探析电力数据通信网优化设计研究

探析电力数据通信网优化设计研究

景立新

国网内蒙古东部电力有限公司信息通信分公司 内蒙古呼和浩特 010000

摘要：电力数据通信网是电力系统的重要组成部分，可满足电力企业的数据通信需求，有助于推动电力企业的电力服务和电力营销水平，但是，现阶段，电力数据通信网的架构缺乏全网状态获取能力，还存在网络与光传输网络联动困难，业务流量识别效果不佳等问题，网络细粒度监控能力较弱等问题。这些问题的存在，限制了电力数据通信网络的服务，故此，需要对电力数据通信网络进行优化设计，提高电力数据通信网络的服务能力。文章结合电力数据通信网络的基本情况，提出电力数据通信网络优化设计思路，并提出“IP＋光”协同编排技术，提升协同保护与路由优化能力；提出电力业务深度识别技术，推动电力数据通信网的服务能力，保障集中控制，网络链路敏捷性，实现网络故障的快速定位。

关键词：电力数据通信网；IP+光；路由优化

电力通信网是电力系统信息传递的基础，承担着电力信息传递的任务，有助于推动电力企业发展^[1]。但是，电力通信网在具体的服务中，也存在一定不足，存在的问题主要包括电力数据通信网的架构缺乏全网状态获取能力，还存在网络与光传输网络联动困难，业务流量识别效果不佳等问题^[2]，网络细粒度监控能力较弱等问题，亟需改善。基于此，本文研究分析电力数据通信网优化设计，阐述具体思路，提出“IP＋光”协同编排技术，提升协同保护与路由优化能力；提出电力业务深度识别技术，详细内容如下

1. 数据通信网的现状

结合实际情况，研究分析电力系统所面临的新形势，为研究电力数据通信网络优化提供参考，智能电网的不断发展，电力系统的通信网络也面临新的挑战，详细内容如下。

1. 智能电网的发展对通信网络提出了更高的要求，需要通信网络具有高可靠性、良好的传输能力、大传输容量、接人灵活性等能力^[3]。故此，这种情况下，通信网的性能则存在了不足，无法满足的智能电网的需求，需要不断完善和优化。

(2)电力数据通信网作为电力系统的基本组成部分，其作用体现在支撑着电网企业的发展，还有助于打破的区域传统的运营模式，能拉动区域经济发展，并承担着通信支撑作用，随着电力系统的主体与的配套设施的完善，电力数据通信网的服务对象也变得更加广泛，同时对带宽的需求也明显增加，这种情况下，也需要对电力数据通信网络进行更新和完善^[4]。

(3)该区域的通信网的总体网络架构为分层拓扑结构，地区分为骨干层、汇集层和接入层三种，其中，骨干层位于地调中心机房，汇集层主要由集控站、220kV变电站等汇集成的^[5]。接人层主要由的各地110kV变电站与35kV变电站构成。骨干层共配配置2台骨干路由器且于与核心层的２台路由器连接，汇聚层节点根据光传输网络中的位置，并选用双链路上行，就近互联，形成多个环形拓扑，最终实现汇聚层与核心层的互联，汇聚层节点则选用星形拓扑的方式实现汇聚层的路由连接。尽管上述网络架构在具体的工作中，能够满足数据通信网的需求，但是，也存在电力数据通信网的架构缺乏全网状态获取能力的问题，需要优化与改进。

2.电力数据通信网的优化设计思路分析

2.1面对电力数据通信网的架构缺乏全网状态获取能力的问题，需要对网络架构进行优化改进，实现优化设计，其中，由于电力数据通信网既是数据通信核心网去组网，也作为区数据通信的接入网的核心节点，由于数据通信的核心网和数据通信接入网分属于不同AS区域，而同一台路由设备的BGP协议无法满足多个AS区域的需求，故此，需要对原有的网络架构进行优化改进。本次优化改进中，对汇聚设备进行改进，选用4台可以实现完整PE功能的汇聚设备，其中2台负责地市节点的PE设备，另外2台则成为数据通信接人网的核心设备。本次优化共增加３台高端路由设备，原有的路由器与新增的路由组口形网络，有效的改善了原有网络接口容量不足的问题，并且接人层采用星形拓扑的方式实现，且与汇聚层路由器连接。这种方式，实现了对原有网络架构的基本优化，次外，为应对电力数据通信网的架构缺乏全网状态获取能力的问题，本次研究基于软件定义网络（SND）的思想，提出了电力数据通信网的集中控制网络架构。当前对于软件定义的网络的实现方式可以分为3种，分别为:

