李芹 黃鑫 李文猛 仇勇 施玉祥

摘要：智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展催生了大量的電力新業(yè)務(wù)，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備面臨巨大的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備逐漸跟不上電力新業(yè)務(wù)的發(fā)展。在分析電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀以及SDN/NFV技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備劃分為兩種模型：傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型和SDN/NFV網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型，提出了電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備在控制平面和數(shù)據(jù)平面的演進(jìn)原則，總結(jié)了電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備的演進(jìn)方向，給出了電力系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用SDN/NFV網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型的應(yīng)用案例設(shè)計(jì)和分析，為電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備的發(fā)展及建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：緊耦合;SDN;控制器;NFV;Openflow

中圖分類號(hào)：TP393

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)覆蓋整個(gè)電力生產(chǎn)過程，包括電能的發(fā)、輸、變、配、用及調(diào)度等各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，支撐電網(wǎng)的安全和可靠運(yùn)行。隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展，電力信息化建設(shè)的深入，電力新業(yè)務(wù)的不斷增加，大能源思維與大數(shù)據(jù)思維的融合驅(qū)動(dòng)電力系統(tǒng)邁入電力大數(shù)據(jù)時(shí)代[1-3]。電力新業(yè)務(wù)的發(fā)展，給電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備帶來了前所未有的壓力：電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域覆蓋廣闊，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類繁多，缺乏集中統(tǒng)一管理，維護(hù)難度高;新業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)導(dǎo)致電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬受限，帶寬利用率低，業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度提升，流量調(diào)度困難，難以靈活部署關(guān)鍵的業(yè)務(wù)。傳統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備作為一種封閉式的系統(tǒng)，已逐漸跟不上電力新業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，這些都給智能電網(wǎng)的深入發(fā)展帶來了諸多的挑戰(zhàn)。

技術(shù)的變革推動(dòng)著網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備業(yè)務(wù)架構(gòu)的更新?lián)Q代，隨著開放、便于互操作的基礎(chǔ)設(shè)施和解決方案快速得到采用，隨著SDN技術(shù)的發(fā)展，提出了“軟件定義電網(wǎng)”的概念來解決電網(wǎng)與設(shè)備的緊耦合問題以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備軟件與硬件的緊耦合問題[4]。

通過分析電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，結(jié)合SDN體系架構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)，提出了電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備的在控制平面及數(shù)據(jù)平面發(fā)展和演進(jìn)原則，給出應(yīng)用案例描述與分析，為SDN技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展提供參考。

1 電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)按功能主要可以分為以下幾類業(yè)務(wù)：生產(chǎn)控制業(yè)務(wù)、管理信息業(yè)務(wù)以及話音視頻業(yè)務(wù)等，各種類型的業(yè)務(wù)特點(diǎn)不同，要求也不盡相同。

生產(chǎn)控制類業(yè)務(wù)多為低速數(shù)據(jù)，對(duì)帶寬要求不高，業(yè)務(wù)速率相對(duì)穩(wěn)定，但業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性要求高，其中遙控、遙調(diào)等業(yè)務(wù)更是與電網(wǎng)安全直接相關(guān)，可靠性要求較高，是電力系統(tǒng)較為特殊的一類窄帶業(yè)務(wù)。

管理信息類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的突發(fā)性，帶寬要求較高，覆蓋了除生產(chǎn)控制類的以外的所有數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)，但對(duì)于實(shí)時(shí)性的要求不高。

話音視頻類業(yè)務(wù)大多基于IP平臺(tái)，對(duì)帶寬要求較高，為保證語音的通話效果和視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量，必須保障該類數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

由于電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)性質(zhì)的不同，目前電力系統(tǒng)構(gòu)建了電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)分別承載不同類別的業(yè)務(wù)[5]，一般采用三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，核心、匯聚/骨干和接入，主要由傳統(tǒng)的交換機(jī)和路由器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。

在由交換機(jī)和路由器組成的傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，底層流量無論是靠二層MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)還是靠三層IP地址路由，這些轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則對(duì)上層業(yè)務(wù)來說都是透明的，這種透明性可以說是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的特性，為上層服務(wù)提供了方便，但是也為上層業(yè)務(wù)按需使用底層網(wǎng)絡(luò)資源造成了障礙，同時(shí)也給網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和擴(kuò)展性帶來不便。

