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。

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?？臻g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。

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。

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。

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 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。