基于探針技術的配用電通信網絡故障快速定位關鍵技術

王 剛

（沈陽工程學院，沈陽 110136）

本文針對基于以太網技術的電力通信系統的流轉過程進行研究，目前通信網設備廠家眾多，導致無法及時發現網絡異常及一系列后續問題，進而影響到日常工作流程甚至安全生產。進而提出了一種可實現操作、管理和維護的以太接入網設備—探針，重點討論如何實現以太接入網服務質量（QoS）保證的關鍵技術。

1 引言

目前通信信息在電力通信系統的流轉過程中存在許多問題。第一，信息需要在不同廠家的設備中傳遞，其傳輸的安全問題是首先要考慮的。第二，基于現有設備的信息在轉送過程中優先級是均等的，難以保證關注度高的信息優先傳遞。第三，基于以太網上的信息傳遞過程其傳遞時間是隨機的，即不可控及無法用常規方法來進行網絡管理。第四，信息傳遞過程出現擁堵或棄包無法快速得到預警通知。所以，急需一種高效、安全、智能化的網絡管理系統解決上述存在問題。

現階段在用的配用電通信網設備廠家眾多、接口各異而導致無法及時發現網絡擁塞、業務異常等問題，由此而引發一系列的后續問題，進而影響到日常工作流程甚至安全生產。對目前常見的建立于多種技術，多廠商網絡上的以太網運行服務提供保障會面臨巨大的困難。由于歷史原因現有通信網絡的建立使用了不同廠商的設備：端到端的線路也許還穿過其他運營商的網絡，在一條線路兩端使用不同的接入平臺也是很常見的，其中的一些甚至超出了電力通信系統的控制范圍。在這種條件下以太網接入設備被要求能在任何網絡類型之上建立一個統一的服務提供終端，來確保QoS并能監測端到端的性能，以實現通信過程可控。

OAM（Operations，Administration，and Maintenance）即操作、管理和維護機制，主要是通過故障檢測、告警、定位和隔離等手段提高網絡的運維水平。OAM技術在傳統電信網中已應用很久了，在SDH和ATM中已取得成功的應用，實踐證明它能有效地降低運行維護成本，最大限度地有效利用投資。

綜上所述，如何實現對以太網的QoS保障即OAM就成為擺在電力系統通信網絡管理者面前的一大難題。

2 借助于探針實現以太網QoS保障的方法

探針的服務分界功能清晰地區分了用戶側和通信網絡維護部門網絡側，其功能有：

環回測試提供遠程故障診斷，而且需要兼容主流廠商的標準測試集。智能環回功能提供的3&4層環回功能，讓探針可以對應用層數據如包括VoIP和視頻等做環回測試。環回測試可以在用戶端，網絡端或者用戶和網絡端同時進行應用，只有特定的被選擇的數據流被環回，其他的數據不受影響。如圖2所示，遠程環回測試可以允許通信網絡維護部門判斷出問題是出現自身網絡還是用戶端，可以迅速地發現和處理問題。當問題確定發生在自身的網絡中時，通信網絡維護部門可以遠程排查問題或者有的放矢地派遣工程師去現場迅速恢復業務。快速地恢復服務可以提升用戶的滿意度，減少了SLA性能降低帶來的一系列問題。

當服務質量下降時持續的在線監測能確保檢測到所有的關鍵的SLA性能指標并報警。在不影響原有業務前提下，采用在線式吞吐量測試去監測鏈路性能，以線速產生流量并進行分析，來驗證在高峰時段網絡服務的能力。如圖3所示，采用填充式在線實時帶寬測試，即填充的帶寬與線路在用帶寬之和等于線路測試總帶寬，從而不影響客戶的在用業務；測試結果可以以圖、表和文本文件多種呈現方式提供帶寬大小、丟包率等。在線吞吐量測試再配合環回測試就可以迅速地判斷網絡故障的準確位置。

相對于OAM Y.1731而言，探針的安裝配置要求做到更簡單—簡單到只需遠程輸入ID或者用戶名就能自動接入，不需要像OAM那樣做繁瑣的設置，還可以使用更小的數據包（20個字節相對于OAM Y.1731的60個字節），這樣探針的數據包在3層可用和通過OAM隧道，用軟件處理OAM包來驗證時延的精確度性。盡管是基于Y.1731以太網OAM標準，探針的數據包也被要求能穿過IP/MPLS網絡，這就使得借助于探針可以跨越多技術，多廠家，多運營商和多個國家的網絡來提供完全的性能檢測，因此確保了以太網QoS在任何網絡里能夠得到實現。

同時還可以建立單流數率限制，塑形和流量過濾等功能，例如流量塑形目的是為了發現大部分有效帶寬被占用的情況下減少包的丟失。為了做到這點，流量塑形推遲低優先級的傳輸，直到帶寬變得可用（擁塞解除），再傳輸被緩沖下來的優先級隊列中數據。這樣就建立起了不影響重要業務和實時應用的QoS體系。

3 結束語

探針通過對數據流進行監聽和測試功，建立并確保了基于數據包的網絡QoS安全機制。主動進行測試和維護讓網管能夠在影響到客戶和影響SLA性能指標之前處理大多數問題。完全基于硬件實現所有網絡OAM標準，可以檢測每個應用或每個流而不是一個簡單的端口。設置連通性錯誤管理（CFM）和性能檢測（PM）的參數讓探針輕松應對現有各種網絡。同時全硬件的實現，既提供了幾十毫秒級精度的單路延遲和抖動的測量，又具有了多達1000個數據流的全線速環回測試和檢測每一個服務、SLA、客戶端或VLAN的能力。作為一個在線的設備，探針可以實現實時測量最終用戶的實際使用數據，并在操作界面上提供完善的報告，趨勢分析，內部計費和網絡優化等相關信息。

如果該技術能夠被開發應用在國家電網公司通信網絡中，就可以節省一部分人力資源，并且提高員工的勞動生產率，更為重要的是提高了通信網絡的可控性與可視性，降低了事故隱患。

終上所述，探針設備提供了對以太接入網的全套測試服務，實時地測量和監視并診斷網絡的健康，當遠端單元出現問題時會立即被發現。這些基于硬件的探針單元除了提供了連續的以太網和IP性能監測，還可以實現以太網的OAM和高性能的數據塑形，通信網絡維護工程師可以在一個通用平臺上非常簡單地部署和管理所有的服務。一個集中監控系統負責從所有的探針實時收集數據并進行處理，進而提供了端到端的性能可見性和基于WEB界面的報告，進而保證了用戶的SLA性能指標?；赪EB網頁的報告能力使通信網絡維護部門可以很方便的為最終客戶設置安全入口并提供實時的SLA性能可視化界面。可視化的點對點OAM服務和持續的服務保障，減少了工程師為了判斷問題而不得不去現場所需的工作量，明確地定義了服務的分界點，通過2、3層以太網的數據流的監測（時延，抖動，連續性和可用性）而使了最后一公里變得可控，進而實現了全程監測和QoS優化。