CN107070697B

CN107070697B - 一种智能变电站vlan精细化配置方法

Info

Publication number: CN107070697B
Application number: CN201710081123.6A
Authority: CN
Inventors: 汪东; 何瑞文; 江青云; 钟熙微
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2018-11-02
Anticipated expiration: 2037-02-15
Also published as: CN107070697A

Abstract

本发明公开了一种智能变电站VLAN精细化配置方法，该方法包括：在环形网络中，依据报文订阅关系确定报文发送端口和报文接收端口所连的交换机端口；在所有的交换机端口中，将连接交换机的端口全部设置为Trunk口，将连接智能电子设备的端口全部设置为Hybrid口；将报文发送端口和报文接收端口所连的交换机端口全部设置为支持所述报文发送端口所连的交换机端口的缺省VLAN。该方法实现保留环形网络的自愈能力。

Description

一种智能变电站VLAN精细化配置方法

技术领域

本发明涉及智能变电站技术领域，特别是涉及一种智能变电站VLAN精细化配置方法。

背景技术

目前，通信网络在智能变电站中扮演着“神经系统”的角色，是连接站内各种智能电子设备的纽带，其实时性、安全性和可靠性，直接决定了智能变电站的可用性。智能变电站通过站内的通信网络实现各子系统的信息共享，为满足智能变电站对站内信息实时性及高效性的要求，一般采用虚拟局域网(VLAN)技术来限制域间数据冲突，减小报文传输时延，提高通信服务质量，保障报文传输的实时性。

智能变电站VLAN的划分一般是以间隔、功能来划分的，将同一间隔的信息传输限制在一个虚拟局域网内，不影响其他间隔的信息传输，或将共同实现某一功能的各种设备划分在一个虚拟局域网内，这种配置方法，虽然起到了数据隔离、提高网络带宽利用率的作用，但是同一虚拟局域网内的设备，仍存在被迫接收所在VLAN域内有些设备所发送的自身不需要的信息的情况。

文献《邹俊雄,黄成巧,张延旭,等.智能变电站通信网络虚拟局域网建模与优化配置方法[J].电力自动化设备,2015,35(8):137-142.》提出的实现方案，参考图1说明(默认交换机的端口号为其端口的PVID,图中Switch表示交换机，IED表示智能电子设备，Port表示设备端口)。从图1中可以看出端口15接收端口1发送的报文，共有两条路径：1-3-5-7-9-15和1-3-6-12-11-8-9-15，文献提出的方案，先通过报文最短路径搜索算法，由报文订阅关系，确定报文传输的最短路径，所以最终确定，端口15接收端口1发送的报文的路径为：1-3-5-7-9-15，端口3、5、7、9为交换机端口，文献提出的VLAN配置方案如表1所示(其中“supportID表示交换机端口支持的VLAN ID”)。

表1

端口号	PVID	support ID
			5	5	3
9	9	7

该方案的VLAN配置规则为：报文经过交换机时，交换机输出端口支持同一交换机中位于该报文路径的输入端口的缺省VLAN，例如上述报文传输路径1-3-5-7-9-15中，输出端口5和端口9分别支持输入端口3和端口7的缺省VLAN。

环形网络相比星型网络，优点是具有自愈能力，当某一链路发生故障时，通过生成树协议，恢复网络的正常通信。现有方案的VLAN配置方法使得环形网络失去了自愈能力。例如，当端口5和7之间的传输线路发生故障而导致端口15接收端口1发送的报文无法通过路径1-3-5-7-9-15实现时，由于交换机输出端口9设置了只支持输入端口7的缺省VLAN，而无法通过生成树协议自动改为通过路径1-3-6-12-11-8-9-15实现报文传输。而且，当两条路径一样长时，不知如何选择最短传输路径。

另外，现有方案并没有实现预期的优化目的，如图1所示，端口17接收端口1发送的报文的最短路径为：1-3-6-12-13-17，端口18接收端口2发送的报文的最短路径为：2-4-6-12-14-18，故VLAN配置方案如表2所示。

表2

端口号	PVID	support ID
			6	6	3、4
13	13	12
			14	14	12

这样配置的实际结果是，端口17接收到了端口1发送的报文，同时也接收到了端口2发送的自身不需要的报文，同理，端口18接收到了端口2发送的报文，同时也接收到了端口1发送的自身不需要的报文。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能变电站VLAN精细化配置方法，以实现保留环形网络的自愈能力。

