基于SDN的下一代能源互联网通信网络体系研究

能源互联网作为未来智能电网的发展方向,受到国际社会的广泛关注。首先,以建设能有效支撑未来能源互联网可靠运行的下一代电力通信网络体系为目的,针对传统电力通信网体系架构及业务承载模式进行研究,结合未来能源互联网需求特点,探究以传统电力通信网为前身的下一代能源互联网通信网络体系所具有的特点;其次,创新性地引入软件定义网络(software defined networking,SDN)思想,结合SDN灵活、高效、可编程的优势,分析基于SDN的能源互联网通信体系的可行性;最后,从网络架构、网络设计关键问题,网络性能优化3个方面,对基于SDN的下一代能源互联网通信网络体系进行全面研究。     

相依网络理论下电力通信网节点重要度评价

智能电网中电力系统与通信系统的紧密结合,使得电力通信网络在双网相依系统中愈加重要。通信网络中节点发生故障,尤其是高重要度节点,不仅会影响自身网络系统还会影响与其相依的网络,导致连锁故障的发生。因此,对智能电网中电力通信网络节点重要性进行评价具有重要意义。将电力物理-信息相依网络中单侧网络提取出来,以链路已用率和电力线阻抗值作为边权参数建立有权网络模型。根据有权网络节点重要度评价方法,分别对两子网进行分析。然后根据电力网依存于信息通信网的依存边矩阵,计算相依网络中电力通信网络节点的重要度指标,找出重要度大的节点。以IEEE30节点系统为例进行了仿真实验,证明了该方法指标的可行性和实用性。     

电力系统通信技术标准体系研究

电力系统通信技术标准体系是促进电力通信行业健康有序发展的重要支撑,以标准化为手段提高电力通信网络建设和服务质量,已成为促进行业规范管理、推进网络高效发展的重要保障。根据电力系统通信标准现状,指出存在问题和电力标准体系架构研究,结合当前电力建设对通信标准的需求,提出基于电力通信业务流程的电力通信标准体系方案,并根据未来电力业务发展方向,提出电力通信标准重点研究方向和"十三五"工作建议。     

基于SDN的电力通信网络关键技术综述

随着智能电网和能源互联网的不断深入发展和推进,云计算、数据仓库、数据挖掘以及虚拟化等技术在电力行业的成熟应用,现有电网已无法满足业务的需求。软件定义网络(software defined network,SDN)作为新兴网络架构实现了控制功能和数据转发功能的解耦,是未来电力通信网络架构的选择之一。文中通过对SDN网络原理的论述,详细讨论了基于SDN的电力通信网络需要解决的关键技术,主要包括网架性能、安全性、时延、可扩展性、链路可靠性、容错性和兼容性,最后展望了软件定义网络相关技术在电力系统中的应用领域。     

兼顾可靠性与通信效率的电力通信网络协调优化方法

路由器是电力通信网的联络节点。通信业务可通过路由器的配置实现灵活的通道调整。根据电力系统一次设备运行特点,提出了兼顾电力系统运行可靠性与通信网设备传输效率的电力通信网络协调优化方法,通过可靠性与通信效率评价指标的协调优化,提升电力通信网运行效率。最后通过某地区电网实际数据构造算例验证了所提方法的有效性。     

基于影响因子的电力通信网络节点检测方法

针对电力通信网络节点检测方法存在节点检测工作效率低的缺陷,提出基于影响因子的电力通信网络节点检测方法.将通信影响因子融入检测系统中,建立电力通信网络节点模型,设置检测路径.通过数据处理和故障定位设计仿真试验,证明该方法与传统方法相比,检测召唤率更稳定、检测时间更短、效率更高.     

湖北电力通信频率同步网设计与实现

频率同步网是通信网络中重要的支撑网络之一,对湖北电力通信频率同步网的优化改造将可有效保障湖北电力通信网的安全可靠运行。通过梳理湖北电力频率同步网运行现状中存在网络规划、时钟节点配置、网管功能不全面等方面问题,结合湖北电力通信网络架构提出了湖北电力频率同步网时钟节点优化配置、定时链路组织及同步网网管建设方案。     

电力通信网中SDN控制器部署方法

电力通信网是电力系统业务实现的重要载体。SDN(Software Defined Network)架构的新型电力通信网能够为电力系统业务提供高效的信息传输技术支持。SDN控制器部署是影响SDN网络性能的重要因素。文中结合电力通信网特点,提出一种适用于电力通信网中的SDN控制器部署方法。该方法在建模过程中引入了节点重要度概念,基于非支配排序分类的和声搜索算法求解可靠性和时延问题,采用文中方法和CNPA(Clustering-based Network Partition Algorithm)对IEEE 30通信节点系统进行了比较仿真分析,结果表明,文中方法对电力通信网具有更好的适用性。     

基于软件定义网络的主动配电网通信体系研究

主动配电网的发展对其通信网络的传输带宽、可靠性、接入灵活性等方面提出了更高要求。针对主动配电网通信业务需求,探究软件定义网络(software defined network,SDN)技术的特点,创新性地引入软件定义网络的思想,提出了基于软件定义网络的主动配电通信网络体系架构,充分利用SDN技术灵活、高效、可编程的优势,对基于SDN的主动配电网通信网络关键技术进行研究分析,以满足未来主动配电网业务的通信需求。     

电力通信网节点重要度评价方法

为了对电力通信网络中节点重要度作出准确的评价,提出了一种基于通信网络拓扑和电力因素这两个方面对节点重要度进行综合评估的算法。从通信网络拓扑角度对节点进行重要度评价时,在节点收缩法的基础上,加入了割点的因素,对网络中的割点进行更高权值的赋值,更好地体现网络中的关键节点和非关键节点的差异。同时结合了电力网络的特点,加入了站点等级、站点规模、负荷等级和负荷大小这四个电力因素,对电力通信网络中的节点重要度进行客观评价。结果表明,与节点收缩法相比,能更好地区分电力通信网络中的节点重要度,对电力通信网络中的节点重要度评价具有较大的参考价值。     

