通讯报文在以太网格式和E1格式之间转换收发的方法

摘要

本发明公开了通讯报文在以太网格式和E1格式之间转换收发的方法，设置RJ45电口用来收发以太网格式的通讯报文、设置E1接口用来收发E1格式的通讯报文，RJ45电口收到以太网格式的通讯报文后对该通讯报文依次进行判断和校验，之后将通过判断和校验的通讯报文进行编码获得E1格式的通讯报文，再通过E1接口发出。E1接口在收到E1格式的通讯报文后对通讯报文进行解码，获得以太网格式的通讯报文，再对该以太网格式的通讯报文进行校验，最后通过RJ45电口将以太网格式的通讯报文发出。本发明实现了通讯报文在以太网格式和E1格式之间的转换收发，为实现针对安全稳定控制系统的虚拟仿真测试提供有效的技术支持。

说明书

技术领域

本发明属于电力设备信息传输领域，尤其涉及通讯报文在以太网格式和E1格式之间转换收发的方法。

背景技术

作为电力系统第二道防线，安全稳定控制系统是由两个及以上电厂和变电站的安全稳定控制装置通过通信设备联络构成的系统。一般分为稳控主站、稳控子站和稳控执行站等，稳控厂站之间通过电力通讯网络实现系统内多个元件的潮流、运行状态和元件故障信息的传输，在电网发生严重故障时，集中或分散的切机、切负荷措施，以保证电力系统安全稳定运行。稳控系统本身也需要进行出厂测试、安装调试测试和后期维护测试，以保证稳控系统本身的运行稳定，但稳控系统中的稳控设备分布地域广、厂站多且控制策略复杂多变，现有技术中对稳控系统中的稳控设备进行测试的方式主要还是通过人工待着测试仪进行测试，并且测试项目较多，导致所需专业操作人员多、测试耗时久，并且还因为部分测试项目无法取得毫米级同步导致无法进行有效测试。

目前各个领域兴起的虚拟仿真测试技术开始逐渐得到应用，通过虚拟仿真技术能够实现一键式、自动化测试，为解决上述技术问题开辟了前景。但具体到安全稳定控制系统时，由于稳控设备与虚拟仿真设备之间需要进行数据交互，而现有技术中虚拟仿真设备收发的以太网格式的通讯报文(含有测试项目数据的报文)和稳控设备收发的E1格式的通讯报文之间无法相互转换(其中，E1格式的通讯报文是指该通讯报文能够满足E1通讯协议在各个通讯设备之间传输；以太网格式的通讯报文是指该通讯报文能够满足TCP/IP协议在各个通讯设备之间传输)，导致稳控设备和虚拟仿真设备之间无法进行相应的通讯报文收发，也就无法进行数据交互。

发明内容

本发明的目的在于提供通讯报文在以太网格式和E1格式之间转换收发的方法，能够有效解决现有技术中虚拟仿真设备和稳控设备之间无法相互转换收发通讯报文的问题，以最终实现针对安全稳定控制系统的虚拟仿真测试。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：通讯报文在以太网格式和E1格式之间转换收发的方法，包括接收以太网格式的通讯报文并转换发出E1格式的通讯报文的方法和接收E1格式的通讯报文并转换发出以太网格式的通讯报文的方法；

其中接收以太网格式的通讯报文并转换发出E1格式的通讯报文的方法包括以下步骤：

S100：使用协议转换装置经RJ45电口获取接收以太网格式的通讯报文；

S200：所述协议转换装置判断通讯报文的传输模式是否与协议转换装置自身设置的传输模式相同，并且所述协议转换装置判断通讯报文中的目的地址是否与协议转换装置拨码信息中的拨码地址相同；

S300：当通讯报文的传输模式与协议转换装置自身设置的传输模式相同，并且通讯报文中的目的地址与协议转换装置拨码信息中的拨码地址也相同，则执行步骤S400，否则舍弃该通讯报文；

