基于軟件定義的電力監(jiān)控系統(tǒng)網絡集中管理研究

黃穎祺 歐陽宇宏 趙晶玲

摘要：本文闡述了一種軟件定義的OpenFlow技術電力監(jiān)控系統(tǒng)網絡集中管理系統(tǒng)的構架，提出了軟件定義的OpenFlow技術電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用功能。

關鍵詞：電力監(jiān)控系統(tǒng);網絡集中管理;管控平臺

中圖分類號：TM764 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）02-0153-01

0 引言

隨著南方電網電力監(jiān)控系統(tǒng)的不斷發(fā)展，人們對網絡管理、運維要求不斷提高，如何提供更加高效、安全、便捷、可管的平臺，確保電力工作安全穩(wěn)定運行，成為了新一代網絡數(shù)據(jù)中心建設的重點。本文基于軟件定義的OpenFlow技術，結合電網電力監(jiān)控系統(tǒng)網絡架構和安防要求，提出了一套軟件定義網絡設備的統(tǒng)一管理系統(tǒng)，為深圳電網電力監(jiān)控系統(tǒng)網絡管理、運維提供更加高效、安全、便捷、可管的平臺，大大提升電力運維效率和管控水平。

1 系統(tǒng)概述

根據(jù)當前電力網絡架構復雜、網絡管控平臺分散、運維效率低、故障恢復周期長等缺陷，南方電網公司提出了“十三五”信息化規(guī)劃。本項目根據(jù)這一規(guī)劃要求，開發(fā)一套軟件定義的OpenFlow技術電力監(jiān)控系統(tǒng)網絡集中管理系統(tǒng)，實現(xiàn)網絡中網元的集中高效管理和自動化運維，以及網絡設備統(tǒng)一管理配置標準化和設備配置自動化。系統(tǒng)的特點：

（1）提供統(tǒng)一網絡管控平臺：為深圳電網電力監(jiān)控系統(tǒng)網絡管理、運維提供更加高效、安全、便捷、可管的平臺，提升電網網絡智能化、自動化管控水平。（2）為未來網絡架構提供管理基礎：可以滿足新業(yè)務新系統(tǒng)網絡接入需求，為深圳電力監(jiān)控系統(tǒng)網絡管理提供技術支撐，實現(xiàn)安全自動化運維管理。（3）具有推廣價值：研究成果可應用在一個網、省、地、市相關電力監(jiān)控系統(tǒng)網絡、電網數(shù)據(jù)中心、城域網、城域網、變電站網絡中應用，具有良好的推廣前景。

2 基于軟件定義的電力監(jiān)控系統(tǒng)整體架構

本平臺采用OpenDaylight開源架構進行開發(fā)，OpenDaylight是最受業(yè)界認可開源控制器，通過JAVA語言進行開發(fā)，目前已經發(fā)布了Hydrogen和Helium兩個版本。OpenDaylight架構是模塊化的，它提供全面和復雜的功能，注重網絡業(yè)務的編排和服務管理，支持多種南向接口協(xié)議，北向接口實現(xiàn)了雙向REST（Representational State Transfer）和OSGI（Open Service Gateway Initiative）框架。OpenDaylight加入了抽象層的概念，實現(xiàn)了南北向接口的隔離，是一個強大的網絡開放平臺[1]。OpenDaylight開源平臺設計的整體系統(tǒng)架構主要分為六個區(qū)域[2]：

（1）南向接口：南向面向設備，包含采集和配置兩部分的接口，支持絕大多數(shù)主流協(xié)議及接口，實際過程中會同時運用多種南向接口以滿足項目的需求，除了上圖列出的常用接口之外還包括restful、ovsdb、pcep等。（2）采集監(jiān)控：支持sflow、netflow、snmp、bgp-ls等協(xié)議或者第三方監(jiān)控工具，采集的信息數(shù)據(jù)主要包含三大部分，拓撲、流量、設備節(jié)點。網絡拓撲數(shù)據(jù)包含直連拓撲以及路由拓撲;流量包含流量狀況及業(yè)務報文解析;設備節(jié)點有設備的基本信息及狀態(tài)、鏈路質量及狀態(tài)、節(jié)點路由數(shù)據(jù)等。采集監(jiān)控系統(tǒng)除了采集數(shù)據(jù)之外還負責數(shù)據(jù)的處理，將海量零亂的數(shù)據(jù)進行歸類整理，剔除垃圾信息，整理好的數(shù)據(jù)會存入數(shù)據(jù)庫中，并且由該系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)維護。（3）配置執(zhí)行：該系統(tǒng)負責所有配置操作，包含解析上層下發(fā)的指令，將指令進行配置轉換，將轉換后的配置進行封裝、整合，再將選用恰當?shù)慕涌趯υO備進行配置的開通。（4）核心功能層：控制器核心，包含所有的策略邏輯處理，主要負責管理各種數(shù)據(jù)，將最復雜的工作處理完，再向上層應用提供簡單易用的restful接口。在數(shù)據(jù)管理上，調南向的采集監(jiān)控系統(tǒng)接口，將采集整理后的數(shù)據(jù)進行二次管理，并且提供內部調用接口，和對外接口。同時，結合應用層下發(fā)的策略配置，內部調用數(shù)據(jù)管理接口進行邏輯判斷處理，并且將處理后的結果轉換為策略指令，再調用南向配置接口，進行策略發(fā)送。另外，在業(yè)務編排和路徑算法方面，可以根據(jù)應用層的相關定義，生成業(yè)務編排路徑或使用算法計算出最佳路徑，提供給其他功能模塊使用。在告警管理方面，負責監(jiān)控到異常告警后通知對應的模塊進行異常處理，除此之外還負責維護告警信息的整理及記錄。（5）應用層：主要面向用戶，將網絡數(shù)據(jù)以圖形化展示給用戶，方便用戶使用。包含網絡拓撲、流量可視化，路由可視化、路由優(yōu)化，多場景多維度流量調度的控制管理，業(yè)務配置、業(yè)務編排以及各種隧道VPN技術的管理及配置。同時，采用BGP EPE的方案通過BGP-LS來解決BGP出口流量調度的問題。（6）數(shù)據(jù)庫：處理多種類型的海量數(shù)據(jù)，采用分布式集群架構，充分利用資源 進行高速運算、存儲和分析，提供高效、可靠、可伸縮的數(shù)據(jù)處理。

