一種適用于電力通信sdn技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是關(guān)于設(shè)計一種適用于電力通信SDN技術(shù)。該技術(shù)能夠提供IEEE1588B網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案，滿足電力系統(tǒng)對同步時間的需求。通過控制器直接收發(fā)Announce報文，運行最佳主時鐘算法，分析判斷各設(shè)備的時間優(yōu)先級，一次性確定主從層次狀態(tài)；通過控制器下發(fā)流表，指定主從時鐘之間的路徑，強制保證兩個方向的通信路徑對稱。提供業(yè)務(wù)流向多屬性設(shè)計，保證部門間數(shù)據(jù)安全互訪，在通信網(wǎng)絡(luò)平臺化的基礎(chǔ)上，通過共享底層終端的方式實現(xiàn)部門之間的數(shù)據(jù)共享。
【專利說明】-種適用于電力通信SDN技術(shù)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是電力通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指智能電網(wǎng)信息通信技術(shù) (Information Communication Technology, ICT)融合發(fā)展，一種適用于電力通信的軟件定 義網(wǎng)絡(luò)（Software Definition Network，SDN)技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 一種適用于電力通信的SDN網(wǎng)絡(luò)，就是將傳統(tǒng)的電力傳輸網(wǎng)與SDN網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合。以 支撐電力傳輸網(wǎng)是要實現(xiàn)"電力流，業(yè)務(wù)流，信息流"深度融合。電力信息通信技術(shù)在智能 電網(wǎng)建設(shè)中的定位是網(wǎng)絡(luò)平臺化、綜合業(yè)務(wù)承載方向。由于電力系統(tǒng)生產(chǎn)流程的獨立性及 信息安全分區(qū)的需要，在實現(xiàn)ICT平臺化過程中，電力信息通信網(wǎng)絡(luò)必須具備一定程度的 專有性，達到信息安全隔離及資源的基本保障，電力各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)只有在獲得對信息通信 網(wǎng)絡(luò)的控制前提下，才能真正將其業(yè)務(wù)與通信深度融合，進一步促進ICT平臺化。
[0003] SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，由于其具有集中控制和網(wǎng)絡(luò)虛擬化兩大特征，適合電力通信網(wǎng)絡(luò)向 ICT方向的演進：1)集中控制，邏輯上集中的控制能夠支持獲得網(wǎng)絡(luò)的全局信息并根據(jù)業(yè) 務(wù)需求進行資源的全局調(diào)配和優(yōu)化；2)網(wǎng)絡(luò)虛擬化，通過南向接口的統(tǒng)一和開放，屏蔽了 底層物理轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的差異，實現(xiàn)了底層網(wǎng)絡(luò)對上層應(yīng)用的透明化，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)邏輯網(wǎng)絡(luò)可 以根據(jù)業(yè)務(wù)需要進行配置、遷移，同時，底層網(wǎng)絡(luò)還支持多用戶共享，支持不同用戶的網(wǎng)絡(luò) 定制需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 當(dāng)前的SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，具有集中控制和網(wǎng)絡(luò)虛擬化兩大特征，適合電力通信網(wǎng)絡(luò) 與SDN網(wǎng)絡(luò)的融合。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)用于電力通信時結(jié)合電力 業(yè)務(wù)用到的技術(shù)。
[0005] 由于電力業(yè)務(wù)的特殊性（主要是承載物物之間業(yè)務(wù)的工業(yè)控制特性），SDN網(wǎng)絡(luò)架 構(gòu)應(yīng)用于電路通信時需要結(jié)合電力業(yè)務(wù)的特色進行二次開發(fā)，即把SDN相關(guān)技術(shù)（包括轉(zhuǎn) 發(fā)平面、控制平面及北向應(yīng)用程序接口設(shè)計等）與電力業(yè)務(wù)進行融合，使得電網(wǎng)專有化。本 發(fā)明為解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：提供IEEE1588B網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案，以滿足電力系 統(tǒng)時間和實時性技術(shù)、業(yè)務(wù)流向多屬性技術(shù)。
