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(1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司信息通信分公司,合肥 230061; 2.安徽繼遠(yuǎn)軟件有限公司,合肥 230088)

基于SDN架構(gòu)的電力通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知技術(shù)研究

謝小軍1,潘子春1,夏同飛2

(1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司信息通信分公司,合肥230061; 2.安徽繼遠(yuǎn)軟件有限公司,合肥230088)

電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)支柱，其通信網(wǎng)絡(luò)是電力生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和管理的一個(gè)重要組成部分;針對(duì)現(xiàn)通信網(wǎng)中業(yè)務(wù)流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的難題，提出引入一種基于SDN架構(gòu)設(shè)計(jì)的新型流量感知監(jiān)測(cè)技術(shù)方案，經(jīng)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)延遲數(shù)據(jù)與RLI算法、MDI指標(biāo)中的DF參數(shù)、VTD指標(biāo)互作對(duì)比;為此搭建基于NetMag可編程網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)環(huán)境通過驗(yàn)證及建模對(duì)比，均達(dá)到預(yù)期效果;論證該項(xiàng)質(zhì)量感知技術(shù)能為電力通信網(wǎng)提供可視化、實(shí)時(shí)、智能的運(yùn)維平臺(tái)作部署，這將使運(yùn)維管理工作更加主動(dòng)、有效，有利于提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的效率與穩(wěn)定性。

SDN網(wǎng)絡(luò); 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè); 軟件定義; 調(diào)試可視化

0 引言

SDN網(wǎng)絡(luò)作為新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其為國(guó)網(wǎng)電力通信大數(shù)據(jù)時(shí)代實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制。從應(yīng)用實(shí)效而言，其為現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)流量監(jiān)測(cè)技術(shù)在電力系統(tǒng)的發(fā)展發(fā)揮指導(dǎo)作用，保證電力通信網(wǎng)絡(luò)中各種資源的高效利用，有利于節(jié)約研究開發(fā)資源，明確采購(gòu)、生產(chǎn)和使用，其研究成果可應(yīng)用于全國(guó)各個(gè)電力通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，滿足國(guó)家及各個(gè)省市對(duì)于電力下一代通信網(wǎng)絡(luò)的需求。因此，基于SDN架構(gòu)的電力通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知技術(shù)研究成為當(dāng)下重要研究的課題，其成效明顯地提升電力通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維體驗(yàn)、故障管理水平，對(duì)助力建設(shè)智能電網(wǎng)等有著十分重要的意義[1]。

1 電力通信網(wǎng)絡(luò)面臨的問題

電力通信數(shù)據(jù)網(wǎng)的設(shè)計(jì)組網(wǎng)是獨(dú)立組網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流的狀態(tài)直接影響到生產(chǎn)調(diào)度、網(wǎng)內(nèi)辦公等各方面。隨著公司業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，各種應(yīng)用系統(tǒng)持續(xù)增加，數(shù)據(jù)、語音、視頻等業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)高度融合，同時(shí)保證各種業(yè)務(wù)流量可靠穩(wěn)定的轉(zhuǎn)發(fā)，呈現(xiàn)出幾個(gè)越來越難以掌控的問題：

1)業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳輸質(zhì)量難以精細(xì)掌握。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生時(shí)延、抖動(dòng)等故障時(shí)，管理員通過傳統(tǒng)技術(shù)，難以快速、精準(zhǔn)地診斷出產(chǎn)生時(shí)延和抖動(dòng)的真正原因。

2)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量無法實(shí)現(xiàn)可視化。依靠傳統(tǒng)手段難以掌握網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行實(shí)時(shí)質(zhì)量及真實(shí)業(yè)務(wù)性能，難以預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)帶寬瓶頸，難以掌握用戶行為數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有網(wǎng)管系統(tǒng)功能單一，無法提供有效手段實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的可視化展現(xiàn)。

3)網(wǎng)絡(luò)故障分責(zé)定位難。多廠商設(shè)備混合組網(wǎng)，出現(xiàn)故障時(shí)依靠傳統(tǒng)手段難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分段定位，缺乏一套能夠跨平臺(tái)、跨廠商對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一流量監(jiān)管的平臺(tái)，故障排查時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)運(yùn)維人員的數(shù)量及技能要求高。

2 提出架構(gòu)SDN網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知技術(shù)

2.1 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)