3 基于軟件定義的電力監(jiān)控系統(tǒng)功能

軟件定義的OpenFlow技術電力監(jiān)控系統(tǒng)網絡集中管理系統(tǒng)功能主要分為：（1）基礎模塊。此模塊是控制器實現(xiàn)網絡控制功能的必備模塊，全網絡信息狀態(tài)的獲取、流量的分析、數(shù)據(jù)轉發(fā)路徑的計算、流表的生成與下發(fā)等基本功能均是由基礎模塊來完成的。基礎模塊包括數(shù)據(jù)分發(fā)、鏈路發(fā)現(xiàn)、網絡拓撲、信息存儲、策略制定、流表生成、下發(fā)管理和設備管理等模塊。（2）應用模塊。此模塊是建立在基礎模塊之上實現(xiàn)的，在控制器啟動時可以根據(jù)需求有選擇的啟動。應用模塊包括智能選路、流量監(jiān)控、控制器集群等模塊。模塊采用統(tǒng)一網絡管控平臺，此平臺具有豐富的接口體系，通過各向接口將SDN系統(tǒng)的各個部分結合成統(tǒng)一的整體。平臺接口主要分為三種：對接基礎設施平面的南向接口、對接應用平面的北向接口、用來與控制平面中其他控制器互聯(lián)的東西向接口。其中，南向接口實現(xiàn)了統(tǒng)一網絡管控平臺對整個網絡設備的控制和對網絡狀態(tài)的感知，是統(tǒng)一網絡管控平臺中最重要的接口;北向接口為應用平面提供了調用網絡資源的能力，實現(xiàn)網絡的各種業(yè)務應用;東西向接口將統(tǒng)一網絡管控平臺擴展成統(tǒng)一網絡管控平臺集群，擴大控制規(guī)模并且增加了系統(tǒng)的可靠性。

4 結語

新形勢下，軟件定義的電力監(jiān)控管理理念逐步融入社會生產的各個領域，而軟件定義的電力監(jiān)控集中管理監(jiān)控系統(tǒng)的建立，是電力企業(yè)通過不斷的管理模式變革，而逐漸演變出的全新監(jiān)管模式。通過利用高效、安全、便捷、可管的平臺，實現(xiàn)了安全自動化運維管理目標，主要體現(xiàn)在幾點：（1）統(tǒng)一配置管理，減少人工管理成本。（2）提高網絡流量高利用率，保障業(yè)務流量網絡傳輸速度。（3）提高網絡快速故障修復能力：通過網絡設備全網可視化，實現(xiàn)鏈路、節(jié)點故障都能快速定位及修復。

參考文獻

[1] 金學成，孫煒，梁野，等.電力二次系統(tǒng)內網安全監(jiān)視平臺的設計和實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)自動化，2011（16）：99-104

[2] 張穎，普碧才.電力調度自動化網絡安全防護系統(tǒng)探析[J].自動化應用，2017（12）：77-78.

Research on Centralized Management of? Power Monitoring System Network

Based on Software Definition

HUANG Ying-qi， OUYANG Yu-hong， ZHAO Jing-ling

（Shenzhen Power Supply Bureau Co.， Ltd.， Shenzhen? Guangdong? 518001）

Abstract：This paper describes the architecture of a software defined openflow technology power monitoring system network centralized management system， and puts forward the application function of the software defined openflow technology power monitoring system.

Key words：power monitoring system; centralized network management; management and control platform