S400：所述协议转换装置对通讯报文进行累加、CRC16校验以及CRC32校验，对校验通过的通讯报文提取通讯数据并将通讯数据存储至协议转换装置的RAM存储器中，之后生成新的事件加入至协议转换装置的FIFO存储器的待发送队列中进行排队，舍弃校验不通过的通讯报文；

S500：所述协议转换装置按照0.6k(1.667ms/帧)的频率，依据先后顺序读取FIFO存储器中的待发送队列，根据事件中的该通讯报文在RAM存储器中的起始地址，依次在RAM存储器中提取相应的通讯报文，并且所述协议转换装置对提取到的通讯报文进行编码获得E1格式的通讯报文，之后通过E1接口发出E1格式的通讯报文；

其中接收E1格式的通讯报文并转换发出以太网格式的通讯报文的方法包括以下步骤：

S600：所述协议转换装置对经E1接口接收到的E1格式的通讯报文进行解码，获得以太网格式的通讯报文；

S700：所述协议转换装置根据自身所设置的传输模式对通讯报文添加帧头和帧尾标志符(0x7e)，之后所述协议转换装置对通讯报文进行累加、CRC16校验以及CRC32校验，校验通过的通讯报文暂存至RAM存储器中，同时更新RAM存储器中总帧数、帧长度和循环次数，舍弃校验不通过的通讯报文；

S800：所述协议转换装置每间隔时间t生成三种信息，三种所述信息包括使能信号、通讯报文在RAM存储器中的起始地址和通讯报文的字节长度，并且所述协议转换装置根据三种所述信息在RAM存储器中提取相应的通讯报文；

S900：所述协议转换装置向所提取的通讯报文添加目的地址、源地址、报文类型和通讯报文长度，同时判断通讯报文长度是否大于或等于44个字节，当通讯报文长度大于或等于44个字节时对通讯报文进行CRC32校验，校验通过后由RJ45电口发送以太网格式的通讯报文，舍弃校验不通过的通讯报文；当通讯报文长度小于44个字节时，则在通讯报文的帧尾进行填充直至44个字节，之后再对填充得到的通讯报文进行CRC32校验，校验通过后由RJ45电口发送以太网格式的通讯报文，舍弃校验不通过的通讯报文。

优选的，在步骤S500中，所述协议转换装置对提取到的通讯报文进行编码获得E1格式的通讯报文包括以下步骤：

S510：所述协议转换装置对将要发送的通讯报文进行CRC16校验，校验通过后的通讯报文执行步骤S520，同时舍弃校验不通过的通讯报文；

S520：所述协议转换装置将通讯报文由字节状态转换为比特状态，依次对该比特状态下的通讯报文进行HDLC编码、1B4B编码和HDB3编码，获得E1格式的通讯报文。

优选的，在步骤S600中，所述协议转换装置对经E1接口接收到的E1格式的通讯报文进行解码包括以下具体步骤：

S610：所述协议转换装置对E1格式的通讯报文依次进行HDB3解码、4B1B解码和HDLC解码；

S620：所述协议转换装置将解码后的通讯报文由比特状态转换为字节状态，获得以太网格式的通讯报文，所述协议转换装置再对以太网格式的通讯报文进行CRC16校验，校验通过后的通讯报文执行步骤S700，舍弃校验不通过的通讯报文。

优选的，在步骤S200中，所述拨码信息包括传输模式以及拨码地址，拨码信息为二进制码，所述二进制码一共有八位，所述二进制码的第一位和第二位用于设定传输模式，所述二进制码的第三位至第八位用于设定拨码地址。

