覆蓋網絡技術在電力信息網絡中的應用研究-1引言

1、覆蓋網絡技技術在電力力信息網絡絡中的應用用研究陳 偉 民民（金華電業(yè)業(yè)局科技信信息處 浙江 金華 3210001）摘要：本文文首先介紹紹了Oveerlayy網絡，然然后引出了了Overrlay技技術下的電電力調度系系統(tǒng)，分析析了該系統(tǒng)統(tǒng)的原理，得得出該系統(tǒng)統(tǒng)比傳統(tǒng)系系統(tǒng)的優(yōu)點點，最后介介紹了多種種業(yè)務在該該系統(tǒng)下的的應用。該該系統(tǒng)具有有較好的擴擴展性和較較強的靈活活性關鍵字：OOverllay網絡絡、電力調調度、應用用層組播、P2P技技術1 引言言全國范圍內內超大規(guī)模?；ヂ?lián)電路路系統(tǒng)的形形成,對電電力系統(tǒng)調調度運行提提出新的要要求1-2,。電力通信網業(yè)務不不再是最初初的語音通通信和電網網調度實

2、時時監(jiān)控信號號的傳輸?shù)鹊日瓗I(yè)務務，而是逐逐漸發(fā)展到到同時承載載電網調度度自動化、電力營銷銷自動化、配電網自自動化、變變電站繼電電保護自動動化以及辦辦公自動化化、視頻監(jiān)監(jiān)控和視頻頻會議、IIP電話和和其他數(shù)據(jù)據(jù)傳輸?shù)榷喽喾N業(yè)務的的接入。因因此針對廣廣域分布數(shù)數(shù)據(jù)進行分分布開放式式處理成為為必然。當當前分布開開放式調度度自動化開開放系統(tǒng)存存在一些缺缺點：1）大量遺留系統(tǒng)存在，無法迅速更換或升級，部分陳舊的軟硬件已經不再被支持，改造現(xiàn)有應用的系統(tǒng)以適應新的系統(tǒng)結構又要投入巨大的工作量；2）國際電工委員會所制定的IEC 619703-5系列標準不能大規(guī)模推廣，數(shù)據(jù)接口跟系統(tǒng)功能還不能很好的緊密結合；

3、3）“開放”僅局限于調度中心內部，互操作性很差。因此將ovverlaay（覆蓋蓋網）技術術引入電力力系統(tǒng)，有有助于解決決大規(guī)模電電力系統(tǒng)的的全網統(tǒng)一一調度和分分析計算問問題。本文文結合電網網調度自動動化系統(tǒng)結結構，提出出了基于ooverllay模型型的電力調調度系統(tǒng)，接接著分析了了在oveerlayy模型下的的優(yōu)勢，最最后分析了了overrlay模模型下電力力調度系統(tǒng)統(tǒng)的多種業(yè)業(yè)務應用。2 ooverllay網絡絡介紹overllay網絡絡是建立在在一個或者者多個已存存在網絡之之上的網絡絡，通過增增加額外的的、間接的的、虛擬的的層，來改改善下層網網絡部分領領域中的一一些屬性，提提高網絡的的性能

4、。ooverllay網絡絡有以下特特性：第一一擴展性好好，一個ooverllay 網絡不需需要改變已已有的網絡絡結構，不不需整個網網絡范圍內內的網絡組組件的支持持，這一思思想的實施施將會加快快新型的網網絡功能和和服務的部部署；第二二靈活性強強，oveerlayy網絡所建建立的是一一個抽象的的連接，這這些連接可可根據(jù)應用用程序的需需要，進行行優(yōu)化；第第三健壯性性，一個ooverllay網絡絡比下層的的網絡設施施更加健壯壯。因此，overlay網絡概念一經提出，就引起了人們的重視。特別是近幾年以來，在現(xiàn)有的Internet傳輸網絡之上構建的完全位于應用層的overlay網絡系統(tǒng)發(fā)展很快。例如提出了

5、監(jiān)測路徑失效的彈性overlay網絡（Resilient Overlay Network, RON）6，為現(xiàn)有的Internet提供端對端服務質量保證的服務overlay網絡（Service Overlay Network, SON）7等。21 OOverllay概念念覆蓋網絡是是由一系列列分布于IInterrnet各各自治系統(tǒng)統(tǒng)內部的覆覆蓋服務節(jié)節(jié)點以及連連接它們的的邏輯鏈路所組組成的虛擬擬網絡，它它能有效地地利用Innternnet給終終端用戶提提供更為可可靠的服務務。覆蓋節(jié)節(jié)點通常具具有路由、數(shù)據(jù)處理理和數(shù)據(jù)保保存等功能能，而邏輯輯鏈路（即即覆蓋鏈路路）通常對對應底層的的一條或多多條物理