所謂的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)是基于在一定的通信理論指導(dǎo)下由特定軟件和硬件工具經(jīng)算法監(jiān)控的總和。其提供實(shí)時(shí)監(jiān)控，用戶可了解相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤從而作出及時(shí)糾正，并進(jìn)行適宜的優(yōu)化，有效提升通信的運(yùn)維水平。

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)方法眾多，主要是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能作主動(dòng)監(jiān)測(cè)或被動(dòng)監(jiān)控，其源于度量IST網(wǎng)絡(luò)指數(shù)或PIMG典型應(yīng)用通過積極ICMP包發(fā)現(xiàn)通信延遲和數(shù)據(jù)丟失和parameter Oder等參數(shù)。還有的采用第三方檢測(cè)工具達(dá)到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)，例如，Iperf軟件是一個(gè)極好的試驗(yàn)工具，提供寬限的TCP 與UDP線性間的變化偵察，抖動(dòng)時(shí)延和丟包等。也可以通過特定的裝置在網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)以捕獲分析通信數(shù)據(jù)包，以了解當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)性能，索引參數(shù)。臂如Linux - 系統(tǒng)下tcpdump。其是一款功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集- 分析-統(tǒng)計(jì)-錄入，既可定向監(jiān)視，捕獲數(shù)據(jù)，甚至實(shí)現(xiàn)過濾包功能，可以通過刪除一些符合邏輯的解釋摒棄掉無用的信息[2-5]。

2.2 架構(gòu)SDN網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)目的

然而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)技術(shù)雖多，卻沒有一套整合利用SDN架構(gòu)的網(wǎng)控與軟定義特性相輔的通信感知技術(shù)，存在一定的局限性。

基于SDN架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)控制，能對(duì)電力通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的、端到端的性能監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障的快速定位，提升運(yùn)維效率已經(jīng)是當(dāng)下刻不容緩的趨勢(shì)，急需出現(xiàn)一種新型的流量檢測(cè)技術(shù)方案能在現(xiàn)網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)以下功能：

實(shí)現(xiàn)架網(wǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信性能偵測(cè)，賦予電力通信網(wǎng)知能化感知技術(shù)，IP Service Level Agreement 工作期整周全天侯無間斷，使故障精準(zhǔn)判斷、快速定位、高效運(yùn)作，一改過往運(yùn)維拖沓的現(xiàn)象，使運(yùn)維成本不再居高，整網(wǎng)達(dá)到可視、可控的目的，較傳統(tǒng)電力通信網(wǎng)更具經(jīng)濟(jì)和實(shí)用價(jià)值[6]。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 設(shè)計(jì)原則

要實(shí)現(xiàn)基于SDN架構(gòu)的電力通信網(wǎng)，其有別于傳統(tǒng)意義上的IP網(wǎng)端，在部署監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要依照下面三點(diǎn)原則：

1)運(yùn)用SDN網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)優(yōu)勢(shì)，踐行可軟定義的特性以及其調(diào)、控分離的特點(diǎn)：

2)精細(xì)化運(yùn)作SDN的監(jiān)測(cè)與測(cè)量，從而捕獲的反饋數(shù)據(jù)能充分反應(yīng)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，又能運(yùn)算處理展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)感知技術(shù)；

3)遵循交換機(jī)的運(yùn)作方式，使其最大發(fā)揮監(jiān)測(cè)效果，使控制器獨(dú)立運(yùn)作，避免兩者沖突而降低電力通信網(wǎng)的質(zhì)量感知效果。

3.2 總體架構(gòu)配置

新型流量監(jiān)測(cè)解決方案基于SDN架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括流量檢測(cè)儀、集中化的控制器、軟件平臺(tái)組成，將其引入到電力通信網(wǎng)后，可明顯地提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感知水平，實(shí)時(shí)地掌握流量在網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)情況，并可基于真實(shí)業(yè)務(wù)提供端到端的監(jiān)測(cè)。

為了實(shí)現(xiàn)研究目的，首先需建立一套實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)環(huán)境分為4個(gè)環(huán)節(jié)，即一張小規(guī)模IP網(wǎng)絡(luò)(模擬電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng))，流量檢測(cè)儀、控制器、管理器，部署示意圖見圖1。

