國網(wǎng)山東電力攜手華為構(gòu)建首個(gè)SPN電力通信網(wǎng) 突破關(guān)鍵生產(chǎn)業(yè)務(wù)承載難題
來源： 華為 時(shí)間： 2022-06-13 14:03
隨著智能時(shí)代的加速到來，以及新能源技術(shù)和ICT技術(shù)的快速發(fā)展，“能源互聯(lián)網(wǎng)”成為引領(lǐng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的“新常態(tài)”。所謂“能源互聯(lián)網(wǎng)”是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、可再生能源技術(shù)與現(xiàn)代電力系統(tǒng)的結(jié)合，以及對海量數(shù)據(jù)的分析、學(xué)習(xí)和預(yù)測能力。而在電力行業(yè)，輸電線路、變電站視頻與圖像采集、巡檢機(jī)器人等的大規(guī)模應(yīng)用，不僅讓電網(wǎng)信息流激增，更對電力通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬、時(shí)延、可靠性以及業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性和差異化管理提出全新挑戰(zhàn)，構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)，推動(dòng)電力行業(yè)轉(zhuǎn)型升級已是大勢所趨。
國家電網(wǎng)在“十四五”期間致力于通過打造“云網(wǎng)融合、泛在互聯(lián)、靈活高效、開放共享”的新型數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，為傳統(tǒng)電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)跨域升級、電網(wǎng)企業(yè)向能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)轉(zhuǎn)型奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)字化基礎(chǔ)。為此，在最新的2022年工作計(jì)劃中，國家電網(wǎng)明確要求開展網(wǎng)絡(luò)切片和SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)試點(diǎn)，推進(jìn)老舊設(shè)備升級替換、性能優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)資源一鍵申請和快速開通，同時(shí)要求開展“自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)”部署實(shí)施等，以更好地支撐電力行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。
然而傳統(tǒng)電力行業(yè)網(wǎng)絡(luò)不僅業(yè)務(wù)隔離性較弱，更無法有效承載生產(chǎn)控制類業(yè)務(wù)；同時(shí)在運(yùn)維方面高度依賴維護(hù)人員的經(jīng)驗(yàn)；再加上光通信網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)分屬兩套網(wǎng)管，無法做到統(tǒng)一管理；網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量檢測也停留在帶外檢測的粗粒度上，一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，定位通常需要幾小時(shí)，嚴(yán)重影響了電力業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性，已經(jīng)不能滿足整個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展訴求。
為此，國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)過綜合評估，將目光聚焦在了融合網(wǎng)絡(luò)切片、SDN、自動(dòng)化運(yùn)維等多種優(yōu)勢的SPN技術(shù)方案上，希望以此構(gòu)建面向未來的網(wǎng)絡(luò)，為電力行業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)提供端到端管理，以及低時(shí)延、大帶寬、高可靠等保障。
作為SPN技術(shù)方案的代表，華為SPN解決方案采用SDN架構(gòu)，其中控制器iMasterNCE具備管理、控制、分析能力，可實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)網(wǎng)和SPN光通信網(wǎng)端到端管理；同時(shí)iMasterNCE和轉(zhuǎn)發(fā)器配合通過SR-TP及快速重路由技術(shù)，還可解決MSTP只有主備兩條靜態(tài)路徑的可靠性問題，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的“永久在線”；再配合iFIT隨流檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)質(zhì)量的可視化，將故障定位從幾小時(shí)縮減至分鐘級。
因此，國網(wǎng)山東省電力公司選擇攜手華為，組成了由山東電力經(jīng)研院牽頭，多地市配合的研究團(tuán)隊(duì)，圍繞關(guān)鍵業(yè)務(wù)場景進(jìn)行深入分析研討，并對SPN的性能、功能進(jìn)行了嚴(yán)格的離網(wǎng)、現(xiàn)網(wǎng)測試，進(jìn)一步堅(jiān)定了選擇SPN構(gòu)建未來網(wǎng)絡(luò)的信心。
2022年1月，雙方攜手在日照率先建設(shè)了國內(nèi)電網(wǎng)首張SPN電力生產(chǎn)網(wǎng)，真正突破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)限制，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵生產(chǎn)業(yè)務(wù)的高效承載，更帶來了低時(shí)延、大帶寬、高可靠、自動(dòng)運(yùn)維等全新體驗(yàn)。
