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一種數位化變電站內加速IPv6地址空間搜索的方法

2023-12-11 20:10:57

專利名稱:一種數位化變電站內加速IPv6地址空間搜索的方法
技術領域:
本發明屬於變電站內數據通信領域,具體涉及一種電力行業的數位化變電站內用 黃金分割比加速IPv6地址空間搜索的方法。
背景技術:
IP協議是網際網路的核心協議。目前廣泛使用的IPv4協議是在上世紀70年代末期 設計的,無論從計算機本身發展還是從網際網路規模和網絡傳輸速率來看,IPv4已經很難適 應要求。IPv4地址總量為2的32次方個即4, 294, 967, 296,但32位的IPv4地址已遠遠不 夠用,專家預計全球IPv4地址資源將於2012年耗盡。 採用長度為128位IP位址的IPv6協議,能夠解決IPv4地址不足的難題,並且在
地址容量、安全性、網絡管理、移動性以及服務質量等方面有明顯的改進。 但將同時引起一些其它問題。例如,用IPv4有限地址空間搜索算法無法迴避IPv6
海量地址空間的搜索問題,128位的IPv6地址將引起IPv6數據包的較大延時。 變電站內的二次系統數位化過程中大量採用網絡化IP技術,IPv6數據包的延時
和快速地址空間搜索將直接影響數位化變電站的正常工作,影響信息採集、測量、控制、保
護、計量和監測等基本功能及支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動
等高級應用功能。 未來,電力數據通信網絡過渡為IPv6後,數位化變電站內的電力終端採用IPv6協 議。採用長度為128位IP位址的IPv6協議,能夠解決IPv4地址不足的難題,但將同時面 臨一些新問題亟待解決。例如,用IPv4有限地址空間搜索算法無法很好解決IPv6海量地 址空間的搜索問題,128位的IPv6地址將引起IPv6數據包的較大延時。這些問題若不解 決,將影響數位化變電站的信息採集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能及支持電網 實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級應用功能。

