一种电力通信网络系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种电力通信网络系统，包括：数据层、虚拟切片层和控制层；数据层包括基础终端设备和数据交换机，基础终端设备与相应的数据交换机相连；虚拟切片层包括与数据交换机相连的虚拟化平台，虚拟化平台用于将数据层中的物理网络划分为多个相互隔离的逻辑虚拟网络系统；控制层包括多个系统控制器，分别与逻辑虚拟网络系统相连。该电力通信网络系统可以通过虚拟化对不同业务进行简单的逻辑分离，实现网络的可扩展性、可靠性以及业务隔离，同时也保证了业务的实时性。
【专利说明】
一种电力通信网络系统
技术领域
[0001]本发明涉及电网通信技术领域，特别涉及一种电力通信网络系统。
【背景技术】
[0002]随着现在电网业务的不断发展，通信网络规模不断扩大，结构日趋复杂，覆盖跨度加大，管控难度提高，要求通信网络运行管理的智能化水平必须大幅度提升，实现电网的统一规划、统一建设、统一管理、统一调度，建设一个安全、可靠、实时性的电力通信网显得越来越迫切。
[0003]现有电力通信网采用经典网络体系结构，网络通信设备软件和硬件高度集成，相对形成“封闭”的系统，其本身技术上的限制，已逐渐不能满足用户的需求。电力系统通信网已经发展成为包括语音、数据、电视会议等众多业务系统共存的复杂网络，这些业务系统基本上是由不同通信系统负责运行，彼此相互独立，资源无法共享。随着各种业务系统的不断扩展，这些系统之间的控制更加混乱，新业务不方便扩展。
[0004]公开于该【背景技术】部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种电力通信网络系统，从而克服现有电力系统通信网的业务系统之间控制混乱的缺陷。
[0006]本发明实施例提供的一种电力通信网络系统，包括:数据层、虚拟切片层和控制层；
[0007]数据层包括基础终端设备和数据交换机，基础终端设备与相应的数据交换机相连；
[0008]虚拟切片层包括与数据交换机相连的虚拟化平台，虚拟化平台用于将数据层中的物理网络划分为多个相互隔离的逻辑虚拟网络系统；
[0009]控制层包括多个系统控制器，分别与逻辑虚拟网络系统相连。
[0010]在一种可能的实现方式中，虚拟化平台为Flowvisor。
[0011]在一种可能的实现方式中，数据交换机用于获取基础终端设备生成的数据包，并判断数据包的头部字段与本地流表是否匹配，在数据包的头部字段与本地流表相匹配时，根据本地流表对数据包进行转发至相应的系统控制器。
[0012]在一种可能的实现方式中，在数据包的头部字段与本地流表不相匹配时，将数据包转发至Flowvisor中的OpenFlow交换机；
[0013]OpenFlow交换机用于:在数据包与Flowvisor的数据库相匹配时，将数据包转发至相应的系统控制器。
[0014]在一种可能的实现方式中，系统控制器在接收到OpenFlow交换机转发的数据包后，生成指向数据包的流表项，并将流表项添加至流表中。
[0015]在一种可能的实现方式中，控制层还包括主控制器和备用控制器，主控制器和备用控制器均与所有的系统控制器相连。
[0016]在一种可能的实现方式中，逻辑虚拟网络系统包括:EMS系统、安全稳定系统、继电保护系统和能量计费系统中的一种或多种。
[0017]在一种可能的实现方式中，还包括:应用层;应用层包括输入输出设备，输入输出设备与控制层中的控制器相连。
[0018]本发明实施例提供的电力通信网络系统，基于软件定义网络的电力通信网虚拟化架构，引入新型网络体系架构SDN中的控制与转发功能分离的思想，将SDN应用于电力通信网，通过加入各级控制器、以及虚拟切片层的虚拟网络划分，将实现网络的可扩展性、可靠性以及业务隔离，同时也保证了业务的实时性。同时，对不同业务进行简单的逻辑分离，在虚拟的通信网络中部署实验新业务时也不影响原有业务的运行，并且网络虚拟化可以实现通信网络的业务隔离，即通过将物理资源抽象为逻辑上的资源，将物理网络划分成多个逻辑上的虚拟网络，在不同的虚拟网络之间进行业务隔离，以保证各个业务用户的隐私和安全。该网络系统可以有效解决现在电力通信网中存在的功能单一，新业务不便拓展;设备维护众多，维护压力大以及业务系统之间的相互融合等问题。
[0019]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0020]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0021]图1为本发明实施例中电力通信网络系统的第一结构图；?0022] 图2为本发明实施例中虚拟化平台为Flowvisor的结构示意图；
[0023]图3为本发明实施例中电力通信网络系统的通信流程图；
[0024]图4为本发明实施例中电力通信网络系统的第二结构图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受【具体实施方式】的限制。