6、路路徑。圖11所示就是是一個覆蓋蓋網絡的例例子。 覆覆蓋網絡大大致可以分分為兩大類類：基于終終端主機的的覆蓋網絡絡和基于固固定節(jié)點的的覆蓋網絡絡。在基于于終端主機機的覆蓋網網絡中，終終端主機只只是邏輯上上相連（在在網絡層），沒沒有得到IISP的任任何支持。它要求終終端主機同同時和其它它多個終端端相連。圖1 覆蓋蓋網絡示意意圖22 OOverllay網絡絡優(yōu)點Overllay網絡絡技術具有有以下優(yōu)點點：不需要大規(guī)規(guī)模改變現(xiàn)現(xiàn)有網絡架架構就能提提供更為可可靠、容錯錯性更好的的服務。有有了覆蓋網網絡,即使網絡層層出現(xiàn)錯誤誤，應用系系統(tǒng)也可以以憑借覆蓋蓋網絡快速速找到替代代路由，并并且可以根根據(jù)應用服

7、服務的不同同服務質量量要求尋找找相應的最最優(yōu)路徑。2） 可以以方便地通通過針對特特定應用的的覆蓋網絡絡提供在現(xiàn)現(xiàn)有網絡層層基礎結構構中難以提提供的新業(yè)業(yè)務，如應應用層多對對多的可靠靠多播，而而不需要改改變現(xiàn)有網網絡架構，實實現(xiàn)起來也也是很方便便。3） 通過過采用能更更好地利用用網絡資源源信息的算算法來提高高現(xiàn)有Innternnet已有有的業(yè)務性性能，如VVoIP的的語音質量量。3 ooverllay模型型下的電力力調度指揮揮系統(tǒng)隨著電力調調度自動化化系統(tǒng)的廣廣泛開發(fā)和和使用，人人們所熟悉悉的電力搶搶修車在街街上出現(xiàn)的的次數(shù)將會會越來越少少，甚至消消失。電力力調度自動動化技術的的核心是通通信，基

8、于于覆蓋網技術術的電力調調度自動化化將能夠很很好地實現(xiàn)現(xiàn)對遠方的的電氣裝置置進行遙控控、遙信和和遙測，以以實現(xiàn)對配配電網變壓壓器及重要要節(jié)點的在在線監(jiān)測，對對大量的遠遠動裝置進進行實時遠遠方監(jiān)控，并并能對配電電網絡故障障、接地區(qū)區(qū)段進行識識別與隔離離，以保證證供電的可可靠性，同同時在通信信管理方面面還可以實實現(xiàn)自動漫漫游、自動動登錄、遠遠方復位和和遠方整定定參數(shù)等功功能。采用用overrlay網網絡的優(yōu)點點是增加了了網絡的穩(wěn)穩(wěn)定性，使使網絡具有有彈性，便便于擴展。例如某地地區(qū)級電力力調度數(shù)據(jù)據(jù)網按ovverlaay結構設設計見圖11。 圖圖1 Ovverlaay下電力力調度系統(tǒng)統(tǒng)圖其中一級地地

9、區(qū)網是一一個自治域域系統(tǒng)，聚聚集所有下下一級調度度的信息和和它本身所所在自治域域系統(tǒng)內的的節(jié)點信息息，下一級級調度系統(tǒng)統(tǒng)除了包含含自身系統(tǒng)統(tǒng)內的節(jié)點點信息以外外還有包含含接入該層層節(jié)點的信信息。除此此之外，對對于同一個個局調度系系統(tǒng)內，每每個終端主主機都有一一個覆蓋服服務節(jié)點，然然后采用多多播機制進進行數(shù)據(jù)轉轉發(fā)。對于于具有相同同或者相似似條件下的的終端主機機，采用PP2P技術術來實現(xiàn)文文件共享等等。根據(jù)電力調調度系統(tǒng)需需求和通信信原理，系系統(tǒng)分層圖圖見圖2。 圖2 ooverllay下電電力調度系系統(tǒng)分層圖圖1）oveerlayy下電力調調度系統(tǒng)的的組播應用用我們采用PPackeet Ree

