SPTN技術在智能電網中的應用

孟祥迪

摘要 PTN在智能電網建設中大規(guī)模部署，較好地滿足了電網管理業(yè)務和生產業(yè)務的承載需求。隨著網絡面向互聯(lián)網為中心的業(yè)務高速發(fā)展，對智能電網傳送網也提出了新的需求：一是業(yè)務快速開通，尤其是跨域業(yè)務開通;二是網絡帶寬實時調，等等。而現(xiàn)有的PTN網絡很難滿足上述要求。因此，在現(xiàn)有PTN網絡基礎上引入SDN（軟件定義網絡）技術，為PTN網絡提供智能化控制平面技術，將PTN網絡升級為SPTN，提高網絡的智能化、資源利用率。

[關鍵詞]智能電網PTN（分組傳送網）SDN（軟件定義網絡）SPTN（軟件定義分組傳送網）

1 引言

2015年7月，為提高輸電網智能化水平，國家發(fā)展改革委與國家能源局共同發(fā)布《關于促進智能電網發(fā)展的指導意見》?！兑庖姟诽岢隽诉M行國家智能電網戰(zhàn)略規(guī)劃的要求：到2020年，初步建成智能電網體系。智能通信系統(tǒng)作為智能電網的重要組成部分，必須確保電網在更安全、更可靠與更經濟的環(huán)境下良好運行。為了提高電網智能化水平，建立開放型、泛在型的智能互動可信的電力信息通信網絡，明確指出要求把云計算、大數(shù)據據、物聯(lián)網以及移動互聯(lián)網與光纖傳送網等信息通信新技術廣泛應用到電力系統(tǒng)信息化建設中。

根據《意見》的指導思想，智能電網應對上層應用提供更加友好的用戶互動界面，實現(xiàn)按需帶寬服務和性能監(jiān)視，提供業(yè)務快速發(fā)放能力等。這些需求也推動了SDN技術在智能電網應用，同時也推動PTN技術的進一步演進。SPTN就是在ICT時代背景下，PTN在智能電網信息技術演進的結果，實現(xiàn)了SDN與PrN智能融合，完成了網絡可編程的集中式控制，更好地滿足以網絡傳送為中心的業(yè)務運營需求。

2 SPTN相關技術

SPTN是PTN和SDN技術的智能深度融合的產物，全網業(yè)務的部署統(tǒng)一由網絡SDNController實現(xiàn)，達到對現(xiàn)有電力網設備的自動升級與改造。SDN技術的引進，推動了原有PTN網絡向更先進、更高效的SPTN技術的演進。

2.1 SPTN系統(tǒng)技術特點

（1）按需定義的SDN網絡，一方面設備向控制器開放業(yè)務編排能力，另一方面控制器面向應用開放網絡能力，提供按需調整、高效創(chuàng)新的分組傳送網絡。

（2）先進的SPTN技術電網信息化建設的集中控制，采用更加合理有效的網絡技術和更加強大的路由計算與業(yè)務規(guī)劃規(guī)劃能力，提供了電力傳送網整體資源優(yōu)化和調整能力;

（3）層次化SPTN控制技術，更加契合智能電網工業(yè)級網絡大規(guī)模組網的需求，滿足電網二次系統(tǒng)的組網需求。

2.2 SPTN系統(tǒng)架構

SPTN系統(tǒng)，引入了SDN技術，整體系統(tǒng)采用轉發(fā)平面、控制平面和應用平面隔離而又有效協(xié)同工作的模式，其中控制平面是SPTN系統(tǒng)的核心，其具體架構如圖1所示。

SPTN網絡提供了層次化的控制技術。網元數(shù)量超過控制器管控能力時，一般采用增加控制器數(shù)量解決問題。隨著智能電網組網規(guī)模逐漸增大，單憑增加控制器數(shù)量，己無法滿足智能化電網建設需求。SPTN控制技術采用層次化控制模式，分為D- Controller （domain-Controller， 域內控制器）和S.Controller（Superfluity Domain Controller，域間控制器），其中D-Controller主要通過南向接口對網絡轉發(fā)層設備進行域內負責域內管理與控制;域間業(yè)務的控制則通過由D-Controller提供的北向接口，S-Controller完成對電網全部網絡資源的協(xié)調和業(yè)務調度。同時APP平臺通過開放接口連接S.Controller，實現(xiàn)對網絡資源可編程方式的查詢、管理及定制業(yè)務等功能。

3 SPTN技術在智能電網的典型應用

3.1 BOD業(yè)務快速提供

在智能電網中，分組業(yè)務比重日趨加大，分組業(yè)務對帶寬的消耗大大增加，且不同的業(yè)務，對帶寬、延遲等傳輸性能有不同的要求，比如視頻會議需要高帶寬、低延遲的保證;調度、監(jiān)控等關鍵任務非常注重低延遲，需要有剛性管道進行保障。BOD（Bandwidth OnDemand，按需帶寬調度）業(yè)務則是一種智能電網管道傳送的關鍵性性業(yè)務，可以根據用戶需求，提供定制化服務保障。在服務申請頁面，用戶自由選擇相應業(yè)務，并按需調整用戶網絡帶寬，提供優(yōu)質的差異化服務。

