一种智能变电站的流量调度方法、装置、终端设备及存储介质与流程

本发明涉及通信，尤其涉及一种智能变电站的流量调度方法、装置、终端设备及存储介质。

背景技术：

1、智能变电站是智能电网与能源互联网的核心基础单元，是实现电网数字化、网络化、智能化运行的关键枢纽设施。智能变电站采用三层两网的标准化架构，即站控层、间隔层、过程层三层设备架构，搭配站控层网络、过程层网络两层通信网络，实现全站设备间的互联互通与数据交互。其通信网络的确定性传输、低时延响应、高可靠交互能力，直接决定继电保护动作可靠性、电网故障处置效率与整体运行安全，是智能变电站核心性能的关键支撑。

2、智能变电站网络主要承载sv周期采样流量、goose突发继电保护流量与mms站控层非实时流量。不同流量的传输特性与性能约束差异显著。目前，现有智能变电站普遍采用单一时间敏感网络（tsn）调度方式实现流量传输，根据流量类型赋予固有优先级，交换机根据流量对应的固有优先级完成队列排序与抢占判断，优先级数值仅由流量所属业务类型决定，设备运行全程保持恒定。

3、然而，上述调度仅能粗放区分流量大类，无法区分同业务流量内各帧实时传输紧迫程度，易产生高风险goose流量排队超时、mms流量长期饥饿等传输问题，限制了智能变电站的传输稳定性。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种智能变电站的流量调度方法、装置、终端设备及存储介质，能够解决现有技术中根据流量类型赋予固有优先级，无法区分同业务流量内各帧实时传输紧迫程度的问题，提高变电站网络传输稳定性。

2、本发明一实施例提供了一种智能变电站的流量调度方法，包括：

3、实时获取当前传输时刻下的当前传输帧和待传输队列；所述待传输队列包括若干待传输帧：

4、判断当前传输时刻是否在预设的sv刚性时间窗内，若是，则对当前传输帧进行刚性传输；

5、若否，则对于每一数据帧，根据数据帧所属的流量类型，确定对应的业务基础优先级；所述数据帧的范围包含当前传输帧以及全部待传输帧；

6、获取数据帧的已消耗驻留时延、实际队列驻留时长和数据帧长；

7、根据数据帧的已消耗驻留时延，确定对应的电力帧时延违约系数；

8、根据数据帧的数据帧长和预设的端口传输速率，确定对应的以太网帧传输耗时因子；

9、根据数据帧的实际队列驻留时长，确定对应的队列驻留超时补偿因子；

10、对业务基础优先级、电力帧时延违约系数、以太网帧传输耗时因子和队列驻留超时补偿因子进行加权求和，得到对应数据帧的动态优先级；

11、根据各数据帧的动态优先级，对各数据帧进行流量调度。

12、进一步的，根据数据帧的已消耗驻留时延，确定对应的电力帧时延违约系数，包括：

13、根据数据帧的预设最大允许传输时延与已消耗驻留时延的差值，得到剩余允许传输时延；

14、在剩余允许传输时延低于预设时延告警阈值的情况下，将预设最大时延违约系数，作为对应的电力帧时延违约系数；

15、在剩余允许传输时延不低于预设时延告警阈值的情况下，以预设最大时延违约系数为上限基准，对剩余允许传输时延进行反向线性映射，得到对应的电力帧时延违约系数。

16、进一步的，根据数据帧的数据帧长和预设的端口传输速率，确定对应的以太网帧传输耗时因子，包括：

17、根据数据帧的数据帧长和预设的端口传输速率，计算得到帧理论传输耗时；

18、以预设最大传输耗时为上限基准，对帧理论传输耗时进行反向线性映射，得到对应的以太网帧传输耗时因子。

19、进一步的，根据数据帧的实际队列驻留时长，确定对应的队列驻留超时补偿因子，包括：

20、将实际队列驻留时长与预设驻留时长进行对比；

21、若实际队列驻留时长大于预设驻留时长，则根据实际队列驻留时长和预设驻留时长的差值，确定队列驻留超时补偿因子；

22、若实际队列驻留时长小于或等于预设驻留时长，则将队列驻留超时补偿因子赋值为0。

23、进一步的，根据各数据帧的动态优先级，对各数据帧进行流量调度，包括：

24、对各待传输帧的动态优先级按照从高到低的顺序进行排序，得到优先级队列；

25、在优先级队列中存在待传输帧的动态优先级大于当前传输帧的动态优先级的情况下，选取优先级队列中动态优先级最高的待传输帧，作为抢占请求帧，并控制抢占请求帧对当前传输帧进行抢占；