10、flecctionn技術來實實現(xiàn)一個局局調度系統(tǒng)統(tǒng)內的組播播應用。每每個終端主主機都是一一個覆蓋服服務節(jié)點，在在所有成員員之間建立立一顆組播播分布樹，組組播數(shù)據(jù)的的復制在終終端實現(xiàn)。如圖3所示示的應用層層多播樹，在在數(shù)據(jù)從源源S1發(fā)送到目目的地E11時，終端端主機E11可以給RR4發(fā)送Reeflecctionn請求，要要求當有數(shù)數(shù)據(jù)從S11發(fā)送給EE1時，路由由器R4要把數(shù)據(jù)據(jù)同時轉發(fā)發(fā)給E2、E3。圖3 Paackett Refflecttion技技術應用圖圖2）P2PP技術實現(xiàn)現(xiàn)資源共享享具有相同或或相類似的的局調度系系統(tǒng)中,每每個終端用用戶主機都都是對等的的,且保存存著數(shù)據(jù)和和信息。在在

11、這個系統(tǒng)統(tǒng)中數(shù)據(jù)不不存放在控控制中心的的服務器上上，所有信信息的傳輸輸和服務的的實現(xiàn)都直直接在終端端用戶上進進行，無需需中間環(huán)節(jié)節(jié)和服務器器的介入。4 利用OOverllay組建建高效綜合合電力調度度網的優(yōu)勢勢Overllay網絡絡是建立在在一個或者者多個已存存在網絡之之上的網絡絡，本身該該網絡具有有較好的擴擴展性和較較強的靈活活性，把OOverllay技術術應用在電電力調度系系統(tǒng)上，具具有以下優(yōu)優(yōu)勢41 更更靈活的組組網方式Overllay網的的拓撲結構構是任意構構造和建立立，每個拓拓撲建立可可以根據(jù)下下層物理網網絡的拓撲撲信息和實實際節(jié)點信信息等進行行最佳組合合，而且OOverllay節(jié)點

12、點節(jié)點都具具有網絡拓拓撲的自動動發(fā)現(xiàn)功能能，能夠自自動識別網網絡結構的的變化并對對業(yè)務的傳傳送作出相相應的決策策，這種自自動的網絡絡更新機制制能夠避免免在城域網網絡發(fā)生變變化時復雜雜的、人為為的網絡調調整。42 電電信級的網網絡安全性性和可靠性性 在電電力調度系系統(tǒng)會遭到到很多惡性性攻擊從而而導致數(shù)據(jù)據(jù)丟失，OOverllay網絡絡凌駕于已已有的網絡絡之上，為為電力調度度系統(tǒng)提供供了一個安安全覆蓋服服務網絡，并并且采用了了安全覆蓋蓋隧道、相相容哈希和和過濾等技技術來防止止他人惡性性攻擊。43 承承載多業(yè)務務的能力Overllay作為為新一代的的網絡技術術具有同時時承載視頻頻、數(shù)據(jù)和和話音的能能

13、力。使用用服務等級級SLA方式式區(qū)分業(yè)務務，并采用用強大的QQos質量量控制技術術，保證了了各個業(yè)務務都能獲得得所需的帶帶寬，有效效地避免了了業(yè)務之間間的沖突和和網絡的擁擁塞。44 更更高的資源源利用率Overllay網絡絡采用P22P資源共共享技術能能夠有效利利用電力調調度系統(tǒng)散散布的大量量普通節(jié)點點，將計算算任務或存存貯資料分分布到所有有節(jié)點上，利利用其中閑閑置的計算算能力或存存貯空間，達達到高性能能計算和有有效利用資資源4.5 更更高的帶寬寬利用率 現(xiàn)有有的電力調調度系統(tǒng)網網絡中，由由于路由器器不支持組組播，因此此很多應用用都是通過過單播實現(xiàn)現(xiàn)，從而導導致時間延延時和差錯錯等，而OOve

14、rllay網絡絡采用應用用層組播技技術能夠在在現(xiàn)有的網網絡上避開開路由器，從從而實現(xiàn)應應用層組播播。46該系系統(tǒng)優(yōu)點1）互操作作性：異種種系統(tǒng)之間間的應用和和資源的協(xié)協(xié)同能力很很強。2）延續(xù)性性：能夠兼兼容現(xiàn)有系系統(tǒng)應用，在在新舊系統(tǒng)統(tǒng)之間平滑滑升級。3）可移植植性：系統(tǒng)統(tǒng)運行于不不同軟硬件件平臺的能能力。4）可擴展展性和分布布性5 各種種業(yè)務在OOverllay下電電力調度系系統(tǒng)中的應應用電力調度系系統(tǒng)中的業(yè)業(yè)務包括程程控交換、調度、遠遠動通道、會議電視視、視頻監(jiān)監(jiān)控、電力力市場技術術支持等數(shù)數(shù)據(jù)量不大大但實時性性要求極高高的業(yè)務，以以及各類管管理信息和和寬帶上網網等突發(fā)數(shù)數(shù)據(jù)量大但但實時性