圖1 總體架構(gòu)部署

注釋：

1)IP網(wǎng)絡(luò)：與電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)類似，組建IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要路由器和交換機(jī)構(gòu)成，盡可能利用富余設(shè)備，減少投資，避免重復(fù)采購(gòu)。

2)流量檢測(cè)儀(Meter)：完成OAM功能，支持TWAMP(雙向主動(dòng)測(cè)量協(xié)議)、RFC2544、IPFPM(IP網(wǎng)絡(luò)性能檢測(cè))；對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，針對(duì)省內(nèi)電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)辦公OA數(shù)據(jù)流、語音數(shù)據(jù)流、視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；業(yè)務(wù)識(shí)別，染色，發(fā)包[7]。

3)控制器(Controller)：完成新型流量檢測(cè)儀的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)與代理管理功能，監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)上報(bào)。

4)管理器(Manager)：由管理和可視化兩部分組成，完成新型流量檢測(cè)儀的配置、日志(也可能是專門的日志服務(wù)器)、告警、性能監(jiān)控等功能的管理工作；收集告警，保存日志；實(shí)時(shí)輸出流量性能報(bào)表。

3.2.1 工作方式

新型流量檢測(cè)方案按照部署與工作方式的不同分為隨路方案(In-line)和旁路方案(Bypass)。

3.2.1.1 隨路方案

部署在業(yè)務(wù)路徑上的某個(gè)接口上，基于真實(shí)的業(yè)務(wù)流量進(jìn)行性能統(tǒng)計(jì)，具有高精度和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)。同時(shí)也提供發(fā)送仿真測(cè)試流進(jìn)行按需的性能統(tǒng)計(jì)。

3.2.1.2 旁路方案

部署在非業(yè)務(wù)路徑的某個(gè)接口上，發(fā)送仿真測(cè)試流進(jìn)行按需的性能統(tǒng)計(jì)，具有快速部署和不中斷業(yè)務(wù)的特點(diǎn)。

3.2.2 新型流量檢測(cè)方案的優(yōu)勢(shì)

3.2.2.1 高精度

IP FPM利用報(bào)文染色技術(shù)進(jìn)行性能統(tǒng)計(jì)，新型流量檢測(cè)儀通過三元組(S-IP，D-IP，DSCP)識(shí)別指定的業(yè)務(wù)流，對(duì)于IP報(bào)文頭字段以0或1著色信息的基礎(chǔ)上，使業(yè)報(bào)實(shí)現(xiàn)高精確度(10-6)性能統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)丟失，包括延遲和抖動(dòng)等[8]。

3.2.2.2 靈活部署

新流量?jī)x器可以判別于IP報(bào)文全部流量，含括Natve Eth、Native IP、L2VPN、L3VPN等，對(duì)所有業(yè)務(wù)OAM技術(shù)的一致管控[9]。

3.2.2.3 輕松運(yùn)維

所有IP FPM的操作全部由獨(dú)立的可視化部分完成，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)部署、實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和智能報(bào)表等實(shí)用的功能，解放了網(wǎng)絡(luò)的管理人員、降低了運(yùn)營(yíng)成本。

3.3 核心組件測(cè)量

核心組件即(新型流量?jī)x表)基于不同的任務(wù)對(duì)交換機(jī)作性能檢測(cè)，一個(gè)測(cè)量任務(wù)是在消息經(jīng)發(fā)源端交換機(jī)后，由其來完成本次測(cè)量任務(wù)。而測(cè)量組件安置在SDN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用層，在SDW基礎(chǔ)上以標(biāo)準(zhǔn)API開發(fā)的。本架構(gòu)如圖2所示。

圖2 新型流量檢測(cè)儀總體架構(gòu)圖

3.3.1 測(cè)量組件的各個(gè)模塊功能

3.3.1.1 測(cè)量任務(wù)獲取模塊

執(zhí)行最新任務(wù)的采集指令，其內(nèi)容含括：任務(wù)ID,測(cè)量的類型、源和目的開關(guān)交換機(jī)ID及選路標(biāo)識(shí)這5組信息。