[0026]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0027]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0028]另外，为了更好的说明本发明，在下文的【具体实施方式】中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
[0029]除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0030]根据本发明实施例，提供了一种电力通信网络系统，图1为该系统的结构图，具体包括:数据层10、虚拟切片层20和控制层30。
[0031]具体的，数据层10包括基础终端设备101和数据交换机102，该基础终端设备101与相应的数据交换机102相连。虚拟切片层20包括与数据交换机相连的虚拟化平台201，虚拟化平台用于将数据层中的物理网络划分为多个相互隔离的逻辑虚拟网络系统202;控制层30包括多个系统控制器301，分别与逻辑虚拟网络系统相连。
[0032]本发明实施例中，基础终端设备为电力通信网络中的设备，具体包括发电厂或变电站中的采集设备、监测设备、以及智能电表等。本发明实施例提供的电力通信网络系统包含了电力通信网中的原有的基础终端设备，同时加入了控制器以及在虚拟切片层进行虚拟网划分，可以通过虚拟化对不同业务进行简单的逻辑分离，在虚拟的通信网络中部署实验新业务，而不影响原有业务的运行。由控制层对数据包进行统一管理，基础终端设备只需要采集或转发数据即可，能大大简化基础终端设备的功能，并降低基础终端设备的功耗。
[0033]在一种可能的实现方式中，本发明实施例提供的电力通信网络系统基于SDN(Software Defined Network，软件定义网络)实现。SDN将电力通信网络的控制平面与数据转发平面进行分离，从而通过控制层集中的控制器去控制底层硬件，实现对网络资源灵活的按需调配。在SDN网络中，网络设备(如基础终端设备)只负责单纯的数据转发，可以采用通用的硬件;而原来负责控制的操作系统将提炼为独立的网络操作系统，负责对不同业务特性进行适配，而且网络操作系统和业务特性以及硬件设备之间的通信都可以通过编程实现。
[0034]本发明实施例中，虚拟化平台为Flowvisor。具体的,FlowVisor是建立在OpenFlow之上的网络虚拟化平台，它可以将物理网络分成多个逻辑网络，从而实现开放软件定义网络(SDN)。它为管理员提供了广泛定义规则来管理网络，而不是通过调整路由器和交换机来管理网络。FlowVisor部署在标准OpenFlow控制器和OpenFlow交换机之间，成为二者的透明代理。FlowVisor能够与多个控制器连接使得每个控制器控制一个虚网，保证各虚网相互隔离。
[0035]参见图2所示，通过SDN中的网络虚拟化将网络的物理资源抽象为逻辑上的资源，将物理网络划分成多个逻辑上的虚拟网络，在不同的虚拟网络之间进行业务隔离，以保证各个业务用户的隐私和安全。虚拟切片负责根据控制器下发的指令，将所有流经汇聚路由器的数据划分到各类虚拟网。逻辑虚拟网络系统包括:EMS系统、安全稳定系统、继电保护系统和能量计费系统中的一种或多种;相应的系统控制器为EMS系统控制器、安全稳定系统控制器、继电保护系统控制器和能量计费系统控制器。
[0036]本发明实施例中，该数据交换机为SDN交换机。SDN中的交换机负责所属区域的发电厂、变电厂、广大用户的各类数据采集和传输。控制层采用层级式设计，由主控制器控制多个系统控制器；同时采用了主控制器和备用控制器相结合的方式，有利于负载均衡和网络的可靠性，整个网络的控制逻辑完全集中在控制器上，需要在添加新设备或者部署新业务时在控制层面对网络进行相应配置。
[0037]数据交换机用于获取基础终端设备生成的数据包，并判断数据包的头部字段与本地流表是否匹配，在数据包的头部字段与本地流表相匹配时，根据本地流表对数据包进行转发至相应的系统控制器。同时，在数据包的头部字段与本地流表不相匹配时，将数据包转发至Flowvi SOi^的OpenFlow交换机;此时OpenFlow交换机用于:在数据包与Flowvi SOi^数据库相匹配时，将数据包转发至相应的系统控制器。系统控制器在接收到OpenFlow交换机转发的数据包后，生成指向数据包的流表项，并将流表项添加至流表中，以便后续匹配相同流规则的数据包直接按照流表进行转发，否则将该数据包丢弃。
[0038]具体的，该电力通信网络系统的通信流程具体参见图3所示。电力通信网的基础终端设备(例如智能电表)将用户产生的原始数据首先封装成IP包，IP包再加相应字段(VLANID等)后封装为数据包发送出去；当SDN交换机接收到数据包后，首先进行数据包的头部字段进行解析，然后根据虚网划分的流表规则，将该数据包与流表进行匹配;当存在多个(如N个)流表则逐一进行匹配，一旦匹配成功就将这个数据包通过安全通道传送给SDN控制器，由SDN控制器决定如何处理(丢弃或者转发)。如果不匹配现有的流表规则，数据包转发到Flowvisor中的Openf low交换机接收模块，如果匹配Flowvisor中的数据库，控制器将做出的决定作为一条新的流表项添加到新的流表中，参与下一个数据包的流规则匹配。
