一种GOOSE报文传输时延抖动抑制方法

1.一种GOOSE报文传输时延抖动抑制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)在交换机的以太网端口设定一个1518字节的普通帧缓冲区；
(2)在交换机的以太网端口设定一个最高优先级的GOOSE报文专用队列；
(3)交换机的以太网端口接收到一个帧后，通过GOOSE报文识别模块判断接收帧的目的MAC地址和以太网类型值，若为GOOSE报文，将其送入相应端口的GOOSE报文专用队列；
(4)交换机的以太网端口发送普通帧时，将所述普通帧备份至缓冲区后再发送；
(5)当以太网端口的GOOSE报文专用队列中有GOOSE报文时，若该以太网端口不在发送普通帧，则转发GOOSE报文；若该端口正在发送普通帧，则停止发送所述普通帧，在下一个时钟周期开始时转发所述GOOSE报文，待所述GOOSE报文发送完成后，再转发缓冲区内备份的所述普通帧；
步骤(3)中，GOOSE报文识别模块判断接收帧的目的MAC地址和以太网类型值的处理过程包括：
若接收帧的目的MAC地址介于0x010CCD010000——0x010CCD0101FF之间，且以太网类型值为0x88B8，则判断所述接收帧为GOOSE报文，将其送入相应端口的GOOSE报文专用队列；
若接收帧的目的MAC地址不属于0x010CCD010000——0x010CCD0101FF之间，则判断所述接收帧为普通帧，按照转发机制进行转发；
若接收帧的目的MAC地址介于0x010CCD010000——0x010CCD0101FF之间，以太网类型值不为0x88B8，则判断所述接收帧为普通帧，按照转发机制进行转发；
步骤(4)中，在缓冲区内每帧普通帧完整发出后，清空所述缓冲区；
步骤(3)中，所述交换机的以太网端口接收以太网帧时进行帧长度检查，丢弃帧长度错误的以太网帧；对以太网帧进行长度检查的方式包括：
1)根据帧长判断，若帧长小于64字节，则保留所述以太网帧，否则丢弃；
2)根据帧长的定义判断，若不符合帧长定义，则丢弃，否则保留所述以太网帧。

一种GOOSE报文传输时延抖动抑制方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于电力系统通信技术领域，具体涉及一种GOOSE报文传输时延抖动抑制方法。\n背景技术\n[0002] 智能变电站采用IEC61850统一通信协议，通常分为过程层、间隔层和站控层，间隔层和站控层设备、过程层和间隔层设备通过通信网络互联，用于控制开关跳闸或合闸的GOOSE报文通过此通信网络传输，因此GOOSE报文的通信实时性非常关键。\n[0003] 目前，可以通过QoS技术将GOOSE报文优先级设为最高，或者单独划出一个最高优先级的GOOSE报文专用队列，同时采用报文识别的方法将GOOSE报文送入此专用队列中进行转发，这两种方法在一定程度上保证GOOSE报文的实时性；特别是后一种方法，可以保证GOOSE报文的优先级高于所有普通帧，从而降低GOOSE报文传输时延。\n[0004] 但是，受交换机转发机制的限制，如果交换机端口中有普通帧正在发送，GOOSE报文即使拥有最高优先级，亦需等待普通帧发送完成之后才能开始发送，因此GOOSE报文在交换机内的转发时延会根据端口正在发送的普通帧的帧长度产生抖动。根据以太网的规范，普通帧长度在64字节到1518字节之间，当端口速率为100M bit/s时，可以计算得出GOOSE报文时延抖动的范围在5.12微秒到121.44微秒之间。该时延抖动远远大于交换机的平均传输时延（10微秒左右），严重影响了GOOSE报文的实时性，需要采取有效措施进行抑制。\n发明内容\n[0005] 针对现有技术的不足，本发明提出一种GOOSE报文传输时延抖动抑制方法，用于抑制工业以太网交换机的GOOSE报文传输时延抖动。\n[0006] 本发明提供的一种GOOSE报文传输时延抖动抑制方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：\n[0007] （1）在交换机的以太网端口设定一个1518字节的普通帧缓冲区；\n[0008] （2）在交换机的以太网端口设定一个最高优先级的GOOSE报文专用队列；\n[0009] （3）交换机的以太网端口接收到一个帧后，通过GOOSE报文识别模块判断接收帧的目的MAC地址和以太网类型值，若为GOOSE报文，将其送入相应端口的GOOSE报文专用队列；\n[0010] （4）交换机的以太网端口发送普通帧时，将所述普通帧备份至缓冲区后再发送；\n[0011] （5）当以太网端口的GOOSE报文专用队列中有GOOSE报文时，若该以太网端口不在发送普通帧，则转发GOOSE报文；若该端口正在发送普通帧，则停止发送所述普通帧，在下一个时钟周期开始时转发所述GOOSE报文，待所述GOOSE报文发送完成后，再转发缓冲区内备份的所述普通帧。