基于数值仿真的PTN实时性业务传输时延研究

摘要

随着智能电网进程的加快，电力通信网络服务面临从SDH技术向IP分组技术的升级。大颗粒、多类型网络业务的出现，迫使以时分复用为核心的电力通信传输网向统计复用进行转变，这就为PTN技术提供了广阔的应用前景。通常情况，继电保护和安全稳定控制等电力系统实时性业务采用时分复用技术来构建传输通道，此类业务对时延的要求极高，这对传输通道的可靠性和实时性提出了挑战。PTN承载此类实时性业务需要具备充分的理论支持和充足的仿真数据支撑。
　　以往对于PTN网络实时性业务传输时延的研究，大多以网络测试为主，较少出现的理论研究也没有考虑传输时延的随机性问题和时延抖动问题。本文采取数值仿真的方法，深入研究了实时性业务的传输时延问题。建立了PTN分组传输的随机时延模型，该模型可以表示随机传输时延概率分布，并可以研究分组封装尺寸对传输时延特性的影响。提出了随机封装和固定封装两种分组封装模式，分别建立了单节点和串联路径端到端时延抖动数学模型。定量研究了背景流量、网络节点数量、路由器吞吐量等参数对时延抖动的影响程度，对比分析了两种封装模式的优缺点。为了验证时延抖动数学模型的正确性，编程实现了时延抖动模型的蒙特卡罗仿真。
　　数值仿真结果表明，随着分组封装尺寸的不断增加，随机传输时延概率呈现快速增长的趋势。背景流量对随机封装模式影响较大，对固定封装模式影响很小。节点数量的增多会显著增大时延抖动。时延抖动随路由器吞吐量的增加而减小。在网络参数均相同的条件下，固定封装模式的时延抖动值更小。蒙特卡罗仿真验证了时延抖动模型的正确性。
　　采用非结构化封装的实时性业务，当封装数量处于16~32区间时，具有良好的时延特性。通过控制传输通道参数，能够有效减少时延抖动，从而为宿边缘路由器去抖动设置提供依据。在绝大多数情况下，固定封装比随机封装拥有更好的稳定性和抗时延抖动能力。本课题的研究成果为PTN承载TDM业务提供了理论支持，在改善电力通信实时性业务传输时延方面具有一定的技术指导意义和工程参考价值。

目录

声明

符号说明

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外研究现状及发展动态分析

1.3 本课题研究内容

第2章 PTN的实时性业务传输技术

2.1 分组传送网

2.2 PTN承载实时性业务

2.3 PTN承载实时性业务的传输时延

2.4 业务时延的数值仿真研究方法

2.5 本章小结

第3章 PTN实时性业务传输时延的模型研究

3.1 PTN分组传输的随机时延数学模型

3.2 PTN分组传输的时延抖动数学模型

3.3 数学模型的工程意义

3.4本章小结

第4章 数值仿真与结果分析

4.1 随机传输时延的数值仿真

4.2 时延抖动的数值仿真

4.3 基于蒙特卡罗仿真的时延抖动数学模型验证

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