隨著智能電力系統(tǒng)和電力企業(yè)信息化建設(shè)的推進(jìn)以及分布式能源的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的體量將以前所未有的速率增長(zhǎng)，這將給傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備帶來巨大的挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的發(fā)展對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備技術(shù)的發(fā)展提出了更高的要求。SDN作為一種新型的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，旨在實(shí)現(xiàn)上層業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)資源的直接控制與使用，可以解決電網(wǎng)與設(shè)備的緊耦合問題。SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的出現(xiàn)為電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備技術(shù)的發(fā)展提供了一種新思路。

2 SDN技術(shù)特點(diǎn)

SDN的核心是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序直接控制和使用底層的網(wǎng)絡(luò)資源，并且有一套開放的控制平面協(xié)議和開放的控制平面接口，包括北向接口（ Northbound Interface.NBI）和南向接口（也稱為控制平面接口，Control-Data-Plane Interfaces，CD-PI），用來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序?qū)Φ讓淤Y源的控制和使用，另外還需要控制器通過北向接口向應(yīng)用程序進(jìn)行反饋。SDN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如圖1所示。

由圖1可看出，SDN架構(gòu)體系采用了集中控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離的基本原則，應(yīng)用程序通過控制器可直接命令SDN執(zhí)行器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和功能處理。目前較為流行的南向標(biāo)準(zhǔn)接口是Openflow，北向接口為Openstack，這些均為開源技術(shù)[6]。

應(yīng)用程序（APP）對(duì)底層數(shù)據(jù)平面網(wǎng)絡(luò)資源的分配，需對(duì)底層資源進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃使用，以避免資源的沖突與重疊。

與SDN相近的另一個(gè)概念是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV），通過整合標(biāo)準(zhǔn)化的虛擬化技術(shù)將各種不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備嵌入到大容量的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)中。NFV的最終目標(biāo)是，通過基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的x86服務(wù)器、存儲(chǔ)和交換設(shè)備，來取代網(wǎng)絡(luò)中的私有專用的網(wǎng)元設(shè)備，通過軟硬件解耦及功能抽象，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能不再依賴于專用硬件，從而實(shí)現(xiàn)資源的充分靈活共享，新業(yè)務(wù)的快速開發(fā)和部署。

NFV與SDN雖然是是兩個(gè)相互獨(dú)立的概念，但在使用中存在一定的交集，采用SDN架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的NFV，可以工作的更為流暢和高效。Google在數(shù)據(jù)中心部署SDN，使得網(wǎng)絡(luò)利用率接近100%。從已部署SDN網(wǎng)絡(luò)的成功經(jīng)驗(yàn)來看，SDN架構(gòu)有可能減低30%-40%的總體擁有成本和60-80%的運(yùn)行維護(hù)成本，可以提高約1倍左右的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。

技術(shù)有自己的“進(jìn)化方向”和“行事邏輯”，具有“正反饋機(jī)制”和“自增強(qiáng)機(jī)制”[7]，在電力系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展及其正反饋機(jī)制的大趨勢(shì)下，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備也在朝著SDN/NFV的方向發(fā)展演進(jìn)，目前正在制定的IEC61850系列的國際標(biāo)準(zhǔn)中，已經(jīng)在討論SDN納入電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)體系中。

3 電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備的發(fā)展

電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備隨著電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求的發(fā)展經(jīng)歷了從低速到高速、從多類型逐漸穩(wěn)定至IP傳輸?shù)陌l(fā)展過程。這里將電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備劃分為兩類模型：傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型和SDN/NFV網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型。

3.1 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型

目前電力系統(tǒng)采用的是傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型，基于特定硬件構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)功能，硬件與軟件緊耦合，每個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)特定的網(wǎng)絡(luò)功能，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的類型在物理硬件上進(jìn)行區(qū)分，比如路由器、交換機(jī)、防火墻等，各種類型的設(shè)備根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需求工作于特定的網(wǎng)絡(luò)層次。路由器是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型中的典型代表設(shè)備，以路由器為例，其架構(gòu)體系發(fā)展大致經(jīng)歷了集中式和分布式兩種[8-10]，從設(shè)備內(nèi)的集中管理、控制和轉(zhuǎn)發(fā)，發(fā)展為設(shè)備內(nèi)分布式的管理、控制與轉(zhuǎn)發(fā)。

集中架構(gòu)的設(shè)備，所有的數(shù)據(jù)報(bào)文和協(xié)議報(bào)文都必須經(jīng)過CPU處理，因此會(huì)導(dǎo)致設(shè)備存在單點(diǎn)故障，存在處理瓶頸。分布式架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了控制平面與數(shù)據(jù)平面的分離，數(shù)據(jù)報(bào)文和協(xié)議報(bào)文各有專門的CPU進(jìn)行處理，避免了出現(xiàn)單點(diǎn)故障的可能。

