基于业务承载的配网通信网ICT测试平台设计

屈 刚

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210019）

0 引 言

1 ICT一体化测试平台的框架设计

1.1 测试功能设计

配网通信网在线测试平台的重要功能是实现业务承载能力测试，其中广域工业控制网的关键指标有两个，一是可靠性，二是实时性。通信过程中，测试数据经由主控站点或被控站点向ICT测试平台的子系统传送，在帧结构、计算机的支持下完成传输数目分析、字节数统计，进而控制业务传送过程中的时延率、丢包率，并对传输数据包的数目进行统计。通过与标准规范的对比分析，可以进一步得出系统业务传输是否可靠与及时[1]。

（1）丢包率计算。获取数据包总数、接收数据包总数以及发送数据包总数，然后利用这3个数据得出具体的丢包率数为

（2）吞吐率计算。根据成功接收的数据包数量及其中所包括的字节数目，结合业务秒数得出具体吞吐率。在相应延迟时间内，接收包的数据量与最终得到的吞吐率成正比关系，计算公式为

（3）传输时延计算。将时间戳标签添加到业务数据包中，通过主控站及被控站的测量点进行数据包接收。将接收时的时间与数据所携带的时间戳进行对比分析，从而计算出目前的时延为

1.2 业务源模型设计

业务系统的业务数据突发性强，可以随机产生，同时具有周期性特征。为了方便现场环境、实验室条件下快捷、高效地完成通信性能测试，需要采取业务流建模仿真方法，在配网通信网建成后对无现场业务情况下的业务生成情况进行仿真。

1.2.1 关键突发业务流仿真

对于关键突发业务流，其生成仿真需要利用ONOFF模型。作为一般调制确定过程的特殊模型，ONOFF模型有开、关两种状态。离散时间系统采用排队调度系统，而基本时间单位设定为固定间隔时隙[2]。开启状态与闭合状态下的关键参数持续时间是突发性业务流传输时间长短、报文长度的确定依据，开启及闭合状态的持续时间取决于期望值的几何分布及指数分布情况。关键突发数据业务流生成模型如图1所示。

图1 关键突发数据业务流生成模型

1.2.2 随机性业务数据流仿真

Design and Implementation of Distributed Purifier Simulator Panel …

在时序方面，任意时段的业务均具有一定的信息单元出现概率，并且此单元与之前或之后到达的业务无任何关联。通过对随机性数据业务构建仿真模型发现，以泊松过程代表随机性业务数据的产生与到达，结合泊松流的可加性原理，多个数据业务源叠加后得出的仍是泊松流[3]。参数为λ的泊松分布决定数据报文的到达概率，参数为1/λ的负指数分布决定着报文到达时间间隔，由此可求出分布密度，并进一步计算出报文到达的时间间隔，之后便可完成随机性数据业务流的数学模型构建。

1.2.3 周期性业务数据流仿真

周期性业务数据流以时间周期为依据而生成，其报文的大小及分组长度均固定，可以结合测试需求制定周期性业务类型，也可构建到达间隔时间存在周期性特征的业务源模型。固定间隔周期中会产生周期性业务数据流，模拟的业务源模型具有梳状函数特征，可以实现业务源周期性的有效控制[4]。周期性业务数据流模型如图2所示。

图2 周期性业务数据流模型

2 基于业务承载的配网通信网ICT测试平台实例设计

2.1 配网通信网IC测试软件平台

基于业务承载的配网通信网ICT测试软件平台采用面向服务架构（Service-Oriented Architecture，SOA），在Windows XP系统上利用C语言进行开发。通过融合模型-视图-控制器（Model View Controller，MVC）思路，结合智能电网通信系统的特征，采用分层构建法完成了测试平台的搭建。此平台涵盖两部分框架结构，分别是服务器和客户端[5]。

2.1.1 测试平台功能模块

（1）业务规约模块。此模块可以构建逻辑通信规约库或物理通信规约库，涵盖多个业务通信规约，这些规约属于系统规约插件，可以对业务内容进行增、删、改、查。

（2）指标测试模块。指标测试模块的作用是测试系统性能，除了可以对业务传输性能进行测试外，还可用于通信性能测试。

（3）规约报文传输解析模块。此模块的主要功能是报文解析，同时还可以对解析完的数据进行统计，并做出响应。解析过程中，需要以各个业务流的业务规约作为依据。

（4）规约协议测试模块。此模块主要负责对规约协议进行测试，可以检测不同规约之间的互通性，同时也可以对规约的互联性进行测试。

2.1.2 软件实现模型结构

ICT测试平台软件属于3层结构模型，包含界面层、处理分析层以及数据支持层。以访问数据库为核心，应用传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP），以业务交互方法作为业务规约标准及业务报文标准，在模块化平台搭建的基础上确保ICT测试方法及测试软件系统均可满足ICT技术的发展与应用需求[6]。

2.2 执行流程设计

测试系统包括主控站、通信平台、业务终端以及ICT测试平台。测试执行时，在业务源发生模型支持下同步完成主控站及被控站的传输，以测试需求为依据确定业务类型标准，明确测试时间长度，然后配置合适的辅助业务类型[7]。在业务传输时解析并统计报文，及时完成解析后报文内容的存储和业务报文响应，同时显示得到的测试结果。

3 基于业务承载的配网通信网ICT在线测试平台工程测试应用

针对涵盖多个组网方案的配网通信网试点工程展开测试，利用ICT一体化测试平台测试其中的无源光网络（Passive Optical Network，PON）与可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）混合组网方案。测试时，准备好被测及测试设备，设置好标准时钟源，在站控层设置客户端，在间隔层设置服务器端。测试配置完成后，首先运行网络性能计算线程，其次开启业务数据写入线程，最后开始进行业务背景流添加[8]。测试过程中，由模拟业务设备对业务进行主动汇报，在背景流添加的同时叠加业务流量，随后得出具体的主控站测试结果。主控站以其接收到结果为响应依据，针对混合组网的通信及业务性能展开测试。

此测试平台可以获取到3个时延数据，分别是最大时延、最小时延以及数据包平均时延。根据测试结果，时延范围介于0.012～1.009 ms，平均时延为0.198 ms，处于工程建设所规定的小于4 s范围，说明此混合组网方案的通信系统实时性要求与工程建设要求相符[9]。经过统计，通信网络传输业务共计完成了14 149个数据包的传送，数据包丢失数量为115个，与重传数据包结合后得出丢包率为0.81%[10]。通过与配网通信业务传输服务质量（Quality of Service，QoS）要求相对比，丢包率及重传率均未超出规定要求，说明PON与PLC混合组网方案具有可行性。除此之外，以规约模块中预设的业务流传输数据为依据，对业务设备信息流传输情况进行检测。通过对配电自动化遥测、遥信、遥控业务展开分析发现，业务成功率均达到了100%，并且终端未出现掉线情况，说明采用PON与PLC混合组网方案后，配网业务的承载性能与规定要求相一致，可以有效满足业务全流程执行的需求[11]。

4 结 论

基于业务承载的配网通信网ICT测试平台可以在主控站、通信平台、业务终端以及ICT测试平台的支持下完成多个试验阶段的现场验收，能够得到精准的配网通信网通信性能及业务性能检测分析结果，为配网通信网的平稳、高效运行提供支持，利于降低网络运行成本并减少运行资源浪费。此外，还可以依托此平台为移动语音业务、视频监控业务的通信接入能力分析提供依据，并且能够进一步明确节点的扩容能力。