高压输电监测无线传感网功率控制算法

为了延长网络生命周期,解决高压输电监测的无线传感器网络中节点能量受限问题,结合应用背景的实际特点,提出一种基于节点动态聚类的功率控制算法。该算法以高压输电监测的网络架构为基础,分析传感器节点间的空间几何位置关系,综合考虑空间几何信息与节点剩余能量,利用聚类分析方法对网络内具有相似性的节点进行动态聚类,使数据转发在类区域代表节点之间传递。同时,采用可变的功率调制技术进行数据传输。仿真结果表明,该算法能够有效地降低网络能量消耗,并延长网络的生命周期。     

智能配用电通信网络的研究

随着智能电网的不断发展,各种新型配用电业务层出不穷,现有配用电通信网络架构不能很好地满足未来配用电业务灵活性、开放性的要求。对新兴的智能配用电业务在通信网络方面的需求进行了分析。提出了基于SDN技术并结合网络虚拟化与融合网关技术的智能配用电通信网络方案,研究了网络的基本架构和涉及的关键技术,最后,对SDN技术在配用电业务中的拓展应用进行了展望。     

满足电力通信业务时延容忍度的SDN控制策略

实时性与灵活性的平衡,是软件定义网络（SDN）技术在电力通信网中应用的关键点之一。通过对传统架构下传输网与数据网的时延进行测算,分析得出SDN架构下2种流表下发模式对控制时延的影响,在仿真和测试环境中,基于电力通信业务端到端时延的容忍度,提出基于SDN的跳数控制策略和混合模式流表下发策略,经分析得出：SDN引入的额外控制时延,可以通过对跳数进行控制,从而满足时延容忍度;混合模式流表下发策略可以在满足时延容忍度的前提下,动态平衡实时性与灵活性。     

OpenFlow在电力大数据平台中的应用

为解决电力大数据平台数据通信网灵活性受限问题,针对OpenFlow技术的技术体系进行了研究,给出了该技术在融合数据平台中的一种实现方法。分析了OpenFlow架构及现有标准化现状,从数据处理流程以及业务配置等方面,分析了OpenFlow在未来电力大数据平台中的应用优势,并从SDN功能单元与技术扩展性等方面进行了研究。OpenFlow已被列入国家电网公司电力大数据平台的关键技术,支持OpenFlow技术等SDN主流控制协议可以提升电力业务承载的灵活性,通过控制平面和数据平面解耦,将网络的控制功能分离开,可满足国家电网公司对数据网络高效性的要求。     

混沌蚁群算法在划分区域中能量均衡路由方法研究

为了降低无线传感器网络受能量限制的影响,延长网络生命周期,通过蚂蚁混沌行为和自发组织行为,提出了一种寻求最优网络路由规划方法。该方法从兼顾能耗和网络时延的角度,基于节点位置,依据节点传输方向结合跳转概率形成扇环区域划分,选取节点划分区域中剩余能量较高且距离该节点较近的节点作为邻居节点,采用双向搜索保存全局最优位置更新等方法考虑寻找最优解。实验表明,此方案在降低网络时延的同时有效地均衡和减少了网络能量的消耗,延长整个网络寿命。     

联合机器学习的D2D通信多中继选择机制

在D2D通信中,当源节点与目的节点间的距离过大时,可以通过引入中继节点来改善通信质量。当通信衰落严重时,单中继无法有效改善通信质量,此时可以引入多中继参与通信。针对D2D网络多中继通信,提出一种基于机器学习中Q-learning算法的多中继选择机制。首先,判断源节点与目的节点之间通信是否需要合作中继;其次,通过考虑D2D网络中通信能量消耗来对Q-learning算法中的Q函数的回报值进行定义;最后,通过计算D2D通信传输距离和通信接收端信噪比得出满意度函数。综合考虑回报值和满意度,获得协作中继集。仿真结果表明,基于Q-learning算法的多中继协作可以显著减少传输延迟,平衡网络负载。     

SDN中基于机器学习的DDoS攻击协同防御

现在电力系统业务越来越多,传统的网络架构缺乏全局观、控制能力不强。软件定义网络(SDN)是一种新兴的网络架构,将SDN运用到电力系统中去,可以改变以往电力通信网的静态化格局,实现真正意义上的智能电网。然而,SDN这种体系结构容易受到分布式拒绝服务(DDo S)的威胁。采用卷积神经网络和SVM支持向量机相结合的方法来检测攻击。利用SDN控制器全局管理的特性,通过控制器提取相邻交换机之间的关联特征,使得交换机可以协同运作,提高检测精度。此外,为了可以实时观测网络的安全状况,设计了基于Influxdb和Grafana的轻量级网络监控系统。通过模拟攻击和正常流量来获取大量数据集,并和其他检测方法进行对比试验。实验结果表明,该模型有更高的检测率和更低的误报率,数据也可以实时上传到监控系统中,给管理者提供整个网络的视图,使得网络的管理更加便捷。     

基于社团结构的电力通信网可靠性评估方法

电力通信网络可靠性研究的样本数据结构较为单一,且存在样本关联度不大问题。为此提出基于社团结构的节点可靠性评估方法。建模与分析电力通信网拓扑结构,以某省电力通信网为例,研究此网络拓扑最短路径以及度分布等数据,根据通信网的内部结构,将网络划分为不同的子网络进行分区处理。挖掘电力通信网社团结构。在此基础上构建电力通信网节点可靠性评估指标。实验结果证明了所提节点可靠性评估方法的合理性。