3.3.1.2 可擴(kuò)展算法的調(diào)度模塊

其主要功能是根據(jù)上一層獲取到的參數(shù),選用相應(yīng)的算法來構(gòu)造測(cè)量數(shù)據(jù)包。在這個(gè)模塊中,可能需要添加各種各樣的測(cè)量運(yùn)算的方法,測(cè)量算法不同的測(cè)量要求的包是不一樣的,打個(gè)比方來說，測(cè)量包的內(nèi)容、大小、發(fā)送的數(shù)量,發(fā)送的時(shí)間間隔,這些參數(shù)需要根據(jù)特定的測(cè)量算法和測(cè)量時(shí)長(zhǎng)而定。雖然采取的運(yùn)算方法不盡相同,但我們?nèi)匀豢梢灶A(yù)料到其基本操作,如添加時(shí)間戳、充填數(shù)據(jù)域,定義了基本操作，這種構(gòu)造形式的擴(kuò)展有利，完成一個(gè)測(cè)量包結(jié)構(gòu)。

3.3.1.3 消息封裝和解析模塊

主要是對(duì)封裝和解析OpenFlow的消息傳輸作封裝和解析的,實(shí)驗(yàn)制定對(duì)OpenFlow網(wǎng)絡(luò)消息擴(kuò)展,后面再作詳細(xì)分析。

3.3.1.4 測(cè)量發(fā)送消息和接收模塊

其采用了合符要求的SDN API方式,收、發(fā)消息。檢測(cè)組件可以定義的測(cè)量事件并注冊(cè)到控制器來完成下發(fā)檢測(cè)消息的目的，還可以經(jīng)控制器上傳通過檢到的報(bào)文。

3.3.1.5 測(cè)量任務(wù)管理模塊

其表現(xiàn)為鏈表數(shù)據(jù)式的結(jié)構(gòu),其作用是便于存儲(chǔ)測(cè)量任務(wù)或數(shù)據(jù)。當(dāng)每發(fā)出一個(gè)新構(gòu)造測(cè)量消息任務(wù)指令時(shí),將存儲(chǔ)在鏈表當(dāng)中,已經(jīng)通過的測(cè)量數(shù)據(jù)與測(cè)量結(jié)果最終傳遞到處理模塊,并從列表中刪除該任務(wù)。

3.3.1.6 測(cè)量結(jié)果計(jì)算處理模塊

其主要是適用于測(cè)量任務(wù)已經(jīng)達(dá)成,根據(jù)不同類型的測(cè)量方式,該模塊最大的的作用是調(diào)用測(cè)量相應(yīng)的算法來處理測(cè)量數(shù)據(jù),計(jì)算的測(cè)算結(jié)果,并存儲(chǔ)結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)消息(Experimenter)可以被解釋為一個(gè)階段性實(shí)驗(yàn)的消息,這是OpenFlow標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議提供下給開發(fā)人員根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求的一類數(shù)據(jù)。此類消息結(jié)構(gòu)如圖3所示[10-13]:

/?Experimenterextension?/Structofp＿experimenter＿h(yuǎn)eader{Structofpheaderheader；/?TypeOFPT＿EXPERIMENTER．?/Uint32＿texperimenter；/?ExpermenterID： ?-MSB0：low-orderbytesareIEEEOUI． ?-MSB！=0：definedbyONF?/Uint32＿texp＿type；/?Experimenterdefined?//?Expermenter-definednarbitraryadditionaldata．?/}；

圖3 實(shí)驗(yàn)消息結(jié)構(gòu)

注：struct ofp header h eader作為OpenFlow協(xié)議消息常規(guī)格式，代表消息源的版本代號(hào)和類型、長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)。

uint32_t experimenter:代表的意思是實(shí)驗(yàn)消息ID標(biāo)識(shí)[14]。

uint32_t exp_type:代表在實(shí)驗(yàn)消息的具體類型，以便開發(fā)者在其ID標(biāo)識(shí)下配置成各種子消息型。

3.3.2 SDN網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的驗(yàn)證

針對(duì)該子系統(tǒng)驗(yàn)證，工作人員選擇了測(cè)量模塊和交換機(jī)下擴(kuò)大開放流量開關(guān)的模塊作測(cè)試，驗(yàn)證對(duì)這些模塊的配置適宜性,得到的單元測(cè)試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D見圖4。

圖4 單元測(cè)試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

在測(cè)量主件方面，可適時(shí)將算法延伸到調(diào)度測(cè)試模塊，從而能達(dá)到應(yīng)對(duì)不同測(cè)量對(duì)象，選取出對(duì)應(yīng)于適應(yīng)于消息體的測(cè)量算法。