[0006] S1 :集中控制，使得整個通信網(wǎng)絡(luò)中所要轉(zhuǎn)發(fā)的Announce報文（通告時鐘消息）， 通過控制器集中收發(fā)，而不再是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中各終端設(shè)備單獨接收Announce報文，在分別運 行最佳主時鐘算法（Best Master Clock，BMC)，比較各個主時鐘參數(shù)，以確定最佳主時鐘參 數(shù)的接收端口。通過控制平面中的控制器，集中收發(fā)Announce報文，把"分布式"的主從層 次確定模式轉(zhuǎn)換為"集中式"主從層次確認(rèn)模式。在時間同步過程中，當(dāng)通信路徑對稱時， 可用平均路徑時延計算單向路徑，而在通信路徑不對稱時，IEEE1588B協(xié)議無法測量延遲不 對稱性。主從同步路徑對稱機制SDN優(yōu)化技術(shù)，通過控制器下發(fā)流表，指定主時鐘與從時鐘 之間的路徑，強制保證兩個方向上的通信路徑對稱，同時，對于排隊時延的不確定性，可以 通過在SDN數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面為IEEE1588B協(xié)議的流量預(yù)留資源的方式解決，如預(yù)留交換機的 緩存及端口資源，保正流量的優(yōu)先調(diào)度。控制器的集中控制能夠使得整個網(wǎng)絡(luò)中時鐘同步， 使得IEEE1588B協(xié)議在通信路徑在不對稱的情況，計算路徑延遲時間，以此實現(xiàn)與預(yù)期相 一致的時間同步精度。
[0007] S2 :網(wǎng)絡(luò)虛擬化，通過南向接口的統(tǒng)一和開放，屏蔽底層物理轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的差異，實 現(xiàn)底層網(wǎng)絡(luò)對上層應(yīng)用的透明化，各用戶邏輯網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要進行配置、遷移，不再 受具體設(shè)備物理位置的限制，同時，底層網(wǎng)絡(luò)還支持多用戶共享，支持不同用戶的網(wǎng)絡(luò)定制 需求，解決ICT平臺化和專有化之間的矛盾。提供業(yè)務(wù)流向多屬性設(shè)計，保證用戶（業(yè)務(wù) 部門）間數(shù)據(jù)安全互訪，在通信網(wǎng)絡(luò)平臺化的基礎(chǔ)上，通過共享底層終端的方式實現(xiàn)用戶 之間的數(shù)據(jù)共享。業(yè)務(wù)的多屬性設(shè)計，使得不同用戶之間業(yè)務(wù)的隔離與互通，虛擬局域網(wǎng) (Virtual Local Access Network，VLAN)多屬性，多維 VLAN，擴展的 IEEE802.1Q 協(xié)議，使得 業(yè)務(wù)流具備不同用戶的業(yè)務(wù)屬性。實現(xiàn)業(yè)務(wù)流向多屬性設(shè)計，通過在SDN控制器中開發(fā)"終 端多歸屬組件"，用于區(qū)分不同用戶終端。其中組件包括終端歸屬的用戶VLAN ID及可共享 用戶的VLAN ID(以VLAN ID區(qū)分不同的用戶），甚至還可以深入到只能共享終端的某一類 業(yè)務(wù)，保障了用戶之間信息的安全性。
[0008] 本
【發(fā)明內(nèi)容】
使得SDN技術(shù)應(yīng)用于電力通信網(wǎng)絡(luò)，能夠提供IEEE1588B網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，提 高電力系統(tǒng)的同步技術(shù)，特別是在通信路徑不等稱的情況。并且通過共享底層終端的方式 實現(xiàn)用戶之間數(shù)據(jù)共享，提高系統(tǒng)終端數(shù)據(jù)的效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖ISDN網(wǎng)絡(luò)與電力通信的融合
[0010] 圖2IEEE1588數(shù)據(jù)包的退避時間
[0011] 圖3終端歸屬管理表
[0012] 圖4多屬性的VLAN
[0013] 圖5多維VLAN的數(shù)據(jù)幀格式

【具體實施方式】
[0014] 本發(fā)明涉及的是一種適用于電力通信的SDN，將SDN網(wǎng)絡(luò)與電力通信融合，實現(xiàn)了 數(shù)據(jù)平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面的分離。優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)資源，提高整個通信網(wǎng)絡(luò)的性能。
[0015] 下面將結(jié)合發(fā)明實施例公開的附圖，對本發(fā)明的技術(shù)要點方案更為進一步的描 述與分析：
[0016] 本發(fā)明的基本思路如下：
[0017] 在傳統(tǒng)電力通信網(wǎng)絡(luò)中的各個設(shè)備可能參考不同的事件源，在執(zhí)行時鐘同步之 前，需要確定整個域的主從關(guān)系。各時鐘設(shè)備接收到Announce消息，分別運行最佳主時鐘 算法，各自比較主時鐘參數(shù)，確定主時鐘參數(shù)，最終確定各個端口的主從狀態(tài)，從而確定整 個域的主從關(guān)系。
[0018] 本發(fā)明中，SDN網(wǎng)絡(luò)把"分布式"的主從層次確定模式轉(zhuǎn)換為"集中式"主從層次模 式。由控制器接受各轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的Announce報文，利用BMC算法，分析、比較、確認(rèn)各設(shè)備的 時鐘優(yōu)先級，確定各端口狀態(tài)（主端口 /從端口 /被動端口），再下發(fā)到轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備（時鐘設(shè) 備），實現(xiàn)時鐘設(shè)備可視化管理，免去繁瑣的人工配制。通過多次比較、策略下發(fā)、反饋達到 收斂狀態(tài)，在控制器內(nèi)設(shè)定快速收斂算法，一次性確定最佳主從層次狀態(tài)。
