面向电力行业的SPN算网承载关键技术与组网方案探讨

        随着我国行业数智化转型的深化，算力已成为推动数字产业化和产业数字化进一步发展的重要基础设施。电力行业是国民经济的基础产业，新型电力系统、智能电网的建设是保障我国稳定电力供应的重要举措。随着电网智能化程度不断加深，各类生产、运营及服务信息化系统已成为电力工业的数字化底座，而承载各类信息化系统的电力系统数据中心及电力通信网络已成为关键基础设施。

        当前，电力信息化不断发展，电力信息通信网络规模持续扩大，我国电力企业已形成多级云数据中心建设布局。云数据中心间存在高速互联需求，地市电力公司和变电站等到省级数据中心间存在敏捷、灵活接入需求，而电力信息通信网络作为数据中心之间高速互联与电力企业灵活入算的关键承载底座，在网络承载能力、接入灵活性、多业务适应性等方面面临新挑战。电力信息通信网络亟需面向已有业务与新型算力业务并存、大小颗粒业务融合承载的需求，加速发展演进，支撑电力行业的数智化转型进程。

电力系统算力业务承载需求特性分析

        结合电力生产控制类I区、生产非控制类II区、生产信息类III区和信息管理类IV区的各类业务的算力应用需求，梳理云边场景下的电网算力应用通用场景（见图1），不同业务呈现出差异化承载需求（见表1）。

        在省内云边互联场景下，AI视觉处理类应用，如无人机巡检等，呈现出泛在终端接入、大带宽、确定性低时延和高可靠的承载需求；控制类应用，如智能分布式配电自动化，呈现出2Mbps小带宽、15ms内确定性低时延和99.999%高可靠的确定性承载需求；实时采集决策类应用呈现出大带宽、确定性时延的承载需求，要求承载网络具备终端和边缘云确定性网络连接能力；DC异地灾备提出大带宽、10ms内低时延、安全隔离的确定性承载需求。

        在省内核心DC互联场景下，数据搬移业务提出10~100Gbps以上大带宽和确定性承载需求；分布式训推业务需具备省内核心DC间东西向网络连接能力。为保障AI应用业务的用户体验，推理业务时延需小于100ms，训练场景更注重100Gbps以上大带宽和低时延、无损的网络性能。

        总体分析，要满足不同算力的差异化需求，承载网需具备以下特性：

        - 业务多维感知能力：不同算力应用在电力承载网络性能、算力类型、算力规模上均存在明显差异。可通过多维算网性能、业务和通道的深度感知，精准适配差异化的承载技术和方案，从而保障业务的高质量体验。

        - 灵活泛在连接能力：电网算力流量/流向复杂性、算力接入的广覆盖要求承载网具备更加灵活泛在的连接能力。面向分布在省内边缘数据中心、核心数据中心的算力资源，结合不同应用的东西向南北向复杂流量流向，承载网络需采用协议精简的L1~L3层技术实现快速敏捷的算力接入和调度。

        - 确定性承载能力：确定性带宽、确定性低时延/抖动、高可靠性等网络能力将有效支撑电力行业关键应用。如在数据存储备份场景下，需要提供跨地域大带宽的数据搬运服务，要求提供大带宽、低时延、高可靠的确定性网络服务。

        - 资源智能调度编排能力：电力业务潮汐效应和灾备场景对承载网络管控系统提出智能调度编排和弹性便捷的能力要求。数据存储灾备场景需要提供跨地域海量数据备份，承载网络需提供算力智能调度服务，支持算力和网络资源的自动化分配和智能化调度。业务潮汐效应特性需提供弹性的网络带宽服务。

        - 业务精准测量监测能力：为满足电网算力业务严苛SLA需求，需精准检测算网业务的时延、丢包等性能信息，使得网络质量SLA实时可视，做到快速故障定界和定位。当网络故障或业务SLA需求变更时，需根据基于网络时延、带宽等信息生成的网络时延地图，进行算力迁移来满足业务SLA需求，而提前获取目标路由SLA需要精准的性能监测技术。

基于SPN的算网承载关键技术与组网方案探讨

        为满足行业数字化转型和算网互联需求，SPN提出了基于业务智能感知的多种通道技术，实现差异化算网的精细化承载。

SPN通道算网感知技术

        SPN网络支持N×5Gbps MTN通道、N×10Mbps FGU通道、SR-TP/MPLS-TP和SR-BE等多种通道技术。基于不同的算网承载需求，SPN需匹备相应的技术机制，实现基于通道的算网感知和通道连接能力。目前，SPN采用了首节点感知、管控系统集中下发通道配置的方式。SPN网络可提供透明感知、敏捷感知和深度感知三种算网感知通道方案（见图2）。

        在业务场景方面，透明感知通道通过SPN的端到端时隙交叉连接能力的硬管道实现算网连接，适用于低时延、高安全隔离的场景；敏捷感知通道在SPN内采用SR-TP隧道，适用于灵活高效的算网连接场景；深度感知通道采用了全程端到端SRv6 Policy部署方式，主要面向泛在算力部署下的算网连接场景。

        在技术机制方面，三类感知通道本质上都是利用了SRv6强大的可编程能力，通过SRv6的转发行为可编程功能实现将SRv6 Policy绑定至MTN/FGU通道、SR-TP隧道和逐跳SRv6。敏捷感知通道采用网关方式实现SRv6 over SR-TP，深度感知通道则采用逐跳SRv6实现跨域SRv6 Policy，透明感知通道通过SRv6的SRv6 SID可编程实现不同层隧道的绑定。

承载网组网架构与应用方案

        电网省内端到端算网连接通常包括边缘数据中心、市到县承载网、省到市承载网、核心数据中心等。SPN算网感知设备具备城域内市到县范围边缘算力的接入能力，通过与省内数据通信网设备网络层接口的互通，实现与核心数据中心的连接和调度。在转发层面，SPN算网感知设备与省内数据通信网可采用网关和逐跳方式构建跨域SRv6隧道。在管控层面，SPN算网感知设备现阶段可采用分层分域的管控架构，SPN域控制器、数据通信网域控制器负责各自域内SRv6隧道配置管理，上层的算力承载跨域管理器通过SRv6强大的可编程能力实现多个跨域隧道的统一编排和绑定标签的配置（见图3）。

        适配不同电网算力场景和业务，结合多种通道技术，表2给出了SPN承载算力业务的应用方案建议。

SPN技术与应用展望

        SPN为5G承载而生。在4G承载的PTN技术基础上，SPN成为新一代高质量融合承载网络技术创新的成功典范，已形成规模健壮的全产业链生态。受行业应用和算网融合驱动，我们推出SPN的多通道算网感知、小颗粒、智能自智等核心技术方案，探索算网承载技术演进路线。

        面向未来，SPN将聚焦新型数据中心网络和互联需求，400G及以上高速接口、25.6T以上大容量设备、更大颗粒切片（100G/400G）、业务按需开通等技术成为演进方向。同时，精准适配电力等重要行业应用需求，面向端侧业务融合接入场景，需推动10GE/GE综合接入小型化设备应用部署和确定性技术能力持续增强。业务层面，SPN从信息管理向生产控制业务扩展；网络层面，SPN在配网光纤化改造中的应用将成为探索方向。