構(gòu)建“保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”采用PTN和SDN技術(shù)的適應(yīng)性分析概要

1、構(gòu)建構(gòu)建“保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”采用采用PTN和和SDN技術(shù)的適應(yīng)性分析技術(shù)的適應(yīng)性分析主講人：陳咨彤主講人：陳咨彤第三組成員：陳咨彤、陳楠、李梅燕、張冬祺1. PTN在構(gòu)建在構(gòu)建“保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”中的應(yīng)用中的應(yīng)用1.1 需求分析需求分析1.2 “保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”體系框架體系框架1.3 技術(shù)指標(biāo)分析技術(shù)指標(biāo)分析2. SDN在構(gòu)建在構(gòu)建“保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”中的應(yīng)用中的應(yīng)用2.1 需求分析需求分析2.2 “保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”體系框架體系框架2.3 技術(shù)指標(biāo)分析技術(shù)指標(biāo)分析 1. PTN在構(gòu)建在構(gòu)建“保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”中中的應(yīng)用的應(yīng)用 1.1 需求分析

2、需求分析 1.2 “保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”體系框架體系框架 1.3 技術(shù)指標(biāo)分析技術(shù)指標(biāo)分析1.1 需求分析需求分析 電力通信網(wǎng)是確保電網(wǎng)生產(chǎn)、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段，而承載著配電自動(dòng)化、用電信息采集、負(fù)荷控制管理等多項(xiàng)業(yè)務(wù)的配用電通信網(wǎng)絡(luò)目前正處于建設(shè)階段。隨著電力生產(chǎn)信息化建設(shè)的推進(jìn)和配電自動(dòng)化水平的不斷提高，各種生產(chǎn)和管理信息逐漸多元化，并向著全I(xiàn)P的方向演進(jìn)。配用電各種業(yè)務(wù)的信息分區(qū)、安全等級(jí)、實(shí)時(shí)性、可靠性要求各異，需要通信網(wǎng)提供可區(qū)分的服務(wù)保障，而常用的EPON、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、SDH/MSTP技術(shù)等采用多套設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)承載業(yè)務(wù)的物理隔離，帶寬利用率低，擴(kuò)容成本高。1.1 需

3、求分析需求分析 目前，有可能承載廣域控制保護(hù)業(yè)務(wù)的電力通信網(wǎng)絡(luò)有SDH 傳輸網(wǎng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)。SDH 傳輸網(wǎng)傳輸網(wǎng)110 kV 站點(diǎn)的帶寬一般為155 Mbps 622 Mbps，35 kV 站點(diǎn)帶寬一般為155 Mbps，存在擴(kuò)容困難擴(kuò)容困難和時(shí)間同步難時(shí)間同步難的問(wèn)題。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)110 kV站點(diǎn)一般采用路由器2 Mbps 雙歸接入，存在帶寬小帶寬小和時(shí)延大時(shí)延大的問(wèn)題。綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)110 kV 站點(diǎn)一般采用千兆裸光纖以太網(wǎng)或者10 Mbps 的SDH 專線接入方式，根據(jù)電監(jiān)會(huì)34 號(hào)文，綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)不能承不能承載生產(chǎn)控制類業(yè)務(wù)載生產(chǎn)控制類業(yè)務(wù)。因此，只有采用新的網(wǎng)

4、絡(luò)承載廣域保護(hù)控制系統(tǒng)。 PTN 作為一種新型網(wǎng)絡(luò)，綜合了傳統(tǒng)以太網(wǎng)和SDH 的優(yōu)點(diǎn)，一方面，PTN 是分組交換內(nèi)核分組交換內(nèi)核，能夠進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)包交換; 另一方面與SDH相似，PTN 具備完善的保護(hù)完善的保護(hù)和恢復(fù)能力恢復(fù)能力。因此在智能電網(wǎng)中引入了PTN技術(shù)。1.2 “保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”體系框架體系框架 PTN支持的最大速率網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口只有10GE（萬(wàn)兆以太網(wǎng)）接口，其優(yōu)勢(shì)在小顆粒業(yè)務(wù)的靈活接入靈活接入、匯聚收斂匯聚收斂和統(tǒng)計(jì)復(fù)用統(tǒng)計(jì)復(fù)用上，因此，工程上一般將PTN定位于匯聚層/接入層。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模以及帶寬容量的規(guī)劃，在配用電網(wǎng)絡(luò)中將PTN定位在匯聚層，組網(wǎng)拓?fù)淙缦聢D所示1.2