3.3.2.1 測(cè)試方法的步驟

首先作測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)的參數(shù)輸入，相關(guān)的參數(shù)說明見下表1，其次該可延伸算法是經(jīng)調(diào)度模塊，可以在工作過程中輸出正確的消息。

表1 測(cè)量任務(wù)參數(shù)說明

測(cè)試結(jié)果表明：可擴(kuò)展算法調(diào)度模塊解決了任務(wù)參數(shù)差異性需求，并達(dá)至轉(zhuǎn)化成新的測(cè)量消息體目的。

3.3.2.2 測(cè)量消息結(jié)構(gòu)體分析

下面得到可延伸的算法調(diào)度模塊的分析，其在實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下輸出的信息見圖5。

圖5 可擴(kuò)展的算法調(diào)度模塊構(gòu)造量消息體

如圖5所示，可擴(kuò)展的算法調(diào)度模塊選擇用于構(gòu)造消息體的往返延遲測(cè)量算法。在該任務(wù)在在600 s的有效時(shí)長(zhǎng)下，對(duì)ofswitch1到ofswitch3所需的往返延遲，發(fā)出三組內(nèi)含3個(gè)測(cè)量包的數(shù)據(jù)，途經(jīng)通過ofswitch2轉(zhuǎn)發(fā)，從而達(dá)到本次的測(cè)量要求。見上圖選路信息顯示，測(cè)得的路徑上轉(zhuǎn)發(fā)分組交換測(cè)量端口，代碼0端口屬無效其代表無需測(cè)量報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，總體結(jié)果已達(dá)預(yù)期。

4 建模實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

基于電力通信監(jiān)控方案首次采用SDN架構(gòu)的設(shè)計(jì)，其對(duì)消息的時(shí)間戳的變化監(jiān)測(cè)指標(biāo)提出VTD(視頻時(shí)間戳抖動(dòng)),源于指數(shù)從發(fā)報(bào)點(diǎn)起根據(jù)變化及時(shí)接收消息，從時(shí)間的變化可以直接反映通信傳輸延遲所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包內(nèi)，其時(shí)延是造成網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)的主要原由。由此可知VTD索引可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地反映網(wǎng)絡(luò)的傳輸時(shí)延抖動(dòng)的消息。本課題重點(diǎn)將考慮如何架構(gòu)硬件方面的支撐，最終使數(shù)據(jù)包的時(shí)延測(cè)量精度可到達(dá)微秒、納秒級(jí)別。下面擬定實(shí)驗(yàn)環(huán)境如圖6所示，時(shí)延抖動(dòng)的消息經(jīng)Net Magic捕捉網(wǎng)中截獲得到的裝置P4和P5端口的報(bào)文摘要信息流，并將其存儲(chǔ)在文件數(shù)據(jù)源。

圖6 建模實(shí)驗(yàn)環(huán)境圖

經(jīng)將實(shí)際網(wǎng)絡(luò)延遲數(shù)據(jù)與RLI算法、MDI指標(biāo)中的DF參數(shù)、VTD指標(biāo)互作對(duì)比。為此搭建基于NetMag可編程網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，Net Magic捕捉得到真正的延遲值與VTD指數(shù)值比較：真實(shí)值存在比較簡(jiǎn)單，其等于消息的接收端發(fā)送的時(shí)間戳之差，顯然發(fā)送端和接收端的時(shí)間不同步。

首先假設(shè)報(bào)文發(fā)送端每發(fā)送一個(gè)報(bào)文的間隔時(shí)間為ts1、ts2、ts3……tsn,接收端每接收一個(gè)報(bào)文的間隔時(shí)間為rs1、rs2、rs3……rsn。接收當(dāng)前包等待的時(shí)間RS值(rs2)比當(dāng)前包的TS值(ts2)大時(shí)，說明網(wǎng)絡(luò)延時(shí)變大了，數(shù)據(jù)反饋比預(yù)期來得遲。以此類推，得到新數(shù)據(jù)集,即VTD模式:

VTD1=X

VTD2=X+(rs1-ts1)

VTD3=X+(rs1-ts1)+(rs2-ts2)

……

VTDn+1=X+(rs1-ts1)+(rs2-ts2)+......+(rsn-tsn)

