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智能变电站论文参考文献范文 和NFV在智能变电站通信网络管理系统中的应用方面论文范文文献

主题:智能变电站论文写作 时间:2024-02-26

NFV在智能变电站通信网络管理系统中的应用,本文是关于智能变电站类论文范文例文与变电站和管理系统和通信相关论文范文例文.

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【摘 要】 智能变电站通信网络建设是智能电网发展中的重要环节,而虚拟化技术的出现给变电站的智能化发展带来了新契机,网络功能虚拟化(NFV) 为变电站通信网络结构提供了一种新的通信网络设计思路,本文介绍了一种基于NFV 的智能变电站通信网络管理方案,所提方案对于提升智能变电站运维能力,降低网络运维成本有着非常重要的应用价值.

【关键词】 智能变电站 网络功能虚拟化 通信网络管理

引言:智能站通信网络具有实时、可靠传输采样值、时钟同步信号、断路器分合状态以及智能站工作状态信息的功能[1].变电站通信网络能否高效、稳定运行是智能站可靠运行的基础,而通信网各项功能的可靠运行又取决于通信网管系统.传统的智能站工程实践中网络交换设备的使用基本处于由集成商管理的情况,运维人员不敢轻易动网络设备,只有在出现问题时,被动的与变电站集成商或交换设备运营商跟踪排查事故,而平时的交换设备及网络的监管、维护基本处于空白状态,研究满足智能站网络建设和运维需求的通信网络管理系统的重要性变得日益突出.

一、NFV 在智能变电站通信网络管理系统中应用的必要性

在新一代智能站网络管理体系中,其结构是面向人工管理设计的,大部分管理职能均由需要人为干预的网络管理实体(Network Management ,NM)完成,不能适应网络自动管理的要求.而这种智能站管控平台对网络的管理维护都需要底层软硬件的配合,而这种软、硬件之间紧密耦合[2] 的方式不利于智能站中新设备和新业务的部署,导致硬件资源的浪费,增加智能站通信网络管理成本.

本文提出的基于网络功能虚拟化(Network FunctionsVirtualization,NFV[3]) 的智能站通信网络管理方案,利用IT虚拟化技术,将现有的网络设备功能整合进通用的服务器、存储器和交换机等设备,用虚拟资源代替物理设备,减少能源、空间等资源的消耗,实现软硬件的解耦.这种虚拟化后的网络架构能够自动的对硬件资源、虚拟资源进行弹性伸缩,提升资源利用率,从而增强智能站通信网络管理能力并降低运维成本.

二、基于NFV 的智能变电站通信网络管理方案设计

2.1 NFV 概述

NFV 的核心就是将网络功能从底层硬件设备中解耦出来,降低网元的软件和硬件之间的耦合程度.NFV 系统包括网络功能虚拟化基础设施(Network Functions VirtualizationInfrastructure , NFVI)、虚拟化网络功能(Virtualized NetworkFunctions, VNF)、网络功能虚拟化管理与编排(NetworkFunctions Management and Orchestration, NFV MANO)三部分.其中NFV MANO 由NFV 编排器(NFV Orchestrator)、VNF管理器(VNF Manager),虚拟化基础设施管理器 (VirtualisedInfrastructure Managers,VIM)组成.

NFV-MANO 负责管理与编排智能站通信网管系统中所需的网络服务(Network Service)和网元的生命周期管理功能以及管理网络服务和网元所需的加载模板和安装包,并合理分配网络资源.NFVI 将智能站中的计算、存储、网络等物理资源虚拟化,利用所有硬件和软件组件搭建一个环境,为VNF 提供虚拟化资源,在VNFs 在所搭建的环境中被部署、管理、执行.VNF 不依赖硬件资源,采用基于软件的方式实现网络功能,运行在VNFI 上.NFV 架构实现了VNF 实例的动态构建和管理以及VNFs 间控制和管理.NFV 系统结构如图1 所示.

虚拟化技术把智能变电站中的底层物理资源转化为虚拟资源提供给上层VFM 进行管理,虚拟网络映射到底层基础设施网络实现智能变电站虚拟化资源配置.由于智能站通信网络中需要采集、传输、交换大量数据,智能站通信网络中的业务流(SV/GOOSE/MMS)通过虚拟网络(或者有多个虚拟网络组成的网络服务链)以及虚拟以太网交换机实现网络数据转发和信息交互,虚拟以太网交换机完成物理接口和虚拟接口之间的通信,从而完成智能站通信网络的信息采集与管理,实现全站的通信功能. 基于NFV 的智能站通信网络架构如图2 所示.

这种基于NFV 的智能站通信网络架构可以实现对网络设备的控制与检测,使智能站通信网络设备摆脱对硬件资源的依赖,加强了网络管理的灵活性,实现即插即用、自动配置,使得各种硬件资源集中管理、动态调度.

2.3 基于 NFV 的智能站通信网络管理系统设计基于NFV 的智能站通信网络架构为实现网络自主管理的需求奠定了基础.智能站通信网络架构经虚拟化后,转变传统智能站中软硬件绑定的模式,利用虚拟化技术将网元功能软件化.

基于NFV 的智能站通信网络网管系统包括硬件资源层、虚拟化资源层、网元逻辑层、操作支撑系统(OSS)和虚拟化配套管理模块.OSS 负责智能站业务软件相关的配置管理、性能管理、故障管理、安全管理.网元逻辑层由VNF 组成,VNF 提供OSS 所需的智能站硬件资源虚拟化后基本信息.

虚拟化资源配置并管理虚拟化计算层资源、虚拟化存储资源层和虚拟化网络资源层的查询、分配、更新、释放等.硬件资源配置并管理基础设备(交换机等),监控交换机的端口状态及吞吐量以及CPU、内存、磁盘、网卡等关键部件的状态和使用情况.MANO 负责NFV 框架中所有虚拟化的管理以及MANO 的通信接口,将MANO 整合到智能站通信网管系统中使其能够与OSS 交互.其中VIM 实现对全站整个基础设施资源的管理和监控.VNFM 完成VNF 的生命周期管理:VNF 的实例化、VNF 的容量的增减、支持VNF 软件或配置的更新、释放与VNF 相关的NFVI 资源.NFVO 在操作域内管理网络服务的生命周期以及相应的策略,匹配合适的VNFs、物理网络功能、虚拟链路,进而提供完整的网络服务.

三、结论

本文提出的基于NFV 的智能站通信网络管理方案,通过对NFV 系统结构的研究,建立了基于NFV 的智能站通信网络架构,并在此基础上设计了基于NFV 的智能站通信网络管理方案,实现了网络功能虚拟化后的管理和编排.这种管理方案可以有效解决传统智能站使用中暴露出的工程应用问题,降低智能站建设成本,提高现场调试效率,增强运维检修能力,为智能站通信网络建设及网管系统研发提供有力支撑,但与此同时也对智能变电站运维人员在软件能力方面提出了更高的要求,并且在如何引入NFV 问题上,运维人员面临技术线路、网络架构、业务部署、运维模式的重大选择.

参 考 文 献

[1] 朱林, 王鹏远, 石东源. 智 能变电站通信网络状态监测信息模型及配置描述[J]. 电力系统自动化,2013, 37(11):87-92.

[2] 邵维专, 吕光宏. 网络功能虚拟化资源配置及优化研究综述[J]. 计算机应用研究,2017,35(2):1-7.[3] 陈鸣, 陶小妹, 胡超, 许博, 邢长友. 基于网络功能虚拟化的网络试验平台的设计与实现[J]. 计算机学报,2017,40:1-12.

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