SDN网络在电力信息网中的实践

吴伟东

(国网黑龙江省电力有限公司，哈尔滨 150090)

SDN网络在电力信息网中的实践

吴伟东

(国网黑龙江省电力有限公司，哈尔滨 150090)

作为一种新型的网络架构，SDN网络控制集中、编程简介、安全便捷，满足了电力企业数据中心的网络需求，为未来电力平台数据的发展打好了基础。通过介绍SDN网络在电力信息数据平台的应用，指出了基于SDN的电力信息网设计要点。

SDN；网络虚拟化；电力信息网

1 SDN网络在电力信息网中的应用

1.1 电力云数据服务

近些年来，云计算技术迅速发展，电力通信网络以光为媒介，通信网络的数据中心按照最大峰值配置静态带宽的形式进行互联。数据中心的众多服务器并非同时工作，而网络带宽是动态的，实际处于峰值的时间很短，这造成了网络资源的浪费，软件定义网络能实现数据中心的动态变化，使接入点带宽可以根据数据中心调整实际值，应用于电力光通信网中。SDN技术可以根据用户带宽的实时需求统一分配数据资源、计算资源和网络带宽资源，避免电信网络的浪费，实现资源的动态分析和调度调整。按照服务特点分类，电力云数据中心有三种运营方式：基础架构即服务、平台即服务、软件即服务。基础架构即服务是其他层次的基础，也是相对最简单的，目前SDN网络发展情况可以利用该服务类型实现服务虚拟化和云存储。

1.2 电力光网络和数据网的统一控制与协同

传统的电力骨干通信网络架构中，调度数据网、数据通信网和光传送网是分离的，作为传输通道，光传送网起到了数据传输的作用，是电力光网络通信架构的基础，但这种分离的网络架构造成了带宽资源的浪费与端到端数据业务的动态调度和自主管理。随着云计算、数据仓库、数据挖掘、数据虚拟化等新技术的出现，电力通信行业对电力数据网络提出了新的要求，要求电力网络从架构、速度、安全性、自主性等方面满足信息化时代电力数据处理的需求。SDN技术实现了光传送网和数据网络的高度统一，减少了电力数据网络扩容的成本，在软件定义网络中，光传送网可以通过大颗粒流量的控制和疏通，控制过境流量的运输路径，降低了电力骨干通信网络对路由器的容量要求，间接解决了网络扩容的成本。另外，SDN控制器可以扩展OpenFlow协议，实现异构网的互通和资源调整，使管道服务具有智能化、自主性的特点。

1.3 网络资源虚拟化

电力通信网络使用的设备来源广泛，各个厂家的设备签署的管理协议不同，光网络物理层技术具有复杂多元的性质，因此，跨厂家设备集中管理和业务调度成为阻碍电力通信网络进一步发展的主要原因。SDN技术实现了网络资源虚拟化，通过对电力数据的转化与分离，创造了电力通信设备标准接口，实现了电力骨干通信网络各分支与控制器的连接。网络资源虚拟化还可以根据客户的需求调度网络资源，提高了接入和控制网络资源的速度。网络资源虚拟化的实现依托于SDN的物理网络管理和网络隔离工作，需要利用专门的中间层软件——网络虚拟化平台完成，虚拟化平台完成了物理网络的管理和抽象虚拟化，是资源虚拟化的基础，虚拟化平台还可以隔离不同的用户，保证用户资源的独立。

2 基于SDN的电力信息网设计要点

2.1 SDN控制平面

目前，主流的SDN控制平面为单一控制器控制平面，单一控制器控制平面高度依赖于控制器，在进行电力信息网络设计时，设计师可根据自己的需求选择相应的控制器，Big Now Controller Floodlight控制器支持跨平台，且支持OpenFlow和其他接口，控制平面成熟度也很高。Beacon控制平面性能高且易于开发部署。opedaylight控制平面更贴近于各大厂商的设计理念且能支持开源社区。open contril控制平面能够进行大规模网络部署，且有冗余备份空间。还有电力网应用分布式控制平面，但目前还没有完全成熟，大多数设计师难以把握此控制平面与SDN的原则冲突。SDN控制平面的设计分为硬件设计和软件设计两方面，硬件设计要求采用X86 构架的硬件平台并设计外围接口保证功能扩展。软件设计要求设计中体现网元管理模块、拓扑管理模块和流管理模块等。

