本書緊跟全球能源互聯網發展趨勢,針對網絡領域炙手可熱的新技術,從總體介紹、技術與應用、標準與測試三大部分進行介紹。第一部分簡述了智能電網的概念、電力通信網的發展歷程和其對軟件定義化的需求;第二部分介紹了SDN與SDON的核心技術體系與關鍵使能技術,并基于電力通信網的應用場景,開展技術應用分析;第三部分對近期SDN的研究重點與最新研究進展進行介紹,并詳細分析針對SDN的測試技術。
進入新世紀后,隨著新能源、分布式能源、新型共用能方式的發展與豐富,電網開始向新一階段發展,智能電網成為全球電力行業的最大趨勢。特高壓輸電使電網向更廣域互聯發展,指向全球能源互聯網方向。分布式電源、汽車充電設施、微電網、新型供用電關系、配電網自動化程度提升,則引導電網向智能配電網方向發展。這兩方面是電網下一階段的主要發展方向,也是電網二次系統、電力通信網演進的動力。
電力通信網經歷了電路到網絡的演進過程,這一過程與電信行業有相似之處。但即使電網向網狀網發展,電力通信網從L2局域網向更高層次的廣域網發展,其工控系統通信網、垂直行業通信網的本質屬性依然不會改變。因此,電力通信網向廣域網發展,并不會簡單地復制電信互聯網從L2向L3演進的過程,而是要在廣域通信網和工控通信網的融合中尋找一條新的路徑。
SDN在電信行業已經被普遍認為是未來網絡發展的方向,而在電力通信網中,我們發現無論是從技術層面、建設運行層面還是生產組織層面而言,SDN也無疑是電力通信網智能化發展的可行性方案之一。由于電力系統是承載國家經濟命脈的重要工控系統,因此,其對于新技術的應用應該非常謹慎,也必將經歷相對漫長的論證過程。但無論作為一種技術還是作為一種理念,我們都將不遺余力地將SDN逐步滲透到電力通信網智能化發展的進程中。
感謝為本書編寫做出重要貢獻的以下人員:
郭經紅、劉川、郁小松、陳雷、徐鑫、李炳林、張剛、黃輝、黃在朝、張浩、趙永利、張杰、喻強、虞躍、呂立冬、陳磊、卜憲德、黃紅兵、婁征、劉桐、王小雨、魯旭、胡致遠。
本書的第一章、第三章、第四章、第五章、第八章由全球能源互聯網研究院團隊編寫,第二章由國網重慶市電力公司團隊編寫,第六章、第七章由北京郵電大學團隊編寫,第九章、第十章由中國信息通信研究院團隊編寫。
由于智能電網相關技術、SDN/SDON相關技術發展迅速,而成書時間倉促,書中難免會有疏漏之處,敬請讀者批評指正。
徐鑫,國網重慶市電力公司電力科學研究院通信專責,工程師,主要研究方向為智能電網通信技術、5G技術、軟件定義網絡技術、信息物刪系統技術等。
前言
第一部分 總體介紹
第1章 智能電網概述
1.1 智能電網的定義與技術特征
1.2 電網智能化發展方向
1.3 智能電網的建設重點
第2章 電力通信網發展歷程
2.1 一次電氣網絡
2.2 電網二次系統
2.3 電網通信系統
2.4 電網生產調度與電網企業經營管理
2.5 本章小結
第3章 電力通信網對“軟件定義”的需求
3.1 電力通信網與電信通信網發展歷程的比較
3.2 電力通信網的發展趨勢
3.3 未來電力通信網在電信行業中的位置
3.4 軟件定義網絡與電力通信網的適配性
3.4.1 SDN在電力通信網中的應用優勢
3.4.2 SDN電力應用的差異化需求
3.5 本章小結
第二部分 技術與應用
第4章 軟件定義網絡簡介
4.1 SDN產生背景及技術特征
4.2 SDN架構定義
4.3 SDN產業現狀
4.4 本章小結
第5章 軟件定義網絡關鍵技術
5.1 SDN的基本構件
5.2 SDN交換機
5.2.1 工作原理
5.2.2 OpenFlow交換機
5.2.3 OpenFlow交換機與傳統交換機的差異
5.3 SDN控制器
5.3.1 SDN控制器種類
5.3.2 SDN控制器架構分析
5.3.3 SDN控制器相關功能模塊
5.3.4 不同SDN控制器的比較
