一种空天地一体化的电网切片架构及其资源优化方法技术

本发明专利技术公开了一种空天地一体化的电网切片架构及其资源优化方法，属于电力技术领域，本申请的电网切片架构包括电力业务感知层、网络编排层、网络切片层和基础设施与虚拟化层；电力业务感知层接收业务请求信息并将其传输给所述网络编排层；网络编排层通过管理与协调指定准入控制和资源分配策略，根据业务请求信息，使能网络切片层中的切片设计；网络切片层将切片定义为不同网段的多维资源信息集合，并进行相应的横纵向切片，横向切片为不同空间的电网资源的切片，纵向切片为电网业务的切片；基础设施与虚拟化层由物理基础设施和虚拟资源池构成。本申请在空天地一体化网络上引入网络切片技术，提高网络覆盖的同时保证资源的合理分配。理分配。理分配。

【技术实现步骤摘要】
一种空天地一体化的电网切片架构及其资源优化方法


[0001]本专利技术属于电力
，具体涉及一种空天地一体化的电网切片架构及其资源优化方法。

技术介绍

[0002]地面网络由于网络容量和覆盖范围有限，并非所有用户均能随时享受高质量网络服务，特别是农村、偏远地区以及地形复杂等地面网络面临基站部署困难的挑战；同时电力网络面对日益增长的多样化的电力业务的需求，例如可实现“即插即用”，对现有业务流程无需进行大的修改，从而实现现有业务提质增效，同时探索新兴业务类型。与地面网络相比，卫星网络、空中网络的协助可以提供更大覆盖范围，故伴随着无线通信网络架构的立体化、复杂化趋势，“空天地”一体化网络(Space
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Air
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Ground Integrated Network，SAGIN)在5G领域受到广泛关注，SAGIN能够为岛屿、偏远山区和灾区提供远程保护的互联网服务，不仅满足各个垂直行业的特色需求，而且通过无线功率传输方式为低功率设备补充能量，延长设备使用寿命，更符合绿色环保的能源互联网要求。
[0003]然而由于地面网络、卫星网络和空中网络均是独立运行且为专用目的和特定任务构建的，异构且缺乏协作机制，因此异构网络之间的协同和融合已成为业界关注和致力突破的焦点，通过异构网络的融合，不同网络技术优势可得到充分互补增益，但是异构网络从底层信道接入技术到高层的资源调配和控制技术都不尽相同，实现种类繁多、技术各异的网络融合存在严峻挑战，主要存在异构融合网络架构的设计，异构网络中无线资源的管理，异构网络中业务QoS保证，协同机制和高效节能等方面。
[0004]基于此，目前亟需研究一种天地一体化的异构无线融合电力虚拟专网，更好地应用于电力行业以提高智能电网的运维效率和服务性能。