1. 以专用接口为基础。且网络设备厂商为主导，实现网络设备的开放应用，这种方式的技术成熟度相对较髙，且具有实施方便，体系封闭的特点。

2. 以Open flow为基础。这种方式，可以保障控制平面与转发平面的分离效果，且能确保集中化控制。这种方式的优势主要体现在可以得到多数厂商的支持，且可以不断发展壮大，所以对于软件定义网络而言，以Open flow为基础的可行性最高。Open flow网络的组要组成部分可分为，Open flow交换机、flow visor、控制器。其中，Open flow交换机的功能是负责数据层的转发工作，flow visor是实现网络的虚拟化控制，控制器Controler是保障对网络的集中控制，确保控制层功能的实现。本文，以IP层路由器和光层SDH设备为基础，提出IP+光的协同编排技术，现具体内容分析如下。具体实现中，应用包含SDN交换机和SDN控制器的通信网络中：SDN交换机将制定的MAC地址和未匹配流表的SDN流上报到使SDN控制器，SDN控制器获取SDN流转发路径，SDN控制器根据SDN流的转发路径和SDN流的五元组信生成隧道ID映射表和队列ID映射表，隧道ID中指明优先级队列，SDN控制器向SDN交换机下发流表，SDN交换机获得出队列和输出端，基于SDN架构通信隧道建立SDN控器统一完成，并根据SDN流的IP头的DSCPZ字段，从而实现对通信通道的建立，指明优先队级，提供端到端的QoS服务。

QoS的量和核心任务包括如下2点：

(1)流分类。需要将不同的报文区分，实现分类。

(2)队列调度，需要确保某些业务在资源数量一定时，也可以有承诺带宽的分配，为实现这两个核心任务，应先将VIP报文区分出来，再为其提供一个绿色通道，并开放通信权限，这种情况下，可以保障在繁忙状态下，VIP报文同样可以得到良好服务。

2.2 QoS模型分析

进一步对其进行研究，需要对服务模型进行分析，QoS的常见模型包括如下几种：

1. BE服务模型。这种模型下，网络可随意发出报文，且不需要报批，也没有数量上的限制，属于最为简单的缺省服务模型，适用性良好，但是，却也存在无法保障服务质量的问题。

(2) integeaterd Service使用RSVP（资源预留协议）这种模型支持端到短服务，还可支持特定的QoS控制机制。但也存在一定的不足，主要体现在本身具有缺陷，需要端到端所有网络单元设备的协议支持，且对相关设备的要求较高，网络的可扩展性不理想，因此在实际的应用中，大型网络的应用频率相对较低，且报文开销相对较高。

(3) DS服务模型。这种模型能够实现差别化的流量控制，结合具体的服务等级实行差别化的集合与转发，进而很好的平衡服务器质量和拥堵问题，PHB包含三种类型，分别为EF、AF和BE三种传送形式，每一跳行为是数据流经过支持DS的设备时，设备应根据相应的DS域对其进行转发行为的描述。

(4) MPLS QoS模型与传统的IP QoS模型利用IP报文进行实现标记，而MPLS QoS则根据MPLS封装中的EXP域来标识不同的数据流，从而提供差别化的QoS，提高网络利用率。

2.3光缆建设

实现对电力数据通信网的优化，需要合理的对光缆进行建设。在现阶段的使用中，如果存在16芯光缆已全部用满的情况，可通过新增建设，长度约为4km的ADSS光缆，实现对用满情况的处置。其他110kV线路继续使用现有光缆，其中，3处独立供电所，１处使用租用光缆，剩余两处有光缆接至变电站，新增设１条48芯ADSS光缆。

结束语

本文研究分析电力数据通信网优化设计思路。先结合某电网的实际情况，对电力数据通信网的现状进行分析。了解到其存在的智能电网发展带来的髙要求、服务对象增多带来的带宽需求变髙和电力数据通信网的架构缺乏全网状态获取能力等问题，针对这些问题，提出以ＩＰ层路由器和光层ＳＤＨ设备为基础，提出ＩＰ＋光的协同编排技术，从而实现对电力数据通信网的优化，保障电力数据通信网的功能性，为电力企业的电力服务提供帮助，推动电力企业的持续健康发展。

参考文献

1. 董志敏,彭帆,李屹烜,张冠龙,高茜,安艳荣,魏宝林.基于IPv6过渡技术的电力数据通信网优化设计[J].电力信息与通信技术,2015,13(03):49-53.

2. 杨志敏,吴斌,舒然.基于大数据处理技术的电力通信网检修工作分析方法[J].电信科学,2015,31(11):172-179.

3. 杨茜.电力通信网综合网管系统的优化设计研究[J].通信电源技术,2017,34(05):125-126.

4. 潘海捷,李韩军,吴展.探析电力通信网的调度数据网安全传输[J].中国设备工程,2021(06):14-15.

5. 段婕,谷良,赵云峰.电力数据通信网3个典型优化案例探讨[J].山西电力,2017(06):25-29.