隨著智能時代的加速到來，以及新能源技術和ICT技術的快速發展，“能源互聯網”的理念正引領著電力行業的發展方向。“能源互聯網”的基礎是物聯網，以及對海量數據的分析、學習和預測能力，而隨著輸電線路、變電站視頻與圖像采集、巡檢機器人等的大規模應用，不僅讓電網信息流激增，更對電力通信網絡的帶寬、時延、可靠性以及業務的穩定性和差異化管理提出全新挑戰。
國家電網在“十四五”期間致力于通過打造“云網融合、泛在互聯、靈活高效、開放共享”的新型數字基礎設施，為傳統電網向能源互聯網跨域升級、電網企業向能源互聯網企業轉型奠定堅實的數字化基礎。為此，在最新的國家電網2022年工作計劃中，明確要求開展網絡切片和SDN網絡架構演進試點，推進老舊設備升級替換、性能優化，實現基礎資源一鍵申請和快速開通，同時要求開展“自動駕駛網絡”部署實施等，以更好地支撐電力行業的高質量發展。
然而傳統電力行業網絡不僅業務隔離性較弱，更無法有效承載生產控制類業務；同時在運維方面高度依賴維護人員的經驗；再加上光通信網和數據通信網分屬兩套網管，無法做到統一管理；網絡質量檢測也停留在帶外檢測的粗粒度上，一旦出現網絡故障，定位通常需要幾小時，嚴重影響了電力業務的穩定性。
為此，國網山東省電力公司經過綜合評估，將目光聚焦在了融合網絡切片、SDN、自動化運維等多種優勢的SPN技術方案上，希望以此構建面向未來的網絡，為電力行業關鍵業務提供端到端管理，以及低延時、大帶寬、高可靠等保障。
作為SPN技術方案的代表，華為SPN解決方案采用SDN架構，其中控制器iMaster NCE具備管理、控制、分析能力，可實現電力數據網和SPN光通信網端到端管理；同時iMaster NCE和轉發器配合通過SR－TP及快速重路由技術，還可解決MSTP只有主備兩條靜態路徑的可靠性問題，實現關鍵業務的“永久在線”；再配合iFIT隨流檢測技術，更可實現業務質量的可視化，將故障定位從幾小時將至分鐘級。
于是，國網山東省電力公司第一時間攜手華為，組成了由山東電力經研院牽頭，多地市配合的研究團隊，圍繞關鍵業務場景進行深入分析研討，并對SPN的性能、功能進行了嚴格的離網、現網測試，進一步堅定了選擇SPN構建未來網絡的信心。
2022年1月，雙方攜手在日照率先建設了國內電網首張SPN電力生產網，真正突破了傳統網絡限制，實現了關鍵生產業務的高效承載，更帶來了低延時、大帶寬、高可靠、自動運維等全新體驗。
舉例來說，作為關系國計民生的基礎行業，國家對電網安全有明確要求。《電力二次系統安全防護規定》（電監會5號令）對電力系統數據傳輸提出了“安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”十六字方針，電力系統劃分為四個安全區，所有業務都承載在四個大區上，其中一區和二區為生產控制區，三區和四區為管理信息區。生產控制區與管理信息區之間要求物理隔離，一、二區之間要求邏輯隔離。
一區是電力生產的重要環節，直接對電力一次系統進行實時的監視與控制，是安全防護的重點與核心。典型業務主要包括電力數據監控系統、繼電保護等能夠直接進行控制的業務，傳輸實時延要求毫秒級。二區主要承載要求在線運行但不具備控制功能的業務，例如故障錄波等。
針對一區二區的業務需求與特點，華為SPN方案通過靈活以太（FlexE）交叉技術，在網絡入口將業務數據包進行時隙化，中間節點直接對時隙進行交叉，末端節點再將時隙化的信號還原成原始數據包，在整個過程中各種業務嚴格隔離，從而實現數據傳輸的確定性和低時延。基于FlexE交叉技術，山東電力SPN電力生產網很好地保障了一區、二區關鍵業務的安全性、穩定性要求，并實現了控制類業務高可靠、毫秒級時延等新體驗，保障業務永久在線；同時借助網絡切片技術，還能對更多關鍵業務隔離和資源獨享，提供差異化保障。
三區是管理大區，主要業務是各類生產管理的系統。四區主要是非生的管理信息系統及辦公自動化系統。三區、四區的業務特點是實時性不高，但帶寬需求較大，然而傳統方案增加帶寬意味著成本的提升。基于分組內核的SPN架構可實現網絡資源共享，進一步節省網絡帶寬；同時華為SPN還采用PAM4 （4 Pulse Amplitude Modulation） 編碼，將光器件的傳輸效率提升一倍，在實現帶寬提升的同時，更讓成本降低了18％。
綜合來看，華為SPN電力生產網解決方案助力國網山東省電力公司構建了面向未來的全新網絡，不僅突破了傳統網絡無法承載關鍵生產業務的難題，還實現了業務剛性隔離和差異化的統一承載，并借助PAM4技術構建了超寬基礎網絡，同時控制器iMaster NCE，作為統一指揮的大腦，還進一步實現了業務快速部署、靈活承載、智能調度和精準排障，為電力生產網保駕護航。面向未來，該網絡還具備10GE／50GE平滑升級，100GE／200GE持續演進的能力，可滿足未來十年的網絡需求。
此外特別值得一提的是，結合當前5G電力試點應用，國網山東省電力公司通過網絡切片還將實現從無線到有線覆蓋發電、輸變電、配電的全業務打通，實現電力業務更安全、可靠、敏捷，更高效的承載，加速邁入智能時代。
責任編輯： 江曉蓓
標簽：國網山東電力,SPN電力通信網
電力
京公網安備 11010802020613號
