本书紧跟全球能源互联网发展趋势,针对网络领域炙手可热的新技术,从总体介绍、技术与应用、标准与测试三大部分进行介绍。第一部分简述了智能电网的概念、电力通信网的发展历程和其对软件定义化的需求;第二部分介绍了SDN与SDON的核心技术体系与关键使能技术,并基于电力通信网的应用场景,开展技术应用分析;第三部分对近期SDN的研究重点与最新研究进展进行介绍,并详细分析针对SDN的测试技术。
进入新世纪后,随着新能源、分布式能源、新型共用能方式的发展与丰富,电网开始向新一阶段发展,智能电网成为全球电力行业的最大趋势。特高压输电使电网向更广域互联发展,指向全球能源互联网方向。分布式电源、汽车充电设施、微电网、新型供用电关系、配电网自动化程度提升,则引导电网向智能配电网方向发展。这两方面是电网下一阶段的主要发展方向,也是电网二次系统、电力通信网演进的动力。
电力通信网经历了电路到网络的演进过程,这一过程与电信行业有相似之处。但即使电网向网状网发展,电力通信网从L2局域网向更高层次的广域网发展,其工控系统通信网、垂直行业通信网的本质属性依然不会改变。因此,电力通信网向广域网发展,并不会简单地复制电信互联网从L2向L3演进的过程,而是要在广域通信网和工控通信网的融合中寻找一条新的路径。
SDN在电信行业已经被普遍认为是未来网络发展的方向,而在电力通信网中,我们发现无论是从技术层面、建设运行层面还是生产组织层面而言,SDN也无疑是电力通信网智能化发展的可行性方案之一。由于电力系统是承载国家经济命脉的重要工控系统,因此,其对于新技术的应用应该非常谨慎,也必将经历相对漫长的论证过程。但无论作为一种技术还是作为一种理念,我们都将不遗余力地将SDN逐步渗透到电力通信网智能化发展的进程中。
感谢为本书编写做出重要贡献的以下人员:
郭经红、刘川、郁小松、陈雷、徐鑫、李炳林、张刚、黄辉、黄在朝、张浩、赵永利、张杰、喻强、虞跃、吕立冬、陈磊、卜宪德、黄红兵、娄征、刘桐、王小雨、鲁旭、胡致远。
本书的第一章、第三章、第四章、第五章、第八章由全球能源互联网研究院团队编写,第二章由国网重庆市电力公司团队编写,第六章、第七章由北京邮电大学团队编写,第九章、第十章由中国信息通信研究院团队编写。
由于智能电网相关技术、SDN/SDON相关技术发展迅速,而成书时间仓促,书中难免会有疏漏之处,敬请读者批评指正。
徐鑫,国网重庆市电力公司电力科学研究院通信专责,工程师,主要研究方向为智能电网通信技术、5G技术、软件定义网络技术、信息物删系统技术等。
前言
第一部分 总体介绍
第1章 智能电网概述
1.1 智能电网的定义与技术特征
1.2 电网智能化发展方向
1.3 智能电网的建设重点
第2章 电力通信网发展历程
2.1 一次电气网络
2.2 电网二次系统
2.3 电网通信系统
2.4 电网生产调度与电网企业经营管理
2.5 本章小结
第3章 电力通信网对“软件定义”的需求
3.1 电力通信网与电信通信网发展历程的比较
3.2 电力通信网的发展趋势
3.3 未来电力通信网在电信行业中的位置
3.4 软件定义网络与电力通信网的适配性
3.4.1 SDN在电力通信网中的应用优势
3.4.2 SDN电力应用的差异化需求
3.5 本章小结
第二部分 技术与应用
第4章 软件定义网络简介
4.1 SDN产生背景及技术特征
4.2 SDN架构定义
4.3 SDN产业现状
4.4 本章小结
第5章 软件定义网络关键技术
5.1 SDN的基本构件
5.2 SDN交换机
5.2.1 工作原理
5.2.2 OpenFlow交换机
5.2.3 OpenFlow交换机与传统交换机的差异
5.3 SDN控制器
5.3.1 SDN控制器种类
5.3.2 SDN控制器架构分析
5.3.3 SDN控制器相关功能模块
5.3.4 不同SDN控制器的比较