优选的，在步骤S400中，所述待发送队列包括至少一个排队的事件，所述事件包括该通讯报文在RAM存储器中的起始地址。

优选的，在步骤S500中，当待发送队列中不存在排队的事件时，则重复发送最后一次发送的事件所对应的通讯报文。

优选的，在步骤S800中，所述时间t为10ms。

优选的，在步骤S900中，所述目的地址和源地址均由协议转换装置的拨码信息中的拨码地址确定。

优选的，在步骤S900中，在所述通讯报文的帧尾进行填充包括以下具体步骤：在通讯报文的帧尾一直添加0，直至填充后的通讯报文达到44个字节。

优选的，所述协议转换装置包括依次连接的RJ45电口、PHY(物理层)、控制模块、E1转换模块和E1接口，所述控制模块还连接有FIFO存储器、RAM存储器、拨码开关和电源模块，所述RAM存储器包括第一RAM存储器和第二RAM存储器，其中：

所述RJ45电口用于接收与发送以太网格式的通讯报文；

所述E1接口用于接收与发送E1格式的通讯报文；

所述控制模块用于接收E1转换模块或PHY(物理层)发送来的通讯报文，并根据拨码开关设置的传输模式执行相应操作；

所述PHY(物理层)用于将通过RJ45电口接收的通讯报文进行转换并发送至控制模块，或接收控制模块发送的通讯报文并进行转换后通过RJ45电口进行发送；

所述E1转换模块用于对通过E1接口接收的通讯报文进行解码并发送至控制模块，或接收控制模块发送的通讯报文并进行编码后通过E1接口进行发送；

所述FIFO存储器用于根据第一存储模块的存储顺序生成相应的事件并加入待发送队列中供控制模块调用；

所述第一RAM存储器用于存储控制模块接收到的由PHY(物理层)发送来的通讯报文；

所述第二RAM存储器用于存储控制模块接收到的由E1转换模块发送来的通讯报文；

所述拨码开关用于设置拨码信息，所述拨码信息包括传输模式以及拨码地址；

所述电源模块用于为协议转换装置供电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过设置RJ45电口用来收发以太网格式的通讯报文、设置E1接口用来收发E1格式的通讯报文，RJ45电口收到以太网格式的通讯报文后对该通讯报文依次进行判断和校验，之后将通过判断和校验的通讯报文进行编码获得E1格式的通讯报文，实现以太网格式的通讯报文向E1格式的通讯报文的转换，之后E1格式的通讯报文再通过E1接口发出。E1接口在收到E1格式的通讯报文后对通讯报文进行解码，获得以太网格式的通讯报文，实现E1格式的通讯报文向以太网格式的通讯报文的转换，再对该以太网格式的通讯报文进行校验，之后对通过校验的通讯报文通过填充字节的方式保证通讯报文长度等于或大于44个字节以符合收发调节，再通过RJ45电口将以太网格式的通讯报文发出。本发明实现了通讯报文在以太网格式和E1格式之间的转换收发，这样虚拟仿真设备和稳控设备之间可以相互转换收发通讯报文，进而能够进行数据交互，为实现针对安全稳定控制系统的虚拟仿真测试提供有效的技术支持。

附图说明

图1本发明中接收以太网格式的通讯报文并转换发出E1格式的通讯报文的流程图；

图2本发明中接收E1格式的通讯报文并转换发出以太网格式的通讯报文的的流程图；

图3本发明中协议转换装置的结构示意图；

图4应用本发明在两个稳控站点之间实现通讯报文转换收发的示意图。

其中，1.虚拟仿真测试设备，2.协议转换装置，20.RJ45电口，21.PHY(物理层)，22.控制模块，23.E1转换模块，24.E1接口，25.FIFO存储器，26.RAM存储器，261.第一RAM存储器，262.第二RAM存储器，27.拨码开关，28.电源模块，3.A稳控站，30.A稳控站主机，31.A稳控站子机，4.B稳控站，40.B稳控站主机，41.B稳控站子机，5.交换机，6.电力调度数据网，7.光电转换装置。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：如图1、图2和图3所示，本实施例提供的通讯报文在以太网格式和E1格式之间转换收发的方法，包括接收以太网格式的通讯报文并转换发出E1格式的通讯报文的方法和接收E1格式的通讯报文并转换发出以太网格式的通讯报文的方法；