從集中式到分布式的架構(gòu)，理論和實(shí)際上解決了集中式架構(gòu)由于CPU及總線帶來的瓶頸，增強(qiáng)了業(yè)務(wù)處理效率及處理能力，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的縱向可擴(kuò)展性，但并未打破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制平面和數(shù)據(jù)平面、硬件與軟件的緊耦合狀態(tài)。

隨著智能電網(wǎng)和分布式能源的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)新業(yè)務(wù)類型不斷擴(kuò)展，業(yè)務(wù)接入點(diǎn)大量增加，采用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型，需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求分析，篩選合適的組網(wǎng)方案，選取合適的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，提出網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能、功能要求，進(jìn)行大量、多類型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備擴(kuò)容配合，并根據(jù)具體的業(yè)務(wù)場(chǎng)景具體配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口、協(xié)議和功能，工作量大，業(yè)務(wù)部署周期長(zhǎng)。

3.2 SDN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型

SDN是一種集成的、可編排的網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制模式，針對(duì)不同的使用需求，建立服務(wù)層級(jí)協(xié)議，結(jié)合NFV技術(shù)，使得用戶在統(tǒng)一的硬件平臺(tái)上，在存取服務(wù)的同時(shí)，獲得應(yīng)有的保障，減少設(shè)備間的復(fù)雜連線，提高資源的利用率，減少設(shè)備空間占用、能源消耗，大大縮減業(yè)務(wù)的安裝部署時(shí)間。

這里提出的SDN/NFV網(wǎng)絡(luò)模型，可以理解為基于通用硬件實(shí)現(xiàn)特定應(yīng)用功能，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能，在統(tǒng)一硬件平臺(tái)上由軟件區(qū)分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型，如圖4所示。一般情況下，統(tǒng)一的硬件平臺(tái)相對(duì)獨(dú)立，中間層的SDN控制器和上層的應(yīng)用程序可存在于相同或不同的物理設(shè)備內(nèi)，這樣就解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備存在的硬件與軟件緊耦合的問題，同時(shí)也可獲得有效的故障保證機(jī)制。

這種SDN的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型較傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型來講，具有以下優(yōu)勢(shì)：

——硬件平臺(tái)趨于歸一化，可大大減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件類型，弱化設(shè)備的硬件影響，解除了軟件與硬件的緊耦合;

——弱化設(shè)備類型的邊界，在同一硬件平臺(tái)上通過軟件實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)功能，或?qū)⒉煌木W(wǎng)絡(luò)功能與系統(tǒng)協(xié)同工作;

——實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的空間分離，控制、管理和轉(zhuǎn)發(fā)不局限于一個(gè)物理設(shè)備內(nèi)部，擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的橫向功能分布與聯(lián)絡(luò);

——通過統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化降低設(shè)備成本及能耗，減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的創(chuàng)新周期，加快其市場(chǎng)化進(jìn)程。

SDN的網(wǎng)絡(luò)模型是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)展的趨勢(shì)，利用SDN/NFV技術(shù)進(jìn)行邊緣網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元的改造，進(jìn)行接入網(wǎng)功能的虛擬化，可縮短新業(yè)務(wù)的部署周期，大大減少相應(yīng)的工作量。

3.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在電力系統(tǒng)的演進(jìn)分析

從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型到SDN/NFV的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型的發(fā)展，不是一蹴而就的過程。電力系統(tǒng)不同業(yè)務(wù)類型對(duì)于安全性、可靠性、傳輸時(shí)延等方面有著不同的需求，在經(jīng)過批量試點(diǎn)和完全性檢測(cè)驗(yàn)證之后，新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型才能夠大量使用，因此電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備演進(jìn)到SDN/NFV模型還需要相對(duì)長(zhǎng)的一段過渡時(shí)間。

12RS（Interface to the Routing System）路由系統(tǒng)接口，是IETF參與SDN提出的草案，目的是在傳統(tǒng)的路由器的控制層面上提供一個(gè)北向接口來與外部控制層通信，外部控制層通過設(shè)備反饋的事件、拓?fù)渥兓⒘髁拷y(tǒng)計(jì)等信息來動(dòng)態(tài)地下發(fā)路由狀態(tài)、策略等到各個(gè)設(shè)備上去[11-13]。I2RS沿用了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中正在使用的路由、轉(zhuǎn)發(fā)等結(jié)構(gòu)與功能，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的擴(kuò)展與豐富。相對(duì)于用新的架構(gòu)來完全取代現(xiàn)有控制層面的技術(shù)，12RS是在傳統(tǒng)路由器上實(shí)現(xiàn)SDN的一個(gè)折中方案，也是一種過渡方案。針對(duì)電力典型的MPLS縱向網(wǎng)絡(luò)以及按VPN進(jìn)行業(yè)務(wù)劃分的模式，可以通過部署特定的應(yīng)用程序，如流量調(diào)度APP、網(wǎng)絡(luò)分析APP、自動(dòng)部署APP和MPLS VPN管理APP等應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)基于用戶策略和VPN對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行精細(xì)化的選路控制，流量智能化調(diào)度，從而簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理，提升鏈路利用率，有效保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)端到端的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

