124、电力信息网数据仿真的模型设计(new)

电力数据网动态仿真平台的模型设计 郭骞 (国网电力科学研究院，国网信息网络安全实验室，江苏省南京市 210003) 摘 要： 网络仿真是进行网络技术研究的一种基本手段。在某些情况下，需要对现实电力数据网进行仿真和预测，确定各电力应用的承载能力，明确现实电力数据网在数据流变化、长期传输、临界状态等情况下稳定工作的能力，保障电网的长期稳定。本文提出和实现了一种电力数据网动态仿真平台模型，通过对OSI不同层次 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 的区别构建实现电力规约传输模拟以及多线程和多代理的动态增减，解决网络仿真中动态变迁和电力规约支持问题以及电力规约仿真的单一性问题。 关键词： 电力数据网；动态仿真；模型；设计 1. 引言 随着电力系统智能化的高速发展，各电力应用和电力数据网络环境越来越复杂，如何仿真现实网络环境的变化，确定各电力应用的承载能力，明确现实电力数据网在数据流变化、长期传输、临界状态等情况下稳定工作的能力，预测可能发生的各类事件，关系到电网的长期稳定。实现电力数据网的仿真和预测，能够发现各应用和数据网部件的安全隐患，为特殊时期电力保障提供超前预测，及时更正保障策略，为电力供应提供稳定的应用系统环境。为此，本文提出一种电力数据网动态仿真平台模型，通过对OSI不同层次协议的区别构建实现电力规约传输模拟以及多线程和多代理的动态增减，解决网络仿真中动态变迁和电力规约支持问题以及电力规约仿真的单一性问题。 2. 现有仿真技术 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 现有的网络与协议仿真技术主要有应用层压力仿真、流量仿真、数据包仿真和规约仿真，这些仿真手段在一定程度上模拟了不同层面的网络数据 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ，满足了不同需求的网络测试要求，其仿真和检测的单一性适用于实验环境的检测，在大规模的模拟中存在一定的缺陷。 应用层压力仿真主要是模拟应用层交互过程，仿真大量的用户访问。该类型的仿真大多用于应用系统和web系统的性能测试，典型的应用层压力仿真工具主要有Loadrunner、QALoad等，其测试和仿真过程完全依靠通用协议，对自定义协议无法提供有效支持。 流量仿真主要模拟2-3层网络数据包常用帧结构和帧大小，仿真通过交换、路由等通信设备的数据流。该类型仿真大多用于通信设备和信息安全设备的性能测试，典型的流量仿真工具主要有Spirent的TestCenter系列、Xixia的以太网测试套件等，其测试和仿真强调测试精度，仿真过程以确定内容、流量和时间为中心，对数据包的具体内容和动态变动支持能力不足。 数据包仿真主要是采用数据包截取并回放的方式，通过真实数据包的大量重复模拟现实网络数据流量，该类型的仿真由于精度和数据包结构繁杂，通过少见于一般的通信设备测试，在安全设备测试和现场环境分析中较常见。其测试和仿真过程通常以某段时间流量结构做模板，动态变化能力较弱，不能模拟动态过程，同时对不支持静态解析的应用方面亦缺乏支持。 规约仿真主要针对专业协议规约的仿真和模拟，通过 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 规约过程的发起和响应，专门针对某类设备的规约过程进行标准化分析，典型的电力规约仿真以荷兰Kema公司的规约仿真系列最为常见，对IEC61850等国际标准规约支持较好。该类测试和仿真协议专业性较强，针对单设备、单协议的仿真较多，无法大规模模拟。 而在针对真实电力应用或电力数据网搭建的模拟环境，需要动态模拟真实环境中的电力规约、流量变化和应用情况，才能为未来的真实应用环境下的高负载、多应用情况提供预测分析。 3. 电力数据网动态仿真平台的设计 本文提出的电力数据网动态仿真平台采用“集中式管理、分布式模拟”的网络构建模型。通过各分布式部件之间的交互，在物理网络环境中构建一个能够模拟各类电力应用的逻辑网络应用环境，仿真现实环境中的各应用交互和电力规约的数据流，实现更为精确和可信的仿真环境为预测指定情况下的网络和应用变化提供有力的可见数据支撑。 该网络模型如图1所示，整个网络模型由3类基本元素构成：Controller、Agent和Target。 （1）主控端Controller：主要负责在某类协议仿真前进行仿真数据的生成、在仿真过程中对Agent的各终端线程的动态控制以及协调各Agent之间的负载分担和各终端模拟线程的协调工作。 （2）代理端Agent：负责加载各终端模拟线程的硬件/软件平台。该部分负责承载内部各终端模拟线程，并依据Controller的指令对其进行队列控制和动态增减。另外，该部分在不同线路边界的分布式部署还可满足不同网络综合接入环境仿真的特殊要求。 （3）目标Target：主要为被测或需要仿真检验的对象。可能为物理网络，也可能为业务应用或更复杂的多应用环境。 这样，该网络模型各基本元素互相作用，共同构成一个仿真现实的应用网络环境。 4. 电力数据网动态仿真平台工作机制 根据该模型，电力数据网动态仿真平台应具有以下特性： ——分布性。代理端Agent在目标Target外围散列排放，由各种所需检验和预测的通信线路与目标Target相连。