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模部署，較好地滿足了電網管理業務和生產業務的承載需求。隨著網絡面向互聯網為中心的業務高速發展，對智能電網傳送網也提出了新的需求：一是業務快速開通，尤其是跨域業務開通;二是網絡帶寬實時調，等等。而現有的PTN網絡很難滿足上述要求。因此，在現有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，國家發展改革委與國家能源局共同發布《關于促進智能電網發展的指導意見》。《意見》提出了進行國家智能電網戰略規劃的要求：到2020年，初步建成智能電網體系。智能通信系統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、大數據據、物聯網以及移動互聯網與光纖傳送網等信息通信新技術廣泛應用到電力系統信息化建設中。

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，實現按需帶寬服務和性能監視，提供業務快速發放能力等。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，全網業務的部署統一由網絡SDNController實現，達到對現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務規劃規劃能力，提供了電力傳送網整體資源優化和調整能力;

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

2.2 SPTN系統架構

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

SPTN網絡提供了層次化的控制技術。網元數量超過控制器管控能力時，一般采用增加控制器數量解決問題。隨著智能電網組網規模逐漸增大，單憑增加控制器數量，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層設備進行域內負責域內管理與控制;域間業務的控制則通過由D-Controller提供的北向接口，S-Controller完成對電網全部網絡資源的協調和業務調度。同時APP平臺通過開放接口連接S.Controller，實現對網絡資源可編程方式的查詢、管理及定制業務等功能。

3 SPTN技術在智能電網的典型應用

3.1 BOD業務快速提供

在智能電網中，分組業務比重日趨加大，分組業務對帶寬的消耗大大增加，且不同的業務，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）業務則是一種智能電網管道傳送的關鍵性性業務，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務，并按需調整用戶網絡帶寬，提供優質的差異化服務。

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

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，對多種業務的運營進行高效協同，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，實現抽象網絡資源虛擬化資源切片。在同一個物理網絡環境中，虛擬化出幾個獨立的邏輯網絡，如管理業務中的Ⅲ區監控業務和Ⅳ區的行政辦公業務，在統一的系統平臺下，虛擬成兩張邏輯獨立的網絡。針對不同的業務需求，采用不同的控制方案實現網絡資源調配。提供個性化差異服務和保障。基于SPTN的網絡虛擬化解決方案，實現了智能電網業務發展周期和投資情況而合理進行網絡規劃與部署，網絡業務實現分期有序展開，解決網絡設備重復投資建設的缺點。

3.3 傳送層和應用層協同

在傳統網絡中，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務管理調度要求。引入SDN技術后的SPTN系統架構采用三平面邏輯隔離而又有效協同工作的模式。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調整業務，實現傳統電力傳送網的智能管道升級，實現應用與網絡的統一協調調度。

3.4 光電融合

現階段，智能電網網絡IP層承擔數據分組和轉發;電網的光傳送層擔負大容量、超長距的業務傳送，為網絡IP層提供智能通道。兩張網絡相互獨立，分層、獨立規劃與運維管理。光傳送層僅僅負責IP層靜態物理鏈路資源保障，實現IP層無感知業務傳送和保護能。光傳輸層也無法探知IP層的動態業務需求變化，相對獨立的兩張網絡無法實現沒有真正意義上的協同工作，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勢。SPTN技術組網方案提高網絡資源利用率，實現一個智能融合的，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）大量現有網絡設備的利用。如何在不改動或最小化改動現網設備，最大程度降低網絡改動對現網業務的影響現網業務的情況下，完成SDN Controller的引入，完成智能電網升級改造;

（2）SDN Controller跟現網資源管理系統、運營系統的融合。

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，通過統一網關系統虛擬技術，為SDN Controller提供開放的網絡能力。在不改動物理網絡轉發層面的基礎上，實現平滑演進;

（2）實現SDN Controller與網絡資源統一管理、運營，實現網絡系統智能融合，實現業務自動發放;

（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，實現南向接口標準化和資源共享。

5 結束語

PTN作為傳統的網絡業務承載的技術，引入了SDH，實現承載網絡架構的升級，適應電力傳送網業務大帶寬和IP化的發展要求。但隨著促進智能電網發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據轉發功能分開，使控制、轉發和接入變得靈活，滿足了信息高速發展時代的智能電網業務運營需求。

參考文獻

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