發明內容
本發明的目的是解決IPv6地址空間的快速搜索問題,並減少IPv6數據包的延時。
本發明提出了一種數位化變電站內加速IPv6地址空間搜索的方法,包括以下步 驟 1. 1)輸入一段IPv6地址範圍A1至A2,計算該段IPv6地址的黃金分割點A3 ;
1. 2)判斷所要搜索的IPv6地址是否在地址範圍(l+A3)至A2之間。
1. 3)若所查找的地址是在(l+A3)至A2之間,則計算該段IPv6地址的黃金分割點 A4 ; 1. 4)判斷所要搜索的IPv6地址是否在地址範圍(l+A4)至A2之間; 1. 5)若所查找的地址是在地址範圍(l+A4)至A2之間,則在地址範圍(l+A4)至
A2之間查找所要搜索的IPv6地址。 1.6)若否,所要搜索的地址不是在地址範圍(l+A4)至A2之間,則在地址範圍
5(l+A3)至A4之間查找所要搜索的IPv6地址; 1. 7)若否,所查找的地址不在地址範圍Al至A3之間,則計算IPv6地址Al至A3 之間的黃金分割點A5 ; 1. 8)判斷所要搜索的IPv6地址是否在地址範圍(l+A5)至A3之間; 1. 9)若所要搜索的地址是在地址範圍(l+A5)至A3之間,則在地址範圍(l+A5)至
A3之間查找所要搜索的IPv6地址; 1. 10)若否,地址不是在地址範圍(l+A5)至A3之間,則計算IPv6地址Al至A5之 間的黃金分割點A6 ; 1. 11)判斷所要搜索的IPv6地址是否在地址範圍(l+A6)至A5之間; 1. 12)若所要搜索的地址是在地址範圍(l+A6)至A5之間,則在地址範圍(l+A6)
至A5之間查找所要搜索的IPv6地址; 1. 13)若否,所要搜索的地址不在地址範圍(l+A6)至A5之間,則在地址範圍Al至 A6之間查找所要搜索的IPv6地址。 其中,所述步驟l. 1)、1.3)、1.7)禾Pl. 10)中採用黃金分割比查找,根據一段IPv6 地址範圍A1至A2,計算地址黃金分割點A3、A4、A5、A6,其步驟如下
2. 1) Al至A2計算黃金分割點A3的具體過程是,先定義中間變量C21和C31 如下定義(:21 = (A2-A》為電力終端IPv6地址的二進位數A2和Al之差後轉換的十 進位數,定義Q = (A3-A》為電力終端IPv6地址的二進位數A3和Al之差後轉換的
十進位數,則"^《a618計算黃金分割點A3精確的解析表達式為A3 = A一B^,其中formula see original document page 6
為十進位數C21與
乘積後轉換的二進位數並取二進位數的整數
2
部分; 2. 2)計算黃金分割點A4的具體過程是,先定義中間變量C23和C43如下定義(:2 =(A2_A3)為電力終端IPv6地址的二進位數A2和A3之差後轉換的十進位數,定義(^二
(A4-A3)為電力終端IPv6地址的二進位數A4和Al之差後轉換的十進位數,則7;
formula see original document page 6
計算黃金分割點A4精確的解析表達式為A4 = ~+823,其中523 =
為十進位數
C23與
2
乘積後轉換的二進位數並取二進位數的整數部分; 2.3)計算黃金分割點A5的具體過程是,先定義中間變量C31和C51如下定義Q =(A3_A》為電力終端IPv6地址的二進位數A3和Al之差後轉換的十進位數,定義C^二
(A5_A》為電力終端IPv6地址的二進位數A5和Al之差後轉換的十進位數,則#《a618
^31計算黃金分割點A5精確的解析表達式為A5 = A,B^,其中醜
formula see original document page 7為十進位數
C31與
2
乘積後轉換的二進位數並取二進位數的整數部分; 2.4)計算黃金分割點A6的具體過程是,先定義中間變量C51和C61如下定義。5 =(A5_A》為電力終端IPv6地址的二進位數A5和Al之差後轉換的十進位數,定義(^二
(Ae-A》為電力終端IPv6地址的二進位數A6和Al之差後轉換的十進位數,則"^
計算黃金分割點A6精確的解析表達式為A6 = A,B^其中^ =
formula see original document page 7乘積後轉換的二進位數並取二進位數的整數部分 其中,包括對黃金分割點A3、 A4、A5、A6進行校驗的過程,其步驟如下 3. 1)根據一段IPv6地址範圍A1至A2,通過上述過程求得A3、A4、A5、A6後,為了
保證具體實施的正確性,再進行校驗,若有錯誤,則需要重新計算; 3.2)具體校驗過程如下,計算C21、C31、C41、C51、C61 ; 定義C21 = (A2_A》為電力終端IPv6地址的二進位數A2和Al之差後轉換的十進
制數;
制數;
制數;
制數;
定義C31 = (A3-A》為電力終端IPv6地址的二進位數A3和Al之差後轉換的十進 定義C41 = (A4-A》為電力終端IPv6地址的二進位數A4和Al之差後轉換的十進 定義C51 = (A5-A》為電力終端IPv6地址的二進位數A5和Al之差後轉換的十進 3. 3)黃金分割點A3、A4、A5、A6的校驗關係為
formula see original document page 7
數位化變電站IPv6地址A1、A2、A3、A4、A5、A6見圖1。 數位化變電站內用黃金分割比加速IPv6地址空間搜索的方法見圖2。 本發明的有益效果是
IPv6地址空間搜索平均速度大大加快,進而可以減少IPv6數據包的延時c


