SDN技術的電力調度數據安全并行傳輸方法

廣西電網有限責任公司欽州供電局 吳伊雪

為提高電力調度數據傳輸的效率和安全性，提出基于SDN技術的電力調度數據安全并行傳輸方法。首先分析了數據傳輸信道的負載特征，作為數據傳輸信道選擇的依據。并采用匹配濾波檢測方法進行濾波干擾抑制，以此提高數據傳輸安全性。在此基礎上，采用軟件定義網絡(Software Defined Network，SDN)技術選擇傳輸信道，實現數據的安全并行傳輸。實驗結果表明，所提方法在數據傳輸過程中，平均耗時基本在5ms以內，具有較好的傳輸性能，對于實際的電力調度數據傳輸具有實際應用價值。

1 基于SDN技術的電力調度數據傳輸方法

1.1 電力調度數據傳輸信道負載特征分析

為了實現實時電力調度數據并行傳輸，結合電力調度數據輸出特征，對傳輸信道負載情況進行分析，以此為基礎，對數據傳輸信道進行選擇。

首先，設電力調度數據傳輸信道的負載離散形式為f，原始輸入到電力調度數據的傳輸信道分配迭代為：

式(1)中，x表示信道傳輸數據大小，c和k分別表示信道的長度和寬度，λ是傳輸數據的隊列堆積函數。在此基礎上，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：

在電力調度信息采集的特征序列為x=[x0，…，xn]的基礎上，引入反饋機制，輸出多任務傳輸時的信道負載特征：

式(3)中，A表示電力調度數據的傳輸鏈路偏移幅值?；诖?，得到電力調度數據傳輸信道的統計特征，以此作為數據傳輸信道選擇的依據。

1.2 數據傳輸的濾波干擾抑制

為提高數據傳輸的安全性，本文采用匹配濾波檢測方法，實現傳輸過程中的濾波干擾抑制。提取電力調度數據的特征，構建多徑傳輸的干擾濾波函數：

在上述信道負載分析結果基礎上，提取電力調度數據均衡調度的沖擊響應特征量，得到電力調度數據多任務傳輸的能量函數為，則電力調度數據輸出的子載波數為γ(x)。由此，構建電力調度數據的自適應濾波模型：

1.3 電力調度數據并行傳輸信道選擇

在上述信道負載分析以及濾波基礎上，采用SDN技術，對電力調度數據傳輸的信道進行選擇。首先分析電力調度數據傳輸的空間分布情況，采用離散分布序列重構方法輸出電力調度數據的動態遷移結果Bx為：

在電力調度數據傳輸鏈路中，采用最小步長均方自適應濾波方法，得到數據的傳輸信道：

式(7)中，k表示數據特征分辨率，v表示最佳權系數，w表示度數據自適應。最終以輸出的信道作為數據傳輸的路徑，實現數據的安全并行傳輸。

2 實驗和結果

為測試所提方法的實際性能，本文進行了實驗測試，同時，為了確保實驗結果的有效性以及可靠性，分別將方法1（基于電力通信網的電力調度數據網安全傳輸）和方法2（基于動態密鑰的智能電網無線通信數據加密傳輸方案）作為對比組，與提出方法同時進行實驗。

2.1 實驗環境

本文采用某供電局作為實驗對象。其對應供電網區的日用電峰谷差為1200MW。因此，對于電力資源的調度需求較大。在此基礎上，本文旨在建立電力調度數據的網絡拓撲，采用Mininet工具進行實現。實驗中，交換機端口緩存隊列的大小一致﹐均為2000個調度數據，最大數據的大小為2046MB。隊列閾值上限設置為80個數據長度，同時，由于電力調度對于及時性存在較高的要求，因此，本文設置最大延時為20ms，超過最大延時，則默認數據傳輸失敗。調度數據最大為2046MB，在實驗構成中，分別采用三種方法對調度數據重復進行10次傳輸，并取10組結果的平均值最為最后的測試結果。

2.2 實驗結果

首先，對三種傳輸方法下的時間消耗進行統計，由于存在延時限制，對于延時超時的情況，統計為傳輸失敗。因此，本文以單個數據的平均傳輸時間作為對比指標，統計了數據成功情況和耗時情況，其結果如圖1所示。

圖1 不同傳輸方法下的傳輸結果

從圖1中可以看出，三種方法均出現不同程度的數據傳輸失敗的情況，其中在試驗過程中，受到一股強力電磁波的干擾，實驗環境內出現0.01s的網絡中斷，因此三種方法均在實驗開始后的第1.02s出現一次延時超時，除此之外，可以看出，本文提出的方法實現了全部電力調度數據的成功傳輸，并且耗時基本穩定在5ms以內，明顯低于方法1和方法2的傳輸效果。

結束語：近些年來，隨著對電力系統要求的提高，供電局的電力調度已經成為一項重要的工作，在此環境下，如何實現對電力調度數據及時有效地傳輸，成為了落實電力調度的重要研究內容。本文提出的基于SDN技術的電力調度數據安全并行傳輸方法，以SDN技術以依托，實現了對數據傳輸性能的提升，滿足了電力系統對數據傳輸的要求。通過該研究，以期為數據傳輸領域的研究以及電力系統的相關工作提供有價值的參考。