15、相相對不高的的業(yè)務。網網絡將根據(jù)據(jù)不同業(yè)務務的質量需需求和特性性，制定不不同的服務務級別和帶帶寬保證，以以滿足多種種應用。Overllay網絡絡中各種業(yè)業(yè)務見表11所列。業(yè)務傳送方式服務級別帶寬延時優(yōu)先級語音交換22M點對點匯集集EFN2M有有保證極小1事件檢測、電力市場場點對點EF每條線路有有保證的22M極小1視頻調度點對點、廣廣播EF 有保證 22M極小1信息發(fā)布專線EF有保證 22M極小1信息管理專線AF 設定帶寬小2寬帶上網以太網匯集集BE動態(tài)共享帶帶寬無需求3 表表1 ovverlaay下各種種業(yè)務1）語音調調度業(yè)務這些業(yè)務是是網絡中最最重要的業(yè)業(yè)務，要求求網絡對其其提供最可可靠的帶

16、寬寬保證、最最小的時延延和最高的的優(yōu)先等級級，所以指指定為最高高的服務級級別EF類。2）視頻高高帶寬實時時性業(yè)務這類業(yè)務包包括會議電電視業(yè)務、視頻監(jiān)控控系統(tǒng)業(yè)務務和圖像廣廣播業(yè)務。這類業(yè)務務面向連接接，對帶寬寬和時延的的要求嚴格格，所以也也同樣屬于于EF類業(yè)務務。在Ovverlaay網絡上上可以同時時支持H.263和Sip的視視頻會議電電視系統(tǒng)，也也支持圖像像的廣播功功能。Ovverlaay提供的的P2P資資源共享技技術能夠為為建立高帶帶寬的動態(tài)態(tài)圖像監(jiān)控控系統(tǒng)提供供豐富的帶帶寬。3）用戶服服務、Innternnet等普普通業(yè)務對于電力系系統(tǒng)中的沒沒有實時要要求的業(yè)務務，如用戶戶寬帶上網網業(yè)務

17、，可可以根據(jù)業(yè)業(yè)務重要性性劃分不同同的業(yè)務等等級和業(yè)務務速率，有有些業(yè)務按按突發(fā)性業(yè)業(yè)務處理，因因此采用OOverllay技術術能夠較好好的保證業(yè)業(yè)務，提高高容錯性。4）各類管管理信息業(yè)業(yè)務這些業(yè)務必必須要求嚴嚴格的質量量保證。利利用Oveerlayy技術，能能夠更好大大的保證高高效率、低低延遲、低低丟包等6 總結采用Oveeralyy技術，使使電力通信信平臺既能能夠提供傳傳統(tǒng)的、高高質量的各各類話音圖圖像、數(shù)據(jù)據(jù)管理等業(yè)業(yè)務，也能能應對電力力調度系統(tǒng)統(tǒng)信息化發(fā)發(fā)展提出的的各種不同同要求、不不同質量等等級的網絡絡業(yè)務需求求。因此，將將Overrlay技技術在電力力系統(tǒng)的應應用是下一一代網絡發(fā)發(fā)

18、展的必然然趨勢，并并且能夠使使電力通信信能夠真正正做到面向向用戶和面面向未來。參考文獻：1 趙遵廉廉。中國電電網的發(fā)展展與展望.中國電力力,20004.377 (1):1-662 盧強。數(shù)字電力力系統(tǒng)。電電力系統(tǒng)自自動化 22000.24（99：1-443 Hisssey T W, Pecca J G.Oppen AArchuuretuure DDistrributted PProceessinng thhe Moodernn Dessign for Elecctricc Powwer NNetwoork AAutommatioon. IIn: PProceeedinng off 19990 IEEEE CCollooquiuum inn Souuth AAmeriica.NNew YYork:IEEEE,19990.1550-16614 Murrphy L,Wuu F FF.An Openn Dessign Apprroachh forr Disstribbutedd Eneergy Manaagemeent SSysteems. IEEEE Traanas on PPWRS.19933,8(33):11172-111795 Hisssey T W, Pecca J G.Oppen AArchuuretuure DDistrributted