下面結合附圖對本發明進一步說明。 圖1是本發明涉及的IPv6地址A1、A2、A3、A4、A5、A6坐標圖; 圖2是本發明的方框圖; 圖3是本發明的具體實施例; 圖4是本發明的具體實施過程; 圖5是本發明的原理圖之一; 圖6是本發明的原理圖之二。
具體實施例方式
圖5中,A1、A2、A3、A4、A5、A6為數位化變電站IPv6地址,也是本發明的方法所涉 及的黃金分割點。 輸入一段IPv6地址範圍,例如在Al至A2之間,應用本發明的方法計算IPv6地址 黃金分割點A3。在A3和A2之間,應用本發明的方法計算IPv6地址黃金分割點A4。在Al 和A3之間,應用本發明的方法計算IPv6地址黃金分割點A5。在A1和A5之間,應用本發明 的方法計算IPv6地址黃金分割點A6。 計算黃金分割點A3的具體過程是,先定義中間變量C21和C31如下。定義C21 =(A2_A》為電力終端IPv6地址的二進位數A2和Al之差後轉換的十進位數,定義C^二
(A3_A》為電力終端IPv6地址的二進位數A3和Al之差後轉換的十進位數。則^
0.618
計算黃金分割點A3精確的解析表達式為A3 = &+821,其中521 = j —1
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為十進位數
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L乘積後轉換的二進位數並取二進位數的整數部分。 計算黃金分割點A4的具體過程是,先定義中間變量C23和C43如下。定義C23 =(A2_A3)為電力終端IPv6地址的二進位數A2和A3之差後轉換的十進位數,定義(^二
(A4-A3)為電力終端IPv6地址的二進位數A4和Al之差後轉換的十進位數。則"^1
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為十進位數
計算黃金分割點A4精確的解析表達式為A4 = ~+823,其中523 = ^~^C
C23與^^i乘積後轉換的二進位數並取二進位數的整數部分。 2 計算黃金分割點A5的具體過程是,先定義中間變量C31和C51如下。定義C3 =(A3_A》為電力終端IPv6地址的二進位數A3和Al之差後轉換的十進位數,定義C^二(A5_A》為電力終端IPv6地址的二進位數A5和Al之差後轉換的十進位數。則7^" 0.618
formula see original document page 9
計算黃金分割點A5精確的解析表達式為A5 = A,B^其中^ =formula see original document page 9
為十進位數
C31與
formula see original document page 9
乘積後轉換的二進位數並取二進位數的整數部分 計算黃金分割點A6的具體過程是,先定義中間變量C51和C61如下。定義C5 =(A5_A》為電力終端IPv6地址的二進位數A5和Al之差後轉換的十進位數,定義(^二
(Ae-A》為電力終端IPv6地址的二進位數A6和Al之差後轉換的十進位數。則T " 0.618
51
計算黃金分割點A6精確的解析表達式為A6 = A,B^其中^ =
2
51
為十進位數
C51與
2
乘積後轉換的二進位數並取二進位數的整數部分 根據Al至A2,通過上述過程求得A3、 A4、 A5、 A6後,為了保證具體實施的正確性, 再進行校驗,若有錯誤,則需要重新計算。 具體校驗過程如下,計算C21、 C31、 C41、 C51、 C61。其中,C21、 C31、 C51和C61以
上已有定義,定義(:41= (A4-A》為電力終端IPv6地址的二進位數A4和Al之差後轉換的十 進位數。則地址之間的關係為