2.2 SDN与光传送网络控制平面融合

SDN的应用要求光通信设备提高其可编程能力，为了适应更灵活、更开放、更高效的网络发展需求，SDN架构中要引用一些灵活可编程的物理层技术，通过调节物理参数实现物理性能的实时监测，包括光收放器波长、输入输出功率、调制格式、信号速率及光放的增益等。具体融合过程分为三阶段：第一阶段为分布式ASON+统一网管，此阶段要求规划模拟工具与NMS的在线交互，接入本地算法，改编网络拓扑结构，实现多线程多进程并行化，通过OpenFlow协议下发的控制指令可以受到光网络的路由计算和保护，多核并行的服务器架构大幅度缩短了故障分析的时间。第二阶段为分布式ASON+PCE，此阶段要求转移路由器计算功能到NMS系统外的PCE中，计算光波路径与波长，并设计指令，全网路由的计算都通过PCE进行，网络中设计两套管理系统，一套用于给原有的NMS下达指令，另一套负责PCE系统，通过PCEP协议下达指令。第三阶段为transport_sdn统一控制，此阶段要将NMS系统的配置管理和性能管理功能抽象出来作为SDN的上层网络，给原有的APP增加带宽按需分配、光虚拟专用网等模块，原SDN控制器增加多于协同与网络虚拟化能力，完成网络的全局优化。

2.3 SDN体系架构设计

SDN架构设计包括物理设施层和应用服务层，物理设施层由网元管理模块、拓扑管理模块和流管理模块 3 个功能模块及硬件设备抽象层接口集合而成，应用服务层由网络监测模块、资源管理模块、服务质量模块、PCE 路由模块、安全管理模块、虚拟化模块等组成。其中物理设施层管理光网络网元、流表和拓扑等信息的查询，设计重点在于与南向接口和北向接口的连接，与南向接口的连接要注意时隙、端口、波长等颗粒度必须支持OpenFlow，与北向接口的连接要注意全局静态拓扑的网络能力必须合格。应用服务层的设计要重点关注安全性和状态设置，还要对物理设施层的数据资源进行虚拟化，确保与光传送网络控制平面的融合。软件定义网络不仅要关注网络控制层面的需求和特点，还要关注网络转发层面的特征对于数据缓存、媒体服务等功能的影响，要将原有架构的基本功能置于控制层面和转发层面，将SDN的新型控制系统抽象化、集中化。

3 结语

信息化时代的到来使国内电力数据平台的统一成为了可能，SDN网络的开发也为电力平台提供了强大的网络基础，电力通信网引入 SDN 技术，构建了新兴的智能网络，通过对数据的智能管理与控制，为解决光网络中的实际问题提供了有益思路。但是SDN技术还不成熟，繁多的网络协议加大了光路调节与数据交换的难度，在实际推广中，应先在小范围内应用，及时解决出现的问题，再大规模推广。

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Practice of SDN network in electric power information network

WU Wei-dong

(State Grid Heilongjiang Electric Power Co., Ltd., Harbin 150090, China)

As a new type of network architecture, SDN has characteristics of centralized network control, brief programming and convenience, which can meet network needs for power enterprise data center and lay the foundation for the future development of power platform data. By introducing the application of SDN network in power information data platform, the key points of design of power information network based on SDN are pointed out.

SDN; Network virtualization; Power information network

G276

： A

： 1674-8646(2017)16-0056-02

2017-06-12