口单元接收不同的业务数据，处理后通过不同总线进入协议容器进行协议转换，在实现协议转换同时，还可以实现不同类型的业务接入，转换后的业务数据通过进入交叉连接单元进行交叉、交换以及时钟同步处理，得到交叉数据，实现多通道或多协议通道之间相互转换和传输，保障智能电网可靠运行。

现有电网的重要业务需要时刻保证通信畅通，对业务的实时性和通信有效性提出了很高的要求，而对重要通信业务实现备份和多路由传输是实现通信有效性的必不可少的手段之一，例如，在35kV电压等级的变电站，SDH调度网还未实现A、B网备份，现在可通过本实施例中用于电网通信的协议转换装置，让同一业务接口实现在SDH网和IP网之间实现传输备份，来保证电网关键业务的正常运行。

如图3所示，在一个实施例中，提供一种用于电网通信的协议转换方法，包括：

步骤S1，获取业务数据；

步骤S2，通过对所述业务数据进行协议转换得到转换数据；

步骤S3，通过对所述转换数据进行交叉或交换得到交叉数据。

本实施例提供一种用于电网通信的协议转换方法，通过获取不同的业务数据，并对不同的业务数据进行相应的协议转换得到转换后的业务数据，再对转换后的业务数据进行交叉或交换处理，得到交叉后的业务数据，实现了多通道或多协议通道之间相互转换和传输，保障智能电网可靠运行。

在一些实施例中，步骤S2中，所述业务数据包括实时业务数据和非实时业务数据，所述对所述业务数据进行协议转换，得到转换数据，具体包括：

步骤S21，当所述业务数据是实时业务数据时，通过对应总线传至第一协议转换器进行协议转换，得到所述转换数据；

步骤S22，当所述业务数据是非实时业务数据时，通过对应所述总线传至第二协议转换器进行协议转换，得到所述转换数据。

在一些优选的实施例中，根据电网行业和其他行业专网的末端通信业务特点，接口速率要求不是很高，一般在千兆以下，其运用主要可分为两大类：实时性业务，例如电话、会议、电网控制等；非实时业务，例如环境数据、视频存储、设备网管等；实时业务指的是TDM时分复用时隙数据和QOS保证的IP业务，TDM时分复用时隙数据是时隙直通的，天生就是独享通道，实时传输。

业务数据在不同的传输通道之间倒换时，是允许TDM和IP传输通道之间倒换，但两种不同协议的传输通道的延时和损耗不一样，而业务传输倒换是需要解决同步问题，采用缓存技术或多级缓存技术对数据和线路时钟进行相应的调整，实现业务的同步倒换；

其中，QOS（Quality of Service）服务质量指一个网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力，是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。

在一些优选的实施例中，所述用于电网通信的协议转换方法还包括：

步骤S4，通过多个传输通道对所述交叉数据进行传输。

在一些实施例中，步骤S4中，所述传输通道包括IP包传送网通道、TDM传送网道和快速以太网通道，所述通过多个传输通道对所述交叉数据进行传输，具体包括：

步骤S41，通过所述IP包传送网通道对交换后的所述非实时业务数据进行传输；

步骤S42，通过所述TDM传送网道或所述快速以太网通道对交叉后的所述实时业务数据进行传输。

在一些优选的实施例中，传输通道切换为TDM和TDM通道之间、TDM和IP通道之间、IP和IP通道之间的传输切换，考虑到电网通信业务中既有实时业务，也有非实时业务，非实时业务接入***后，由TCP/IP总线接入协议容器A进行协议转换后，再由交叉连接单元的交换处理送出至IP包传送网通道，同理，实时业务从TDM总线接入协议容器B，再由交叉连接单元的交叉处理送出至TDM传送网道或快速以太网通道传输。