26、否则，对当前传输帧进行传输。

27、进一步的，控制抢占请求帧对目标被抢占传输帧进行抢占之前，控制抢占请求帧对当前传输帧进行抢占之前，还包括：

28、获取抢占请求帧剩余允许传输时延、当前传输帧剩余传输时延以及距离下一个sv刚性时间窗的安全间隔时延；

29、将抢占请求帧剩余允许传输时延减去当前传输帧剩余传输时延与距离下一个sv刚性时间窗的安全间隔时延之和，得到抢占许可评估值；

30、所述控制抢占请求帧对当前传输帧进行抢占，包括：

31、在抢占许可评估值大于0的情况下，控制抢占请求帧对当前传输帧进行抢占。

32、在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了装置项实施例，包括：数据流获取模块、sv刚性判别模块、基础优先级配置模块、运行参数获取模块、时延违约系数计算模块、耗时因子计算模块、超时补偿因子计算模块、动态优先级计算模块以及流量调度模块；

33、所述数据流获取模块，用于实时获取当前传输时刻下的当前传输帧和待传输队列；所述待传输队列包括若干待传输帧；

34、所述sv刚性判别模块，用于判断当前传输时刻是否在预设的sv刚性时间窗内，若是，则对当前传输帧进行刚性传输；

35、所述基础优先级配置模块，用于若否，则对于每一数据帧，根据数据帧所属的流量类型，确定对应的业务基础优先级；所述数据帧的范围包含当前传输帧以及全部待传输帧；

36、所述运行参数获取模块，用于获取数据帧的已消耗驻留时延、实际队列驻留时长和数据帧长；

37、所述时延违约系数计算模块，用于根据数据帧的已消耗驻留时延，确定对应的电力帧时延违约系数；

38、所述耗时因子计算模块，用于根据数据帧的数据帧长和预设的端口传输速率，确定对应的以太网帧传输耗时因子；

39、所述超时补偿因子计算模块，用于根据数据帧的实际队列驻留时长，确定对应的队列驻留超时补偿因子；

40、所述动态优先级计算模块，用于对业务基础优先级、电力帧时延违约系数、以太网帧传输耗时因子和队列驻留超时补偿因子进行加权求和，得到对应数据帧的动态优先级；

41、所述流量调度模块，用于根据各数据帧的动态优先级，对各数据帧进行流量调度。

42、进一步的，所述时延违约系数计算模块，包括：剩余允许传输时延计算单元、时延阈值判决单元以及时延反向映射单元；

43、所述剩余允许传输时延计算单元，用于根据数据帧的预设最大允许传输时延与已消耗驻留时延的差值，得到剩余允许传输时延；

44、所述时延阈值判决单元，用于在剩余允许传输时延低于预设时延告警阈值的情况下，将预设最大时延违约系数，作为对应的电力帧时延违约系数；

45、所述时延反向映射单元，用于在剩余允许传输时延不低于预设时延告警阈值的情况下，以预设最大时延违约系数为上限基准，对剩余允许传输时延进行反向线性映射，得到对应的电力帧时延违约系数。

