[发明专利]公用事业通信方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及公用事业通信的领域，特别地涉及通过具有网状拓扑和高可用性的通信网络的广域通信。

背景技术

公用事业在连续基础上并且经由适合的传输和分配系统提供水、气或电能。后者包括站点，例如源和变电站，其必须采用一个或另一个方式跨几百公里的距离协调。在它们的公用事业通信系统内，多种消息在公用事业的远程站点之间的长距离通信链路上交换，以便安全地传输和分配水、气或电能。

为了长距离地从一个站点安全地传输消息到另一个，公用事业可恢复到广域通信网络（WAN）。在目前的上下文下，WAN可以是基于例如光纤或引导线的两个站点之间的专用点对点通信链路、例如通过SDH/HDLC的以太网等具有保证的数据率的面向连接的通信网络或面向包的通信网络，其互连公用事业的许多站点，并且包括例如交换机、中继器和处于物理层的可能的光学传输介质等多个特定网络元件。

电力公用事业通常依靠面向连接或电路交换SDH（同步数字分层结构）或SONET网络，用于任务关键操作数据（像远程保护信令）或SCADA控制和监管数据的通信。该技术特征在于，在光学链路失效的情况下的小于50ms的路径回弹和经证明的服务质量。此外，预定义特定通信服务在网络内部将遵循的数据路径（其在下面称为‘流量工程化’），这是可能的。

图1描绘具有如常在公用事业网络中发现的网状拓扑或结构的示范性通信网络，其中节点1至5以及链路a至g形成多个回路。每个节点连接到网状网络的至少两个相邻节点以及连接到运行公用事业应用（其通过网络通信）的客户端或终端设备（未描绘）。尽管在该拓扑中，对于节点1与3之间的数据的正常流量路径是通过链路a-b，SDH和SONET系统能够在链路a中光纤链路失效的情况下在50ms内将该流量切换到例如链路c-g-f。为了实现该路径切换的重要前提是流量工程化，其允许用户预定义通信服务的工作路径（即链路a-b），并且同样预定义对于这些服务的保护路径（即，链路c-g-f），并且配置节点来相应地处理流量。

作为上文提到的面向连接的通信网络的备选，广域通信网络（WAN）可以是分组交换通信网络，例如以太网（OSI通信栈的层2）网络或IP（层3）网络，其中许多互连交换机或路由器作为节点。在本发明的上下文中，考虑了局域网（LAN）与WAN之间的差异存在于地理范围方面而不是在网络拓扑方面，其中WAN节点间距离超出10km，这与局限于个体场所或公用事业变电站的LAN不同。

在一般的通信系统技术中，在通过使多个计算机或其他智能装置连接在一起而构造的任何局域网（LAN）内，叫作“虚拟LAN”（VLAN）的概念采用用于将连接到网络的交换机的终端或节点分组的功能性。根据IEEE 802.1Q的以太网VLAN允许将对连接到以太网网络的终端的访问限制在VLAN内以及将组播以太网消息的数据流限制到属于相同VLAN的接收器终端所连接到的以太网网络的预定义部分。

在基于以太网交换机的网络的现有技术中，在以太网交换机内处理VLAN定义，因此以太网交换机必须被配置或用别的方式变得感知相关VLAN。此外，假设任何单连接终端属于一个特定VLAN。该终端则可以仅与属于相同VLAN的其他终端通信。当配置交换机时，到这样的单连接终端的端口因此叫作接入端口，并且该接入端口仅被允许属于一个VLAN，而通信系统内部的其他端口（叫作中继端口）可属于若干VLAN。

近来引入的题为并行冗余协议（PRP，IEC 62439-3条款4）的标准对具有两个冗余（即完全复制的）以太网网络的基于以太网的通信系统提供无缝冗余和切换。进入有PRP能力的节点的以太网流量由该节点复制并且经由两个冗余网络发送到目的地节点。该目的地节点通过接受复制的包中的第一个并且通过丢弃在正常操作中晚些到达的冗余包而撤销冗余。通过复制流量并且通过两个截然不同的网络发送它，系统中任何网络链路的失效不中断或延迟发送方与接收方节点之间的流量。

尽管PRP对于LAN是可行的技术方案，具有适当复制的网络元件的完全冗余的广域公用事业通信网络的建立既不是实际的也不是经济的技术方案。特别地，在公用事业已经拥有并且运行具有非冗余链路的通信网络的情况下，随后的例如光纤链路的复制是没有吸引力的。

发明内容

因此本发明的目的是在没有网络基础设施的完全复制的情况下在广域通信网络中提供无缝冗余。该目的由配置通信网络的方法以及由根据独立权利要求的配置工具实现。优选实施例从从属专利权利要求中显而易见，其中权利要求从属性不应解释为排除另外有意义的权利要求组合。