孟祥迪

摘要 PTN在智能電網(wǎng)建設(shè)中大規(guī)模部署，較好地滿足了電網(wǎng)管理業(yè)務(wù)和生產(chǎn)業(yè)務(wù)的承載需求。隨著網(wǎng)絡(luò)面向互聯(lián)網(wǎng)為中心的業(yè)務(wù)高速發(fā)展，對智能電網(wǎng)傳送網(wǎng)也提出了新的需求：一是業(yè)務(wù)快速開通，尤其是跨域業(yè)務(wù)開通;二是網(wǎng)絡(luò)帶寬實時調(diào)，等等。而現(xiàn)有的PTN網(wǎng)絡(luò)很難滿足上述要求。因此，在現(xiàn)有PTN網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上引入SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，為PTN網(wǎng)絡(luò)提供智能化控制平面技術(shù)，將PTN網(wǎng)絡(luò)升級為SPTN，提高網(wǎng)絡(luò)的智能化、資源利用率。

[關(guān)鍵詞]智能電網(wǎng)PTN（分組傳送網(wǎng)）SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）SPTN（軟件定義分組傳送網(wǎng)）

1 引言

2015年7月，為提高輸電網(wǎng)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(guān)于促進智能電網(wǎng)發(fā)展的指導(dǎo)意見》?！兑庖姟诽岢隽诉M行國家智能電網(wǎng)戰(zhàn)略規(guī)劃的要求：到2020年，初步建成智能電網(wǎng)體系。智能通信系統(tǒng)作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，必須確保電網(wǎng)在更安全、更可靠與更經(jīng)濟的環(huán)境下良好運行。為了提高電網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)，明確指出要求把云計算、大數(shù)據(jù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)以及移動互聯(lián)網(wǎng)與光纖傳送網(wǎng)等信息通信新技術(shù)廣泛應(yīng)用到電力系統(tǒng)信息化建設(shè)中。

根據(jù)《意見》的指導(dǎo)思想，智能電網(wǎng)應(yīng)對上層應(yīng)用提供更加友好的用戶互動界面，實現(xiàn)按需帶寬服務(wù)和性能監(jiān)視，提供業(yè)務(wù)快速發(fā)放能力等。這些需求也推動了SDN技術(shù)在智能電網(wǎng)應(yīng)用，同時也推動PTN技術(shù)的進一步演進。SPTN就是在ICT時代背景下，PTN在智能電網(wǎng)信息技術(shù)演進的結(jié)果，實現(xiàn)了SDN與PrN智能融合，完成了網(wǎng)絡(luò)可編程的集中式控制，更好地滿足以網(wǎng)絡(luò)傳送為中心的業(yè)務(wù)運營需求。

2 SPTN相關(guān)技術(shù)

SPTN是PTN和SDN技術(shù)的智能深度融合的產(chǎn)物，全網(wǎng)業(yè)務(wù)的部署統(tǒng)一由網(wǎng)絡(luò)SDNController實現(xiàn)，達到對現(xiàn)有電力網(wǎng)設(shè)備的自動升級與改造。SDN技術(shù)的引進，推動了原有PTN網(wǎng)絡(luò)向更先進、更高效的SPTN技術(shù)的演進。

2.1 SPTN系統(tǒng)技術(shù)特點

（1）按需定義的SDN網(wǎng)絡(luò)，一方面設(shè)備向控制器開放業(yè)務(wù)編排能力，另一方面控制器面向應(yīng)用開放網(wǎng)絡(luò)能力，提供按需調(diào)整、高效創(chuàng)新的分組傳送網(wǎng)絡(luò)。

（2）先進的SPTN技術(shù)電網(wǎng)信息化建設(shè)的集中控制，采用更加合理有效的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和更加強大的路由計算與業(yè)務(wù)規(guī)劃規(guī)劃能力，提供了電力傳送網(wǎng)整體資源優(yōu)化和調(diào)整能力;

（3）層次化SPTN控制技術(shù)，更加契合智能電網(wǎng)工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模組網(wǎng)的需求，滿足電網(wǎng)二次系統(tǒng)的組網(wǎng)需求。

2.2 SPTN系統(tǒng)架構(gòu)

SPTN系統(tǒng)，引入了SDN技術(shù)，整體系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)發(fā)平面、控制平面和應(yīng)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(gòu)如圖1所示。

SPTN網(wǎng)絡(luò)提供了層次化的控制技術(shù)。網(wǎng)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(wǎng)組網(wǎng)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(wǎng)建設(shè)需求。SPTN控制技術(shù)采用層次化控制模式，分為D- Controller （domain-Controller， 域內(nèi)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(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)層設(shè)備進行域內(nèi)負責(zé)域內(nèi)管理與控制;域間業(yè)務(wù)的控制則通過由D-Controller提供的北向接口，S-Controller完成對電網(wǎng)全部網(wǎng)絡(luò)資源的協(xié)調(diào)和業(yè)務(wù)調(diào)度。同時APP平臺通過開放接口連接S.Controller，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源可編程方式的查詢、管理及定制業(yè)務(wù)等功能。

3 SPTN技術(shù)在智能電網(wǎng)的典型應(yīng)用

3.1 BOD業(yè)務(wù)快速提供

在智能電網(wǎng)中，分組業(yè)務(wù)比重日趨加大，分組業(yè)務(wù)對帶寬的消耗大大增加，且不同的業(yè)務(wù)，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(diào)度、監(jiān)控等關(guān)鍵任務(wù)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(diào)度）業(yè)務(wù)則是一種智能電網(wǎng)管道傳送的關(guān)鍵性性業(yè)務(wù)，可以根據(jù)用戶需求，提供定制化服務(wù)保障。在服務(wù)申請頁面，用戶自由選擇相應(yīng)業(yè)務(wù)，并按需調(diào)整用戶網(wǎng)絡(luò)帶寬，提供優(yōu)質(zhì)的差異化服務(wù)。