關(guān)于基于SDN/NFV架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的測(cè)試與性能、功能以及安全性驗(yàn)證方面，目前思博倫（SPI-ERNT）、IXIA等網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀制造商均可提供針對(duì)南向接口openflow協(xié)議、NFV虛擬化設(shè)備以及SDN控制器相關(guān)測(cè)試套件，可測(cè)試SDN/NFV網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能、功能、可靠性、一致性、互通性等。這些都為SDN/NFV網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模型在電力系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展奠定的基礎(chǔ)。

總的來講，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備的演進(jìn)主要在于控制平面和數(shù)據(jù)平面這兩個(gè)平面，追求的目標(biāo)是更好地控制網(wǎng)絡(luò)，把網(wǎng)絡(luò)控制模塊化，對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制平面進(jìn)行適當(dāng)?shù)能浖橄?，使之可演進(jìn)。

（1）控制平面演進(jìn)的主要核心原則

控制平面演進(jìn)的核心原則可總結(jié)為：虛擬隔離、深度可控、面向大網(wǎng)?？刂破矫嬷攸c(diǎn)解決資源統(tǒng)一抽象與網(wǎng)絡(luò)虛擬化。基于三維網(wǎng)絡(luò)資源抽象技術(shù)，對(duì)底層資源進(jìn)行毫秒級(jí)的感知與檢測(cè);支持虛網(wǎng)劃分、流量隔離、帶寬隔離、虛網(wǎng)映射，支持大規(guī)模并行實(shí)驗(yàn)和破壞性測(cè)試的需求，支持虛網(wǎng)切片的分鐘級(jí)創(chuàng)建與刪除;基于服務(wù)編排與適配技術(shù)，為用戶提供1-7層的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?實(shí)現(xiàn)跨地域大規(guī)模組網(wǎng)，整網(wǎng)實(shí)現(xiàn)流量管控。

（2）數(shù)據(jù)平面演進(jìn)的核心原則

數(shù)據(jù)平面演進(jìn)的核心原則是：開放式的態(tài)度，演進(jìn)式的發(fā)展。支持多種可編排技術(shù)，支持多種數(shù)據(jù)平面的設(shè)備，可編程虛擬化路由器、Openflow設(shè)備、廣義SDN的路由器、交換機(jī)、VODP（虛擬開放數(shù)據(jù)平面）等。

電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)最終的演進(jìn)方向應(yīng)是SCN（Service Customized Network，服務(wù)定制網(wǎng)絡(luò)），由應(yīng)用的需求驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的編排，由服務(wù)化（計(jì)算、存儲(chǔ)、傳輸資源消化）、虛擬化（統(tǒng)計(jì)復(fù)用、Qos按需保障等）和智能化（深度感知分、動(dòng)態(tài)智能調(diào)度等）三部分有機(jī)結(jié)合，網(wǎng)絡(luò)控制平面通過服務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)實(shí)現(xiàn)一定的服務(wù)功能。

4 電力系統(tǒng)SDN/NFV應(yīng)用案例設(shè)計(jì)

隨著電力新業(yè)務(wù)的增加以及“三集五大”建設(shè)的完成，內(nèi)部應(yīng)用系統(tǒng)不斷增多，為實(shí)現(xiàn)各類系統(tǒng)可靠、安全的運(yùn)行以及各類信息、數(shù)據(jù)的備份容災(zāi)，數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)容、建設(shè)成為迫切需求。電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的特點(diǎn)及應(yīng)用需求是SDN落地應(yīng)用最佳切入點(diǎn)。這里給出了基于SDN技術(shù)設(shè)計(jì)的電力數(shù)據(jù)中心方案，拓?fù)淙鐖D5所示。

