一种支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统及方法，所述系统包括客户终端、一个集中式控制器和多个支持OpenFlow协议的、带有波长选择开关的交换机以及交换机之间支持奈奎斯特超级信道数据传输的链路；所述的方法为支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统中的数据流路由以及调制格式和频谱的分配方法；将软件定义网络和奈奎斯特超级信道技术相结合，有效应用于大容量电力数据传输中，针对支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统，提出一种数据流路由以及调制格式和频谱的分配方法，以较短的控制器处理延迟，减少了占用的频隙总数、从而提高了大容量电力数据传输频谱资源的利用率。

Software defined Nyquist system and method for supporting large capacity power data transmission

The present invention relates to software defined Nyquist system and method for supporting large capacity power data transmission, with the system comprises a client terminal, a central controller and a plurality of support OpenFlow protocol, wavelength selection link support Nyquist super channel data transmission between the switch and the switch switch; the method for software defined Nyquist the system supports a large capacity power data transmission in data flow routing and modulation format and spectrum allocation method; the software defined network and Nyquist super channel technology, effectively applied to large capacity power data transmission, according to the definition of Nyquist software system to support large capacity power data transmission, this paper put forward a data flow routing and the distribution method of modulation format and frequency spectrum, with short delay controller, The total number of frequency gaps is reduced, thereby improving the utilization ratio of the spectrum resources of large capacity power data transmission.

【技术实现步骤摘要】
一种支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统及方法
本专利技术属于通信
，尤其涉及一种支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统及方法。
技术介绍
软件定义网络(SDN)支持统一控制和灵活管理电力业务，进一步提高电力行业的数据传输效率和降低成本，实现可编程化软件控制。另一方面，奈奎斯特超级信道符合大容量电力数据超高速传输的发展趋势，是下一代(Tb/s量级)高速电力数据传输服务的可靠选择。但是，目前对于支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统的研究比较少，特别针对该系统下电力数据流的路由，以及调制格式和频隙分配方法的研究仍是空白。
技术实现思路
针对该项技术相关研究的空白，本专利技术提供一种支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统及方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统，包括客户终端、一个集中式控制器和多个支持OpenFlow协议的、带有波长选择开关的交换机以及交换机之间支持奈奎斯特超级信道数据传输的链路；所述的集中式控制器采用的是NOX；采用OpenvSwitch，结合KVM虚拟化平台生成多个支持OpenFlow协议的虚拟交换机；所述的集中式控制器与多个支持OpenFlow协议的、带有波长选择开关的交换机建立连接关系，向各交换机发送消息要求，各交换机向其发送他们各自的物理特征和功能信息，对各交换机的属性进行设置并删除所有的流表项，根据交换机收集的链路信息，获取整个网络的拓扑以及链路上各个频隙的状态(占用或空闲)，根据用户请求信息、网络拓扑及链路频隙状态，通过OpenFlow协议为每条数据流建立路径，并为此路径分配恰当的数据调制格式以及连续频隙，实现每条数据流在软件定义奈奎斯特超级信道中的路由，以及调制格式和频谱的分配；所述的交换机与集中式控制器建立连接关系，将其物理特征和功能信息发送给集中式控制器，根据链路层发现协议将链路信息发送给集中式控制器，将用户的请求信息发送给集中式控制器；所述交换机之间支持奈奎斯特超级信道数据传输的链路具有N个连续的频隙，每个频隙处于占用或空闲状态。一种支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统方法，所述的方法为支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统中的数据流路由以及调制格式和频谱的分配方法，包括以下步骤：步骤一、集中式控制器与各支持OpenFlow协议的、带有波长选择开关的交换机之间协商双方支持的OpenFlow协议版本，以建立连接关系；步骤二、集中式控制器向各交换机发送消息要求各交换机向其发送他们各自的物理特征和功能信息；步骤三、各交换机响应集中式控制器要求，向集中式控制器他们各自的物理特征和功能信息；步骤四、集中式控制器对各交换机的属性进行设置；步骤五、各交换机根据链路层发现协议将链路信息发送给集中式控制器；步骤六、根据交换机收集的链路信息，集中式控制器获取整个网络拓扑和链路频隙状态信息；步骤七、第一个收到用户请求信息的交换机将其收到的用户请求信息发送给集中式控制器；步骤八、集中式控制器根据用户请求信息、网络拓扑，以及链路频隙状态信息，以链路长度为权重，计算出K条备选最短路径；并根据路径长度为K条备选路径分配各自的数据调制格式，从而完成它们的连续频隙分配；从K条备选路径中选择一条最佳路径，通过OpenFlow协议为用户请求建立该条路径，并分配相应的数据调制格式和连续频隙；进一步，在OpenFlow协议的FlowMod消息中添加选取的路径、出入端口、中心频率、频谱宽度和调制格式等信息，与步骤8所述的最佳路径上的交换机进行流表项匹配。所述步骤八中最佳路径的判据为：最佳路径的频谱分配结果能够保证占用频隙数最少、且使最大占用频隙号最小。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术将软件定义网络和奈奎斯特超级信道技术相结合，并有效应用于大容量电力数据传输中。又针对支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统，提出一种数据流路由，以及调制格式和频谱的分配方法，由此，以较短的控制器处理延迟，减少了占用的频隙总数、从而提高了大容量电力数据传输频谱资源的利用率。附图说明图1为本专利技术的支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统的网络拓扑实施例示意图；图2为本专利技术的支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统的数据流路由以及调制格式和频谱的分配方法流程图；图3为本专利技术实施方式的支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统控制器处理延迟示意图；图4为本专利技术实施方式采用的数据流路由以及调制方式和频隙分配方法与未考虑调制方式分配的方法的频谱效率对比图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术提供的具体实施方式进行详细说明。如图1所示为本专利技术的支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统的网络拓扑实施例，包括14个支持OpenFlow协议的、带有波长选择开关的交换机(0-13)以及一个外设的集中式控制器；其中，每个交换机均可负责数据包的发送和接收，模拟电力通信网中各子站之间的通信。其中，本实施例的集中式控制器采用的是NOX；采用OpenvSwitch，结合KVM虚拟化平台生成14个支持OpenFlow协议的虚拟交换机(0-13)；数据包的带宽请求在[400Gbps,1Tbps]区间随机选取；交换机之间的链路采用奈奎斯特超信道技术，共可支持100个连续频隙；每个频隙带宽由选取的调制格式来决定，如16正交振幅调制(QAM)、8QAM、正交相移编码(QPSK)，以及二进制相移键控(BPSK)调制格式下的频隙带宽分别为：50GHz，37.5GHz，25GHz和12.5GHz。如图2所示，本专利技术的支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统的数据流路由以及调制格式和频谱的分配方法，包括如下步骤：步骤一、集中式控制器与各支持OpenFlow协议的交换机之间协商双方支持的OpenFlow协议版本，以建立连接关系；本实施例的14个支持OpenFlow协议的虚拟交换机向NOX控制器发送OPFT_HELLO消息；NOX控制器分别向14个支持OpenFlow协议的虚拟交换机发送OPFT_HELLO消息，协商双方支持的OpenFlow协议版本，建立起连接关系。步骤二、集中式控制器向各交换机发送消息要求各交换机向其发送他们各自的物理特征和功能信息；本实施例中NOX控制器向14个支持OpenFlow协议的虚拟交换机分别发送OPFT_FEATURES_REQUEST消息，要求各交换机向其发送他们各自的物理特征和功能信息。步骤三、各交换机响应集中式控制器要求向集中式控制器发送他们各自的物理特征和功能信息；本实施例的14个支持OpenFlow协议的虚拟交换机向NOX控制器返回OPFT_FEATURES_REPLY消息，告知它们各自的物理特征和功能信息，例如，告诉控制器交换机有多少个流表和多少个端口，具备流表项统计、流表统计、端口统计、队列统计等功能，支持哪些规则(如出入端口、中心频率、频谱宽度以及调制格式)和动作等。步骤四、集中式控制器对各交换机的属性进行设置；本实施例中NOX控制器向14个支持OpenFlow协议的虚拟交换机分别发送OPFT_SET_CONFIG消息，对它们的属性进行设置，如设置数据包的最大长度为128字节。步骤五、各交换机根据链路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统，其特征在于，包括客户终端、一个集中式控制器和多个支持OpenFlow协议的、带有波长选择开关的交换机以及交换机之间支持奈奎斯特超级信道数据传输的链路；所述的集中式控制器采用的是NOX；采用OpenvSwitch，结合KVM虚拟化平台生成多个支持OpenFlow协议的虚拟交换机；所述的集中式控制器与多个支持OpenFlow协议的、带有波长选择开关的交换机建立连接关系，向各交换机发送消息要求，各交换机向其发送他们各自的物理特征和功能信息，对各交换机的属性进行设置并删除所有的流表项，根据交换机收集的链路信息，获取整个网络的拓扑以及链路上各个频隙的状态(占用或空闲)，根据用户请求信息、网络拓扑及链路频隙状态，通过OpenFlow协议为每条数据流建立路径，并为此路径分配恰当的数据调制格式以及连续频隙，实现每条数据流在软件定义奈奎斯特超级信道中的路由，以及调制格式和频谱的分配；所述的交换机与集中式控制器建立连接关系，将其物理特征和功能信息发送给集中式控制器，根据链路层发现协议将链路信息发送给集中式控制器，将用户的请求信息发送给集中式控制器；所述交换机之间支持奈奎斯特超级信道数据传输的链路具有N个连续的频隙，每个频隙处于占用或空闲状态。...

