基于DPT技術的高速公路聯(lián)網(wǎng)

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 內切換光纖，而且由于它是IPAw are 的， 可以在50 ms 內恢復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。總中心實施對各分中心的管理， 各分中心實施著對其所轄區(qū)域內的管理處的管理。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 內切換光纖， 而且由于它是IPAw are 的， 可以在50 ms 內恢復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。