\n[0012] 其中，步骤（3）中，GOOSE报文识别模块判断接收帧的目的MAC地址和以太网类型值的处理过程包括：\n[0013] 若接收帧的目的MAC地址介于0x010CCD010000——0x010CCD0101FF之间，且以太网类型值为0x88B8，则判断所述接收帧为GOOSE报文，将其送入相应端口的GOOSE报文专用队列；\n[0014] 若接收帧的目的MAC地址不属于0x010CCD010000——0x010CCD0101FF之间，则判断所述接收帧为普通帧，按照转发机制进行转发；\n[0015] 若接收帧的目的MAC地址介于0x010CCD010000——0x010CCD0101FF之间，以太网类型值不为0x88B8，则判断所述接收帧为普通帧，按照转发机制进行转发。\n[0016] 其中，步骤（4）中，在缓冲区内每帧普通帧完整发出后，清空所述缓冲区。\n[0017] 其中，步骤（3）中，所述交换机的以太网端口接收以太网帧时进行帧长度检查，丢弃帧长度错误的以太网帧。\n[0018] 其中，对以太网帧进行长度检查的方式包括：\n[0019] 1）根据帧长判断，若帧长小于64字节，则保留所述以太网帧，否则丢弃；\n[0020] 2）根据帧长的定义判断，若不符合帧长定义，则丢弃，否则保留所述以太网帧。\n[0021] 与现有技术比，本发明的有益效果为：\n[0022] 本发明在交换机的以太网端口设定一个1518字节的普通帧缓冲区，用于存储备份的普通帧，为出现GOOSE报文时的处理做好准备，并确保了数据的准确性。\n[0023] 本发明在交换机的以太网端口设定一个最高优先级的GOOSE报文专用队列，保证了GOOSE报文的准确性和实时性。\n[0024] 本发明将所述普通帧备份至缓冲区后再发送；在缓冲区内每帧普通帧完整发出后，清空缓冲区，保证了普通帖的完整性，并且清空缓冲区的操作过程节省了空间资源。\n[0025] 本发明在端口正在发送普通帧时，若GOOSE报文进入专用队列，则停止发送所述普通帧，在下一个时钟周期开始时转发GOOSE报文，待GOOSE报文发送完成后，再转发缓冲区内备份的普通帧，这种方法可以保证GOOSE报文的转发不受普通帧的影响，使得GOOSE报文在交换机内的传输时延为固定值，抑制了普通帧占据端口造成的时延抖动。\n[0026] 本发明在交换机的以太网端口接收以太网帧时进行帧长度检查，丢弃帧长度错误的以太网帧，保证了信息的正确性，节省了时间，提高了效率。\n[0027] 本发明与现有的各种以太网标准兼容，无需终端设备进行任何软硬件修改，保证了方法的普遍性。\n附图说明\n[0028] 图1为本发明提供的判断GOOSE报文的方法流程图。\n[0029] 图2为本发明提供的端口发送报文的流程图。\n具体实施方式\n[0030] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。\n[0031] 本发明提出一种GOOSE报文传输时延抖动抑制方法，包括如下步骤：\n[0032] （1）在交换机的以太网端口设定一个1518字节的普通帧缓冲区；（本实施例的“普通帧”用于区别GOOSE文件的，即除GOOSE报文以外的帧均为普通帧）\n[0033] （2）在交换机的以太网端口设定一个最高优先级的GOOSE报文专用队列；\n[0034] （3）交换机的以太网端口接收到一个帧后，通过GOOSE报文识别模块判断接收帧的目的MAC地址和以太网类型值，若为GOOSE报文，将其送入相应端口的GOOSE报文专用队列；\n[0035] 其中，GOOSE报文识别模块判断接收帧的目的MAC地址和以太网类型值的处理过程如图1所示，包括：\n[0036] 若接收帧的目的MAC地址介于0x010CCD010000——0x010CCD0101FF之间，且以太网类型值为0x88B8，则判断所述接收帧为GOOSE报文，将其送入相应端口的GOOSE报文专用队列；\n[0037] 若接收帧的目的MAC地址不属于0x010CCD010000——0x010CCD0101FF之间，则判断所述接收帧为普通帧，按照转发机制进行转发；\n[0038] 若接收帧的目的MAC地址介于0x010CCD010000——0x010CCD0101FF之间，以太网类型值不为0x88B8，则判断所述接收帧为普通帧，按照转发机制进行转发。\n[0039] 其中，交换机的以太网端口接收以太网帧（包括GOOSE报文和普通帧）时进行帧长度检查，丢弃帧长度错误的以太网帧。对以太网帧进行长度检查的方式包括：\n[0040] 根据帧长判断，若帧长小于64字节，则保留所述以太网帧，否则丢弃；或[0041] 根据帧长的定义判断，若不符合帧长定义，则丢弃，否则保留所述以太网帧。\n[0042] （4）交换机的以太网端口发送普通帧时，将所述普通帧备份至缓冲区后再发送；在缓冲区内每帧普通帧完整发出后，清空所述缓冲区；\n[0043] （5）当以太网端口的GOOSE报文专用队列中有GOOSE报文时，若该以太网端口不在发送普通帧，则正常转发GOOSE报文；若该端口正在发送普通帧，则停止发送所述普通帧，在下一个时钟周期开始时转发所述GOOSE报文，待所述GOOSE报文发送完成后，再重新转发缓冲区内备份的所述普通帧，其过程如图2所示。\n[0044] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。