謝大海，王 勇，崔照華

(國網(wǎng)合肥供電公司，安徽 合肥 230022)

2020年3月國家層面提出加快5G網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動(dòng)了國家電網(wǎng)公司在特高壓、充電樁、新能源等領(lǐng)域的快速發(fā)展，電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的基礎(chǔ)不斷夯實(shí)。針對(duì)本地通信和組網(wǎng)提出包括性能、帶寬、時(shí)延在內(nèi)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)[1]，國網(wǎng)安徽省電力有限公司合肥供電公司開展電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)帶寬測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的研究與應(yīng)用，為相關(guān)從業(yè)人員提供參考。

1 帶寬測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀

電力信息網(wǎng)通道質(zhì)量直接影響電力終端設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，電網(wǎng)企業(yè)生產(chǎn)管理中的視頻系統(tǒng)、用電采集系統(tǒng)、調(diào)控系統(tǒng)、綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)，均需要可靠?jī)?yōu)質(zhì)的傳輸通道作為支撐。然而，相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)滯后。

通信行業(yè)以寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)為主要業(yè)務(wù)，截至2019年底，我國互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入端口數(shù)量達(dá)9.03億個(gè)，其中，光纖接入(FTTH/O)端口總計(jì)8.13億個(gè)，在所有寬帶接入端口中占比達(dá)到 90%[2]。通道質(zhì)量測(cè)試主要依據(jù)中國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 2400—2018《固定寬帶接入速率測(cè)試方法》，該標(biāo)準(zhǔn)于2019年4月1日?qǐng)?zhí)行。

2 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的比較與研究

供電企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)有其自身的特點(diǎn)，通過電力系統(tǒng)自有的光纖資源或者通信系統(tǒng)組網(wǎng)。依據(jù)技術(shù)性、可靠性、安全性、擴(kuò)展性這4個(gè)方面，結(jié)合吞吐率、延時(shí)、幀丟失和背靠背這四個(gè)主要指標(biāo)開展研究[3-5]。

2.1 RFC2544測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

RFC2544標(biāo)準(zhǔn)提供了一個(gè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備測(cè)試的基準(zhǔn)，它規(guī)定了一系列的測(cè)試過程和方法，使得服務(wù)提供商和用戶間可以在同一個(gè)基準(zhǔn)下，對(duì)測(cè)試的實(shí)施和結(jié)果達(dá)成共識(shí)。RFC2544標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)不同的幀長(zhǎng)，在一定的時(shí)間內(nèi)，按一定的數(shù)目進(jìn)行測(cè)試。其主要測(cè)試項(xiàng)有吞吐率、延時(shí)、幀丟失、背靠背，此外還規(guī)定了系統(tǒng)恢復(fù)測(cè)試和復(fù)位測(cè)試。該標(biāo)準(zhǔn)給出典型拓?fù)淙鐖D1所示。

根據(jù)以太網(wǎng)規(guī)范，考慮前導(dǎo)碼和最小間隙，計(jì)算出千兆帶寬的有效傳輸速率[5]，如表1所示。

表1 千兆帶寬的有效傳輸速率計(jì)算

2.2 Y.1564測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

Y.1564是國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)分局(IT U-T，國際電信聯(lián)盟的電信標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu))發(fā)布的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，由著名的測(cè)試儀表廠家EXFO主導(dǎo)，針對(duì)電信運(yùn)營商進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試而設(shè)計(jì)的，因此Y.1564具有很多專為電信運(yùn)營商測(cè)試網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的內(nèi)容。使用Y.1564進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試，可以多項(xiàng)測(cè)試任務(wù)同時(shí)進(jìn)行，測(cè)試時(shí)間較使用RFC2544要短很多。

