電力通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)質(zhì)量特征的數(shù)據(jù)流智能調(diào)度

(1.國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司 邢臺(tái)供電分公司，河北 邢臺(tái) 054000 ; 2.南京南瑞信息通信科技有限公司，南京 210000)

0 引言

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)承載的業(yè)務(wù)類型更加多樣化。因此需要將有限的網(wǎng)絡(luò)資源合理地分配給不同的通信業(yè)務(wù)[1-2]，因此，電力通信網(wǎng)絡(luò)QoS問(wèn)題應(yīng)運(yùn)而生。目前針對(duì)電力通信業(yè)務(wù)擁塞問(wèn)題主要從兩個(gè)方面進(jìn)行研究分析：

1)算法研究現(xiàn)狀；現(xiàn)有技術(shù)采用了擁塞規(guī)避機(jī)制，篩選沒(méi)有擁塞的路徑，進(jìn)行擁塞規(guī)避，分別采用了擁塞應(yīng)答螞蟻方法，以及信息素引導(dǎo)的懲罰獎(jiǎng)勵(lì)模式，以及以業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)為基礎(chǔ)的擁塞規(guī)避算法。這些研究都集中在算法的角度，對(duì)整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行擁塞規(guī)避。但是就實(shí)際工程應(yīng)用而言，由于路由的局部視角性，并不能完全掌握整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的狀況，同時(shí)過(guò)多的智能算法的使用在一些情況下，不能在實(shí)際工程應(yīng)用中顯著地帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)擁塞的緩解[3-4]。

2)從實(shí)際工程應(yīng)用中進(jìn)行相關(guān)研究來(lái)看；問(wèn)題主要集中在QoS配置，目前很少有文章結(jié)合電力業(yè)務(wù)特點(diǎn)進(jìn)行QoS配置，尤其是在進(jìn)行流行為到流策略的配置，這需要考慮到電力通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次的多樣性和廣泛性[5-6]。

因此，提出了基于電力通信網(wǎng)絡(luò)的QoS配置方案，通過(guò)劃分電力通信業(yè)務(wù)模型獲得電力通信業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，并據(jù)此得到基于電力通信業(yè)務(wù)的流分類及流行為配置方法，得到基于到電力通信業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流調(diào)度策略。使得在電力通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生擁塞的情況下，通過(guò)配置QoS可以有效地保證電力通信業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，可靠地保障了電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。存在多種電力網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的數(shù)據(jù)信息，比如網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)源多元化結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)異構(gòu)、同步運(yùn)行數(shù)據(jù)等，智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及運(yùn)行過(guò)程中的負(fù)荷劇增、猛增等都會(huì)對(duì)智能電網(wǎng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生極大的影響[7-8]。電力網(wǎng)絡(luò)本身也容易受到大量網(wǎng)絡(luò)非線性負(fù)荷的影響,使得分布式電源與惡性負(fù)荷耦合并網(wǎng)將加劇電能質(zhì)量惡化，嚴(yán)重影響電力網(wǎng)絡(luò)的供電質(zhì)量和可靠性，容易造成設(shè)備損壞、經(jīng)濟(jì)效益損失等后果[9-10]。

針對(duì)上述狀況，設(shè)計(jì)出的電力網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量檢測(cè)方法能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)中，獲取影響電力網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的因素的數(shù)據(jù)，根據(jù)從電力網(wǎng)絡(luò)中輸出的宏觀數(shù)據(jù)，分析影響電力網(wǎng)絡(luò)中的各種數(shù)據(jù)信息，繼而分析出影響電力網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量因素，一邊做出預(yù)防，下面將詳細(xì)描述。

1 電力通信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量需求模型分析

目前的電力通信業(yè)務(wù)包括語(yǔ)音業(yè)務(wù)，視頻業(yè)務(wù)以及各種電力數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流交互業(yè)務(wù)。雖然電力通信業(yè)務(wù)種類繁多，但是不同業(yè)務(wù)對(duì)于電力通信網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量需求關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)并不多，主要集中于帶寬，延遲，抖動(dòng)，數(shù)據(jù)丟包率[11-12]。因此，可以根據(jù)不同的通信業(yè)務(wù)種類分析，將具備同一網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量需求的的業(yè)務(wù)流合并為一類。根據(jù)電力通信業(yè)務(wù)的統(tǒng)計(jì)分析，將電力通信業(yè)務(wù)根據(jù)時(shí)延分為實(shí)時(shí)性，準(zhǔn)實(shí)時(shí)性，非實(shí)時(shí)性，以及其他類別。根據(jù)帶寬需求，將電力通信業(yè)務(wù)分為寬帶和窄帶業(yè)務(wù)。根據(jù)可靠性需求，分為高可靠和低可靠類業(yè)務(wù)。并且能夠根據(jù)時(shí)延劃分出不同電力通信業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)，整個(gè)電力通信業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)劃分如表1所示。