其中如图1所示，接收以太网格式的通讯报文并转换发出E1格式的通讯报文的方法包括以下步骤：

S100：使用协议转换装置2经RJ45电口20获取接收以太网格式的通讯报文；

S200：协议转换装置2判断通讯报文的传输模式是否与协议转换装置2自身设置的传输模式相同，并且协议转换装置2判断通讯报文中的目的地址是否与协议转换装置2拨码信息中的拨码地址相同；具体的，拨码信息包括传输模式以及拨码地址，拨码信息为二进制码，二进制码一共有八位，二进制码的第一位和第二位用于设定传输模式，二进制码的第三位至第八位用于设定拨码地址。

S300：当通讯报文的传输模式与协议转换装置2自身设置的传输模式相同，并且通讯报文中的目的地址与协议转换装置2拨码信息中的拨码地址也相同，则执行步骤S400，否则舍弃该通讯报文；

S400：协议转换装置2对通讯报文进行累加、CRC16校验以及CRC32校验，对校验通过的通讯报文提取通讯数据并将通讯数据存储至协议转换装置2的RAM存储器26中，之后生成新的事件加入至协议转换装置2的FIFO存储器25的待发送队列中进行排队，舍弃校验不通过的通讯报文；具体的，待发送队列包括至少一个排队的事件，事件包括该通讯报文在RAM存储器26中的起始地址。

S500：协议转换装置2按照0.6k(1.667ms/帧)的频率，依据先后顺序读取FIFO存储器25中的待发送队列，根据事件中的该通讯报文在RAM存储器26中的起始地址，依次在RAM存储器26中提取相应的通讯报文，其中当待发送队列中不存在排队的事件时，则重复发送最后一次发送的事件所对应的通讯报文，并且协议转换装置2对提取到的通讯报文进行编码获得E1格式的通讯报文，之后通过E1接口24发出E1格式的通讯报文。具体的，协议转换装置2对提取到的通讯报文进行编码获得E1格式的通讯报文包括以下步骤：

S510：协议转换装置2对将要发送的通讯报文进行CRC16校验，校验通过后的通讯报文执行步骤S520，同时舍弃校验不通过的通讯报文；

S520：协议转换装置2将通讯报文由字节状态转换为比特状态，依次对该比特状态下的通讯报文进行HDLC编码、1B4B编码和HDB3编码，获得E1格式的通讯报文。

当待发送队列中不存在排队的事件时，则重复发送最后一次发送的事件所对应的通讯报文。

如图2所示，接收E1格式的通讯报文并转换发出以太网格式的通讯报文的方法包括以下步骤：

S600：协议转换装置2对经E1接口24接收到的E1格式的通讯报文进行解码，获得以太网格式的通讯报文；具体的，协议转换装置2对经E1接口24接收到的E1格式的通讯报文进行解码包括以下具体步骤：

S610：协议转换装置2对E1格式的通讯报文依次进行HDB3解码、4B1B解码和HDLC解码；

S620：协议转换装置2将解码后的通讯报文由比特状态转换为字节状态，获得以太网格式的通讯报文，协议转换装置2再对以太网格式的通讯报文进行CRC16校验，校验通过后的通讯报文执行步骤S700，舍弃校验不通过的通讯报文。

S700：协议转换装置2根据自身所设置的传输模式对通讯报文添加帧头和帧尾标志符(0x7e)，之后协议转换装置2对通讯报文进行累加、CRC16校验以及CRC32校验，校验通过的通讯报文暂存至RAM存储器26中，同时更新RAM存储器26中总帧数、帧长度和循环次数，舍弃校验不通过的通讯报文；

S800：协议转换装置2每间隔时间t生成三种信息，时间t为10ms，三种信息包括使能信号、通讯报文在RAM存储器26中的起始地址和通讯报文的字节长度，并且协议转换装置2根据三种信息在RAM存储器26中提取相应的通讯报文；