該標(biāo)準(zhǔn)定義了“以太網(wǎng)業(yè)務(wù)激活測(cè)試”概念，由3個(gè)部分組成：一是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平協(xié)議(Service Level Agreement，簡(jiǎn)稱SLA)的驗(yàn)證工具，保證服務(wù)質(zhì)量和控制測(cè)試時(shí)間；二是為了保證網(wǎng)絡(luò)中的所有業(yè)務(wù)都能達(dá)到服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，并以最高的承諾率進(jìn)行測(cè)試，以證明所有業(yè)務(wù)都能在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和路徑的最大負(fù)載下得到支持；三是要執(zhí)行中長(zhǎng)期服務(wù)測(cè)試以驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可以正確執(zhí)行所有服務(wù)以進(jìn)行壓力測(cè)試。

測(cè)試分兩個(gè)步驟。

(1)服務(wù)配置測(cè)試確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)可以配置單個(gè)數(shù)據(jù)流來設(shè)置提交信息率(Commit Information Rate，簡(jiǎn)稱CIR)以選擇單個(gè)或混合的數(shù)據(jù)包大小進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)，可以根據(jù)設(shè)定的速率選擇測(cè)試最大值，如25%，50%，75%，100%和eir或單一速率。

(2)服務(wù)性能測(cè)試為不同的服務(wù)設(shè)置CIR。例如，視頻SDTV/HDTV分別為7 m/22 m，語音也可以用不同的編解碼器進(jìn)行測(cè)試。在這個(gè)測(cè)試中，可以分別為數(shù)據(jù)、語音和視頻設(shè)置三個(gè)數(shù)據(jù)流，然后再設(shè)置提交信息率、eir、優(yōu)先級(jí)等參數(shù)后進(jìn)行測(cè)試[6]。

通過兩個(gè)測(cè)試步驟和根據(jù)用戶需要設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平協(xié)議，可以通過儀器快速測(cè)試設(shè)備的傳輸質(zhì)量。

總結(jié)RFC2544標(biāo)準(zhǔn)與Y.1564標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別如圖2所示。

2.3 電力行業(yè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

國家電網(wǎng)公司2015年發(fā)布了Q/GDW 11412—2015《國家電網(wǎng)公司數(shù)據(jù)通信網(wǎng)設(shè)備測(cè)試規(guī)范》，其中設(shè)備端口性能測(cè)試，參照了通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 1156—2009《路由器設(shè)備測(cè)試方法》。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了國家電網(wǎng)公司對(duì)交換機(jī)、路由器等主要設(shè)備的測(cè)試和檢驗(yàn)工作，用網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試儀來測(cè)試各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，選取吞吐量、丟包率、延時(shí)為主要的性能指標(biāo)。

Q/GDW 11412—2015標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)試拓?fù)淙鐖D3所示。

3 測(cè)試方法應(yīng)用

在比較各類測(cè)試方法后，結(jié)合實(shí)際需要，于2020年1月，開展國網(wǎng)合肥供電公司中心機(jī)房至80 km外的巢湖半湯招標(biāo)基地的通道質(zhì)量測(cè)試。

3.1 拓?fù)溥x擇

為保持業(yè)務(wù)暢通，還原真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景，參考RFC2544標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)劃測(cè)試拓?fù)淙鐖D4所示。

該拓?fù)浜雎粤藗鬏斁W(wǎng)細(xì)節(jié)，將“光端機(jī)”、“傳輸光纜”、“三級(jí)網(wǎng)路由器”、“廣域網(wǎng)交換機(jī)”等設(shè)備，全部納入傳輸網(wǎng)范疇，直接測(cè)試從中心機(jī)房出口交換機(jī)到招標(biāo)基地接入交換機(jī)之間的通道質(zhì)量。

3.2 測(cè)試工具方法選擇

綜合市面上的測(cè)試工具和終端情況，為了適應(yīng)既定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，還原真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景，選擇計(jì)算機(jī)終端測(cè)試的方法，選用帶寬性能測(cè)量工具iperf進(jìn)行測(cè)試。該工具由能源科學(xué)網(wǎng)(ESnet)和勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室(Lawrence Berkeley National Laboratory)開發(fā)，免費(fèi)公開發(fā)布，采用客戶端/服務(wù)器端(Client/Service)架構(gòu)模式，主動(dòng)測(cè)試指定IP的TCP和UDP帶寬性能，可以指定多種參數(shù)或特性，對(duì)于每個(gè)測(cè)試模式，分別報(bào)告帶寬、延時(shí)、丟包和其他參數(shù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