技术实现思路

[0005]针对现有电力通信网络的网络容量和覆盖范围有限，且无法满足电力网络日益增长的多样化的电力业务的需求的问题，本申请提供了一种空天地一体化的电网切片架构及其资源优化方法，通过构建满足全球覆盖和随遇接入的天地一体化的异构无线融合电力虚拟专用网络，有效弥补地面网络在覆盖上的不足，提高了一体网络的服务性能。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种空天地一体化的电网切片架构，包括电力业务感知层、网络编排层、网络切片层和基础设施与虚拟化层；
[0008]其中，所述电力业务感知层接收业务请求信息并将其传输给所述网络编排层；
[0009]所述网络编排层通过管理与协调指定准入控制和资源分配策略，根据所述业务请求信息，使能所述网络切片层中的切片设计；
[0010]所述网络切片层将切片定义为不同网段的多维资源信息集合，并进行相应的横纵向切片，横向切片为不同空间的电网资源的切片，纵向切片为电网业务的切片；
[0011]所述基础设施与虚拟化层由物理基础设施和虚拟资源池构成，所述物理基础实施提供空天地一体化的电网相关硬件设施，所述虚拟资源池提供硬件设施所需资源。
[0012]相较于现有地面网络，本申请基于空天地一体化网络，构建了电网切片架构，更能适应不同地区差异化的连接和资源的合理分配，尤其发生突发状况，例如自然灾害意外发生时，电力应急网络的鲁棒性有待提升，通过网络切片应用空间维度，灵活、细化地进行切片编排调配，从而实现对电网资源的合理分配。
[0013]作为优选实施方式，本申请的网络编排层包括通信服务管理功能、网络切片管理功能、网络切片子网管理功能和网络功能虚拟化管理和编排功能；
[0014]其中，所述通信服务管理功能分析空天地一体化网络的信息状况，基于所述电力业务感知层感知不同的QoS约束并将其转换为网络切片需求发送给所述网络切片管理功能，同时向所述网络功能虚拟化管理和编排功能提供资源需求和性能信息；
[0015]所述网络切片管理功能从所述网络切片需求的参数中解析得到网络切片子网创建请求并通过所述网络切片子网管理功能；
[0016]所述网络切片子网管理功能负责网络切片子网的管理与编排；
[0017]所述网络功能虚拟化管理和编排功能根据网络服务需求计算所需的资源，并为切片提供生命周期管理。
[0018]作为优选实施方式，本申请的网络切片子网管理功能负责网络切片子网的管理与编排，具体为：
[0019]所述网络切片子网管理功能根据所述网络切片子网创建请求，获得网络切片子网对应的网络服务资源模型和业务配置，分别下发给所述网络功能虚拟化编排器和网元管理系统，完成资源的部署和业务的开通。
[0020]作为优选实施方式，本申请的网络功能虚拟化管理和编排功能包括SDN控制器、虚拟网络功能管理、虚拟网络功能协调器和虚拟设施管理；
[0021]其中，所述SDN控制器与所述虚拟网络功能管理相互协调，通过相应的接口协议连接所述网络切片层和所述基础设施与虚拟化层，对虚拟网络进行操作与控制；
[0022]所述虚拟网络功能协调器用于管理NS生命周期，同时在所述虚拟网络功能管理器的支持下协调VNF生命周期的管理，并在所述虚拟设施管理器的支持下协调NFVI各类资源的管理，以确保各类资源与连接的优化配置；
[0023]所述虚拟设施管理器直接控制所述虚拟资源池并执行资源管理功能，监视资源状态并将其分配给虚拟机。
[0024]作为优选实施方式，本申请的横向切片分为空间段切片、低空段切片和地面端切片；
[0025]所述纵向切片根据所述电力业务感知层感知的业务请求信息分为若干个业务切片。
[0026]作为优选实施方式，本申请的业务切片分为移动应用类、控制类和信息采集类，分别对应5G的eMBB、URLLC和mMTC场景。
[0027]作为优选实施方式，本申请的移动应用类的业务切片用于承载中低速率移动电力业务场景，包括智能巡检和电力应急通信；
[0028]移动应用类业务需要将采集的数据、高清图像或射频信息传输至主站，因此通信
带宽是移动应用类的业务切片的关键指标。
[0029]作为优选实施方式，本申请的控制类的业务切片用于承载控制电网运行核心环节的业务场景，包括配电自动化和精准负荷控制；
[0030]时延和可靠性是控制类的业务切片的关键指标，端到端时延包括空中传输时延、排队时延、处理/计算时延和重新传输，可靠性从以下三个方面保障：
[0031]3GPP定义的延迟限制内成功传输给定数据流量的能力；每个设备节点的可靠性；以及服务可用性。
[0032]作为优选实施方式，本申请的信息采集类的业务切片用于承载电力数据采集的业务场景，包括用电信息采集和输变电状态监测。
[0033]另一方面，本申请提出了基于上述空天地一体化的电网切片架构的资源优化方法，该方法包括：
[0034]根据感知的业务请求信息以及各电力业务切片的资源需求，分别从空间段、空中段和地面段按需切分出专属网络资源，由此进行横向、纵向结合的切片划分；
[0035]为每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空天地一体化的电网切片架构，其特征在于，包括电力业务感知层、网络编排层、网络切片层和基础设施与虚拟化层；其中，所述电力业务感知层接收业务请求信息并将其传输给所述网络编排层；所述网络编排层通过管理与协调指定准入控制和资源分配策略，根据所述业务请求信息，使能所述网络切片层中的切片设计；所述网络切片层将切片定义为不同网段的多维资源信息集合，并进行相应的横纵向切片，横向切片为不同空间的电网资源的切片，纵向切片为电网业务的切片；所述基础设施与虚拟化层由物理基础设施和虚拟资源池构成，所述物理基础实施提供空天地一体化的电网相关硬件设施，所述虚拟资源池提供硬件设施所需资源。2.根据权利要求1所述的一种空天地一体化的电网切片架构，其特征在于，所述网络编排层包括通信服务管理功能、网络切片管理功能、网络切片子网管理功能和网络功能虚拟化管理和编排功能；其中，所述通信服务管理功能分析空天地一体化网络的信息状况，基于所述电力业务感知层感知不同的QoS约束并将其转换为网络切片需求发送给所述网络切片管理功能，同时向所述网络功能虚拟化管理和编排功能提供资源需求和性能信息；所述网络切片管理功能从所述网络切片需求的参数中解析得到网络切片子网创建请求并通过所述网络切片子网管理功能；所述网络切片子网管理功能负责网络切片子网的管理与编排；所述网络功能虚拟化管理和编排功能根据网络服务需求计算所需的资源，并为切片提供生命周期管理。3.根据权利要求2所述的一种空天地一体化的电网切片架构，其特征在于，所述网络切片子网管理功能负责网络切片子网的管理与编排，具体为：所述网络切片子网管理功能根据所述网络切片子网创建请求，获得网络切片子网对应的网络服务资源模型和业务配置，分别下发给所述网络功能虚拟化编排器和网元管理系统，完成资源的部署和业务的开通。4.根据权利要求2所述的一种空天地一体化的电网切片架构，其特征在于，所述网络功能虚拟化管理和编排功能包括SDN控制器、虚拟网络功能管理、虚拟网络功能协调器和虚拟设施管理；其中，所述SDN控制器与所述虚拟网络功能管理相互协调，通过相应的接口协议连接所述网络切片层和所述基础设施与虚拟化层，对虚拟网络进行操作与控制；所述虚拟网络功能协调器用于管理NS生命周期，同时在所述虚拟网络功能管理器的支持下协调VNF生命周期的管理，并在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泰，唐雯钰，刘革，陈少磊，段洁，张晓蕾，郭琳，徐婧劼，龙呈，王利平，杨琪，赵子涵，谢欢，杨向飞，唐娜，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院国网四川省电力公司信息通信公司四川科锐得电力通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：