覆盖网络技术在电力信息网络中的应用研究-1引言

1、覆盖网络技术在电力信息网络中的应用研究陈 伟 民（金华电业局科技信息处 浙江 金华 321001）摘要：本文首先先介绍了Ovverlayy网络，然后后引出了Ovverlayy技术下的电电力调度系统统，分析了该该系统的原理理，得出该系系统比传统系系统的优点，最最后介绍了多多种业务在该该系统下的应应用。该系统统具有较好的的扩展性和较较强的灵活性性关键字：Oveerlay网网络、电力调调度、应用层层组播、P22P技术1 引言全国范围内超大大规模互联电电路系统的形形成,对电力力系统调度运运行提出新的的要求1-2,。电力通信网业务不再是是最初的语音音通信和电网网调度实时监监控信号的传传输等窄带业业务，而

2、是逐逐渐发展到同同时承载电网网调度自动化化、电力营销销自动化、配配电网自动化化、变电站继继电保护自动动化以及办公公自动化、视视频监控和视视频会议、IIP电话和其其他数据传输输等多种业务务的接入。因因此针对广域域分布数据进进行分布开放放式处理成为为必然。当前前分布开放式式调度自动化化开放系统存存在一些缺点点：1）大量量遗留系统存存在，无法迅迅速更换或升升级，部分陈陈旧的软硬件件已经不再被被支持，改造造现有应用的的系统以适应应新的系统结结构又要投入入巨大的工作作量；2）国国际电工委员员会所制定的的IEC 6619703-5系系列标准不能能大规模推广广，数据接口口跟系统功能能还不能很好好的紧密结合合

3、；3）“开放”仅局限于调调度中心内部部，互操作性性很差。因此将overrlay（覆覆盖网）技术术引入电力系系统，有助于于解决大规模模电力系统的的全网统一调调度和分析计计算问题。本本文结合电网网调度自动化化系统结构，提提出了基于ooverlaay模型的电电力调度系统统，接着分析析了在oveerlay模模型下的优势势，最后分析析了overrlay模型型下电力调度度系统的多种种业务应用。2 oveerlay网网络介绍overlayy网络是建立立在一个或者者多个已存在在网络之上的的网络，通过过增加额外的的、间接的、虚虚拟的层，来来改善下层网网络部分领域域中的一些属属性，提高网网络的性能。overlay

4、网络有以下特性：第一扩展性好，一个overlay 网络不需要改变已有的网络结构，不需整个网络范围内的网络组件的支持，这一思想的实施将会加快新型的网络功能和服务的部署；第二灵活性强，overlay网络所建立的是一个抽象的连接，这些连接可根据应用程序的需要，进行优化；第三健壮性，一个overlay网络比下层的网络设施更加健壮。因此，overlay网络概念一经提出，就引起了人们的重视。特别是近几年以来，在现有的Internet传输网络之上构建的完全位于应用层的overlay网络系统发展很快。例如提出了监测路径失效的弹性overlay网络（Resilient Overlay Network, RON）

5、6，为现有的Internet提供端对端服务质量保证的服务overlay网络（Service Overlay Network, SON）7等。21 Oveerlay概概念覆盖网络是由一一系列分布于于Interrnet各自自治系统内部部的覆盖服务务节点以及连连接它们的逻逻辑链路所组成的的虚拟网络，它它能有效地利利用Inteernet给给终端用户提提供更为可靠靠的服务。覆覆盖节点通常常具有路由、数数据处理和数数据保存等功功能，而逻辑辑链路（即覆覆盖链路）通通常对应底层层的一条或多多条物理路径径。图1所示示就是一个覆覆盖网络的例例子。 覆盖网网络大致可以以分为两大类类：基于终端端主机的覆盖盖网络和基于

6、于固定节点的的覆盖网络。在在基于终端主主机的覆盖网网络中，终端端主机只是逻逻辑上相连（在在网络层），没没有得到ISSP的任何支支持。它要求求终端主机同同时和其它多多个终端相连连。图1 覆盖网络络示意图22 Oveerlay网网络优点Overlayy网络技术具具有以下优点点：不需要大规模改改变现有网络络架构就能提提供更为可靠靠、容错性更更好的服务。有有了覆盖网络络,即使网络层出现现错误，应用用系统也可以以凭借覆盖网网络快速找到到替代路由，并并且可以根据据应用服务的的不同服务质质量要求寻找找相应的最优优路径。2） 可以方便便地通过针对对特定应用的的覆盖网络提提供在现有网网络层基础结结构中难以提提供