通過Web/ APP Client，SPTN完成定制業(yè)務，業(yè)務網絡帶寬和服務質量的自行選擇，并由D-controller協(xié)同各個S-Controller快速響應用戶突發(fā)性帶寬需求，大大降低了業(yè)務開通和帶寬調整時間，快速完成業(yè)務所需資源的協(xié)調和業(yè)務調度。

3.2 網絡虛擬化

網絡建設的經濟性是智能電網對傳送網絡建設的潛在需求。如何在同一個物理網絡中，對多種業(yè)務的運營進行高效協(xié)同，SPTN提供了具體的解決方案。

SPTN技術根據最終客戶的不同需求，實現(xiàn)抽象網絡資源虛擬化資源切片。在同一個物理網絡環(huán)境中，虛擬化出幾個獨立的邏輯網絡，如管理業(yè)務中的Ⅲ區(qū)監(jiān)控業(yè)務和Ⅳ區(qū)的行政辦公業(yè)務，在統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺下，虛擬成兩張邏輯獨立的網絡。針對不同的業(yè)務需求，采用不同的控制方案實現(xiàn)網絡資源調配。提供個性化差異服務和保障?；赟PTN的網絡虛擬化解決方案，實現(xiàn)了智能電網業(yè)務發(fā)展周期和投資情況而合理進行網絡規(guī)劃與部署，網絡業(yè)務實現(xiàn)分期有序展開，解決網絡設備重復投資建設的缺點。

3.3 傳送層和應用層協(xié)同

在傳統(tǒng)網絡中，智能電網傳送網和應用層相互獨立，調度隔離，傳送網絡的相對封閉性，導致不能很好適應靈活的按需業(yè)務管理調度要求。引入SDN技術后的SPTN系統(tǒng)架構采用三平面邏輯隔離而又有效協(xié)同工作的模式。上層應用可以通過網絡層提供的API接口，根據網絡資源情況動態(tài)調整業(yè)務，實現(xiàn)傳統(tǒng)電力傳送網的智能管道升級，實現(xiàn)應用與網絡的統(tǒng)一協(xié)調調度。

3.4 光電融合

現(xiàn)階段，智能電網網絡IP層承擔數(shù)據分組和轉發(fā);電網的光傳送層擔負大容量、超長距的業(yè)務傳送，為網絡IP層提供智能通道。兩張網絡相互獨立，分層、獨立規(guī)劃與運維管理。光傳送層僅僅負責IP層靜態(tài)物理鏈路資源保障，實現(xiàn)IP層無感知業(yè)務傳送和保護能。光傳輸層也無法探知IP層的動態(tài)業(yè)務需求變化，相對獨立的兩張網絡無法實現(xiàn)沒有真正意義上的協(xié)同工作，經濟性差。

在設備功能上，SPTN功能涵蓋了POTN功能，提供了波長、子波長、LSP、PW的控制和管理，融合了網絡分組技術和光傳送技術二者的優(yōu)勢。SPTN技術組網方案提高網絡資源利用率，實現(xiàn)一個智能融合的，靈活調度的高效智能傳輸網。

4 智能電網建設中的SPTN技術部署策略

在智能電網建設中，PTN網絡中絡中引入SDN Controller需要著重考兩方面的問題：

（1）大量現(xiàn)有網絡設備的利用。如何在不改動或最小化改動現(xiàn)網設備，最大程度降低網絡改動對現(xiàn)網業(yè)務的影響現(xiàn)網業(yè)務的情況下，完成SDN Controller的引入，完成智能電網升級改造;

（2）SDN Controller跟現(xiàn)網資源管理系統(tǒng)、運營系統(tǒng)的融合。

基于上述要求，并結合SPTN技術特點與網絡建設需求，SPTN網絡升級改造建議采取三步走方式進行：

（1）平滑演進的SPTN，通過統(tǒng)一網關系統(tǒng)虛擬技術，為SDN Controller提供開放的網絡能力。在不改動物理網絡轉發(fā)層面的基礎上，實現(xiàn)平滑演進;

（2）實現(xiàn)SDN Controller與網絡資源統(tǒng)一管理、運營，實現(xiàn)網絡系統(tǒng)智能融合，實現(xiàn)業(yè)務自動發(fā)放;

（3）逐步完成由邊緣到核心的演進，逐步升級網絡設備，提供開放的SPTN，實現(xiàn)南向接口標準化和資源共享。

5 結束語

PTN作為傳統(tǒng)的網絡業(yè)務承載的技術，引入了SDH，實現(xiàn)承載網絡架構的升級，適應電力傳送網業(yè)務大帶寬和IP化的發(fā)展要求。但隨著促進智能電網發(fā)展的指導意見提出后，如何更加高效提高電網智能化水平是急需解決的問題。在PTN中引入SDN技術，將網絡控制功能和數(shù)據轉發(fā)功能分開，使控制、轉發(fā)和接入變得靈活，滿足了信息高速發(fā)展時代的智能電網業(yè)務運營需求。

參考文獻

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