A4、A5






formula see original document page 9
該校驗過程的邏輯關係見圖6。即對地址Al至A2進行規一化處理後,A1、A2、A3、 A6分別對應規一化值(保留3位小數)0、0. 236、0. 382、0. 618、0. 854、 1。 本發明的具體實施過程見圖4。即包括五個具體實施過程 S4. 1發送源端的電力終端發出IPv6數據包; S4. 2解析該IPv6包的目的地址; S4.3用本發明尋址;
S4. 4快速發現IPv6包的目的地址並傳遞該IPv6包; S4. 5宿電力終端接受IPv6數據包。 本發明可以解決的具體技術問題舉例如下。
數位化變電站對網絡通信技術和相應設備在可靠性、實時性、穩定性等方面有著 十分嚴格的要求。未來,隨著智能電網的建設,數位化變電站的過程層(Process Level)、 間隔層(Bay Level)和站控層(Station Level)內部及其相互之間的網絡將採用IPv6網 絡。使用本發明的方法加速IPv6地址空間搜索,可以保證生產控制大區和管理信息大區的 各類信息通信的實時性。具體實施時,可以將本發明的方法內置在數位化變電站IPv6網絡 內的IP v6工業乙太網交換機內和IP v6工業路由器內,參見圖3。也可以將本發明的方法 內置在數位化變電站的過程層、間隔層和站控層內的IPv6終端內。 此處已經根據特定的示例性實施例對本發明進行了描述。對本領域的技術人員來 說在不脫離本發明的範圍下進行適當的替換或修改將是顯而易見的。示例性的實施例僅是 例證性的,而不是對本發明的範圍的限制,本發明的範圍由所附的權利要求定義。
權利要求
一種數位化變電站內加速IPv6地址空間搜索的方法,其特徵在於,包括以下步驟1.1)輸入一段IPv6地址範圍A1至A2,計算該段IPv6地址的黃金分割點A3;1.2)判斷所要搜索的IPv6地址是否在地址範圍(1+A3)至A2之間;1.3)若所查找的地址是在(1+A3)至A2之間,則計算該段IPv6地址的黃金分割點A4;1.4)判斷所要搜索的IPv6地址是否在地址範圍(1+A4)至A2之間;1.5)若所查找的地址是在地址範圍(1+A4)至A2之間,則在地址範圍(1+A4)至A2之間查找所要搜索的IPv6地址。1.6)若否,所要搜索的地址不是在地址範圍(1+A4)至A2之間,則在地址範圍(1+A3)至A4之間查找所要搜索的IPv6地址;1.7)若否,所查找的地址不在地址範圍A1至A3之間,則計算IPv6地址A1至A3之間的黃金分割點A5;1.8)判斷所要搜索的IPv6地址是否在地址範圍(1+A5)至A3之間;1.9)若所要搜索的地址是在地址範圍(1+A5)至A3之間,則在地址範圍(1+A5)至A3之間查找所要搜索的IPv6地址;1.10)若否,地址不是在地址範圍(1+A5)至A3之間,則計算IPv6地址A1至A5之間的黃金分割點A6;1.11)判斷所要搜索的IPv6地址是否在地址範圍(1+A6)至A5之間;1.12)若所要搜索的地址是在地址範圍(1+A6)至A5之間,則在地址範圍(1+A6)至A5之間查找所要搜索的IPv6地址;1.13)若否,所要搜索的地址不在地址範圍(1+A6)至A5之間,則在地址範圍A1至A6之間查找所要搜索的IPv6地址。
2. 根據權利要求1所述的黃金分割地址空間搜索的方法,其特徵在於,所述步驟1. 1)、 1. 3) 、 1. 7)和1. 10)中採用黃金分割比查找,根據一段IPv6地址範圍A1至A2,計算地址 黃金分割點A3、 A4、 A5、 A6,其步驟如下2. 1)A1至A2計算黃金分割點A3的具體過程是,先定義中間變量C21和C31如下定義 c2i= (a2-Ai)為電力終端IPv6地址的二進位數A2和Al之差後轉換的十進位數,定義C^二(A3_A》為電力終端IPv6地址的二進位數A3和Al之差後轉換的十進位數,則3formula see original document page 2計算黃金分割點A3精確的解析表達式為A3 = A,B^,其中A,= formula see original document page 2為十進位數formula see original document page 2 乘積後轉換的二進位數並取二進位數的整數部分2. 2)計算黃金分割點A4的具體過程是,先定義中間變量C23和C43如下定義C2 (A2_A3)為電力終端IPv6地址的二進位數A2和A3之差後轉換的十進位數,定義C^ =(A4_A3)為電力終端IPv6地址的二進位數A4和Al之差後轉換的十進位數,則計算黃金分割點A4精確的解析表達式為A4 = ~+823,其中formula see original document page 0為十進位數C23與formula see original document page 0乘積後轉換的二進位數並取二進位數的整數部分;[2. 3)計算黃金分割點A5的具體過程是,先定義中間變量C31和C51如下定義C3 (A3_A》為電力終端IPv6地址的二進位數A3和Al之差後轉換的十進位數,定義C51 =(A5_A》為電力終端IPv6地址的二進位數A5和Al之差後轉換的十進位數,則"^formula see original document page 0計算黃金分割點A5精確的解析表達式為A5 = A,B^其中^ =formula see original document page 0為十進位數C31與formula see original document page 0乘積後轉換的二進位數並取二進位數的整數部分;[2. 4)計算黃金分割點A6的具體過程是,先定義中間變量C51和C61如下定義C5 (A5_A》為電力終端IPv6地址的二進位數A5和Al之差後轉換的十進位數,定義C61 =(Ae-A》為電力終端IPv6地址的二進位數A6和Al之差後轉換的十進位數,則"^計算黃金分割點A6精確的解析表達式為A6 = A,B^其中^ =formula see original document page 0為十進位數C51與formula see original document page 0乘積後轉換的二進位數並取二進位數的整數部分
3.根據權利要求l-2任一所述的黃金分割地址空間搜索的方法,,其特徵在於,包括對 黃金分割點A3、 A4、 A5、 A6進行校驗的過程,其步驟如下3. 1)根據一段IPv6地址範圍A1至A2,通過上述過程求得A3、A4、A5、A6後,為了保證 具體實施的正確性,再進行校驗,若有錯誤,則需要重新計算;3. 2)具體校驗過程如下,計算C21、C31、C41、C51、C61 ;定義(:21= (A2-A》為電力終端IPv6地址的二進位數A2和Al之差後轉換的十進位數 定義(:31= (A3-A》為電力終端IPv6地址的二進位數A3和Al之差後轉換的十進位數 定義(:41= (A4-A》為電力終端IPv6地址的二進位數A4和Al之差後轉換的十進位數 定義(:51= (A5-A》為電力終端IPv6地址的二進位數A5和Al之差後轉換的十進位數 3. 3)黃金分割點A3、A4、A5、A6的校驗關係為formula see original document page 3formula see original document page 4
全文摘要
本發明屬於變電站內數據通信領域,具體涉及一種電力行業的數位化變電站內用黃金分割比加速IPv6地址空間搜索的方法,本發明解決了IPv6地址空間的快速搜索問題,並且可以加速IPv6地址空間搜索進而縮短IPv6數據包的延時。
文檔編號H04L29/12GK101795304SQ20101012492
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月12日 優先權日2010年3月12日
發明者張海亮, 苗新, 郝為民, 陳希 申請人:中國電力科學研究院

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