智能變電站中的交換技術

端口鏡像可以監控某個端口或者某些端口的輸入數據包，也可以監控其輸出數據包，也可以監控雙向的數據包。在智能變電站中，站控層或者間隔層通常要用到交換機的端口鏡像功能，如，網絡分析儀要監控整個網絡上的數據，可以根據網絡上IED的功能實現確定鏡像方案。例如，整個間隔網絡都向后臺發送數據，一種方案為將后臺的輸入輸出雙向數據鏡像到網絡分析儀上，或者將網絡分析儀所在交換機的所有IED的輸入數據鏡像到分析儀上。在做鏡像時要考慮組播泛洪特性，如果網絡上存在未知目的地址組播，根據組播泛洪特性，可以將網絡分析儀劃入獨立vlan，也可以將發送組播端口的鏡像功能取消[5]。

在做端口鏡像時，要考慮數據流量，確保目的端口帶寬大于所有源數據累加。

3.3環網技術

交換機成環以后會造成重復幀、MAC地址表不穩定、廣播風暴的后果，這種情況下廣播數據充斥整個網絡，網絡帶寬被占用殆盡，正常業務不能運行甚至徹底癱瘓，而且在大型網絡中故障不好定位，所以廣播風暴是二層網絡中災難性的故障。

通信冗余性協議就是在這種情況下提出的，它在通信網絡中存在環路時，會自動禁用某些鏈路，防止環路的形成。而當通信路徑發生故障時，則會打開前面那些禁用的路徑，提供冗余的通信線路，保證通信的暢通。目前常用的環網技術RSTP、EAPS等，一些交換機廠家有自定義的私有環網協議。有些變電站為了實現網絡的冗余備份，組成環網，這時候為了防止廣播風暴的產生，交換機必須運行相應的環網協議[7]。

3.4 qos技術

IEEE802.1P協議是IEEE802.1Q協議的擴充協議.為以太網上數據包定義不同的優先級，確保關鍵應用和時間要求高的信息流優先進行傳輸，同時照顧優先級低的應用和信息流。

交換機中為每個端口分配固定數量的輸出隊列，這些隊列也定義了內部的優先級。需要從該端口輸出的分組被按照一定的規則(優先級映射)放入不同的輸出隊列中。具有不同業務優先級的分組被放入不同的優先級隊列后，要采取相應調度機制來決定這些隊列中的分組被送到端口上發送的先后順序，一般交換機支持嚴格優先級調度、隨機調度、權重調度等。以太網上的數據在進入交換機之前如果帶有優先級標簽，則進入交換機后根據地址表轉發到輸出端口，然后根據數據包標簽上指明的優先級進行映射到相應輸出隊列，然后通過配置的調度算法輸出。如果數據包進入交換機之前沒有帶優先級標簽，則交換機會在輸入端口為該數據包加上默認的優先級標簽進行轉發。

由于智能變電站中GOOSE報文要求最高的實時性和可靠性，所以需要在站控層和間隔層把GOOSE報文的優先級設為最高。過程層GOOSE網絡中傳輸的信息優先級按照由高到低的順序做定義[5,7]。

a.最高級：電氣量保護跳閘;保護閉鎖信號。

b.次高級：遙控分合閘;斷路器位置信號。

c.普通級：刀閘位置信號;一次設備狀態信號。

若GOOSE報文本身沒有設定優先級，則需要把連接GOOSE信號的交換機端口的默認優先級設定指定的高低。

3.5組播技術

智能變電站中很多IED都會發送組播報文，對于目的地址未知的組播報文，交換機一般處理方式為以廣播形式泛洪，這樣會對網絡上其它IED造成極大的沖擊，基于此，使用組播技術可以避免網絡上的組播泛洪[6-8]。

組播(也稱多址廣播或多播)技術，是一種允許一臺或多臺主機(多播源)發送單一數據包到多臺主機的網絡技術。組播分為靜態組播和動態組播兩種。

靜態組播地址管理通過在二層地址表中增加相應的組播地址條目來實現對組播成員的管理，當具有該目的地址的組播報文到達時，將只向地址表該條目中定義的成員端口轉發。靜態組播地址管理適合于成員數量較少的組播組，當組播成員較多且成員變化頻繁時，這種方式并不適合。

GARP(Generic Attribute Registration Protocol,通用屬性注冊協議)多播注冊協議——GARP Multi Registration Protocol (GMRP)是IEEE 802.1D標準中定義的通用屬性注冊協議(GARP)的一部分，此協議用于管理交換機中的動態多播信息。其工作原理可以簡單描述為：當連接在交換機上的一臺主機設備準備加入某一個多播組時，它會發出GMRP加入消息，交換機收到消息后，將該主機連接的交換機端口加入該多播組中，并在主機所在的VLAN中廣播該GMRP加入消息，組播源收到該消息就知道該成員的存在了。當組播源向該組發組播流時,交換機只會將組播流發送給組播組內的端口。

IGMP(Internet Group Management Protocol, Internet組管理協議) snooping協議是IETF(Internet Engineering Task Force, Internet工程師任務組)的標準，它是運行在二層設備上的組播約束機制，用于管理和控制多播組。運行了IGMP snooping的交換機在收到IGMP報文后進行分析，在交換機內建立或者刪除組播MAC與端口的對應關系，交換機根據該映射關系進行數據的轉發 [9]。

目前智能變電站中用的較多的是通過vlan隔離組播，及通過GMRP協議發送組播。