[0039]在一种可能的实现方式中，参见图4所示，该电力通信网络系统还包括应用层，应用层主要设有面向用户的输入输出设备，该输入输出设备与控制层中的控制器相连。应用层可以面向信息化控制中心维护人员，可以根据工作需求下发各类应用，具备极强的可拓展性和灵活性;而且凭借控制器的反馈，可以获取全省通信网的任何内容，大大提升了工作效率和网络的反应能力。
[0040]同时，控制层还包括主控制器和备用控制器，主控制器和备用控制器均与所有的系统控制器相连。采用了主控制器和备用控制器相结合的方式，有利于负载均衡和网络的可靠性。
[0041 ]本发明实施例提供的电力通信网络系统，基于软件定义网络的电力通信网虚拟化架构，引入新型网络体系架构SDN中的控制与转发功能分离的思想，将SDN应用于电力通信网，通过加入各级控制器、以及虚拟切片层的虚拟网络划分，将实现网络的可扩展性、可靠性以及业务隔离，同时也保证了业务的实时性。同时，对不同业务进行简单的逻辑分离，在虚拟的通信网络中部署实验新业务时也不影响原有业务的运行，并且网络虚拟化可以实现通信网络的业务隔离，即通过将物理资源抽象为逻辑上的资源，将物理网络划分成多个逻辑上的虚拟网络，在不同的虚拟网络之间进行业务隔离，以保证各个业务用户的隐私和安全。该网络系统可以有效解决现在电力通信网中存在的功能单一，新业务不便拓展;设备维护众多，维护压力大以及业务系统之间的相互融合等问题。
[0042]以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0043]通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如R0M/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0044]前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
【主权项】
1.一种电力通信网络系统，其特征在于，包括:数据层、虚拟切片层和控制层； 所述数据层包括基础终端设备和数据交换机，所述基础终端设备与相应的数据交换机相连； 所述虚拟切片层包括与所述数据交换机相连的虚拟化平台，所述虚拟化平台用于将数据层中的物理网络划分为多个相互隔离的逻辑虚拟网络系统； 所述控制层包括多个系统控制器，分别与所述逻辑虚拟网络系统相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述虚拟化平台SFlowvisor。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据交换机用于获取所述基础终端设备生成的数据包，并判断所述数据包的头部字段与本地流表是否匹配，在所述数据包的头部字段与本地流表相匹配时，根据所述本地流表对所述数据包进行转发至相应的系统控制器。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在所述数据包的头部字段与本地流表不相匹配时，将所述数据包转发至所述Flowvisor中的OpenFlow交换机； 所述OpenFlow交换机用于:在所述数据包与所述Flowvisor的数据库相匹配时，将所述数据包转发至相应的系统控制器。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统控制器在接收到所述OpenFlow交换机转发的数据包后，生成指向所述数据包的流表项，并将所述流表项添加至流表中。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制层还包括主控制器和备用控制器，所述主控制器和所述备用控制器均与所有的系统控制器相连。7.根据权利要求1-6任一所述的系统，其特征在于，所述逻辑虚拟网络系统包括:EMS系统、安全稳定系统、继电保护系统和能量计费系统中的一种或多种。8.根据权利要求1-6任一所述的系统，其特征在于，还包括:应用层;所述应用层包括输入输出设备，所述输入输出设备与所述控制层中的控制器相连。
【文档编号】H04L12/751GK106059930SQ201610619612
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月29日
【发明人】甄岩, 李海峰, 王建伟, 王于波, 刘莹, 武穆清, 赵敏, 周小强, 韩东锋, 全明睿, 段星辉, 郝剑
【申请人】北京智芯微电子科技有限公司, 国网山西省电力公司检修分公司, 国网信息通信产业集团有限公司, 国家电网公司