由圖5可看出，該方案采用分區(qū)設(shè)計(jì)，將數(shù)據(jù)中心分為SDN接入?yún)^(qū)、SDN匯聚區(qū)和SDN核心區(qū)。核心區(qū)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)互通及周邊功能區(qū)域的連通以及資源的調(diào)度與管理。在核心交換機(jī)下，部署兩臺(tái)云安全防護(hù)網(wǎng)關(guān)，保障整個(gè)SDN數(shù)據(jù)中心南北向的安全防護(hù)。采用NFV技術(shù)設(shè)置多個(gè)相互獨(dú)立的虛擬防火墻系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)路由協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)地址翻譯（ NAT），狀態(tài)檢測(cè)，IPSECVPN，攻擊防范等安全業(yè)務(wù)功能，為數(shù)據(jù)中心東西向的流量提供安全防護(hù)，并可根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整各虛擬防火墻系統(tǒng)的資源占用。

SDN接入?yún)^(qū)的SDN控制器以集群方式部署，通過混合虛擬可擴(kuò)展局域網(wǎng)（ VxLAN）技術(shù)，將基于VLAN技術(shù)的云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)通過核心交換機(jī)轉(zhuǎn)換接入VxLAN網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)三層數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一管理。SDN匯聚區(qū)的SDN匯聚器作為VxLAN網(wǎng)絡(luò)與VLAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的三層轉(zhuǎn)換設(shè)備，通過與核心交換機(jī)互通，實(shí)現(xiàn)東西向網(wǎng)絡(luò)資源的拉通，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)與原有傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層拉通。

通過采用SDN技術(shù)，本方案橫向融合傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，通過集中控制的方案簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、簡(jiǎn)化運(yùn)維、實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)、對(duì)應(yīng)用的感知，最終可實(shí)現(xiàn)面向應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化運(yùn)維，統(tǒng)一簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理。

5 結(jié)論

電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備演進(jìn)的方向是在保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和業(yè)務(wù)可靠性的前提下實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)路徑、業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)的全面監(jiān)管，從服務(wù)層面和控制層面來看網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)基于控制器的應(yīng)用規(guī)劃。SDN網(wǎng)絡(luò)模型架構(gòu)已是現(xiàn)在進(jìn)行時(shí)的演變趨勢(shì)。結(jié)合電力業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行的對(duì)比測(cè)試，在SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模型下，可大大提高網(wǎng)絡(luò)的帶寬利用率，降低新業(yè)務(wù)的上線時(shí)間，提供較好的業(yè)務(wù)部署和運(yùn)維體驗(yàn)。SDN這種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在越來越多的行業(yè)中得到應(yīng)用，隨著SDN網(wǎng)絡(luò)越來越多，如何讓SDN網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)工作是一個(gè)值得關(guān)注和思考的問題。

參考文獻(xiàn)

[1]高志遠(yuǎn)，姚建國，曹陽，等，智能電網(wǎng)發(fā)展機(jī)理研究初探[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，42（5）：116-121.

[2] 薛禹勝，賴業(yè)寧，大能源思維與大數(shù)據(jù)思維的融合[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2016，40（1）：1-8.

[3] 曲朝陽，陳帥，楊帆，等，基于云計(jì)算技術(shù)的電力大數(shù)據(jù)預(yù)處理屬性約簡(jiǎn)方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2014，38（8）：76-71.

[4]曹袖，黃瀚，王雪平，等，軟件定義電網(wǎng)：概念、結(jié)構(gòu)與示例[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2016，40（6）：1-9

[5] 周雅，智能化電力調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)建設(shè)方案研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015，43（6）：133-137.

[6] 李俊武，云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)珠璣[M].北京：電子工業(yè)出版社，2015.

[7] 布萊思·阿瑟（Brian Arthur），技術(shù)的本質(zhì)[M].杭州：浙江人民出版社出版，2 014.

[8]李萬林，彭來獻(xiàn)，鄭少仁，路由器體系結(jié)構(gòu)演變和未來發(fā)展趨勢(shì)[J]，電訊技術(shù)，2002，（05）：148-153

[9]徐偉明，江學(xué)智，陳文龍，路由器分布式控制研究綜述[J]，電子學(xué)報(bào)，2010，38（8）：1892-1899

[10] 李芹，盧長(zhǎng)燕，霍學(xué)松，等，電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)測(cè)試模型[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，39（1）：187-193

[11] HARES S，WHITE R， SoftwarrDefined Networks and theInterface to the Routing System （12RS） [J]， IEEE InternetComputing. 2013，17（4）：84-88

[12]HAAS J.12RS Ephemeral State Requirements[OL]， draft-ietf-i2rs-ephemeral-state-ll， 2016.6

[13]ATLAS A.An Architecture for the Interface to the RoutingSystem[OLl， draft ietf-12rrarchitecture-15， 2016.4