通过各类路由和通信协议的模拟，使得每个Agent各自仿真为独立的vlan、局域网、广域网等；通过应用客户端和服务端数据流的模拟，使整个仿真环境更具有互动性和真实性。而分布式的Agent排布才能实现Target外围复杂多变的网络环境，更贴合电力数据网实际的网络数据流。 ——灵活性。作为一个网络仿真平台。根据各Agent的部署和变更，仿真的网络环境也会随之改变。 ——协作性。为了更全面和动态的控制整个仿真环境，Controller和各Agent采用星型结构，由Controller进行总体的协调运作，明确各Agent的终端模拟线程的对应关系。而产生互联对应关系的两个终端模拟线程则依据Controller下发的协议规约的交互过程，进行交互的互动式数据流仿真。 ——动态性。真实的电力数据网环境具有复杂而时刻变化的特点。这就要求对其的仿真能够实时变化，预设或实时变更各模拟应用、规约、拓扑等的变化。 ——规约支持。部分电力规约，譬如IEC 61850，并非基于TCP/UDP之上，而是构建于ISO2-3层的自定义协议，在一些通用互联设备中不被支持。对规约的支持和模拟是电力数据网动态仿真平台的一个重要方面。 4.1 动态仿真的实现 动态仿真的实现主要在于数据流的构建和数据的交互，如图2所示的仿真的实现。 在数据流的构建过程中，主控端Controller起到至关重要的作用。首先，主控端Controller由被模拟环境和应用的需求，分离出需要实现各类抽象数据，譬如：IEC61850、OSPF、证书交互等等，将其各部分预部署与不同终端模拟线程中。例如，当模拟主站和远端的交互过程，则将主站端的过程，如发起查询请求、接收到数据进行回复等，部署与一个终端模拟线程；而将远端的过程，部署与另一个终端模拟线程；在运行过程中，只需手动或规定特定时间某方进行交互过程的发起，则仿真的交互过程就可建立。 考虑到多协议的需求和负载的要求，各终端模拟线程实际模拟过程中又分为应用过程部分和2-3层协议解析部分。主控端Controller在数据流构造过程中，只需将需要模拟的应用过程提交给各Agent ，Agent将应用过程放入终端模拟线程的堆栈，一旦该终端模拟线程被激活，就将依次提取应用过程与对应的另一终端模拟线程进行交互。而2-3层协议解析部分，则起到仿真网卡解析的功能。 基于主控端Controller、代理端Agent和终端模拟线程这样的三级结构，动态的仿真过程可以通过多种方式进行实现。 （1）增减模拟线程。每个模拟线程实际均模拟一个应用的交互，增减模拟线程，则改变了仿真的交互应用的数量。 （2）变更模拟线程。通过变更模拟线程的应用过程，改变仿真的交互过程，创造误操作、异常操作等特别交互情况。 （3）增减代理端Agent。代理端Agent不仅可以仿真一批交互过程，同时也可以仿真一个大型网络，增减代理端Agent，实质上增减了大量的仿真环境。 4.2 电力规约的仿真 电力规约的仿真主要是对电力规约协议内容的仿真。伴随数字变电站和智能电网的前导研究，电力数据网上传输的电力规约将不仅包含IEC61850这些目前常见的电力规约，而更加复杂的规约和应用协议将会越来越多。以往对IEC61850这类OSI2-3层上自定义规约仿真，通常采用数据帧模拟方式，即采用OSI1、2、3层逐级封包的方式，将规约进行重构。这类仿真方式无法对OSI4-7层规约或应用进行模拟，主要源于OSI4-7层加入了交互过程，使一个完备的OSI4-7层传输需要多个OSI2-3层报文组合完成。 在电力数据网动态仿真平台模型中，则使用OSI4-7层和2-3层分离的模拟方式，见图3。OSI4-7层部分即为图2中终端模拟线程的应用过程部分。 在仿真协议的构造过程中，当仿真IEC61850类的规约时，终端模拟线程将直接调用单个OSI2-3层协议数据包与单个应用过程匹配，以提供对此类协议的支持；而当仿真复杂应用时，则OSI2-3层协议解析部分起数据包的重组作用，一方面负责接收某个应用过程的数据，另一方面重组数据报文，为应用过程的对应的报文交互提供底层协议支持。 5. 结束语 随着智能电网发展的逐渐深入，智能仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 、应用将逐渐显现，支持这些智能设备的电力数据网和后端应用也将对电网稳定起到越来越重要的作用，电力数据网的动态仿真预测必然会为电网稳定起到非常重要的作用。电力数据网动态仿真平台模型提出一个明确细致的平台方案，使电力数据网仿真更具可操作性，为相关软件和应用的开发作参考。 参考文献： [1] 邓一鸣, 熊华钢等. 交换式以太网的计算机建模与仿真. 计算机工程与应用,2004, 04:167~169,223 [2] 吕涛, 韩祯祥. 电力系统仿真软件的现状与发展. 中国高等学校电力系统及其自动化专业第20届学术年会,2004,20 [3] 吕崇德, 眭喆, 姜学智. 仿真技术在中国电力工业中的发展及应用. 系统仿真学报,1999,04 作者简介： 郭骞(1983-02-23)，男，汉 籍贯：南京 职务：无 职称：工程师 学位：本科 简历及研究方向：本科阶段专业为计算机科学与工程，毕业后就职于国网电力科学研究院信息通信技术研究所，目前在国网信息网络安全实验室工作，主要研究方向为电力行业应用仿真和测评、信息安全技术研究。 联系方式： 南京市 南瑞路8号 国网电力科学研究院 信息通信技术研究所 邮编210003 (M)13851756382 (O) 025-83096706 Email：guoqian@sgepri.sgcc.com.cn