46、进一步的，所述耗时因子计算模块，包括：传输耗时计算单元以及传输耗时反向映射单元；

47、所述传输耗时计算单元，用于根据数据帧的数据帧长和预设的端口传输速率，计算得到帧理论传输耗时；

48、所述传输耗时反向映射单元，用于以预设最大传输耗时为上限基准，对帧理论传输耗时进行反向线性映射，得到对应的以太网帧传输耗时因子。

49、进一步的，所述超时补偿因子计算模块，包括：驻留时长对比单元、超时补偿因子计算单元以及超时补偿因子赋值单元；

50、所述驻留时长对比单元，用于将实际队列驻留时长与预设驻留时长进行对比；

51、所述超时补偿因子计算单元，用于若实际队列驻留时长大于预设驻留时长，则根据实际队列驻留时长和预设驻留时长的差值，确定队列驻留超时补偿因子；

52、所述超时补偿因子赋值单元，用于若实际队列驻留时长小于或等于预设驻留时长，则将队列驻留超时补偿因子赋值为0。

53、进一步的，所述流量调度模块，包括：优先级排序单元、抢占判定单元以及当前帧维持传输单元；

54、所述优先级排序单元，用于对各待传输帧的动态优先级按照从高到低的顺序进行排序，得到优先级队列；

55、所述抢占判定单元，用于在优先级队列中存在待传输帧的动态优先级大于当前传输帧的动态优先级的情况下，选取优先级队列中动态优先级最高的待传输帧，作为抢占请求帧，并控制抢占请求帧对当前传输帧进行抢占；

56、所述当前帧维持传输单元，用于否则，对当前传输帧进行传输。

57、进一步的，控制抢占请求帧对当前传输帧进行抢占之前，还包括：

58、获取抢占请求帧剩余允许传输时延、当前传输帧剩余传输时延以及距离下一个sv刚性时间窗的安全间隔时延；

59、将抢占请求帧剩余允许传输时延减去当前传输帧剩余传输时延与距离下一个sv刚性时间窗的安全间隔时延之和，得到抢占许可评估值；

60、所述控制抢占请求帧对当前传输帧进行抢占，包括：

61、在抢占许可评估值大于0的情况下，控制抢占请求帧对当前传输帧进行抢占。

62、在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了终端设备项实施例，包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时，实现如本发明所述智能变电站的流量调度方法的步骤。

63、在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了计算机可读存储介质项实施例，包括：存储的计算机程序，在计算机程序运行时，控制计算机可读存储介质所在的设备执行如本发明所述智能变电站的流量调度方法的步骤。

64、与现有技术相比，本方案实施例的有益效果在于：

65、本发明实时获取当前传输时刻下的当前传输帧和待传输队列；所述待传输队列包括若干待传输帧；判断当前传输时刻是否在预设的sv刚性时间窗内，若是，则对当前传输帧进行刚性传输，窗口内执行禁止帧抢占、禁止帧中断的传输，稳定维持sv采样报文固定周期传输特性；若否，则对于每一数据帧（数据帧的范围包含当前传输帧以及全部待传输帧），根据数据帧所属的流量类型，确定对应的业务基础优先级，保留不同业务大类之间固有的优先级次序，防止低优先级业务整体抢占高优先级业务；获取数据帧的已消耗驻留时延、实际队列驻留时长和数据帧长；根据数据帧的已消耗驻留时延，确定对应的电力帧时延违约系数，量化各帧发生时延越限的风险；根据数据帧的数据帧长和预设的端口传输速率，确定对应的以太网帧传输耗时因子，量化该数据帧独占端口所需的传输开销；根据数据帧的实际队列驻留时长，确定对应的队列驻留超时补偿因子，对长期滞留在队列中得不到调度的数据帧施加优先级补偿，改善低优先级mms报文长期饥饿的缺陷；由于同一业务下不同数据帧因驻留时长、超时风险、报文长度存在差异，对业务基础优先级、电力帧时延违约系数、以太网帧传输耗时因子和队列驻留超时补偿因子进行加权求和，得到不同的动态优先级，从而区分同业务流量内部各帧实时传输紧迫程度；最后，根据各数据帧的动态优先级，对各数据帧进行流量调度，使传输紧迫性更高的数据帧优先转发，提升智能变电站通信网络整体传输稳定性。

66、综上所述，本发明通过设置sv刚性时间窗保障采样报文传输，在非刚性时间窗内融合业务基础优先级、时延违约系数、帧传输耗时因子、驻留超时补偿因子加权逐帧计算动态优先级，使得同业务下各数据帧能够按照自身传输紧迫程度获得不同调度优先权，从而解决了现有技术中根据流量类型赋予固有优先级，无法区分同业务流量内各帧实时传输紧迫程度的问题，提高变电站网络传输稳定性。