表1 電力通信業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)劃分

在進(jìn)行流分析時(shí)，首先將整個(gè)電力通信業(yè)務(wù)流分為3大類：分別是語(yǔ)音流、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流、視頻流。考慮到電力通信網(wǎng)絡(luò)大部分傳輸?shù)氖菢I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流，因此需要根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流進(jìn)行更加具體的分析?？紤]到具體的QoS配置，將電力通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量需求指標(biāo)集中于帶寬和時(shí)延兩種。因此依據(jù)此種方案，將整個(gè)電力通信業(yè)務(wù)依次分為寬帶實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，窄帶實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，寬帶準(zhǔn)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，窄帶準(zhǔn)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，以及寬帶非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和窄帶非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，最終得到整個(gè)電力通信業(yè)務(wù)分類[13-14]。通過(guò)表1，用戶能夠以典型的6種電力通信業(yè)務(wù)作為實(shí)例具體進(jìn)行優(yōu)先級(jí)劃分,根據(jù)時(shí)延以及業(yè)務(wù)重要性為依據(jù)，完成電力通信業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)劃分，在進(jìn)一步的劃分中，如圖1所示，其中序號(hào)越大對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)越重要。

圖1 電力通信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量需求模型

劃分時(shí)，用戶要按照時(shí)延，丟包率，抖動(dòng)時(shí)間量作為優(yōu)先級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)，使得用戶能能夠根據(jù)電力通信業(yè)務(wù)質(zhì)量需求情況根據(jù)電力通信優(yōu)先級(jí)進(jìn)行分類，圖2是構(gòu)建出的電力通信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量需求模型，按照該模型，通過(guò)優(yōu)先級(jí)分類，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的智能調(diào)度，基于上述說(shuō)明，下面介紹數(shù)據(jù)流調(diào)度的方法。

2 基于電力通信業(yè)務(wù)質(zhì)量特征的數(shù)據(jù)流調(diào)度策略

基于電力通信業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流的智能調(diào)度策略整個(gè)流程如圖2所示。

圖2 智能調(diào)度策略流程示意圖

首先進(jìn)行電力通信業(yè)務(wù)質(zhì)量分析，然后依據(jù)電力通信業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延帶寬需求進(jìn)行優(yōu)先級(jí)分類。針對(duì)不同的電力通信業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，確定滿足其業(yè)務(wù)需求的服務(wù)等級(jí)。再針對(duì)不同的電力通信業(yè)務(wù)進(jìn)行基于五元組的流分類，至此可以對(duì)每條電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流進(jìn)行業(yè)務(wù)識(shí)別。根據(jù)得到的電力通信業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，利用服務(wù)等級(jí)映射表通過(guò)寫入DSCP值，具體的保證每一個(gè)電力通信業(yè)務(wù)流都可以獲得滿足其電力通信業(yè)務(wù)需求的服務(wù)等級(jí)[15-16]。最后再采用PQ+WFQ的混合調(diào)度策略，以及WRED的擁塞避免方法，保證電力通信業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運(yùn)行。由于不同的設(shè)備廠家其設(shè)備類型各不相同，采用的命令語(yǔ)言差異較大，因此，利用以上基于電力通信業(yè)務(wù)的流策略生成方式，針對(duì)不同廠家的設(shè)備，生成符合電力通信業(yè)務(wù)質(zhì)量的流策略命令，滿足當(dāng)下不同電力業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量需求，下面對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。

2.1 流分類

電力通信業(yè)務(wù)的流分類的分類方式有很多。其中有基于虛擬局域網(wǎng)的外層VLAN ID的業(yè)務(wù)流的劃分方式，基于VLAN報(bào)文的802.1p優(yōu)先級(jí)分類等等。

在具體選擇流分類方法時(shí)，考慮到后續(xù)需要使用WFQ隊(duì)列調(diào)度機(jī)制，因此利用五元組來(lái)分類某種電力業(yè)務(wù)，其中以源/目IP、源/目端口號(hào)、協(xié)議類型，共同標(biāo)志一個(gè)業(yè)務(wù)流[17-18]。