5、 “保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”體系框架體系框架 核心層節(jié)點(diǎn)可包括中心站中心站及220 kV變電站變電站，負(fù)責(zé)提供核心節(jié)點(diǎn)間的局間中繼，通過(guò)核心路由器將相關(guān)匯聚層節(jié)點(diǎn)直接相連匯聚層由匯聚節(jié)點(diǎn)匯聚節(jié)點(diǎn)及核心節(jié)點(diǎn)核心節(jié)點(diǎn)組成，匯聚節(jié)點(diǎn)包括110/220 kV變電站，負(fù)責(zé)一定區(qū)域內(nèi)業(yè)務(wù)的匯聚和疏導(dǎo)。接入層由接入節(jié)點(diǎn)接入節(jié)點(diǎn)及匯聚節(jié)點(diǎn)匯聚節(jié)點(diǎn)組成，采用相切環(huán)結(jié)構(gòu)，接入節(jié)點(diǎn)包括35/110kV變電站，負(fù)責(zé) 10 kV配電通信網(wǎng)的接入，采用以太網(wǎng)交換機(jī)連接各種配電終端設(shè)備，覆蓋各個(gè)開(kāi)閉所、環(huán)網(wǎng)柜、配電所、柱上開(kāi)關(guān)等。1.2 “保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”體系框架體系框架 PTN網(wǎng)絡(luò)建成后，營(yíng)銷自動(dòng)化、ERP系

6、統(tǒng)、視頻監(jiān)控、高清會(huì)議電視等IP類業(yè)務(wù)將首先利用此平臺(tái)傳輸。調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)將逐漸傳輸過(guò)渡至PTN傳輸。配網(wǎng)自動(dòng)化、輸電線路在線監(jiān)測(cè)、用電信息互動(dòng)化系統(tǒng)等業(yè)務(wù)也將因PTN傳送網(wǎng)而得以實(shí)現(xiàn)。1.3 技術(shù)指標(biāo)分析技術(shù)指標(biāo)分析 PTN能實(shí)現(xiàn)能實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)電力通信網(wǎng)的多業(yè)務(wù)隔離電力通信網(wǎng)的多業(yè)務(wù)隔離 在電力通信網(wǎng)中采用PTN端到端的偽線仿真技術(shù)，可以承載對(duì)實(shí)時(shí)性要求較低的生產(chǎn)調(diào)度管理信息(MIS)、電能采集及故障監(jiān)測(cè)等業(yè)務(wù)，還可以承載對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的調(diào)度電話及行政電話業(yè)務(wù)、視頻會(huì)議業(yè)務(wù);隨著PTN技術(shù)的進(jìn)一步成熟，還可以直接承載對(duì)實(shí)時(shí)性要求最高的電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制業(yè)務(wù)。 PTN對(duì)電力通信網(wǎng)的對(duì)電力通信網(wǎng)的QoS時(shí)延

7、保證時(shí)延保證 PTN繼承以太網(wǎng)IEEE802. 1p排隊(duì)特性對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行優(yōu)先級(jí)調(diào)度，遵循低優(yōu)先級(jí)不沖擊高優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)不下溢到低優(yōu)先級(jí)的原則，使用DiffServ區(qū)分服務(wù)的端到端QoS機(jī)制，以此確定轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的優(yōu)先性，使得配網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)可以對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行差異化處理，改善電力業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流特性、提高網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率，降低延遲 PTN對(duì)電力通信網(wǎng)的生存對(duì)電力通信網(wǎng)的生存性性 采用基于傳輸平面的保護(hù)倒換技術(shù)和基于控制面的恢復(fù)技術(shù)，大大的增強(qiáng)了通信網(wǎng)的生存性。 PTN對(duì)電力通信網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)復(fù)對(duì)電力通信網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)復(fù)用用 PTN繼承以太網(wǎng)交換機(jī)的統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能，可以實(shí)現(xiàn)100K的帶寬顆粒，作為傳送網(wǎng)的PTN網(wǎng)絡(luò)支持高達(dá)10