VTD1=X1

VTD指標(biāo)計(jì)算公式中，引入了時(shí)間這個(gè)直接反映報(bào)文延遲變化的變量來計(jì)算VTD，沒有取一個(gè)測(cè)試周期、也沒有引入其它定值作為計(jì)算參數(shù)，所以更能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地反映網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)的情況。VTD參數(shù)是一個(gè)大于0的數(shù)值，其值越大，測(cè)試計(jì)算結(jié)果如圖7所示。

圖7 真實(shí)延遲與VTD計(jì)算值仿真對(duì)比

通過對(duì)圖7中的真實(shí)延遲與VTD計(jì)算值的仿真對(duì)比，可看到VTD值變化和理論計(jì)算下延遲值變化曲線的基本一致。個(gè)別報(bào)文存在100 μs的誤差范圍內(nèi)，部分延遲或?qū)⒏?，不?0 μs。所以本次VTD參數(shù)監(jiān)測(cè)結(jié)果是準(zhǔn)確的，其時(shí)延測(cè)量精度在允許條件達(dá)到微秒，甚至納秒級(jí)別。

在測(cè)試程序的主界面的狀態(tài)欄中實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的接收速率,系統(tǒng)的測(cè)試中接收速率在2 800～3 300 B/s之間,接收的數(shù)據(jù)不丟失,達(dá)到了系統(tǒng)預(yù)期要求。

總之基于SDN架構(gòu)的電力通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量感技術(shù)，要求一方面接收組報(bào)文監(jiān)測(cè)已達(dá)一定精度，另一方面以太網(wǎng)報(bào)發(fā)命令匯同核心組件即(新型流量?jī)x表)響應(yīng)消息展現(xiàn)出其正確性。根據(jù)交換協(xié)議文本的協(xié)議過程，檢查響應(yīng)消息對(duì)應(yīng)的消息處理程序的正確性，對(duì)照控制和監(jiān)測(cè)主CPU，找出錯(cuò)誤或錯(cuò)誤類型，將更加有效地進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量感知技術(shù)的研發(fā)這也是我們后期工作重點(diǎn)。

5 結(jié)語

本課題緊跟智能電網(wǎng)信息化發(fā)展腳步，課題完成后具有多重效益。其直接效益分析如下：

1)有利于網(wǎng)路傳輸質(zhì)量監(jiān)測(cè)。通過本課題研究，引入新型流量檢測(cè)技術(shù)可以精確定位網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)延和抖動(dòng)，提供了一套有效的網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量監(jiān)測(cè)工具。

2)有利于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量可視化。通過本課題研究，引入一套網(wǎng)絡(luò)流量可視化展現(xiàn)工具，可以掌握網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行實(shí)時(shí)質(zhì)量及真實(shí)業(yè)務(wù)性能，同時(shí)可預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)帶寬瓶頸，掌握用戶行為數(shù)據(jù)。

3)有利于網(wǎng)絡(luò)故障分責(zé)定位。通過本課題研究，采用集中化的網(wǎng)管系統(tǒng)和流量分析軟件，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)多廠商設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，可實(shí)現(xiàn)故障設(shè)備和線路的快速定位，解決了網(wǎng)絡(luò)故障分責(zé)定位難的問題。

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ResearchonQualityAwarenessTechnologyofPowerCommunicationNetworkBasedonSDNArchitecture

Xie Xiaojun1,Pan Zichun1,Xia Tongfei2

(1.State Grid Anhui Electric Power Company Information and Communication Branch, Hefei 230061, China;2.Anhui Jiyuan Software Co., Ltd., Hefei 230088, China)

The power industry is the basic pillar of the national economy, and its communication network is an important part of electric power production, operation and management. Aiming at the problem of real-time monitoring of traffic flow in the communication network, a new traffic perception monitoring scheme based on SDN architecture is proposed. The results are verified and compared. It is proved that the quality perception technology can provide visualization, real-time and intelligent operation and maintenance platform for the power communication network, which will make the operation and maintenance management more active and effective, and improve the efficiency and stability of the network operation.

SDN network; network monitoring; software definition; debugging visualization

2017-04-02；

2017-04-19。

安徽省電力公司科技項(xiàng)目(2016-00633-XTGS)。

謝小軍(1975-)，男，安徽涇縣人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事電力通信網(wǎng)的運(yùn)行管理和數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的研究。

1671-4598(2017)10-0181-05

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.10.046

TP206

A