现场测试技术在智能变电站通信网络中的应用

2015-03-17孙莉娜

通信电源技术 2015年3期

关键词：数据通信测试仪交换机

孙莉娜

（辽宁机电职业技术学院，辽宁丹东118009）

智能变电站通信网络已成为电网的重要组成部分，其稳定、安全的运行是人们正常生产生活的保障。因此，在智能变电站通信网络中，现场测试技术就显得尤为重要。

1 智能变电站通信网络的特点

智能变电站通信网络以三层两网结构实现了保护装置采样与跳闸信息输出。与原有数据通信网络相比，智能变电站通信网络具有以下四个特点：

（1）在安装方面，传统的数据通信网络通常以单星组网，其灵活性较差，安装并不方便。而智能变电站通信网络利用双星或者环网进行组网，以更加灵活便捷的安装方式克服了传统数据通信网络安装上的弊端；

（2）在设备方面，原有数据通信网络是使用民用级交换机，在很多方面都较为复杂与麻烦。智能变电站网络通信设备，由原有民用级交换机改为了工业以太网交换机，以更高等级的材料，无风扇设计等优势打破了原有安装上的弊端；

（3）在数据方面，智能变电站通信网络能够更稳定地实现连接与传输，信息的传输与存储量大，更好地实现了数据通信，这是原有的数据通信所不能比拟的；

（4）在对环境的要求上，有的数据通信网络对于环境的要求高，温度、湿度、灰尘、电磁环境等都会影响到工作的效果。而智能变电站通信网络能够更好的适应环境要求，在较为恶略的环境也能较好地工作。

2 智能变电站交换机的现场测试

智能变电站通信网络具有传统数据通信网络所不具备的特点，已被广泛应用。而现场测试技术是智能变电站通信网络正常工作的保证，智能变电站交换机的现场测试，便是其现场测试技术之一，图1为测试使用的测试仪及端口。

图1 测试仪及端口

2.1 交换机的功能测试项目

交换机的功能测试往往要涉及到多方面的内容：（1）端口镜像功能的测试需要将报文复制到端口，用端口a、c进行双向镜像，测试仪端口与端口相连接，以20 Mbit／s的速率进行报文的互发，端口c获得a、b端口所发的报文必须准确［1］。（2）VLAN划分功能是传统通信安全问题与全网广播问题的重要突破，为更准确地进行描述，在下文VLAN范围、数量中来进行介绍。（3）报文优先级QoS功能的检测，交换机向端口a、b发送两条优先级不同的IEEE 802.1Q以80Mb it／s的速率传输到c端口，以此来进行延时及丢包率的监测，并且确保高优先级无丢包，且延时较小。（4）VLAN间报文隔离功能的监测要将不同VLAN的a、b端口配置交换机，测试仪端口1、2与a、b互发报文，并查看是否互发成功。然后再将相同VLAN的c、d端口以上述同样方法和测试仪端口3、4进行报文的互发，并查看是否互发成功。对于两次的测试结果，相同VLAN报文被转发，而不同VLAN报文被隔离才能满足测试的要求。（5）安全功能的检查，安全功能的检查分为硬件检查与软件检查，硬件方面要进行各模块与各端口的检查，并且使用无风扇散热，软件方面要有权限，对无漏洞的防火墙和数据包过滤技术进行管理、修改等。（6）告警功能，将端口连接的设备进行重启、中断等特殊操作，来进行交换机告警功能是否正常监测。（7）IEC61588的功能检测，该检测主要是观察其版本与实际钟源的相同性，交换机点到点透明时钟精确度在100 ns内。

2.2 交换机的性能测试项目

交换机性能测试的项目包括：（1）双向线速转发能力测试，测试仪端口连接交换机的所有端口，并分别使用不同RFC 2544标准字节长度进行双向的测试，速率为线速各项测试30 s，确保双向均能够达到线速，并且要求没有丢包和乱序帧。（2）双向转发时延的测试，因固有时延小于10μs，对于转发，这里不再讨论，同样将测试仪的端口连接所有端口，使用不同RFC 2544标准字节长度双向测试，速率为线速各项测试30 s，保证延时最大值小于50 ms。（3）双向丢包率的测试，采用上述方式连接与测试，丢包率要保证为零。（4）MAC地址表容量测试，由端口2发送地址学习帧，测试端口1发送到端口2的测试流量的所有MAC地址，在所有地址正确学习的基础上，改变端口2地址数目，进行最大MAC地址容量搜索。发送速率为端口50%的速率，并选择多个不同端口验证，保证MAC地址表的容量大于4K。（5）对于最大广播包转发速率测试，将测试仪端口与交换机的所有端口连接，并设置端口1作为广播测试帧源端口，其他端口用于接收，要求在100端口速率时达到线速。把广播包设置成抑制状态，转发的速率应是相应设置的抑制值。（6）Frame Error Filter的测试，同样将测试仪端口连接到交换机的所有端口，然后进行RFC2889定义下的多种异常数据包的发送，交换机要做到全部非法数据包的丢弃［2］。（7）组播转发性能的测试，依旧做好上面多次叙述到的连接方式，并设置端口1作为仿真组播源端口，发送线速组播报文至交换机，查看作为接受端口的其它端口是否能够收到该报文，然后测试64，512和1518B帧长，时间为30 s的100组组播，应做到报文由线速转发并且被所有VLAN端口所接受。（8）VLAN数量和范围测试，将交换机的管理口与PC工作站进行连接，并建立VLAN ID最大、最小值，比如最大值为1，最小值为4094，保存、重启交换机，保证VLAN ID数量不小于4K。（9）RSTP收敛时间测试，将端口1、端口2、端口3分别作为测试流量发送端口、到交换机的较短路径与到交换机的较长路径，通过端口1发送测试流量，由于端口2、3的路径不等，所以只有端口2可以接受到测试流量，断开端口2使测试流量从端口3转发，并保证收敛时间不大于50 ms。

3 智能变电站通信网络的现场测试

3.1 智能变电站通信网络的基本性能测试

通信网络基本性能的测试主要包括①光纤、超五类网线的物理链路和图实一致性；②光功率裕度检查；③光纤、超五类网线安装工艺检查。对于第一点，以设计图纸为基础，通过光时域反射仪绘制的OTDR曲线，来进行光纤长度、通道衰耗、熔接点连接质量等链路状态的检查。对于第二点，使用光功率计、衰耗器对所有光纤接受及发送功率、设备灵敏接受功率进行检查，光功率裕度应小于5 dB。最后一点，测试人员还要熟知规范，并进行光纤、超五类网线安装工艺检查。

3.2 智能变电站通信网络的整体性能测试

在交换机组网完成后，根据通信网络整体测试平台，进行网络性能和故障恢复能力的测试。

①网络突出量的测试，要根据RFC2544建议，进行帧长为128、256、512、1024、1280与1518B数据包的吞吐量测试［3］。②网络传输延时的测试同交换机的延时测试类似，从A向B发送100个相应的数据帧，记录通过B点的传输时间及分布。③网络丢包率测试，类似于交换机丢包率的测试，分别100%、90%、80%的线速，进行数据包双向发送30 s，并重复3此，取丢包率的平均值。④VLAN间报文隔离功能测试，同样采用类似于交换机VLAN间报文隔离功能的测试，来保证相同VLAN报文转发，不同VLAN报文隔离。⑤故障倒换时间测试，发送1000帧每秒的速率来进行单项测试，然后关闭一条链路等待期恢复，最后结束测试流量的发送，计算倒换时间并控制在50 ms内。