具體的流分類方案為：根據(jù)五元組將不同電力通信業(yè)務(wù)按照寬帶實(shí)時(shí)性方式進(jìn)行統(tǒng)一分類，分成5種電力通信業(yè)務(wù)流分類，分別是高帶寬實(shí)時(shí)類業(yè)務(wù)、窄帶實(shí)時(shí)類業(yè)務(wù)，高帶寬準(zhǔn)實(shí)時(shí)類業(yè)務(wù)、窄帶準(zhǔn)實(shí)時(shí)類業(yè)務(wù)、以及非實(shí)時(shí)類業(yè)務(wù)。再根據(jù)五元組中的(源/目IP、源/目端口號(hào)、協(xié)議類型)，將符合其5大類別的電力通信業(yè)務(wù)劃歸到同一個(gè)流分類下。從而保證將所有的電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流按照(源/目的IP、源/目的端口號(hào)/協(xié)議類型)分門別類的匹配相應(yīng)的流分類中。例如對(duì)于智能變電站的數(shù)據(jù)流進(jìn)行流分類，按照五元組的格式可以通過(guò)(11.69.192.1 11.69.192.3 310 320 0X88f7)標(biāo)定特定的智能變電站某種業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流。至此完成了利用五元組方法對(duì)電力通信業(yè)務(wù)流的識(shí)別工作[19-20]。

2.2 流行為

根據(jù)配置好的電力通信業(yè)務(wù)流分類，可以進(jìn)行符合電力業(yè)務(wù)特征的流行為配置。在進(jìn)行流行為配置的過(guò)程中，只是對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)邊界的接入層邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行流行為的配置，而在匯聚網(wǎng)和核心網(wǎng)中不再進(jìn)行流行為的配置，因此可以利用網(wǎng)絡(luò)中默認(rèn)服務(wù)等級(jí)對(duì)應(yīng)的DSCP值來(lái)保證相應(yīng)的流在骨干網(wǎng)和核心網(wǎng)提供基于流特征的相一致的服務(wù)等級(jí)。

考慮到電力通信業(yè)務(wù)特點(diǎn)，其網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量需求集中在帶寬，時(shí)延，丟包率等指標(biāo)上。因此篩選出以下4種流行為配置以滿足電力通信網(wǎng)絡(luò)需求，包括：1)優(yōu)先級(jí)映射配置；2)流量整形；3)擁塞避免；4)擁塞管理。

2.2.1 基于電力通信業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的優(yōu)先級(jí)映射流行為配置

優(yōu)先級(jí)映射主要完成從電力通信業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)到基于每跳行為PHB(PHB-Per Hop behavior)映射。根據(jù)劃分的電力通信業(yè)務(wù)幾種優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)，來(lái)提供不同質(zhì)量需求的QoS策略。在區(qū)分服務(wù)(DiffServe)中，為了給同一類型電力通信業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)流提供符合其業(yè)務(wù)質(zhì)量特征的服務(wù)，需要利用優(yōu)先級(jí)映射的流行為配置方案。因此根據(jù)電力通信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量需求，分析得到不同電力通信業(yè)務(wù)流的PHB類別，如圖3所示。