S900：协议转换装置2向所提取的通讯报文添加目的地址、源地址、报文类型和通讯报文长度，同时判断通讯报文长度是否大于或等于44个字节，当通讯报文长度大于或等于44个字节时对通讯报文进行CRC32校验，校验通过后由RJ45电口20发送以太网格式的通讯报文，舍弃校验不通过的通讯报文；当通讯报文长度小于44个字节时，则在通讯报文的帧尾进行填充直至44个字节，之后再对填充得到的通讯报文进行CRC32校验，校验通过后由RJ45电口20发送以太网格式的通讯报文，舍弃校验不通过的通讯报文。其中，目的地址和源地址均由协议转换装置2的拨码信息中的拨码地址确定。另外，在通讯报文的帧尾进行填充包括以下具体步骤：在通讯报文的帧尾一直添加0，直至填充后的通讯报文达到44个字节。

本发明通过设置RJ45电口20用来收发以太网格式的通讯报文、设置E1接口24用来收发E1格式的通讯报文，RJ45电口20收到以太网格式的通讯报文后对该通讯报文依次进行判断和校验，之后将通过判断和校验的通讯报文进行编码获得E1格式的通讯报文，实现以太网格式的通讯报文向E1格式的通讯报文的转换，之后E1格式的通讯报文再通过E1接口24发出。E1接口24在收到E1格式的通讯报文后对通讯报文进行解码，获得以太网格式的通讯报文，实现E1格式的通讯报文向以太网格式的通讯报文的转换，再对该以太网格式的通讯报文进行校验，之后对通过校验的通讯报文通过填充字节的方式保证通讯报文长度等于或大于44个字节以符合收发调节，再通过RJ45电口20将以太网格式的通讯报文发出。本发明实现了通讯报文在以太网格式和E1格式之间的转换收发，这样虚拟仿真设备和稳控设备之间可以相互转换收发通讯报文，进而能够进行数据交互，为实现针对安全稳定控制系统的虚拟仿真测试提供有效的技术支持。

如图3所示，本实施例中的协议转换装置2包括依次连接的RJ45电口20、PHY(物理层)21、控制模块22、E1转换模块23和E1接口24，控制模块22还连接有FIFO存储器25、RAM存储器26、拨码开关27和电源模块28，RAM存储器26包括第一RAM存储器261和第二RAM存储器262，其中：RJ45电口20用于接收与发送以太网格式的通讯报文；E1接口24用于接收与发送E1格式的通讯报文；控制模块22用于接收E1转换模块23或PHY(物理层)21发送来的通讯报文，并根据拨码开关27设置的传输模式执行相应操作；PHY(物理层)21用于将通过RJ45电口20接收的通讯报文进行转换并发送至控制模块22，或接收控制模块22发送的通讯报文并进行转换后通过RJ45电口20进行发送；E1转换模块23用于对通过E1接口24接收的通讯报文进行解码并发送至控制模块22，或接收控制模块22发送的通讯报文并进行编码后通过E1接口24进行发送；FIFO存储器25用于根据第一存储模块的存储顺序生成相应的事件并加入待发送队列中供控制模块22调用；第一RAM存储器261用于存储控制模块22接收到的由PHY(物理层)21发送来的通讯报文；第二RAM存储器262用于存储控制模块22接收到的由E1转换模块23发送来的通讯报文；拨码开关27用于设置拨码信息，拨码信息包括传输模式以及拨码地址；电源模块28用于为协议转换装置2供电。

该协议转换装置2的运行机制说明如下：

当控制模块22接收到PHY(物理层)21发来的通讯报文时，判断通讯报文的传输模式是否与拨码开关27所设置的传输模式相同以及判断该通讯报文的目的地址是否与拨码开关27的拨码信息中的拨码地址相同，当两者均相同时将该通讯报文保存至第一RAM存储器261，并根据FIFO存储器25中待发送队列中的事件按照0.6K的频率依次读取该发送队列中的事件，之后在第一RAM存储器261中依次提取相应的通讯报文发送至E1转换模块23，对该通讯报文进行编码后通过E1接口24发送，该过程为通讯报文由以太网格式转换为E1格式。

