[發(fā)明專利]基于TSN的過程層網(wǎng)絡通信方法、裝置、系統(tǒng)、TSN控制器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211067295.5
• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115484140A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發(fā)明（設計）人: 王連忠;鄭哲;池穎英;朱海龍;黃韜;劉勇;孟坤;賈曉光;張繼光;李曉明
• 申請（專利權(quán)）人: 北京智芯微電子科技有限公司;北京郵電大學
• 主分類號: H04L41/044
• 分類號: H04L41/044;H04L41/12;H04L43/0876;H04L47/50;H04L49/351
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 顧鮮紅

本發(fā)明公開了一種基于TSN的過程層網(wǎng)絡通信方法、裝置、系統(tǒng)、TSN控制器，所述基于TSN的過程層網(wǎng)絡通信方法包括：在報文進入過程層網(wǎng)絡時，獲取報文的流量參數(shù)信息，并獲取過程層網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲；根據(jù)網(wǎng)絡拓撲和流量參數(shù)信息進行流量調(diào)度計算，得到確定性調(diào)度信息；根據(jù)確定性調(diào)度信息對網(wǎng)絡拓撲中的時間敏感網(wǎng)絡TSN交換機進行門控制列表配置，得到調(diào)度周期和門控制列表；根據(jù)調(diào)度周期和門控制列表控制TSN交換機的打開或關閉，以傳輸報文。本發(fā)明采用實時性更強的時間敏感網(wǎng)絡TSN網(wǎng)絡代替?zhèn)鹘y(tǒng)變電站架構(gòu)中網(wǎng)絡，并通過該基于TSN的過程層網(wǎng)絡通信方法，實現(xiàn)了報文在TSN網(wǎng)絡中的確定性傳輸，且網(wǎng)絡部署簡單，節(jié)省了部署成本。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及到智能變電站技術(shù)領域，尤其涉及一種基于TSN的過程層網(wǎng)絡通信方法、裝置、系統(tǒng)、TSN控制器。

背景技術(shù)

為了保證變電站和電網(wǎng)的安全，變電站數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)需要為IEC 61850應用提供QoS(QualityofService，服務質(zhì)量)保證。IEC 61850變電站基于以太網(wǎng)架構(gòu)進行數(shù)據(jù)通信，并提供采樣測量值SV、通用面向?qū)ο笞冸娬臼录礼oose和制造消息規(guī)范MMS協(xié)議，具有ET(vent-Triggered，事件觸發(fā))或TT(Time-Triggered，時間觸發(fā))消息。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r需求，變電站網(wǎng)絡需要過度供應網(wǎng)絡資源。此外，只支持嚴格優(yōu)先級或輪循策略的以太網(wǎng)交換機很少能保證周期性流量沒有抖動。而TSN(Time-Sensitive Networking，事件敏感網(wǎng)絡)交換機是解決上述問題的一個解決方案，IEC 61850TR90-13工作組正在研究將其應用于IEC 61850變電站網(wǎng)絡。

基于TSN等確定性網(wǎng)絡技術(shù)可為智能變電站的站控層監(jiān)控主機、網(wǎng)關機，間隔層保護、測控、安穩(wěn)裝置、PMU(Power Management Unit，電源管理單元)等設備和過程層合并單元、智能終端、智能組件等設備提供精準網(wǎng)絡同步授時、確定性實時通信和可靠性保障等。同時，也可為配用電領域的FTU(Feeder Terminal Unit，饋線終端單元)、DTU(DataTerminal Unit，數(shù)據(jù)終端單元)、融合終端和一二次融合設備提供精準網(wǎng)絡同步授時，并保證配網(wǎng)差動保護、分布式饋線自動化、精準負荷控制、配網(wǎng)三遙等實時關鍵業(yè)務通信的確定性和可靠性。

國家電網(wǎng)有限公司變電站采用的是三層兩網(wǎng)的網(wǎng)絡架構(gòu)，三層指的是站控層、間隔層、過程層，兩網(wǎng)指的是站控層網(wǎng)絡和過程層網(wǎng)絡。現(xiàn)網(wǎng)運行中，普遍采用過程層網(wǎng)絡進行保護、測控、智能終端等設備的GOOSE報文傳輸、合并單元發(fā)送的SV報文主要提供給測控裝置使用，對于保護使用的SV必須通過光纖直連方式進行傳輸，需通過犧牲數(shù)據(jù)共享便利性來才能避免過程層網(wǎng)絡傳輸延時的不確定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種基于TSN的過程層網(wǎng)絡通信方法，采用實時性更強的時間敏感網(wǎng)絡TSN網(wǎng)絡代替?zhèn)鹘y(tǒng)變電站架構(gòu)中網(wǎng)絡，通過該基于TSN的過程層網(wǎng)絡通信方法，實現(xiàn)了報文在TSN網(wǎng)絡中的確定性傳輸，且網(wǎng)絡部署簡單，節(jié)省了部署成本。

本發(fā)明的第二個目的在于提出一種基于TSN的過程層網(wǎng)絡通信裝置。

本發(fā)明的第三個目的在于提出一種計算機可讀存儲介質(zhì)。

本發(fā)明的第四個目的在于提出一種TSN控制器。

本發(fā)明的第五個目的在于提出一種基于TSN的過程層網(wǎng)絡通信系統(tǒng)。

為達到上述目的，本發(fā)明第一方面實施例提出了一種基于TSN的過程層網(wǎng)絡通信方法，所述方法包括：在報文進入過程層網(wǎng)絡時，獲取所述報文的流量參數(shù)信息，并獲取所述過程層網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲；根據(jù)所述網(wǎng)絡拓撲和所述流量參數(shù)信息進行流量調(diào)度計算，得到確定性調(diào)度信息；根據(jù)所述確定性調(diào)度信息對所述網(wǎng)絡拓撲中的時間敏感網(wǎng)絡TSN交換機進行門控制列表配置，得到調(diào)度周期和門控制列表；根據(jù)所述調(diào)度周期和所述門控制列表控制TSN交換機的打開或關閉，以傳輸所述報文。