7、的新业务务，如应用层层多对多的可可靠多播，而而不需要改变变现有网络架架构，实现起起来也是很方方便。3） 通过采用用能更好地利利用网络资源源信息的算法法来提高现有有Interrnet已有有的业务性能能，如VoIIP的语音质质量。3 oveerlay模模型下的电力力调度指挥系系统随着电力调度自自动化系统的的广泛开发和和使用，人们们所熟悉的电电力抢修车在在街上出现的的次数将会越越来越少，甚甚至消失。电电力调度自动动化技术的核核心是通信，基基于覆盖网技术的的电力调度自动动化将能够很很好地实现对对远方的电气气装置进行遥遥控、遥信和和遥测，以实实现对配电网网变压器及重重要节点的在在线监测，对对大量的远动动

8、装置进行实实时远方监控控，并能对配配电网络故障障、接地区段段进行识别与与隔离，以保保证供电的可可靠性，同时时在通信管理理方面还可以以实现自动漫漫游、自动登登录、远方复复位和远方整整定参数等功功能。采用ooverlaay网络的优优点是增加了了网络的稳定定性，使网络络具有弹性，便便于扩展。例例如某地区级级电力调度数数据网按ovverlayy结构设计见见图1。 图1 OOverlaay下电力调调度系统图其中一级地区网网是一个自治治域系统，聚聚集所有下一一级调度的信信息和它本身身所在自治域域系统内的节节点信息，下下一级调度系系统除了包含含自身系统内内的节点信息息以外还有包包含接入该层层节点的信息息。除

9、此之外外，对于同一一个局调度系系统内，每个个终端主机都都有一个覆盖盖服务节点，然然后采用多播播机制进行数数据转发。对对于具有相同同或者相似条条件下的终端端主机，采用用P2P技术术来实现文件件共享等。根据电力调度系系统需求和通通信原理，系系统分层图见见图2。 图2 ovverlayy下电力调度度系统分层图图1）overllay下电力力调度系统的的组播应用我们采用Paccket RReflecction技技术来实现一一个局调度系系统内的组播播应用。每个个终端主机都都是一个覆盖盖服务节点，在在所有成员之之间建立一颗颗组播分布树树，组播数据据的复制在终终端实现。如图3所示的应应用层多播树树，在数据从从

10、源S1发送到目的的地E1时，终端主主机E1可以给R4发送Refflectiion请求，要要求当有数据据从S1发送给E1时，路由器器R4要把数据同同时转发给EE2、E3。图3 Packket Reeflecttion技术术应用图2）P2P技术术实现资源共共享具有相同或相类类似的局调度度系统中,每每个终端用户户主机都是对对等的,且保保存着数据和和信息。在这这个系统中数数据不存放在在控制中心的的服务器上，所所有信息的传传输和服务的的实现都直接接在终端用户户上进行，无无需中间环节节和服务器的的介入。4 利用Oveerlay组组建高效综合合电力调度网网的优势Overlayy网络是建立立在一个或者者多个已

11、存在在网络之上的的网络，本身身该网络具有有较好的扩展展性和较强的的灵活性，把把Overllay技术应应用在电力调调度系统上，具具有以下优势势41 更灵活活的组网方式式Overlayy网的拓扑结结构是任意构构造和建立，每每个拓扑建立立可以根据下下层物理网络络的拓扑信息息和实际节点点信息等进行行最佳组合，而而且Overrlay节点点节点都具有有网络拓扑的的自动发现功功能，能够自自动识别网络络结构的变化化并对业务的的传送作出相相应的决策，这这种自动的网网络更新机制制能够避免在在城域网络发发生变化时复复杂的、人为为的网络调整整。42 电信级级的网络安全全性和可靠性性 在电力调调度系统会遭遭到很多恶性性

12、攻击从而导导致数据丢失失，Overrlay网络络凌驾于已有有的网络之上上，为电力调调度系统提供供了一个安全全覆盖服务网网络，并且采采用了安全覆覆盖隧道、相相容哈希和过过滤等技术来来防止他人恶恶性攻击。43 承载多多业务的能力力Overlayy作为新一代代的网络技术术具有同时承承载视频、数数据和话音的的能力。使用用服务等级SSLA方式区区分业务，并并采用强大的的Qos质量控控制技术，保保证了各个业业务都能获得得所需的带宽宽，有效地避避免了业务之之间的冲突和和网络的拥塞塞。44 更高的的资源利用率率Overlayy网络采用PP2P资源共共享技术能够够有效利用电电力调度系统统散布的大量量普通节点，将