[0019] 在時間同步過程中，當(dāng)通信路徑對稱時，兩個方向上的路徑延遲時間是一致的 (不考慮排隊時延），此時平均路徑延時可以用于單向路徑延遲的計算。當(dāng)通信路徑不對稱 時，兩個方向上的路徑延遲時間不一致。此時單向的路徑延遲需要在平均路徑延遲上進行 不對稱修正。1588協(xié)議無法測量延遲不對稱性，只能通過其他手段測量并提供給協(xié)議。同 時，在復(fù)雜的系統(tǒng)中，通常存在不支持精確時間同步協(xié)議（Precision Time Protocol，PTP) 的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，這些設(shè)備通常會引起較大的延時和延時波動，無法實現(xiàn)預(yù)期的同步精度。
[0020] 如圖2所示，t時刻數(shù)據(jù)包Px到達，Px的優(yōu)先級高于其他所有包，但是要等待系 統(tǒng)一個確定的^^^^才發(fā)送數(shù)據(jù)包。
[0021] 其中：
[0022] T退避時間=Max {PA，PB，Pc，……} /本機端口發(fā)送速率
[0023] 取固定值，假定為：
[0024]

【權(quán)利要求】
1. 一種適用于電力通信系統(tǒng)的SDN技術(shù)，是在電力通信ICT背景下提出的，對應(yīng)于電力 業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)應(yīng)用層、業(yè)務(wù)承載控制層、業(yè)務(wù)承載層的三層結(jié)構(gòu)，SDN為其部署業(yè)務(wù)層、管理控 制層及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層三層通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)信息與通信的深度交互，使得電力信息通 信網(wǎng)絡(luò)朝向ICT方向發(fā)展。其特征在于：能夠提供IEEE1588B網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案，以滿足電力系 統(tǒng)時間和實時性技術(shù)，所述網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案包括同步系統(tǒng)主從層次確定（BMC算法）機制SDN 優(yōu)化技術(shù)和同步路徑對稱機制SDN優(yōu)化技術(shù)。
2. 如權(quán)利要求書1所述的適用于電力通信系統(tǒng)的SDN技術(shù)，其特征在于：同步系統(tǒng)主 從層次確定機制SDN優(yōu)化技術(shù)，通過控制器接收各轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的Announce報文，收集各時鐘 同步設(shè)備狀態(tài)信息，把"分布式"的主從層次確定模式轉(zhuǎn)換為"集中式"主從層次確認(rèn)模式。 主從同步路徑對稱機制SDN優(yōu)化技術(shù)，通過控制器下發(fā)流表，指定主時鐘與從時鐘之間的 路徑，強制保證兩個方向上的通信路徑對稱，同時，對于排隊時延的不確定性，可以通過在 SDN數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面為IEEE1588B協(xié)議的流量預(yù)留資源的方式解決，如預(yù)留交換機的緩存及 端口資源，保正流量的優(yōu)先調(diào)度。
3. 如權(quán)利要求書1所述的適用于電力通信SDN技術(shù)，其特征在于：通過SDN網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化 IEEE1588B協(xié)議，確定最小的轉(zhuǎn)發(fā)時延。轉(zhuǎn)發(fā)時延包括：交換機內(nèi)部發(fā)送退避時間，各轉(zhuǎn)發(fā) 設(shè)備的本振時延。通過SDN控制器確定最短的轉(zhuǎn)發(fā)路徑以及本振精度高的交換機，從而實 現(xiàn)對IEEE1588B的優(yōu)化。
4. 如權(quán)利要求書1所述的適用于電力通信SDN技術(shù)，其特征在于：能夠提供業(yè)務(wù)流向 多屬性設(shè)計，保證不同用戶間數(shù)據(jù)安全互訪，在通信網(wǎng)絡(luò)平臺化的基礎(chǔ)上，可以通過共享底 層終端的方式實現(xiàn)不同用戶之間的數(shù)據(jù)共享。
5. 如權(quán)利要求書6所述的適用于電力通信SDN技術(shù)，其特征在于：業(yè)務(wù)的多屬性設(shè)計， 使得不同用戶之間業(yè)務(wù)的隔離與互通，VLAN多屬性，多維VLAN，擴展的IEEE802. 1Q協(xié)議，使 得業(yè)務(wù)流具備不同用戶的業(yè)務(wù)屬性。
6. 如權(quán)利要求書6所述的適用于電力通信SDN技術(shù)，其特征在于：實現(xiàn)業(yè)務(wù)流向多屬 性設(shè)計，通過在SDN控制器中開發(fā)"終端多歸屬組件"，用于區(qū)分不同用戶終端，其中組件包 括終端歸屬的用戶VLAN ID及可共享用戶的VLAN ID(以VLAN ID區(qū)分不同的用戶）。
【文檔編號】H04L29/08GK104410170SQ201410793841
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】肖磊, 黃超, 唐軍, 虞潔, 徐鑫, 胡致遠, 楊炳爐 申請人:重慶大學(xué)