作為關(guān)系國計(jì)民生的基礎(chǔ)行業(yè)，國家對電網(wǎng)安全有著明確要求。《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》（電監(jiān)會(huì)5號(hào)令）對電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸提出了“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”十六字方針，電力系統(tǒng)劃分為四個(gè)安全區(qū)，所有業(yè)務(wù)都承載在四個(gè)大區(qū)上，其中一區(qū)和二區(qū)為生產(chǎn)控制區(qū)，三區(qū)和四區(qū)為管理信息區(qū)。生產(chǎn)控制區(qū)與管理信息區(qū)之間要求物理隔離，一、二區(qū)之間要求邏輯隔離。
一區(qū)是電力生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，直接對電力一次系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測與控制，是安全防護(hù)的重點(diǎn)與核心。典型業(yè)務(wù)主要包括電力數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)、繼電保護(hù)等能夠直接進(jìn)行控制的業(yè)務(wù)，傳輸時(shí)延要求毫秒級。二區(qū)主要承載要求在線運(yùn)行但不具備控制功能的業(yè)務(wù)，例如故障錄波等。
針對一區(qū)、二區(qū)的業(yè)務(wù)需求與特點(diǎn)，華為SPN方案通過靈活以太（FlexE）交叉技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)入口將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包進(jìn)行時(shí)隙化，中間節(jié)點(diǎn)直接對時(shí)隙進(jìn)行交叉，末端節(jié)點(diǎn)再將時(shí)隙化的信號(hào)還原成原始數(shù)據(jù)包，在整個(gè)過程中各種業(yè)務(wù)嚴(yán)格隔離，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_定性和低時(shí)延。基于FlexE交叉技術(shù)，山東電力SPN電力生產(chǎn)網(wǎng)很好地保障了一區(qū)、二區(qū)關(guān)鍵業(yè)務(wù)安全性、穩(wěn)定性的要求，并實(shí)現(xiàn)了控制類業(yè)務(wù)高可靠、毫秒級時(shí)延等新體驗(yàn)，保障業(yè)務(wù)永久在線；同時(shí)借助網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，還能對更多關(guān)鍵業(yè)務(wù)隔離和資源獨(dú)享，提供差異化保障。
三區(qū)是管理大區(qū)，主要業(yè)務(wù)是各類生產(chǎn)管理的系統(tǒng)。四區(qū)主要是非生的管理信息系統(tǒng)及辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。三區(qū)、四區(qū)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性不高，但帶寬需求較大，然而傳統(tǒng)方案增加帶寬意味著成本的提升?；诜纸M內(nèi)核的SPN架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，進(jìn)一步節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬；同時(shí)華為SPN還采用PAM4（4 Pulse AmplitudeModulation）編碼，將光器件的傳輸效率提升一倍，在實(shí)現(xiàn)帶寬提升的同時(shí)，更讓成本降低了18%。
綜合來看，華為SPN電力生產(chǎn)網(wǎng)解決方案助力國網(wǎng)山東省電力公司構(gòu)建了面向未來的全新網(wǎng)絡(luò)，不僅突破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無法承載關(guān)鍵生產(chǎn)業(yè)務(wù)的難題，還實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)剛性隔離和差異化的統(tǒng)一承載；并借助PAM4技術(shù)構(gòu)建了超寬基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)控制器iMasterNCE，作為統(tǒng)一指揮的大腦，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)快速部署、靈活承載、智能調(diào)度和精準(zhǔn)排障，為電力生產(chǎn)網(wǎng)保駕護(hù)航。面向未來，該網(wǎng)絡(luò)還具備10GE/50GE平滑升級，100GE/200GE持續(xù)演進(jìn)的能力，可滿足未來十年的網(wǎng)絡(luò)需求。
值得一提的是，結(jié)合當(dāng)前5G電力試點(diǎn)應(yīng)用，國網(wǎng)山東省電力公司通過網(wǎng)絡(luò)切片還將實(shí)現(xiàn)從無線到有線覆蓋發(fā)電、輸變電、配電的全業(yè)務(wù)打通，實(shí)現(xiàn)電力業(yè)務(wù)更安全、可靠、敏捷，更高效的承載，加速邁入智能時(shí)代。
建立一張全球能源互聯(lián)網(wǎng)，并推動(dòng)以清潔和綠色方式滿足全球電力需求是行業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)。未來，華為也將繼續(xù)攜手各行業(yè)伙伴通過融合技術(shù)、創(chuàng)新發(fā)展使能電力數(shù)字化轉(zhuǎn)型，為電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型保駕護(hù)航。