圖3 優(yōu)先級(jí)映射配置示意圖

其中，電網(wǎng)通信中的信令交互業(yè)務(wù)，屬于最高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)，因此需要安排到優(yōu)先級(jí)等級(jí)最高的CS隊(duì)列中，而電網(wǎng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)，考慮到語(yǔ)音業(yè)務(wù)的特殊性，為保證穩(wěn)定的語(yǔ)音質(zhì)量，因此將電網(wǎng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)放到EF隊(duì)列中，接下來(lái)進(jìn)行AF隊(duì)列的分配。按照上述電力通信業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的劃分，首先安排的是寬帶實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，其包括調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站互聯(lián)業(yè)務(wù)等，由于該類業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延要求苛刻，因此安排到AF4隊(duì)列中，保證其隊(duì)列調(diào)度優(yōu)先性。對(duì)于窄帶實(shí)時(shí)類業(yè)務(wù)，比如功角測(cè)量業(yè)務(wù)，保護(hù)信息管理業(yè)務(wù)(遠(yuǎn)方投運(yùn))等，將其分配至AF3隊(duì)列中。對(duì)于寬帶準(zhǔn)實(shí)時(shí)類業(yè)務(wù)，例如未來(lái)調(diào)度數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其對(duì)時(shí)延的要求相對(duì)較低，時(shí)延范圍在毫秒級(jí)到秒級(jí)，因此將其安排到AF2隊(duì)列中，其調(diào)度時(shí)間相對(duì)靠后。對(duì)于窄帶準(zhǔn)實(shí)時(shí)類業(yè)務(wù)，例如電能計(jì)量遙測(cè)業(yè)務(wù)等，其對(duì)時(shí)延的要求為秒級(jí)，因此將其劃分到AF1隊(duì)列。最后對(duì)于一些如電網(wǎng)信息管理業(yè)務(wù)以及其他一些未知的業(yè)務(wù)，安排到BE隊(duì)列中。在完成電力通信業(yè)務(wù)到服務(wù)等級(jí)的一一對(duì)應(yīng)之后，需要通過(guò)寫入DSCP值來(lái)具體的完成從電力通信業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)到服務(wù)等級(jí)的一一對(duì)應(yīng)。為了得到具體的優(yōu)先級(jí)映射方案，以獲得相應(yīng)的DSCP值，需要利用映射關(guān)系表。例如，對(duì)于功角測(cè)量業(yè)務(wù)其對(duì)應(yīng)的隊(duì)列為AF3，對(duì)功角測(cè)量業(yè)務(wù)的報(bào)文DSCP值寫入26、28或者30，即可保證功角測(cè)量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流在后續(xù)處理中可以順利的進(jìn)入到AF3隊(duì)列中。

2.2.2 基于電力通信業(yè)務(wù)的流量整形

考慮到不同的電力通信業(yè)務(wù)的帶寬值不同，因此為了減少電力通信業(yè)務(wù)的帶寬抖動(dòng)，保證各種電力通信業(yè)務(wù)的帶寬需求，需要配置基于端口的流量整形和基于電力通信業(yè)務(wù)的隊(duì)列整形。在進(jìn)行基于端口的流量整形配置過(guò)程中，考慮具體路由器接口的速率上限值，一般將此數(shù)值設(shè)置為端口的速率上限值。在進(jìn)行QoS的流量整形設(shè)置時(shí)采用華為NQA的自適應(yīng)模板進(jìn)行流量的整形，并進(jìn)行流量速率的調(diào)整，如圖4所示。

圖4 流量整形示意圖

2.2.3 擁塞管理

考慮到電力通信業(yè)務(wù)種類繁多，其業(yè)務(wù)流大致分為語(yǔ)音流業(yè)務(wù)、視頻流業(yè)務(wù)、交互數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)。其中語(yǔ)音流為各種電網(wǎng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)，在電力通信業(yè)務(wù)中視頻類業(yè)務(wù)大部分集中在各種視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，例如智能變電站視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。交互數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)則集中了大多數(shù)的電力通信業(yè)務(wù)。因此在進(jìn)行隊(duì)列調(diào)度過(guò)程中，采用PQ與WFQ混合調(diào)度策略。首先對(duì)AF1～AF4及BE隊(duì)列進(jìn)行WFQ隊(duì)列調(diào)度，通過(guò)分配權(quán)值，給予不同隊(duì)列不同的帶寬值，WFQ算法表達(dá)如下：在考慮系統(tǒng)的工作時(shí)期，

其虛擬時(shí)間的定義如下所示:

V(0)=0

(1)

(2)

τ≤tj-tj-1,j=2,3,....

(3)

同時(shí)定義兩個(gè)虛擬時(shí)間函數(shù)：

(4)

(5)

最終一個(gè)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)順序是由虛擬服務(wù)時(shí)間計(jì)算結(jié)果來(lái)決定。時(shí)間越短的數(shù)據(jù)包則優(yōu)先發(fā)送。同時(shí)考慮到WFQ可以根據(jù)不同的電力通信業(yè)務(wù)量進(jìn)行帶寬分配，因此考慮根據(jù)不同的電力通信業(yè)務(wù)帶寬需求，分別進(jìn)行帶寬滿足。根據(jù)一段時(shí)間的電力通信網(wǎng)流量統(tǒng)計(jì)，可以看到大部分的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量比較穩(wěn)定，因此只需要根據(jù)下式(最大帶寬分配算法)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流量帶寬估算，得到相應(yīng)的WFQ的比值。由于電力通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)繁多，因此在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，只考慮到幾種典型的電力通信業(yè)務(wù)。