因此，本实施例提供一种用于电网通信的协议转换方法，通过获取不同的业务数据，并对不同的业务数据进行相应的协议转换得到转换后的业务数据，再对转换后的业务数据进行交叉或交换处理，得到交叉后的业务数据，再通过多个传输通道对所述交叉数据进行传输，实现了多通道或多协议通道之间相互转换和传输，保障智能电网可靠运行。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于电网通信的协议转换装置，其特征在于，所述协议转换装置包括：

业务接口单元，所述业务接口单元用于接收业务数据，并对所述业务数据进行识别和处理；所述业务数据包括IP数据和TDM时分复用时隙数据；

总线，所述总线用于对所述业务数据进行传输；

协议容器，所述协议容器通过所述总线与所述业务接口单元通讯连接，实现相同的所述业务数据之间或不同的所述业务数据之间的协议转换；

交叉连接单元，所述交叉连接单元与所述协议容器通讯连接，对转换后的所述业务数据进行交叉、交换，以及时钟同步处理。

2.根据权利要求1所述的协议转换装置，其特征在于，所述协议容器包括第一协议容器和第二协议容器；所述第一协议容器用于实现所述IP数据与标准的所述TDM时分复用时隙数据之间的协议转换；所述第二协议容器用于实现非标准的所述TDM时分复用时隙数据之间的协议转换。

3.根据权利要求2所述的协议转换装置，其特征在于，所述第一协议容器设有第一协议转换规则，所述第二协议容器设有第二协议转换规则；

所述第一协议转换规则是所述IP数据与标准的所述TDM时分复用时隙数据之间的协议转换规则；

所述第二协议转换规则是非标准的所述TDM时分复用时隙数据之间的协议转换规则。

4.根据权利要求1所述的协议转换装置，其特征在于，所述协议转换装置还包括：

***管理单元，所述***管理单元分别与所述业务接口单元、所述协议容器和所述交叉连接单元通讯连接，用于对交换节点处的端口进行监测，并根据所述端口的网络流量负载，切换链路；

存储单元，所述存储单元分别与所述业务接口单元和所述交叉连接单元通讯连接，用于实现运行数据的存储，以及部分数据缓存和转发；

传输单元，所述传输单元与所述交叉连接单元通讯连接，用于通过多个传输通道对交叉后的所述业务数据进行传输。

5.根据权利要求4所述的协议转换装置，其特征在于，根据所述端口的网络流量负载，切换链路，具体包括：

所述端口设有特定阈值，当所述端口的网络流量负载超过特定阈值时，所述***管理单元将所述链路切换到新的轻载链路上。

6.根据权利要求4所述的协议转换装置，其特征在于，所述业务接口单元设有不同的传输接口，所述传输接口之间配置成相互冗余备份，并将备份数据存储至所述存储单元中。

7.一种用于电网通信的协议转换方法，基于如权利要求1至6中任一项所述的用于电网通信的协议转换装置，其特征在于，所述用于电网通信的协议转换方法包括：

获取业务数据；

通过对所述业务数据进行协议转换得到转换数据；

通过对所述转换数据进行交叉或交换得到交叉数据。

8.根据权利要求7所述的用于电网通信的协议转换方法，其特征在于，所述业务数据包括实时业务数据和非实时业务数据，所述通过对所述业务数据进行协议转换得到转换数据，具体包括：

当所述业务数据是实时业务数据时，通过对应总线传至第一协议转换器进行协议转换，得到所述转换数据；

当所述业务数据是非实时业务数据时，通过对应所述总线传至第二协议转换器进行协议转换，得到所述转换数据。

9.根据权利要求8所述的用于电网通信的协议转换方法，其特征在于，还包括：

通过多个传输通道对所述交叉数据进行传输。

10.根据权利要求9所述的用于电网通信的协议转换方法，其特征在于，所述传输通道包括IP包传送网通道、TDM传送网道和快速以太网通道，通过多个传输通道对所述交叉数据进行传输，具体包括：

通过所述IP包传送网通道对交换后的所述非实时业务数据进行传输；

通过所述TDM传送网道或所述快速以太网通道对交叉后的所述实时业务数据进行传输。

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