5.3.5 SDN控制器的设计要素
5.4 SDN接口
5.4.1 南向接口
5.4.2 北向接口
5.5 0pertFlow协议及其应用实现
5.5.1 OpenFlow Switch Specification协议概述
5.5.2 OpenFlow Controller实现分析
5.5.3 OpenFlow Controller简单使用分析
5.6 本章小结
第6章 软件定义光网络简介
6.1 SDoN定义
6.2 SDON主要技术特征及核心优势
6.2.1 SDON主要技术特征
6.2.2 SDON核心优势
6.3 SDON关键使能技术
6.3.1 SDON物理层关键使能技术
6.3.2 SDON网络层关键使能技术
6.4 SDON发展前瞻和面临挑战
6.4.1 SDON发展前瞻
6.4.2 SDON面临挑战
6.5 本章小结
第7章 软件定义光网络(SDON)关键技术
7.1 SDON分层与功能模型
7.2 传送平面概述
7.2.1 OXC技术
7.2.2 OADM技7R
7.2.3 ROADM技术
7.2.4 硬件协议代理模块
7.3 控制平面概述
7.3.1 控制平面功能要求
7.3.2 控制平面的层次化控制结构
7.3.3 SDON多层网络控制架构
7.3.4 SDON多域网络控制架构
7.4 应用平面概述
7.4.1 基于SDoN应用层的业务逻辑处理模型
7.4.2 基于BoD应用的创新APP
7.4.3 基于VON应用的创新APP
7.5 本章小结
第8章 软件定义电力通信网技术应用分析
8.1 传输网应用分析
8.1.1 电力光纤的故障定位与损伤感知
8.1.2 电网分层分域架构下的层域协同
8.1.3 电力传输网网间融合
8.2 业务网应用分析
8.2.1 IP网络中路由的集中计算
8.2.2 网络的全景感知与拓扑可视
8.2.3 电网业务流量的弹性调度
8.2.4 电网特色业务的策略预配置
8.2.5 电网企业与其他企业业务网网间对接
8.3 支撑网应用分析
8.3.1 SDN控制器对传统网管的影响
8.3.2 智能控制与深度管理的融合
8.4 接入网应用分析
8.4.1 电力通信接入网发展背景下的SDN技术
8.4.2 配电可编程网络演进
8.5 电力SDN应用案例
8.5.1 国网公司三地数据中心SDN示范网络
8.5.2 国网上海市电力公司SDN试点应用
8.5.3 国网重庆市电力公司SDN试点应用
8.5.4 中国电科院云计算中心SDN网络项目
8.5.5 国网宁夏电力公司数据中心改造项目
8.5.6 国网江西省电力公司九江供电公司配网数据网项目
8.5.7 国网辽宁省电力公司广域网SDN项目
8.6 本章小结
第三部分 标准与测试
第9章 软件定义网络标准化现状
9.1 标准组织及涉及SDN的研究重点
9.1.1 开放网络基金会ONF
9.1.2 国际互联网工程任务组IETF
9.1.3 国际电信联盟ITU
9.1.4 光网络互通论坛OIF
9.2 SDN标准组织的最新研究进展
9.2.1 ONF最新研究进展
9.2.2 ITU最新研究进展
9.3 本章小结
第10章 软件定义网络测试技术
10.1 软件定义网络测试需求
10.1.1 互联互通测试
10.1.2 协议一致性测试
10.1.3 业务功能测试
10.1.4 性能测试
10.2 测试相关的开源项目
10.2.1 Floodlight/OFTest
10.2.2 ONOS/TestOn
10.2.3 OpenOaytLight/Integration
10.2.4 Cbench
10.3 软件定义网络测试技术
10.3.1 不同测试环境选择
10.3.2 性能测试中测试参考点的选择和技术实现
10.3.3 自动化测试设计
10.4 本章小结
参考文献
附录 缩略语