针对该技术，介绍了电力通信数据网络的搭建方式，所应用技术虽然能够解决通信质量的问题，也对网络故障中存在的问题进行了分析，但是无法解决信息传输速度慢、不准确等问题。采用SDN技术，对电力通信网络关键技术进行了介绍，虽然在一定程度上也提高了电力通信数据网络的效率，但是SDN架构的安全控制器布置存在不足。本研究根据以上文献内容和现有的电力通信数据网络系统，结合SDN架构来实现信息的快速、准确地传输和资源的有效利用。
1基于SDN的通信网络系统设计
SDN是电力通信数据网络发展形势下的一种新型网络结构，该技术能够通过分离网络控制和转发技术手段，加上编程技术，实现电力数据网络系统的控制。这种技术结构能够将通信网络系统中的控制层移植到外部设备，提高了底层基础结构的应用能力，增强了网络技术可用性。随着互联网应用的兴起，互联网用户的数量也随之大幅度的增长，接踵而来的是海量数据的产生，传统电网以IP架构的通信系统存在IP地址重叠、无法为用户提供等截面带宽和链路实际利用率低等问题。现有技术中的SDN技术虽然在一定程度上能够解决上述技术问题，但是该技术充分利用数据中心物理网络资源，将其内的资源数据进行不同程度地虚拟化。将单个数据中心的网络容量组合成统一的网络能力池，解决大型云数据中心承载多用户业务时面临的可扩展性和灵活性问题，增强数据间联网方案的网络智能承载的集约化运营能力。
通过SDN控制器能够与任意个与数据平面相关联的DPI接口进行数据通信，也可支持多个对应不同应用的API接口，管理接口通常只有一个。通过SDN控制器控制多个下层设备，实现数据的集约化管理，并且简化了运维复杂度，增加了管控弹性，控制层和转发层的解耦合，提高了信息处理的运算速度和收敛速度，北向API接口连接应用设备，实现业务的柔性和可拓展性，统一化的数据转发硬件平台，实现了网络的智能化、自动化和标准化，减少了网络运维的难度和恶意接口的数量。
但是，由于控制器会控制多个网络设备，导致了该架构的控制层的网络负荷会面临巨大的考验，同时架构的安全性也因此受到威胁。下面对于如何解决以上问题提出具体的方案。
2关键技术设计
2.1交换机迁移设计
在SDN架构中，数据的处理不再是之前的复杂的分布式网络规则，而是网络设备根据接收到从控制-转发通信接口传来的控制命令生成转发表，从而完成数据的处理，并且这个过程产生的数据流量跟终端间的通信产生的数据流量分开来，这种结果产生的原因是常规技术中的网络设备经由控制平面，控制-转发通信接口实现统一控制。由于一个SDN控制器会控制多个网络设备，因此控制平面会面临新的考验，提出一种交换机迁移算法来保证SDN控制器的网络均衡。在本研究的技术设计中，利用SDN控制器实现交换机迁移控制，在SDN控制器中融入PSVD算法，以实现SDN控制器性能的预测，PSVD算法的实现离不开奇异值分解理论和负荷信息矩阵理论，根据SDN控制器的负荷信息对下一阶段输出信息进行预测。这里引用了负荷信息矩阵R,如公式(1)所示：
其中，Rij为电力通信网络系统中第i(i=0,1…,n)个网络节点下，应用SDN控制器的负荷信息容量j∈{0,1,2}的使用情况，n为T时间段内的SDN控制器数量，n>3。
负荷信息矩阵R是由n个SDN控制器的负荷信息组合成的，根据SVD理论，R可分解成3个线性独立矩阵T、W、VT,如公式(2)所示：
其中，T为m×m的列正交矩阵和时间变量相关矩阵；W为m×3的对角矩阵，并且该对角矩阵的对角线元素非负；VT为矩阵V转置，是3×3的正交矩阵，为资源变量相关矩阵。
在整个迁移过程中，确保网络负荷均衡需要具备3个条件：①确定迁移时机，即确定迁移一个交换机的时机，从而保证整个网络的SDN控制器负荷基本处于平衡状态；②根据用户需求确定备选迁移交换机，也就是下一步排队等待迁移的交换机；③通过理论估计确定交换机迁移的位置，可将排队等待迁移的交换机进行合理的迁移位置布局。基于PSVD算法预测控制器的负荷信息Lf,从而完成交换机的动态迁移选择。
下面对交换机的迁移算法进行具体的论述：
①根据公式(6)计算控制器此时的负荷信息L,判断此时的负荷是否超过设定的阈值Lhigh,如果高于设定的阈值，则意味着需要迁移。
②利用PSVD算法对该控制器的未来负荷进行预测，如果仍然高于设定的阈值，则迁移；如果没有高于设定的阈值，则不进行迁移。
③利用公式(6)筛选出较小负荷的控制器。
④利用PSVD算法对该控制器未来负荷进行预测，如果仍然小于设定的阈值，则该控制器就是迁移的目标控制器，否则继续筛选。
⑤计算迁移之后的控制器负载是否满足设定的阈值，满足则迁移结束，不满足则继续筛选控制器。
2.2SDN安全控制器布置方案优化设计
现有技术中，SDN控制器通常在一台设备上运行，结构布置缺乏可拓展性，整体性能低，为此引入RabbitMQ和Storm对系统布置进行改造。
在上述的方案中，模块是可以插拔的，RabbitMQ可以解耦机器上的所有模块，模块经过解耦后可以自由组合放置在不同的机器上，并且模块的启动和新加也变得更加简单，只需要通过配置文件选择启动何种模块即可，添加新的模块也不必停止正在运行的模块，直接在新机器上运行含有新模块的SC即可。
拓扑任务运行在Storm集群上，而Storm集群的可拓展性为拓扑任务提供了拓展支持，同时为了保证Storm集群上的模块的性能，可以采用分布式的计算方法。Storm集群的优势在于可以动态添加活动计算节点，在处理速度不能满足当前业务需要增加新的节点时，不必重新布置整个方案。
为了实现模块布置与监控的自动化，在分布式安全控制器集群中，注册管理模块需要一个节点来记录其他节点的实时状态，并且这个运行状态是开放的，供所有模块查询。管理节点上注册管理模块的开放API,其他节点的配置中都包含改模的API的url,只有这样在当某节点的安全控制器启动时，才能通知注册管理模块记录注册该节点的运行状态。当需要查询该模块的运行状况时，只需要调用该模块的查询接口，依次检查各节点的运行状态即可。安全控制器还可以配置文件变量，自动化布置脚本和设置节点数据。
结束语
本研究基于SDN的发展和现有电网的通信网络架构，将SDN架构运用到电网的数据中心和变电站监控系统，SDN架构的运用可以使得电网通信系统软硬件和控制层转发层分离，提高系统数据容量。PSVD算法的应用可以解决SDN架构中控制层的网络负荷。普遍规律是通过融合新的算法，能够大幅度提高电力通信网络的效率。SDN架构能够改善现有电网通信架构问题，能够改善现有网络架构的通信效率。
参考文献
[1] 李志红.云计算虚拟机集群部署与动态迁移技术研究[D].杭州：浙江大学，2013.
[2] 高凡.电力通信数据网的网络搭建及故障排查技术[J].电工技术，2020(4):129-130.
[3] 吴路明，裘愉涛，陈琦.基于SDN的电力通信网络关键技术综述[J].电力工程技术，2018,37(3):134-144.