8、G以上的容量。 PTN對(duì)電力通信網(wǎng)的時(shí)間同對(duì)電力通信網(wǎng)的時(shí)間同步步 PTN對(duì)傳輸?shù)臅r(shí)延和丟包率改進(jìn)不僅遵循G.8261要求，同時(shí)采IEEE1588協(xié)議，同步精度可以達(dá)到亞微秒級(jí)，具有嚴(yán)格的定時(shí)同步功能，能解決電力生產(chǎn)業(yè)務(wù)的測(cè)量和控制應(yīng)用分布網(wǎng)絡(luò)定時(shí)。1.3 技術(shù)指標(biāo)分析技術(shù)指標(biāo)分析 2. SDN在構(gòu)建在構(gòu)建“保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”中中的應(yīng)用的應(yīng)用 2.1 需求分析需求分析 2.2 “保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”體系框架體系框架 2.3 技術(shù)指標(biāo)分析技術(shù)指標(biāo)分析2.1 需求分析需求分析 電力通信網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)支撐平臺(tái)，在保障電網(wǎng)安全運(yùn)行、市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)和公司現(xiàn)代化管理等方面發(fā)揮著重要作用。隨著

9、當(dāng)前電力通信網(wǎng)絡(luò)的巨型化巨型化、異構(gòu)化異構(gòu)化和電電力業(yè)務(wù)的爆炸式增長(zhǎng)力業(yè)務(wù)的爆炸式增長(zhǎng)，傳統(tǒng)以SDH 技術(shù)為基礎(chǔ)的電力承載網(wǎng)已無(wú)法滿足其“動(dòng)態(tài)資源分配、流量可觀可控”的需求。采取通信與信息網(wǎng)協(xié)同建設(shè)，進(jìn)一步向更高層面的ICT 方向發(fā)展，將會(huì)使電力通信網(wǎng)絡(luò)取得系統(tǒng)層面的效果。 作為目前最熱門的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)的控制層面控制層面與數(shù)據(jù)層面數(shù)據(jù)層面分離，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)虛擬網(wǎng)絡(luò)虛擬化化、集中控制集中控制、流量管控流量管控、QoS 保障保障和快速故障診斷快速故障診斷等功能。SDN 技術(shù)可以改變現(xiàn)有電力通信網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)配置、運(yùn)行效果差等現(xiàn)狀，并與以服務(wù)器領(lǐng)域?yàn)榇淼闹髡緞?dòng)態(tài)化趨勢(shì)相吻合

10、，促進(jìn)電力通信網(wǎng)向ICT方向的演進(jìn)，成為構(gòu)建電力通信網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇之一。2.2 “保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”體系框架體系框架 當(dāng)前電力通信網(wǎng)僅從傳輸信道進(jìn)行優(yōu)化，并沒(méi)有滿足電力生產(chǎn)流程對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的可觀察、可控制的要求，電力各個(gè)業(yè)務(wù)部門只有在獲得對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的控制能力前提下，才能將其業(yè)務(wù)與通信緊密融合。 基于OpenFlow 的電力通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)框架圖如下圖所示2.2 “保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”體系框架體系框架在通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)化條件下，電力通信網(wǎng)成“虛擬豎虛擬豎井井”結(jié)構(gòu)，各部門擁有自己的虛擬網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)自己的業(yè)務(wù)特性配置虛擬網(wǎng)絡(luò)。電力部門中心站的虛擬網(wǎng)虛擬網(wǎng)平臺(tái)控制器平臺(tái)控制器協(xié)調(diào)通信資源的分配，

11、并劃分虛擬網(wǎng)絡(luò)；而各業(yè)務(wù)部門的控制服務(wù)控制服務(wù)器器則根據(jù)各自的生產(chǎn)流程來(lái)配置、監(jiān)控其通信網(wǎng)絡(luò)，控制器與電力業(yè)務(wù)流程相結(jié)合的模型設(shè)計(jì)及其優(yōu)化算法成為技術(shù)關(guān)鍵?？刂破魇翘嵘ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)性能、資源共享能力的技術(shù)關(guān)鍵，更重要的是其提供了將通信網(wǎng)絡(luò)融入電力業(yè)務(wù)流程的途徑。2.2 “保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)專網(wǎng)”體系框架體系框架 右圖為電力通信網(wǎng)匯聚層SDN 的總體架構(gòu) 在右圖電力通信架構(gòu)中，采用SDN 構(gòu)成一個(gè)控制/轉(zhuǎn)發(fā)分離的網(wǎng)絡(luò)，各部門很容易在控制器上編程控制網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)行為，并實(shí)現(xiàn)BAS、防火墻等硬件功能2.3 技術(shù)指標(biāo)分析技術(shù)指標(biāo)分析 虛擬網(wǎng)資源分配和隔離 OpenFlow 網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)樘摂M網(wǎng)絡(luò)分配資源，區(qū)分不同的流量，將不同的流量交給不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行處理。其可以將電力通信網(wǎng)絡(luò)中，不同部門的業(yè)務(wù)流量進(jìn)