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DPT技術在高速公路聯(lián)網(wǎng)中的應用
摘要: 為了高速公路廣域網(wǎng)絡傳輸多種媒體的需要,采用對比的方法分析了DPT技術的工作原理與技術特點,并在高速公路聯(lián)網(wǎng)的工程實踐具體應用了DPT技術,得出了DPT技術可以很好地解決高速公路廣域網(wǎng)絡傳輸多種媒體的需求。
Abstract:
Key words :

     摘要: 為了高速公路廣域網(wǎng)絡傳輸多種媒體的需要, 采用對比的方法分析了DPT 技術的工作原理與技術特點, 并在高速公路聯(lián)網(wǎng)的工程實踐具體應用了DPT 技術, 得出了DPT 技術可以很好地解決高速公路廣域網(wǎng)絡傳輸多種媒體的需求。

  我國高速公路的發(fā)展正在從公路建設的本身向高速公路的現(xiàn)代化管理邁進, 其轉(zhuǎn)折標志在于高速公路路網(wǎng)的逐漸形成并以此對信息傳輸及交換提出的新要求,如收費系統(tǒng)的"一卡通" 工程。顯然, 傳統(tǒng)的三大系統(tǒng)( 通信系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)) 尚不能實現(xiàn)這一要求。

  因此, 建立高速公路的廣域計算機網(wǎng)絡并構造公路交通的業(yè)務信息系統(tǒng), 已成為必然趨勢。

  1  DPT 技術的工作原理

  DPT ( Dynamic Packet T ranspo rt, 動態(tài)IP 光纖傳輸) 技術, 采用了一種全新的機制, 在光纖上直接傳輸IP 包, 而其MAC 層地址采用空間復用MAC 地址。空間復用協(xié)議( Spat ial Reuse Pr otoco l, SRP) 是一種與媒體無關的MAC 層協(xié)議, 可以用于各種物理層技術之上。典型的用法是由兩根反向光纖組成SRP 環(huán), 其中每一根光纖都可以用來傳輸數(shù)據(jù)和傳輸反方向的控制信號。其工作原理如圖1 所示。

  為了區(qū)分兩個環(huán), 不妨將一個叫內(nèi)環(huán), 另一個叫外環(huán)。SRP 運行時, 在一個方向發(fā)送數(shù)據(jù)( 下行流) , 而在反方向的另一根光纖上傳輸控制信號( 上行流) 。兩根光纖互為控制, 因此共有兩個上行流和兩個下行流。這樣, SRP 便能最大限度地利用光纖的傳輸帶寬。同時,由于控制信號不受數(shù)據(jù)流干擾( 例如排隊、突發(fā)擁塞等) , 能夠快速傳輸, 從而為帶寬的進一步優(yōu)化和網(wǎng)絡的高速自愈提供了保障。

DPT 的工作原理

圖1  DPT 的工作原理

  由于SRP 的媒體無關特性, DPT 技術可以透明地運行在現(xiàn)有的各種重要光纖基礎設施上: 裸光纖、波分復用(WDM) 或SDH 點對點或環(huán)。媒體的無關特性還能使DPT 運行在上述介質(zhì)的混合環(huán)境中, 從而提供了一種向純IP 優(yōu)化光纖網(wǎng)絡平滑過渡的解決方案。

  2  DPT 技術的特點

  動態(tài)IP 光纖傳輸技術DPT 具有如下特點:

  空間復用: 一根光纖環(huán)可分段傳輸數(shù)據(jù), 因而可以提供至少兩倍的帶寬提升因子。

  雙環(huán)結(jié)構:兩根光纖同時傳輸數(shù)據(jù), 使帶寬得到兩倍的提高。

  公平機制:所有節(jié)點對帶寬具有同等的控制權, 從而為帶寬的統(tǒng)計復用提供了最佳的保障。

  統(tǒng)計復用:網(wǎng)絡帶寬分段使用, 且任意節(jié)點間富余的帶寬可以被其他節(jié)點所使用, 以成倍提高可用帶寬。

  如圖2 所示。

DPT 的統(tǒng)計復用圖

圖2  DPT 的統(tǒng)計復用圖

  擴展性: 一個環(huán)上的節(jié)點數(shù)可以最高至128, 單端口速率可以最高至10 Gb/ s, 地理范圍可以像SDH 一樣擴展到足夠的程度。

  可靠性:可以提供比SDH 的自動保護交換( APS)更好的網(wǎng)絡自愈功能。不僅可以在50 ms 內(nèi)切換光纖,而且由于它是IPAw are 的, 可以在50 ms 內(nèi)恢復IP 業(yè)務, 不需要路由表的重新收斂。