通過Web/ APP Client，SPTN完成定制業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)帶寬和服務(wù)質(zhì)量的自行選擇，并由D-controller協(xié)同各個S-Controller快速響應(yīng)用戶突發(fā)性帶寬需求，大大降低了業(yè)務(wù)開通和帶寬調(diào)整時間，快速完成業(yè)務(wù)所需資源的協(xié)調(diào)和業(yè)務(wù)調(diào)度。

3.2 網(wǎng)絡(luò)虛擬化

網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的經(jīng)濟性是智能電網(wǎng)對傳送網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的潛在需求。如何在同一個物理網(wǎng)絡(luò)中，對多種業(yè)務(wù)的運營進行高效協(xié)同，SPTN提供了具體的解決方案。

SPTN技術(shù)根據(jù)最終客戶的不同需求，實現(xiàn)抽象網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化資源切片。在同一個物理網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，虛擬化出幾個獨立的邏輯網(wǎng)絡(luò)，如管理業(yè)務(wù)中的Ⅲ區(qū)監(jiān)控業(yè)務(wù)和Ⅳ區(qū)的行政辦公業(yè)務(wù)，在統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺下，虛擬成兩張邏輯獨立的網(wǎng)絡(luò)。針對不同的業(yè)務(wù)需求，采用不同的控制方案實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)配。提供個性化差異服務(wù)和保障?；赟PTN的網(wǎng)絡(luò)虛擬化解決方案，實現(xiàn)了智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展周期和投資情況而合理進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與部署，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)實現(xiàn)分期有序展開，解決網(wǎng)絡(luò)設(shè)備重復(fù)投資建設(shè)的缺點。

3.3 傳送層和應(yīng)用層協(xié)同

在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，智能電網(wǎng)傳送網(wǎng)和應(yīng)用層相互獨立，調(diào)度隔離，傳送網(wǎng)絡(luò)的相對封閉性，導(dǎo)致不能很好適應(yīng)靈活的按需業(yè)務(wù)管理調(diào)度要求。引入SDN技術(shù)后的SPTN系統(tǒng)架構(gòu)采用三平面邏輯隔離而又有效協(xié)同工作的模式。上層應(yīng)用可以通過網(wǎng)絡(luò)層提供的API接口，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源情況動態(tài)調(diào)整業(yè)務(wù)，實現(xiàn)傳統(tǒng)電力傳送網(wǎng)的智能管道升級，實現(xiàn)應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度。

3.4 光電融合

現(xiàn)階段，智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)IP層承擔(dān)數(shù)據(jù)分組和轉(zhuǎn)發(fā);電網(wǎng)的光傳送層擔(dān)負大容量、超長距的業(yè)務(wù)傳送，為網(wǎng)絡(luò)IP層提供智能通道。兩張網(wǎng)絡(luò)相互獨立，分層、獨立規(guī)劃與運維管理。光傳送層僅僅負責(zé)IP層靜態(tài)物理鏈路資源保障，實現(xiàn)IP層無感知業(yè)務(wù)傳送和保護能。光傳輸層也無法探知IP層的動態(tài)業(yè)務(wù)需求變化，相對獨立的兩張網(wǎng)絡(luò)無法實現(xiàn)沒有真正意義上的協(xié)同工作，經(jīng)濟性差。

在設(shè)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(wǎng)絡(luò)分組技術(shù)和光傳送技術(shù)二者的優(yōu)勢。SPTN技術(shù)組網(wǎng)方案提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，實現(xiàn)一個智能融合的，靈活調(diào)度的高效智能傳輸網(wǎng)。

4 智能電網(wǎng)建設(shè)中的SPTN技術(shù)部署策略

在智能電網(wǎng)建設(shè)中，PTN網(wǎng)絡(luò)中絡(luò)中引入SDN Controller需要著重考兩方面的問題：

（1）大量現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的利用。如何在不改動或最小化改動現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，最大程度降低網(wǎng)絡(luò)改動對現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的影響現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的情況下，完成SDN Controller的引入，完成智能電網(wǎng)升級改造;

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

基于上述要求，并結(jié)合SPTN技術(shù)特點與網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求，SPTN網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)關(guān)系統(tǒng)虛擬技術(shù)，為SDN Controller提供開放的網(wǎng)絡(luò)能力。在不改動物理網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)層面的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)平滑演進;

（2）實現(xiàn)SDN Controller與網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)一管理、運營，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)智能融合，實現(xiàn)業(yè)務(wù)自動發(fā)放;

（3）逐步完成由邊緣到核心的演進，逐步升級網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，提供開放的SPTN，實現(xiàn)南向接口標(biāo)準化和資源共享。

5 結(jié)束語

PTN作為傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)承載的技術(shù)，引入了SDH，實現(xiàn)承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的升級，適應(yīng)電力傳送網(wǎng)業(yè)務(wù)大帶寬和IP化的發(fā)展要求。但隨著促進智能電網(wǎng)發(fā)展的指導(dǎo)意見提出后，如何更加高效提高電網(wǎng)智能化水平是急需解決的問題。在PTN中引入SDN技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)控制功能和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能分開，使控制、轉(zhuǎn)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(wǎng)業(yè)務(wù)運營需求。

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