對(duì)于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站互聯(lián)業(yè)務(wù)、保護(hù)信息管理業(yè)務(wù)的遠(yuǎn)方修改定值、攻角測(cè)量業(yè)務(wù)采用WFQ的調(diào)度方式。在WFQ調(diào)度基礎(chǔ)上再進(jìn)行PQ調(diào)度，使得電力通信業(yè)務(wù)中的EF以及可能的CS隊(duì)列中的電力業(yè)務(wù)能夠得到最優(yōu)先的保證。這樣可以很好地滿足各類型電力通信業(yè)務(wù)的時(shí)延和帶寬需求，實(shí)現(xiàn)基于電力通信業(yè)務(wù)的差分服務(wù)。

2.2.4 擁塞避免

當(dāng)電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流發(fā)生擁塞時(shí)，或者擁塞加劇時(shí)，此時(shí)可以利用擁塞避免的方法。設(shè)置丟棄機(jī)制時(shí)，采用WRED(weight RED)加權(quán)隨機(jī)早期監(jiān)測(cè)，通過(guò)設(shè)置隊(duì)列的最小和最大閾值來(lái)控制整個(gè)丟棄?？紤]到電力通信業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)差異較大，因此需要針對(duì)不同的電力通信業(yè)務(wù)，基于其優(yōu)先級(jí)特點(diǎn)，具體的設(shè)置不同電力通信業(yè)務(wù)的丟棄區(qū)間和丟棄概率。利用WRED算法進(jìn)行概率丟棄?？紤]到WRED算法有8種丟棄優(yōu)先級(jí)，因此其丟棄概率按照隊(duì)列優(yōu)先級(jí)分別設(shè)置相應(yīng)的丟棄概率：

Qmin=Qmin+(Qmax-Qmin)×IP-Pre/7

(6)

PQ=0(Qavg

(7)

PQ=Pmax×(Qavg-Qmin)/(Qmax-Qmin)(Qmin

(8)

PQ=1(Qavg>Qmax)

(9)

因此考慮到電力通信業(yè)務(wù)差異性，對(duì)于不同的電力通信業(yè)務(wù)根據(jù)式設(shè)置不同的丟棄隊(duì)列長(zhǎng)度，再根據(jù)實(shí)際的隊(duì)列長(zhǎng)度，進(jìn)行相應(yīng)的概率丟棄，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 概率丟棄結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)以上算法具體設(shè)置基于電力通信業(yè)務(wù)的丟棄概率，即具體的設(shè)置不同隊(duì)列的Qmin分別如圖6所示。

圖6 概率丟棄結(jié)構(gòu)示意圖

3 仿真試驗(yàn)與分析

為了驗(yàn)證基于電力通信業(yè)務(wù)質(zhì)量特征進(jìn)行數(shù)據(jù)流的智能調(diào)度策略方案，使用華為eSNP模擬器作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，搭建一個(gè)MPLS的典型電力通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)利用相應(yīng)的模擬報(bào)文模擬相關(guān)的電力通信業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流特征，驗(yàn)證其QoS配置所帶來(lái)的效果，通過(guò)對(duì)比配置數(shù)據(jù)流調(diào)度策略與沒(méi)有配置數(shù)據(jù)流調(diào)度策略，通過(guò)時(shí)延率，丟包率等指標(biāo)，分析本配置方案所帶來(lái)的效果。該研究搭建了一個(gè) MPLS網(wǎng)絡(luò)，如圖7所示。其由兩個(gè)PC，兩個(gè)邊界路由器，以及骨干網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其中PC1到GE1帶寬設(shè)置為100 M，GE1到PE1設(shè)置為50 M，骨干網(wǎng)絡(luò)中均采用采用50M，PE2到GE2帶寬采用50 M，PC2到GE2設(shè)置為100 M。

圖7 MPLS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

該研究以通常的數(shù)據(jù)模擬電力通信業(yè)務(wù)，通過(guò)將不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行流分類，劃入到不同的隊(duì)列。其中模擬的數(shù)據(jù)流包括語(yǔ)音流，數(shù)據(jù)流，其中具體的仿真配置參數(shù)如表2所示。