  IP 業(yè)務映射:可以直接映射和支持IP 包的優(yōu)先級, 直接支持IP 包的廣播以及其他IP 業(yè)務控制功能。

  即插即用:簡單的環(huán)形結(jié)構和自動發(fā)現(xiàn)機制使網(wǎng)絡設備的配置變得十分簡單。例如, 在一個網(wǎng)狀網(wǎng)中,增加一個節(jié)點需配置2N 個端口, 而在一個環(huán)形網(wǎng)中,增加一個節(jié)點最多只需要配置一對端口。

  統(tǒng)一網(wǎng)管:從物理層到鏈路層到網(wǎng)絡層全部三層的網(wǎng)絡管理不再需要不同的網(wǎng)管系統(tǒng)。

  高性能價格比: 一個SRP 環(huán)上的每個設備永遠只需要一對SRP 端口( 而點對點網(wǎng)狀網(wǎng)中, 每節(jié)點需N2 個端口) , 從而使網(wǎng)絡擴容時不再需要增加端口, 大大降低了網(wǎng)絡成本。同時, 其高可靠性還大大降低了運行維護成本, 并提高了生產(chǎn)效率。

  對于新一代的營運級網(wǎng)絡來說, DPT 是一種新紀元網(wǎng)絡基礎構架的極其重要的技術, DPT 各種技術特性的設計都是為了網(wǎng)絡能夠在保證高品質(zhì)服務的前提下, 進一步減少投資和營運成本, 從而提高生產(chǎn)效率。

  綜合起來, DPT 技術將為SDH Wnet 帶來如下一些利益:

 ?。?1) 有效投資。IP 光纖環(huán)的組建, 使高速公路廣域網(wǎng)絡在投資結(jié)構上發(fā)生了根本性的變化, 大大提高了投資效率。例如, 廣域網(wǎng)絡不再需要在昂貴的時分復用( TDM) 設備( 如SDH 設備) 上進行投資, 卻能獲得同樣的帶寬; 同時, 又能采用空間復用和統(tǒng)計復用技術最有效地使用這些帶寬而獲得更高的效益。再如, 從物理層到IP 層的集成網(wǎng)絡管理方式, 不僅大大降低了營運成本, 也大大提高了生產(chǎn)效率。

 

  ?。?2) 增強IP 業(yè)務。DPT 技術直接支持和增強各種IP 業(yè)務, 例如V oIP、視頻、VPN 等業(yè)務, 而且更加穩(wěn)定可靠, 從而為經(jīng)營者帶來更加豐厚的增值服務利潤。

 ?。?3) 網(wǎng)絡的健壯性。由于提供了先期的性能監(jiān)測、錯誤監(jiān)測、錯誤定位以及智能保護交換機制( IPS) , 網(wǎng)絡具備高級的自愈功能, 使IP 業(yè)務穩(wěn)定可靠??煽啃允歉咚俟饫w網(wǎng)絡的重要特性; 這正如高速公路的修建,在減少交叉、減少紅綠燈、平整路面以提高車速和擴展通車能力的同時, 交通規(guī)則卻更加嚴格: 更遠的安全車距、嚴禁行人穿越等, 并增設應急車道提高可靠性。沒有足夠的可靠性保障, 網(wǎng)絡與公路一樣不能“提速”; 否則, 會潛伏災難性的后果。

 ?。?4) 充分的擴展性。作為通信新紀元的關鍵IP 優(yōu)化光學技術, DPT 以新的更穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡體系結(jié)構為網(wǎng)絡提供了持續(xù)發(fā)展的道路。

  3  采用DPT技術構造高速公路廣域網(wǎng)絡

  在工程設計中, 可根據(jù)地域的分布情況以及各點的數(shù)據(jù)流量設置DPT 主環(huán)節(jié)點和二級環(huán)節(jié)點, 主環(huán)和二級環(huán)的鏈接可以采用環(huán)相切的方式進行。

  作為高速公路的主干網(wǎng)絡設計, DPT 交換機最低放置在管理處一級??傊行膶嵤Ω鞣种行牡墓芾?, 各分中心實施著對其所轄區(qū)域內(nèi)的管理處的管理。其設計原則應當是:

  主干網(wǎng)絡應當從地域上覆蓋所轄區(qū)域, 環(huán)網(wǎng)上的節(jié)點數(shù)量不宜太多, 主要連接分中心一級和本中心所轄管理處。傳輸速率應當選擇高于二級網(wǎng)絡的傳輸速率。