5.3.5 SDN控制器的設計要素
5.4 SDN接口
5.4.1 南向接口
5.4.2 北向接口
5.5 0pertFlow協議及其應用實現
5.5.1 OpenFlow Switch Specification協議概述
5.5.2 OpenFlow Controller實現分析
5.5.3 OpenFlow Controller簡單使用分析
5.6 本章小結
第6章 軟件定義光網絡簡介
6.1 SDoN定義
6.2 SDON主要技術特征及核心優勢
6.2.1 SDON主要技術特征
6.2.2 SDON核心優勢
6.3 SDON關鍵使能技術
6.3.1 SDON物理層關鍵使能技術
6.3.2 SDON網絡層關鍵使能技術
6.4 SDON發展前瞻和面臨挑戰
6.4.1 SDON發展前瞻
6.4.2 SDON面臨挑戰
6.5 本章小結
第7章 軟件定義光網絡(SDON)關鍵技術
7.1 SDON分層與功能模型
7.2 傳送平面概述
7.2.1 OXC技術
7.2.2 OADM技7R
7.2.3 ROADM技術
7.2.4 硬件協議代理模塊
7.3 控制平面概述
7.3.1 控制平面功能要求
7.3.2 控制平面的層次化控制結構
7.3.3 SDON多層網絡控制架構
7.3.4 SDON多域網絡控制架構
7.4 應用平面概述
7.4.1 基于SDoN應用層的業務邏輯處理模型
7.4.2 基于BoD應用的創新APP
7.4.3 基于VON應用的創新APP
7.5 本章小結
第8章 軟件定義電力通信網技術應用分析
8.1 傳輸網應用分析
8.1.1 電力光纖的故障定位與損傷感知
8.1.2 電網分層分域架構下的層域協同
8.1.3 電力傳輸網網間融合
8.2 業務網應用分析
8.2.1 IP網絡中路由的集中計算
8.2.2 網絡的全景感知與拓撲可視
8.2.3 電網業務流量的彈性調度
8.2.4 電網特色業務的策略預配置
8.2.5 電網企業與其他企業業務網網間對接
8.3 支撐網應用分析
8.3.1 SDN控制器對傳統網管的影響
8.3.2 智能控制與深度管理的融合
8.4 接入網應用分析
8.4.1 電力通信接入網發展背景下的SDN技術
8.4.2 配電可編程網絡演進
8.5 電力SDN應用案例
8.5.1 國網公司三地數據中心SDN示范網絡
8.5.2 國網上海市電力公司SDN試點應用
8.5.3 國網重慶市電力公司SDN試點應用
8.5.4 中國電科院云計算中心SDN網絡項目
8.5.5 國網寧夏電力公司數據中心改造項目
8.5.6 國網江西省電力公司九江供電公司配網數據網項目
8.5.7 國網遼寧省電力公司廣域網SDN項目
8.6 本章小結
第三部分 標準與測試
第9章 軟件定義網絡標準化現狀
9.1 標準組織及涉及SDN的研究重點
9.1.1 開放網絡基金會ONF
9.1.2 國際互聯網工程任務組IETF
9.1.3 國際電信聯盟ITU
9.1.4 光網絡互通論壇OIF
9.2 SDN標準組織的最新研究進展
9.2.1 ONF最新研究進展
9.2.2 ITU最新研究進展
9.3 本章小結
第10章 軟件定義網絡測試技術
10.1 軟件定義網絡測試需求
10.1.1 互聯互通測試
10.1.2 協議一致性測試
10.1.3 業務功能測試
10.1.4 性能測試
10.2 測試相關的開源項目
10.2.1 Floodlight/OFTest
10.2.2 ONOS/TestOn
10.2.3 OpenOaytLight/Integration
10.2.4 Cbench
10.3 軟件定義網絡測試技術
10.3.1 不同測試環境選擇
10.3.2 性能測試中測試參考點的選擇和技術實現
10.3.3 自動化測試設計
10.4 本章小結
參考文獻
附錄 縮略語