3.3 測(cè)試結(jié)果

2020年1月，聯(lián)系巢湖招標(biāo)中心，采用測(cè)試工具在末端真實(shí)辦公環(huán)境，開展測(cè)試，得出測(cè)試結(jié)果。本次測(cè)試設(shè)置缺省參數(shù)，10 s測(cè)試時(shí)間內(nèi)接收帶寬79.9 Mbits/s，發(fā)送帶寬79.8 Mbits/s。

4 總結(jié)與推廣

4.1 測(cè)試方法

本次研究中，大多方案要求中斷業(yè)務(wù)進(jìn)行測(cè)試，不能體現(xiàn)真實(shí)的應(yīng)用環(huán)境。有的方案只適合單一通道簡(jiǎn)單拓?fù)洵h(huán)境。

商業(yè)解決方案也都是提供測(cè)試服務(wù)，推銷或者租用測(cè)試工具設(shè)備，并且價(jià)格昂貴。本次國網(wǎng)合肥供電公司采用的測(cè)試工具和方法，不需要停運(yùn)業(yè)務(wù)，有效地還原真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景，操作方便快捷，測(cè)試結(jié)果與實(shí)際網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相匹配。

4.2 測(cè)試工具更新

測(cè)試工具有待更新，目前測(cè)試工具Iperf已經(jīng)有了升級(jí)的圖形化版本Jperf。它是將Iperf命令行圖形化的JAVA程序，使用Jperf程序可以簡(jiǎn)化命令行參數(shù)的構(gòu)造，而且它還保存測(cè)試結(jié)果，同時(shí)實(shí)時(shí)圖形化顯示。但該工具必須在JAVA虛擬環(huán)境中運(yùn)行，增加了系統(tǒng)資源的消耗。

4.3 相關(guān)法律層面的問題

通過《中國法律裁判文書網(wǎng)》，查詢關(guān)鍵字“網(wǎng)絡(luò)帶寬”可以搜索到239篇文書，逐年增加。由此可見，網(wǎng)絡(luò)帶寬問題在司法實(shí)踐中也有所體現(xiàn)，但是省市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局、計(jì)量技術(shù)測(cè)試研究所等部門還沒有專門針對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬測(cè)試的業(yè)務(wù)，省級(jí)通信管理局下設(shè)“信息通信管理處”，負(fù)責(zé)信息通信服務(wù)監(jiān)管、市場(chǎng)準(zhǔn)入、新業(yè)務(wù)商用試驗(yàn)、備案管理，并負(fù)責(zé)推進(jìn)三網(wǎng)融合等工作。

通道帶寬的測(cè)試工作，依賴通道建設(shè)維護(hù)部門的自測(cè)為主要模式，通信管理部門只能起到監(jiān)管的作用，不參與測(cè)試工作，沒有第三方測(cè)試機(jī)構(gòu)提供證據(jù)支持。

4.4 成果推廣

經(jīng)過這次應(yīng)用，國網(wǎng)合肥供電公司找到了適合可靠的帶寬測(cè)試方案，并試圖圍繞著電力系統(tǒng)建設(shè)需求，開展以“實(shí)時(shí)可靠、靈活泛在”為特征的電力通信技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化研究工作[7]。

在市場(chǎng)化商業(yè)化的推動(dòng)下，還可以成立有資質(zhì)的通道測(cè)試機(jī)構(gòu)，測(cè)試包括帶寬在內(nèi)的通道各項(xiàng)參數(shù)，為企業(yè)的信息通信建設(shè)提供依據(jù)，為“新基建”的信息規(guī)劃提供參考，為司法裁判提供第三方證據(jù)支持，同時(shí)，也為供電企業(yè)提供新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。