13、将计算任务或或存贮资料分分布到所有节节点上，利用用其中闲置的的计算能力或或存贮空间，达达到高性能计计算和有效利利用资源4.5 更高的的带宽利用率率 现有的电电力调度系统统网络中，由由于路由器不不支持组播，因因此很多应用用都是通过单单播实现，从从而导致时间间延时和差错错等，而Ovverlayy网络采用应应用层组播技技术能够在现现有的网络上上避开路由器器，从而实现现应用层组播播。46该系统优优点1）互操作性：异种系统之之间的应用和和资源的协同同能力很强。2）延续性：能能够兼容现有有系统应用，在在新旧系统之之间平滑升级级。3）可移植性：系统运行于于不同软硬件件平台的能力力。4）可扩展性和和分布性5

14、各种业务务在Overrlay下电电力调度系统统中的应用电力调度系统中中的业务包括括程控交换、调调度、远动通通道、会议电电视、视频监监控、电力市市场技术支持持等数据量不不大但实时性性要求极高的的业务，以及及各类管理信信息和宽带上上网等突发数数据量大但实实时性相对不不高的业务。网网络将根据不不同业务的质质量需求和特特性，制定不不同的服务级级别和带宽保保证，以满足足多种应用。Overlayy网络中各种种业务见表11所列。业务传送方式服务级别带宽延时优先级语音交换2M点对点汇集EFN2M有保证证极小1事件检测、电力力市场点对点EF每条线路有保证证的2M极小1视频调度点对点、广播EF 有保证 2M极小1

15、信息发布专线EF有保证 2M极小1信息管理专线AF 设定带宽小2宽带上网以太网汇集BE动态共享带宽无需求3 表1 ooverlaay下各种业业务1）语音调度业业务这些业务是网络络中最重要的的业务，要求求网络对其提提供最可靠的的带宽保证、最最小的时延和和最高的优先先等级，所以以指定为最高高的服务级别别EF类。2）视频高带宽宽实时性业务务这类业务包括会会议电视业务务、视频监控控系统业务和和图像广播业业务。这类业业务面向连接接，对带宽和和时延的要求求严格，所以以也同样属于于EF类业务。在在Overllay网络上上可以同时支支持H.2663和Sip的视频频会议电视系系统，也支持持图像的广播播功能。Ov

16、verlayy提供的P22P资源共享享技术能够为为建立高带宽宽的动态图像像监控系统提提供丰富的带带宽。3）用户服务、Internet等普通业务对于电力系统中中的没有实时时要求的业务务，如用户宽宽带上网业务务，可以根据据业务重要性性划分不同的的业务等级和和业务速率，有有些业务按突突发性业务处处理，因此采采用Overrlay技术术能够较好的的保证业务，提提高容错性。4）各类管理信信息业务这些业务必须要要求严格的质质量保证。利利用Overrlay技术术，能够更好好大的保证高高效率、低延延迟、低丢包包等6 总结采用Overaaly技术，使使电力通信平平台既能够提提供传统的、高高质量的各类类话音图像、数

17、数据管理等业业务，也能应应对电力调度度系统信息化化发展提出的的各种不同要要求、不同质质量等级的网网络业务需求求。因此，将将Overllay技术在在电力系统的的应用是下一一代网络发展展的必然趋势势，并且能够够使电力通信信能够真正做做到面向用户户和面向未来来。参考文献：1 赵遵廉。中中国电网的发发展与展望.中国电力,2004.37 (11):1-662 卢强。数字字电力系统。电电力系统自动动化 20000.24（99：1-43 Hisseey T WW, Pecca J GG.Openn Archhuretuure Diistribbuted Proceessingg the Moderrn De

18、ssign ffor Ellectriic Powwer Neetworkk Autoomatioon. Inn: Prooceediing off 19900 IEEEE Collloquiuum in Southh Amerrica.NNew Yoork:IEEEE,19990.1550-16114 Murphhy L,WWu F FF.An OOpen DDesignn Apprroach for DDistriibutedd Enerrgy Maanagemment SSystemms. IEEEE Trranas on PWWRS.19993,8(3):11172-111795 Hisseey T WW, Pecca J GG.Openn Archhuretuure Diistribbuted