[發明專利]具備SDH網絡精確對時功能的專用網絡交換方法及設備

有效

• 申請號: 201210035746.7
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN102594683A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 趙建中;劉更;邢智輝;吳杰
• 申請（專利權）人: 黑龍江省電力有限公司;江蘇金智科技股份有限公司
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04J3/06
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明屬于數據交換領域，涉及具備SDH網絡精確對時功能的專用網絡交換方法及設備，本發明在電力系統網絡精確同步對時中得到應用。

背景技術

隨著通訊技術的發展，以及智能電網發展的需求，廣域保護逐漸發展起來，但是廣域保護必須要解決的問題就是分散的各個變電站之間的實時數據傳輸以及精確時間同步。目前多數變電站之間的數據連結通道時SDH網絡，用于電力系統的日常調度數據傳輸、圖像監控傳輸、運行維護管理等數據傳輸。由于各個變電站之間距離遠，分布廣，所以很難在短期內重新敷設專門用于廣域保護的實時數據通道，即使將現有的SDH網絡升級成具備網絡精確對時功能也需要耗費時間和巨大資金。如何在現有的SDH網絡上實現各個變電站的實時數據的同步采集、傳輸便成為廣域保護系統的關鍵技術。目前各個變電站內部的合并單元、智能終端以及廣域保護設備數據傳輸通道都采用的是實時以太網技術，在該技術上實現的基于以太網絡的精確對時已經成熟，但是如何將站內的以太網精確對時和SDH網絡（Synchronous?Digital?Hierarchy，同步數字體系網絡，將復接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統一網管系統操作的綜合信息傳送網絡）結合起來，成為實現廣域保護系統精確對時的難點之一。將各個變電站的實時數據集中到廣域保護設備需要一個數據交換設備，而為了實現網絡精確對時，該網絡交換設備必須具備IEEE-1588的硬件輔助計時功能，這個功能用于精確記錄對時報文在通過交換機時的“駐留時間”和通訊延遲，以便在對時計算中將這些時間扣除。目前具備IEEE-1588的硬件輔助計時功能的交換機已經比較成熟。同時將以太網數據轉換為SDH數據的轉換設備（ethernet??over?SDH?簡稱EOS，基于SDH的以太環網）也比較常用。也就是將以太網數據轉換為SDH通道數據從傳輸的角度來說已經可以實現，但是在這個轉換過程中所帶來的延遲和延遲抖動在所有的EOS設備都沒有計算出來，同時即使計算出來也很難加入到網絡精確對時的報文中。鑒于目前的技術狀況和實際的廣域保護系統需求，本發明將EOS集成在交換機中，并且通過FPGA將對時報文從以太網轉換到SDH報文的時間記錄下來，并且傳遞給CPU，以便在網絡精確對時計算中扣除。

發明內容

本發明的目的是，提出具備SDH網絡精確對時功能的專用網絡交換方法及設備，提出一個具有和SDH網絡接口，并且能夠實現在SDH網絡上利用IEEE-1588協議實現變電站間的網絡精確對時的專用交換機。該交換機具備24個Gbit的網絡接口，這些接口可以實現以太網接口，也可以實現SDH的接口。在交換機內部不僅實現網絡數據的交換，而且記錄精確的網絡數據的傳輸延遲、處理延遲以及EOS（ethernet?over?SDH）轉換延遲。通過精確記錄這些延遲，我們可以根據IEEE-1588協議（網絡測量和控制系統的精密時鐘同步協議標準），通過SDH網絡實現分散的各個變電站之間的網絡精確對時。對時精度達到1μs。從而滿足廣域保護系統對各個變電站同步采樣的需求。

本發明通過以下技術方案實現的：具備SDH網絡精確對時功能的專用網絡交換方法，電網的變電主站內的主時鐘，發送符合IEEE-1588協議的網絡對時報文，然后通過能夠實現以太網到SDH網絡轉換的交換機（轉換器），將網絡對時報文發送到各個子變電站；在各子變電站中，在通過SDH網絡轉換為以太網的交換機將網絡對時報文轉換為以太網協議的傳遞報文，本發明的實現步驟如下：

交換機包括內部CPU和三層網絡交換芯片（Broadcom?56520）實現以太網的數據交換，同時每一個以太網的數據交換接口配置（選擇是否采用EOS芯片）實現EOS轉換，EOS的轉換是通過MAXIMM的DS33M30實現的Gbit到OC-3/STM-1數據（155.52M速率）轉換；層網絡交換芯片的數據接口為RGMII接口（以太網MAC與PHY之間的媒體接口、單工，是一個普通高速串行信號），后者是通用可編程串行接口，差分輸入輸出），EOS轉換芯片輸出為Serdes接口，FPGA通過接收RGMII接口的數據和Serdes接口的數據，判斷是否是IEEE-1588對時報文，并且記錄下接收精確時間，計算出同一網絡報文從RGMII接口輸入到Serdes輸出的時延，并且通過數據總線接口送給內部CPU，CPU將這個延遲記錄下來，通過隨后的采用IEEE-1588協議的方法將follow-up報文通過網絡發送出去，從而在隨后的計算中扣除這個時間，完成網絡精確對時；