【技术特征摘要】
1.一种支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统，其特征在于，包括客户终端、一个集中式控制器和多个支持OpenFlow协议的、带有波长选择开关的交换机以及交换机之间支持奈奎斯特超级信道数据传输的链路；所述的集中式控制器采用的是NOX；采用OpenvSwitch，结合KVM虚拟化平台生成多个支持OpenFlow协议的虚拟交换机；所述的集中式控制器与多个支持OpenFlow协议的、带有波长选择开关的交换机建立连接关系，向各交换机发送消息要求，各交换机向其发送他们各自的物理特征和功能信息，对各交换机的属性进行设置并删除所有的流表项，根据交换机收集的链路信息，获取整个网络的拓扑以及链路上各个频隙的状态(占用或空闲)，根据用户请求信息、网络拓扑及链路频隙状态，通过OpenFlow协议为每条数据流建立路径，并为此路径分配恰当的数据调制格式以及连续频隙，实现每条数据流在软件定义奈奎斯特超级信道中的路由，以及调制格式和频谱的分配；所述的交换机与集中式控制器建立连接关系，将其物理特征和功能信息发送给集中式控制器，根据链路层发现协议将链路信息发送给集中式控制器，将用户的请求信息发送给集中式控制器；所述交换机之间支持奈奎斯特超级信道数据传输的链路具有N个连续的频隙，每个频隙处于占用或空闲状态。2.一种支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统方法，所述的方法为支持大容量电力数据传输的软件定义奈奎斯特系统中的数据流路由以及调制格式和频谱的分配方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁凯，张艳萍，易丹，赵宏昊，孟凡博，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司，国网辽宁省电力有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21