  二級環(huán)網(wǎng)的建設應根據(jù)分中心轄區(qū)和流量配置, 可以在主干網(wǎng)絡之外鏈接多個二級環(huán)網(wǎng)。最終由二級環(huán)網(wǎng)完整地覆蓋整個高速路域。

  二級環(huán)網(wǎng)的傳輸速率選擇應當?shù)陀谥鞲森h(huán)網(wǎng)一個數(shù)量級。如主干環(huán)網(wǎng)為STM4, 二級環(huán)網(wǎng)的選擇應當為STM1 等。

  DPT 環(huán)網(wǎng)的應用主要是為了解決高速公路網(wǎng)絡的鏈型連接問題, 即采用與SDH 環(huán)相類似的方法, 這對于長途鏈路非常有效。但對于城域內(nèi)的網(wǎng)絡連接, 應當視情況而定, 可采用IPOS 與DT P 的結(jié)合來構造城域網(wǎng)絡。本例如圖3 所示。

  值得指出的是, DPT 雙纖環(huán)有著與SDH 雙纖環(huán)相類似的鏈接形式, 但內(nèi)涵卻大不相同。

  ( 1) SDH 次環(huán)的功用是為主環(huán)做備份, 即當主環(huán)出現(xiàn)故障時自動切換到次環(huán)上工作。平時并不承載數(shù)據(jù), 是一種"冷備份"的方式。而DPT 環(huán)則不然, 在正常期時主環(huán)與次環(huán)均參與數(shù)據(jù)傳輸, 形成了兩倍的帶寬。

  當故障出現(xiàn)時, 由次環(huán)在50 ms 中自動接替主環(huán)工作,是一種“熱備份”方式。這樣, 便能最大限度地利用光纖的傳輸帶寬。同時, 由于控制信號不受數(shù)據(jù)流干擾( 例如排隊、突發(fā)擁塞等) , 能夠快速傳輸, 從而為帶寬的進一步優(yōu)化和網(wǎng)絡的高速自愈提供了保障。

采用DPT 環(huán)網(wǎng)構造省域高速路網(wǎng)絡的示例

圖3  采用DPT 環(huán)網(wǎng)構造省域高速路網(wǎng)絡的示例

 ?。?2) DPT 技術可以透明地運行在現(xiàn)有的各種重要光纖基礎設施上: 例如裸光纖、波分復用( WDM) 、SDH點對點或環(huán)等。媒體的無關特性還能使DPT 運行在上述介質(zhì)的混合環(huán)境中, 可以方便地實現(xiàn)不同的網(wǎng)絡拓撲和網(wǎng)絡應用。

  ( 3) 由于DPT 環(huán)可以方便地實現(xiàn)二級次環(huán)的接入,其網(wǎng)絡的帶寬可以被分段使用, 其任意節(jié)點間的富余帶寬均可以被其他節(jié)點所使用, 以此來成倍提高應用帶寬。

  ( 4) DPT 環(huán)可以提供比SDH 的自動保護交換( APS) 更好的網(wǎng)絡自愈功能。不僅可以在50 ms 內(nèi)切換光纖, 而且由于它是IPAw are 的, 可以在50 ms 內(nèi)恢復IP 業(yè)務, 不需要路由表的重新收斂。

  ( 5) DPT 底層的幀格式依然是SDH 的幀格式, 但它的上層接口完全是IP 接口, 可以直接映射和支持IP包的優(yōu)先級, 直接支持IP 包的廣播以及其他IP 業(yè)務的控制功能, 對于末端IP 應用有著很大的益處。

 ?。?6) 由于DPT 環(huán)支持了從物理層到鏈路層到網(wǎng)絡層全部三層工作。與SDH 不同, DPT 的網(wǎng)絡管理不再需要不同層面上的網(wǎng)管系統(tǒng), 實現(xiàn)了網(wǎng)絡 一管到底!。

  4  結(jié) 語

  高速公路的廣域網(wǎng)絡從業(yè)務上必須涵蓋收費系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。在傳輸媒體上必須包含有:數(shù)據(jù)、圖像和音頻。這就要求高速公路廣域光纖網(wǎng)絡的組建具有寬帶接口, 包容上述三種媒體的共同傳輸。而DPT 技術可以很好地解決這一問題, DPT 技術因為其優(yōu)點將越來越多地應用于高速公路聯(lián)網(wǎng)中。

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