表2 仿真配置

考慮上行業(yè)務(wù)下的QoS效果，即PC1發(fā)送PC2接收的過(guò)程。通過(guò)將其分別配置在GE1和GE2端口處，現(xiàn)在以GE1為例說(shuō)明配置方案，在GE1的入口處配置優(yōu)先級(jí)映射，使得不同的流在進(jìn)行分類后可以進(jìn)入到不同的隊(duì)列中，在出口處配置擁塞管理和擁塞避免策略。其中擁塞管理采用PQ+WFQ的管理方式，對(duì)電網(wǎng)語(yǔ)音流業(yè)務(wù)，配置為PQ調(diào)度，對(duì)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站互聯(lián)業(yè)務(wù)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)業(yè)務(wù)、智能變電站視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)、電能計(jì)量遙測(cè)業(yè)務(wù)采用WFQ的調(diào)度。在出口處配置擁塞避免策略，采用WRED丟棄策略進(jìn)行擁塞避免。其中G2端口的設(shè)置類同，不再贅述。其中測(cè)試涉及到的網(wǎng)元的端口信息，六種業(yè)務(wù)源端設(shè)備均位于PC1，宿端設(shè)備均位于PC2。利用配置QoS與未配置QoS作為對(duì)比，討論在發(fā)生擁塞狀態(tài)配置QoS所帶來(lái)的業(yè)務(wù)保障性，從丟包率上來(lái)看，如圖8所示。

圖8 丟包率示意圖

從時(shí)延長(zhǎng)上看，如圖9所示。

其中圖8、圖9為未發(fā)生擁塞、發(fā)生擁塞(未配置QoS)、發(fā)生擁塞(配置QoS)下的丟包率和時(shí)延結(jié)果圖。由圖可以看到，在未發(fā)生擁塞的情況下，其丟包率保持0的狀態(tài)，而且時(shí)延也符合業(yè)務(wù)特征，均保持在10 ms以內(nèi)，在5 ms上下進(jìn)行波動(dòng)。通過(guò)向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送30 M的未知流量，使得網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生擁塞。在發(fā)生擁塞情況下，觀察其時(shí)延、丟包率。

在沒(méi)有配置QoS業(yè)務(wù)的情況下，數(shù)據(jù)類、語(yǔ)音業(yè)務(wù)，包括調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)主站互聯(lián)業(yè)務(wù)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)業(yè)務(wù)、智能變電站視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)、電能計(jì)量遙測(cè)業(yè)務(wù)均產(chǎn)生丟包率提高，而且幅度較大，其中出現(xiàn)某些業(yè)務(wù)連接中斷情況?？梢悦黠@的看到幾乎所有的業(yè)務(wù)，丟包率均達(dá)到20%，而且對(duì)于實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)，時(shí)延也大到已經(jīng)達(dá)到了15 ms的，使得無(wú)法完成正常的通信業(yè)務(wù)功能。

在配置QoS之后：同樣條件下觀察時(shí)延和丟包率情況。在配置QoS的情況下，由于擁塞的產(chǎn)生，所有的電力通信業(yè)務(wù)均產(chǎn)生了丟包，但是丟包率不是特別高。而且隨著業(yè)務(wù)隊(duì)列優(yōu)先級(jí)的降低，丟包率產(chǎn)生緩慢提高，而BE類業(yè)務(wù)的丟包率達(dá)到最大，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)未知流可能進(jìn)入到BE隊(duì)列，會(huì)丟棄多余的包，導(dǎo)致丟包率很大。從時(shí)延中可以看到，由于擁塞的產(chǎn)生，絕大多數(shù)業(yè)務(wù)時(shí)延增加了，但也只是增加幾毫秒，仍舊可以支撐正常的通信業(yè)務(wù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

該研究通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)接入層的邊界處進(jìn)行QoS配置可以很好的處理?yè)砣l(fā)生時(shí)業(yè)務(wù)流量調(diào)度，雖然產(chǎn)生了丟包，但

是仍舊可以保證電力通信業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。利用QoS配置方法，將其應(yīng)用在不同廠商的設(shè)備中，智能化的生成相應(yīng)的QoS配置命令，從而形成基于電力通信業(yè)務(wù)的QoS命令模板的自動(dòng)生成，使得不同的設(shè)備廠家可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況靈活的形成QoS配置方案，從而有效提高網(wǎng)絡(luò)資源利用效率的同時(shí)，可以保證在電力通信業(yè)務(wù)在擁塞情況下的正常運(yùn)行，保障電力系統(tǒng)的安全。