SDN技術(shù)的電力調(diào)度數(shù)據(jù)安全并行傳輸方法

廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司欽州供電局 吳伊雪

為提高電力調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎桶踩?，提出基于SDN技術(shù)的電力調(diào)度數(shù)據(jù)安全并行傳輸方法。首先分析了數(shù)據(jù)傳輸信道的負(fù)載特征，作為數(shù)據(jù)傳輸信道選擇的依據(jù)。并采用匹配濾波檢測方法進(jìn)行濾波干擾抑制，以此提高數(shù)據(jù)傳輸安全性。在此基礎(chǔ)上，采用軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network，SDN)技術(shù)選擇傳輸信道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全并行傳輸。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法在數(shù)據(jù)傳輸過程中，平均耗時(shí)基本在5ms以內(nèi)，具有較好的傳輸性能，對于實(shí)際的電力調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 基于SDN技術(shù)的電力調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸方法

1.1 電力調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸信道負(fù)載特征分析

為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電力調(diào)度數(shù)據(jù)并行傳輸，結(jié)合電力調(diào)度數(shù)據(jù)輸出特征，對傳輸信道負(fù)載情況進(jìn)行分析，以此為基礎(chǔ)，對數(shù)據(jù)傳輸信道進(jìn)行選擇。

首先，設(shè)電力調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸信道的負(fù)載離散形式為f，原始輸入到電力調(diào)度數(shù)據(jù)的傳輸信道分配迭代為：

式(1)中，x表示信道傳輸數(shù)據(jù)大小，c和k分別表示信道的長度和寬度，λ是傳輸數(shù)據(jù)的隊(duì)列堆積函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，疊加傳輸信道各支路的流量，代入式(1)中，得到信道傳輸頻率的分布情況為：

在電力調(diào)度信息采集的特征序列為x=[x0，…，xn]的基礎(chǔ)上，引入反饋機(jī)制，輸出多任務(wù)傳輸時(shí)的信道負(fù)載特征：

式(3)中，A表示電力調(diào)度數(shù)據(jù)的傳輸鏈路偏移幅值?；诖?，得到電力調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸信道的統(tǒng)計(jì)特征，以此作為數(shù)據(jù)傳輸信道選擇的依據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)傳輸?shù)臑V波干擾抑制

為提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，本文采用匹配濾波檢測方法，實(shí)現(xiàn)傳輸過程中的濾波干擾抑制。提取電力調(diào)度數(shù)據(jù)的特征，構(gòu)建多徑傳輸?shù)母蓴_濾波函數(shù)：

在上述信道負(fù)載分析結(jié)果基礎(chǔ)上，提取電力調(diào)度數(shù)據(jù)均衡調(diào)度的沖擊響應(yīng)特征量，得到電力調(diào)度數(shù)據(jù)多任務(wù)傳輸?shù)哪芰亢瘮?shù)為，則電力調(diào)度數(shù)據(jù)輸出的子載波數(shù)為γ(x)。由此，構(gòu)建電力調(diào)度數(shù)據(jù)的自適應(yīng)濾波模型：

1.3 電力調(diào)度數(shù)據(jù)并行傳輸信道選擇

在上述信道負(fù)載分析以及濾波基礎(chǔ)上，采用SDN技術(shù)，對電力調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺肋M(jìn)行選擇。首先分析電力調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸?shù)目臻g分布情況，采用離散分布序列重構(gòu)方法輸出電力調(diào)度數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)遷移結(jié)果Bx為：

在電力調(diào)度數(shù)據(jù)傳輸鏈路中，采用最小步長均方自適應(yīng)濾波方法，得到數(shù)據(jù)的傳輸信道：

式(7)中，k表示數(shù)據(jù)特征分辨率，v表示最佳權(quán)系數(shù)，w表示度數(shù)據(jù)自適應(yīng)。最終以輸出的信道作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂?，?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全并行傳輸。

2 實(shí)驗(yàn)和結(jié)果

為測試所提方法的實(shí)際性能，本文進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試，同時(shí)，為了確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性以及可靠性，分別將方法1（基于電力通信網(wǎng)的電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安全傳輸）和方法2（基于動(dòng)態(tài)密鑰的智能電網(wǎng)無線通信數(shù)據(jù)加密傳輸方案）作為對比組，與提出方法同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

本文采用某供電局作為實(shí)驗(yàn)對象。其對應(yīng)供電網(wǎng)區(qū)的日用電峰谷差為1200MW。因此，對于電力資源的調(diào)度需求較大。在此基礎(chǔ)上，本文旨在建立電力調(diào)度數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，采用Mininet工具進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)中，交換機(jī)端口緩存隊(duì)列的大小一致﹐均為2000個(gè)調(diào)度數(shù)據(jù)，最大數(shù)據(jù)的大小為2046MB。隊(duì)列閾值上限設(shè)置為80個(gè)數(shù)據(jù)長度，同時(shí)，由于電力調(diào)度對于及時(shí)性存在較高的要求，因此，本文設(shè)置最大延時(shí)為20ms，超過最大延時(shí)，則默認(rèn)數(shù)據(jù)傳輸失敗。調(diào)度數(shù)據(jù)最大為2046MB，在實(shí)驗(yàn)構(gòu)成中，分別采用三種方法對調(diào)度數(shù)據(jù)重復(fù)進(jìn)行10次傳輸，并取10組結(jié)果的平均值最為最后的測試結(jié)果。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

首先，對三種傳輸方法下的時(shí)間消耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，由于存在延時(shí)限制，對于延時(shí)超時(shí)的情況，統(tǒng)計(jì)為傳輸失敗。因此，本文以單個(gè)數(shù)據(jù)的平均傳輸時(shí)間作為對比指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)了數(shù)據(jù)成功情況和耗時(shí)情況，其結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同傳輸方法下的傳輸結(jié)果

從圖1中可以看出，三種方法均出現(xiàn)不同程度的數(shù)據(jù)傳輸失敗的情況，其中在試驗(yàn)過程中，受到一股強(qiáng)力電磁波的干擾，實(shí)驗(yàn)環(huán)境內(nèi)出現(xiàn)0.01s的網(wǎng)絡(luò)中斷，因此三種方法均在實(shí)驗(yàn)開始后的第1.02s出現(xiàn)一次延時(shí)超時(shí)，除此之外，可以看出，本文提出的方法實(shí)現(xiàn)了全部電力調(diào)度數(shù)據(jù)的成功傳輸，并且耗時(shí)基本穩(wěn)定在5ms以內(nèi)，明顯低于方法1和方法2的傳輸效果。

結(jié)束語：近些年來，隨著對電力系統(tǒng)要求的提高，供電局的電力調(diào)度已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的工作，在此環(huán)境下，如何實(shí)現(xiàn)對電力調(diào)度數(shù)據(jù)及時(shí)有效地傳輸，成為了落實(shí)電力調(diào)度的重要研究內(nèi)容。本文提出的基于SDN技術(shù)的電力調(diào)度數(shù)據(jù)安全并行傳輸方法，以SDN技術(shù)以依托，實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)傳輸性能的提升，滿足了電力系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。通過該研究，以期為數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域的研究以及電力系統(tǒng)的相關(guān)工作提供有價(jià)值的參考。