控制模块22在对PHY(物理层)21发来的通讯报文进行传输模式以及目的地址的判断后还进行校验，对校验通过的通讯报文才存储至第一RAM存储器261中；当校验不通过时，则舍弃该通讯报文；E1转换模块23在通讯报文校验通过后将通讯报文发送至控制模块22或进行编码；当校验不通过时，舍弃该通讯报文。

当控制模块22接收到E1转换模块23发来的通讯报文时，根据拨码开关27所设置的传输模式将该通讯报文添加相应的信息后进行校验，再暂存在第二RAM存储器262，在每隔时间t(t＝10ms)生成发送使能信号、通讯报文在第二RAM存储器262中的起始地址和通讯报文的字节长度等三种信息。并根据上述三种信息在第二RAM存储器262中提取相应的通讯报文后添加目的地址、源地址、报文类型和通讯报文长度，再发送至PHY(物理层)21转码后通过RJ45电口20进行发送，该过程为通讯报文由E1格式转换为以太网格式。将该通讯报文添加相应的信息后进行校验再暂存在第二RAM存储器262具体为：控制模块22对通讯报文添加帧头和帧尾标志符(0x7e)后进行累加和校验，当校验通过后将通讯报文暂存至第二RAM存储器262中，同时更新第二RAM存储器262中总帧数、帧长度和循环次数；当校验不通过舍弃该通讯报文。

控制模块22根据发送使能信号、通讯报文在第二RAM存储器262中的起始地址以及通讯报文的字节长度信息，在第二RAM存储器262中提取相应的通讯报文后添加目的地址、源地址、报文类型和通讯报文长度的同时还判断通讯报文长度是否大于或等于44个字节，当大于或等于44个字节时进行CRC32校验，当校验通过后经PHY(物理层)21、RJ45电口20进行发送；当校验不通过舍弃该通讯报文；当小于44个字节时，则在通讯报文的帧尾进行填充至44个字节后进行CRC32校验，当校验通过后经PHY(物理层)21、RJ45电口20进行发送；当校验不通过舍弃该通讯报文。所述添加的源地址和目的地址由协议转换装置2的拨码信息中的拨码地址确定。

结合图4所示，应用本发明在两个稳控站点之间实现通讯报文转换收发的过程说明如下：

虚拟仿真测试设备1通过安装在A稳控站3的协议转换装置2与A稳控站主机30连接，虚拟仿真测试设备1通过安装在A稳控站3的另一台协议转换装置2并经过电力调度数据网6与B温控站主机连接，A稳控站3内两台协议转换装置2均采用相同传输模式，每台协议转换装置2的拨码信息中的拨码地址各不相同，以保证通讯报文被对应的协议转换装置2正确接收。虚拟仿真测试设备1发出目的地址不同的命令类通讯报文，两台协议转换装置2通过交换机5接收到通讯报文；两台协议转换装置2分别各自检测通讯报文的传输模式与自身的传输模式是否相同以及判断通讯报文中的目的地址是否与自身的拨码信息中的拨码地址相同，若至少其中一个不相同，则舍弃该通讯报文，两者均相同则对通讯报文进行校验；对校验通过的通讯报文进行转换编码；对校验不通过的通讯报文舍弃；将编码后的报文通过E1接口24发送出去；A稳控站主机30和B稳控站主机40通过各自的光电转换装置7接收到各自的命令类通讯报文，执行测试命令后，A稳控站主机30和B稳控站主机40的运行数据通过相同途径返回给虚拟仿真测试设备1，完成测试。A稳控站子机31和B稳控站子机41的原理相同，只需要相应的与各自对应的主机进行一次数据交互即可。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。