为解决上述技术问题，本发明提供一种智能变电站VLAN精细化配置方法，该方法包括：

在环形网络中，依据报文订阅关系确定报文发送端口和报文接收端口所连的交换机端口；

在所有的交换机端口中，将连接交换机的端口全部设置为Trunk口，将连接智能电子设备的端口全部设置为Hybrid口；

将报文发送端口和报文接收端口所连的交换机端口全部设置为支持所述报文发送端口所连的交换机端口的缺省VLAN。

优选的，将连接智能电子设备的端口全部设置为Hybrid口之后，还包括：

将Hybrid口全部设置为支持所述报文发送端口所连的交换机端口的缺省VLAN。

优选的，所述方法还包括：

在环形网络的运行中，采用生成树协议计算开环点，并堵塞开环点对应的交换机端口。

优选的，Hybrid口均设置为untag。

优选的，将连接交换机的端口全部设置为Trunk口之后，还包括：将连接交换机的端口的PVID使用缺省值VLAN1。

优选的，所述方法还包括：

在星型网络中，依据报文订阅关系确定报文传输路径。

优选的，所述方法还包括：

将报文传输路径经过的交换机端口全部设置为支持经过的第一个交换机端口的缺省VLAN。

本发明所提供的一种智能变电站VLAN精细化配置方法，在环形网络中，依据报文订阅关系确定报文发送端口和报文接收端口所连的交换机端口；在所有的交换机端口中，将连接交换机的端口全部设置为Trunk口，将连接智能电子设备的端口全部设置为Hybrid口；将报文发送端口和报文接收端口所连的交换机端口全部设置为支持所述报文发送端口所连的交换机端口的缺省VLAN。可见，该方法精细化配置智能变电站通信网络的VLAN，使得设备只接收到自己需要的信息，不接收不需要的其他组播信息，保持环形网络开环运行，故障时可自愈的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中虚拟局域网建模示意图；

图2为本发明所提供的一种智能变电站VLAN精细化配置方法的流程图；

图3为本发明星型网络中虚拟局域网配置示意图；

图4为本发明环形网络中虚拟局域网配置示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种智能变电站VLAN精细化配置方法，以实现保留环形网络的自愈能力。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图2，图2为本发明所提供的一种智能变电站VLAN精细化配置方法的流程图，该方法包括：

S11：在环形网络中，依据报文订阅关系确定报文发送端口和报文接收端口所连的交换机端口；

S12：在所有的交换机端口中，将连接交换机的端口全部设置为Trunk口，将连接智能电子设备的端口全部设置为Hybrid口；

S13：将报文发送端口和报文接收端口所连的交换机端口全部设置为支持所述报文发送端口所连的交换机端口的缺省VLAN。

可见，该方法精细化配置智能变电站通信网络的VLAN，使得设备只接收到自己需要的信息，不接收不需要的其他组播信息，保持环形网络开环运行，故障时可自愈的优点。

基于上述方法，具体的，将连接智能电子设备的端口全部设置为Hybrid口之后，还包括：将Hybrid口全部设置为支持所述报文发送端口所连的交换机端口的缺省VLAN。

进一步的，所述方法还包括：在环形网络的运行中，采用生成树协议计算开环点，并堵塞开环点对应的交换机端口。

其中，Hybrid口均设置为untag。

进一步的，将连接交换机的端口全部设置为Trunk口之后，还包括：将连接交换机的端口的PVID使用缺省值VLAN1。

进一步的，所述方法还包括：在星型网络中，依据报文订阅关系确定报文传输路径。

进一步的，所述方法还包括：将报文传输路径经过的交换机端口全部设置为支持经过的第一个交换机端口的缺省VLAN。

详细的，虚拟局域网的划分主要有基于端口划分、基于MAC地址划分、基于子网划分和基于用户划分，其中基于端口划分VLAN是智能变电站常用的划分方式，也易于实现。IEEE 802.1Q协议为每个需要转发的数据帧都添加了VLAN识别信息，在标准以太网帧上插入了4个字节的标识，其中2个字节的标记控制信息中包含了VLAN ID域，占12bit，用于标示VLAN的归属。交换机在进行数据帧转发的时候，判断标签是否匹配，从而确定其互通性。

以太网端口的三种链路类型：Access、Trunk和Hybrid。Access类型的端口只能属于1个VLAN，一般用于连接计算机的端口，它的缺省VLAN就是它所在的VLAN，不用设置；Trunk类型的端口可以允许多个VLAN通过，可以接收和发送多个VLAN的报文，一般用于交换机之间连接的端口，需要设置缺省VLAN ID，默认情况下，Trunk端口的缺省VLAN为VLAN 1；Hybrid类型的端口可以允许多个VLAN通过，可以接收和发送多个VLAN的报文，可以用于交换机之间连接，也可以用于连接用户的计算机，需要设置缺省VLAN ID，默认情况下，Hybrid端口的缺省VLAN为VLAN 1。

