电网宽带无线网络业务承载能力测试系统研究

摘要

电力网络系统中有大量业务需要远程化、智能化，网络通信平台的建设迫在眉睫。国家电网公司最新的电力专用通信网建设指导思想是以光纤十宽带无线技术为主构建中远距离的配网通信网，尽管宽带无线通信系统在电信行业中有较成熟的应用和测试方法，但在电力行业中使用该技术构建工业级通信网时仍需进行改进。在上下行带宽分配、安全性、实时性等方面的要求与电信级通信网有所不同，必然会按照电力行业业务需求对通信系统及设备有所定制，为此我们希望对原有测试方法进行相应改进，采用UDP协议模拟TCP协议传输，这样既满足了系统的灵活性同时又具有较高的可靠性，同时制定一套适合电力专网的测试流程和规范，提出参考测试环境与业务成功率的概念。论文的主要工作如下:
　　 1、本论文提出了一套电力系统宽带网络性能测试方法，用于宽带网络在电力系统网络通信中各项网络性能指标的测试与统计。其特征在于，包括电力系统业务源数据报文定义、参数配置、业务数据传输、网络性能参数统计、背景流模块以及测试结果动态显示及统计记录。该方法可以用于电力无线网络业务承载能力测试，通过测得的网络性能指标对整个网络的性能做出评价。
　　 2、本论文详细分析了电力通信规约IEC60870-5-101和IEC60870-5-104对业务的帧格式进行了定义，对于主站和子站之间的控制数据传输和状态数据的传输的流程给出了定义，传输遵循电力通信规约的协议传输。同时根据电力信息采集、配电自动化、电力负荷控制业务的三种规约，定义了业务数据的具体内容，实现了主站的监控和主站控制子站的命令传输。
　　 3、本论文编写了电力通信业务模拟软件，用于模拟生成用电信息采集系统、电力负荷管理系统和配电自动化系统中典型业务的业务流和背景流。背景流的加入是为了更为真实的模拟实际网络中的情况，进行了通信承载能力压力测试，分析不同大小的背景流量对业务的传输的影响。典型业务的业务流需依据相应规约进行梳理，并可通过参数设置控制业务流量和背景流量的组合。电力通信业务信号源软件的功能类似于实际电力业务终端的组合。
　　 4、本论文中编写了网络性能测试软件，用于测试网络的性能指标，包括网络传输时延、网络吞吐率、网络传输丢包率、网络传输的误码率、最大并行连接数和业务成功率。并将这些性能指标按照时间记录下来，生成报表，为网络性能的评价提供真实的数据。
　　 本文工作得到重庆电科院“电网宽带无线网络承载能力测试系统研究”项目的资助。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 无线网络性能测试技术发展现状

1．3 论文的主要工作

1．3．1 论文的主要研究目标与内容

1．3．2 论文需要解决的关键问题

1．4 论文的章节安排

第2章 配电自动化通信系统技术介绍

2．1 配电自动化

2．1．1 配电自动化简介

2．1．2 配电自动化的基本功能

2．1．3 配电自动化系统结构

2．2 配电自动化通信系统

2．2．1 配电自动化对通信系统的要求

2．2．2 配电自动化采用的通信方式

2．3 McWILL无线通信系统概述

2．3．1 McWILL系统关键技术

2．3．2 McWILL系统的特点

2．4 本章小结

第3章 配电自动化通信规约研究

3．1 配电自动化系统

3．1．1 配电自动化系统的组成

3．1．2 配电自动化系统主站与子站通信

3．2 配电自动化业务通信描述

3．2．1 配电自动化业务通信规约结构

3．2．2 数据帧结构

3．2．3 通信中的应用功能

3．3 本章小结

第4章 配电网无线宽带网络承载能力测试系统设计

4．1 系统描述

4．2 系统设计

4．2．1 系统硬件设计

4．2．2 系统软件设计

4．2．3 系统模块设计

4．2．4 系统测试环境配置

4．2．5 测试配置管理

4．3 业务数据

4．3．1 配电自动化业务

4．3．2 用电信息业务

4．3．3 业务数据产生模型

4．4 业务数据传输协议研究

4．5 宽带网络性能指标与测试方法

4．5．1 宽带网络性能指标

4．5．2 性能指标测试方法

4．6 背景流量模型

4．6．1 数据包到达过程

4．6．2 背景流量数据产生

4．7 时间同步

4．7．1 时间同步实现

4．7．2 时间戳数据结构

4．8 本章小结

第5章 系统的软件实现

5．1 软件开发平台

5．1．1 软件开发平台

5．1．2 JAVA外部包介绍

5．2 系统的实现

5．2．1 业务通信模块

5．2．2 业务数据生成模块

5．2．3 背景流量产生模块

5．2．4 网络性能测试模块

5．2．5 时间同步模块

5．2．6 GUI界面模块

5．3 软件流程

5．3．1 软件使用流程

5．3．2 软件流程的实现

5．3．3 软件测试

5．5 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文