Tag是指该数据帧携带了802.1Q协议中的VLAN识别信息(VID标签)，unTag是指没有携带，数据帧从端口输出时按规则保留其VID标签或去除其VID标签，特别地，由于早期的客户机设备无法识别所接收数据帧的VID标签信息，其所接收的数据帧必须在交换机端口输出时去除VID标签。Trunk端口和Hybrid端口如果设置了端口的缺省VLAN ID，当端口接收到不带VID标签的报文后，则将报文转发到属于缺省VLAN的端口；当端口发送带有VID标签的报文时，如果该报文的VID标签与端口缺省的VLAN ID相同，则系统将去掉报文的VID标签，然后再发送该报文。缺省VLAN有时又被称为“Pvid Vlan”，下文中出现的“PVID”在本文中与“缺省VLAN ID”具有相同含义。Hybrid端口和Trunk端口在接收数据时，处理方法是一样的，唯一不同之处在于发送数据时：Hybrid端口可以允许多个VLAN的报文发送时不打标签，而Trunk端口只允许缺省VLAN的报文发送时不打标签。

不同厂商生产的交换机，如华为、思科、西门子、罗杰康、赫斯曼交换机等，在VLAN的设置方式和控制规则上存在些许差别，但对于帧的接收和发送情况相似，可归结为如下表3所示，表3为不同的端口类型对应的数据处理方式。

表3

基于本发明，详细的，星型网络采用的VLAN配置方式如下：

(1)由报文订阅关系确定报文传输路径(星型网络中报文收发点之间只存在一条传输路径)；

(2)交换机与交换机相连的端口全部设为Trunk口，PVID使用缺省值VLAN1；与其他设备相连的交换机端口全部设为Hybrid口，PVID为交换机的端口号；

(3)报文传输路径经过的交换机端口，全部设为支持经过的第一个交换机端口的缺省VLAN，其中Hybrid口支持的VLAN全部设为untag。

参考图3所示，假设存在报文订阅关系：1→15、1→18、2→17、16→17、15→18，报文传输路径为：1-3-5-7-9-15；1-3-6-12-14-18；2-4-6-12-13-17；16-10-7-5-6-12-13-17；15-9-7-5-6-12-14-18。故VLAN配置方案为表3所示，表4为图3采用的VLAN配置方案。

表4

基于本发明，详细的，环形网络采用的VLAN配置方式如下：

(1)由报文订阅关系确定报文发送端口和接收端口所连的交换机端口；

(3)各报文发送端口和接收端口所连的交换机Hybrid口全部设为支持该报文发送端口所连的交换机端口的VLAN，且设为untag。Trunk口全部设为支持所有报文发送端口所连的交换机端口所在的VLAN；

(4)使用多生成树协议。

如图4所示，假设存在报文订阅关系：1→15、1→18、2→17、16→17、15→18，报文发送端口和接收端口所连的交换机端口为：1-3、9-15；1-3、14-18；2-4、13-17；16-10、13-17；15-9、14-18。

故VLAN配置方案如表5所示，表5为图4采用的VLAN配置方案。

表5

本发明所提供的一种智能变电站VLAN精细化配置方法，精细化配置智能变电站通信网络的VLAN，使得设备只接收到自己需要的信息，不接收不需要的其他组播信息；并且星型网络和环形网络的配置方式分开来，保留环形网络的自愈能力。

本发明的VLAN配置方法中，从发送端口发出的不带VID标签的报文进入与该发送端口相连的交换机端口，被打上与该交换机端口PVID值相同的VID标签后，报文中的VID标签在报文传输过程中直至离开最后一个交换机前都没有变动，而现有相似方案中的报文在传输过程中，每进入一个交换机，报文中的VID标签就会改变；保持环形网络开环运行，故障时可自愈的优点。

本发明不是以间隔或功能来划分VLAN，而是以报文订阅关系来划分VALN的配置方法；交换机端口Trunk模式和Hybrid模式搭配使用或所有交换机端口全设为Hybrid模式的配置方式(因为Hybrid口可以实现Trunk口的功能)。

本发明的优点包括：(1)真正做到智能变电站通信网络信息流的高度优化，每个设备都能并且只能接收到自己需要的信息，极大减小了报文传输时延，减轻交换机负载；(2)由于环形网络在运行中，会通过生成树协议，计算出开环点，并逻辑上堵塞相应交换机端口，以实现开环运行，当链路发生故障时，恢复逻辑上堵塞的端口，恢复网络通信，而本发明方案在高度优化网络流量的情况下，仍保留了环形网络的自愈性和高可靠性。

以上对本发明所提供的一种智能变电站VLAN精细化配置方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种智能变电站VLAN精细化配置方法，其特征在于，包括：

将报文发送端口和报文接收端口所连的交换机端口全部设置为支持所述报文发送端口所连的交换机端口的缺省VLAN；

其中，将Trunk口全部设为支持所有报文发送端口所连的交换机端口所在的VLAN。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，Hybrid口均设置为untag。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将连接交换机的端口全部设置为Trunk口之后，还包括：将连接交换机的端口的PVID使用缺省值VLAN1。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在星型网络中，依据报文订阅关系确定报文传输路径。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：