科考船光傳輸系統(tǒng)高速I(mǎi)P數(shù)據(jù)傳輸方法研究與實(shí)現(xiàn)

文 欒雁蹤 江蘇省江陰市廣播電視集團(tuán)江陰電視臺(tái)

丁廣 張建飛 中國(guó)衛(wèi)星海上測(cè)控部

1 引言

科考船綜合信息傳輸平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱傳輸平臺(tái)）是一個(gè)以寬帶光傳輸網(wǎng)為開(kāi)放平臺(tái)，為科考船測(cè)控、通信、航海、氣象、動(dòng)力、日常指揮訓(xùn)練應(yīng)用提供多業(yè)務(wù)傳送的綜合信息網(wǎng)絡(luò)，提供船內(nèi)信息光傳輸及網(wǎng)絡(luò)自愈保護(hù)功能，話音、低速數(shù)據(jù)及以太網(wǎng)等綜合業(yè)務(wù)的接入功能，船內(nèi)程控電話及數(shù)字中繼功能，數(shù)字視頻監(jiān)控功能。傳輸平臺(tái)承擔(dān)科考船船內(nèi)通信的主要任務(wù)，同時(shí)為岸船通信提供出口。針對(duì)科考船的使用需求，傳輸平臺(tái)采用基于SDH的MSTP體制，實(shí)現(xiàn)全船業(yè)務(wù)信息的接入、交換及透明傳輸，并保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

以太網(wǎng)IP業(yè)務(wù)是傳輸平臺(tái)信息傳輸業(yè)務(wù)中重要的組成部分。以太網(wǎng)業(yè)務(wù)通過(guò)傳輸平臺(tái)進(jìn)行的傳輸主要才用EOS-PP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)透?jìng)骱虴SR共享環(huán)兩種方式。隨著科考船試驗(yàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)IP業(yè)務(wù)的迅速開(kāi)展，以太網(wǎng)業(yè)務(wù)對(duì)傳輸平臺(tái)帶寬要求不斷提高，這兩種方式缺乏帶寬動(dòng)態(tài)調(diào)配能力，資源利用率低，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性差，業(yè)務(wù)開(kāi)通速度慢。為解決上述問(wèn)題，本文探討RPR技術(shù)在科考船傳輸平臺(tái)系統(tǒng)中的應(yīng)用方式，通過(guò)內(nèi)嵌RPR功能來(lái)提高傳輸平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬管理和保護(hù)能力，進(jìn)一步提高科考船綜合信息傳輸平臺(tái)的傳輸效率，為科考船綜合信息傳輸系統(tǒng)的試驗(yàn)IP網(wǎng)改造提供參考和依據(jù)。

2 科考船以太網(wǎng)業(yè)務(wù)

2.1 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在傳輸網(wǎng)中的幾種傳輸形式

在MSTP網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸有三種基本形式：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)透?jìng)?，L2匯聚傳輸，共享以太環(huán)或彈性分組環(huán)（RPR）。雖然他們都利用SDH技術(shù)來(lái)提供靈活的帶寬，但他們之間有著本質(zhì)的區(qū)別。

（1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)透?jìng)?/p>

這種方式是在SDH網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供點(diǎn)到點(diǎn)的透明傳輸。每個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)被映射到頂先分配的SDH容器中，即每個(gè)數(shù)據(jù)流獨(dú)占一個(gè)帶寬固定的物理層通道(VC、VCG)。信號(hào)映射的方式可以是PPP、GFP或LAPS。SDH傳輸層對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供SDH環(huán)保護(hù)。

這種傳輸方式使用簡(jiǎn)單、安全性好，主要的缺點(diǎn)是帶寬浪費(fèi)嚴(yán)重。為了保證業(yè)務(wù)傳輸質(zhì)量，需要分配給每條數(shù)據(jù)通道很高的帶寬以保證業(yè)務(wù)滿負(fù)荷或接近滿負(fù)荷傳輸時(shí)不丟失數(shù)據(jù)。但由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的突發(fā)性特點(diǎn)，在多數(shù)低業(yè)務(wù)負(fù)荷情況下，帶寬不能被其他業(yè)務(wù)使用而白白浪費(fèi)掉。這種固定帶寬的傳輸，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)客戶都需要配置一個(gè)固定的物理層通道口(簡(jiǎn)稱WAN口)，因此容易消耗大量的WAN口，網(wǎng)絡(luò)硬件資源消耗比較大，網(wǎng)絡(luò)提供業(yè)務(wù)的靈活性差，每開(kāi)通一條數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要手工配置一個(gè)物理通道，時(shí)間長(zhǎng)、成本高。

（2）L2匯聚傳輸

這種傳輸方式是基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的原理。用戶在端口處以多點(diǎn)到單點(diǎn)的以太網(wǎng)匯聚方式接入環(huán)網(wǎng)。這些用戶的數(shù)據(jù)根據(jù)MAC地址和VLAN號(hào)進(jìn)行交換和匯聚，根據(jù)用戶的物理端口和VLAN ID做速率限制，根據(jù)802.1P協(xié)議，可以對(duì)VLAN ID設(shè)置優(yōu)先級(jí)。匯聚后的數(shù)據(jù)流通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)透?jìng)髦镰h(huán)網(wǎng)的終節(jié)點(diǎn)。這種方式可以使大量用戶的數(shù)據(jù)在匯聚層匯聚，節(jié)省WAN口和網(wǎng)絡(luò)資源，減輕了三層交換機(jī)/骨干路由器的負(fù)擔(dān)。但L2匯聚的方法無(wú)法共享傳送層整體的帶寬資源，安全性相對(duì)稍低，因此適合對(duì)安全性要求較低的用戶，如上網(wǎng)瀏覽、VOD客戶等。

（3）基于生成樹(shù)協(xié)議的以太網(wǎng)共享環(huán)

基于SDH技術(shù)的MSTP組網(wǎng)中最重要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是環(huán)形結(jié)構(gòu)，MSTP支持的以太網(wǎng)帶寬共享可以使承載于此MSTP環(huán)網(wǎng)上的多個(gè)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)共用該SDH環(huán)網(wǎng)的若干時(shí)隙，形成以太網(wǎng)的環(huán)形組網(wǎng)。在由二層交換機(jī)/網(wǎng)橋構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中，以太網(wǎng)的生成樹(shù)算法STP（IEEE802.1d）用來(lái)生成源到宿的唯一路徑，同時(shí)防止路徑成環(huán)使得數(shù)據(jù)幀在環(huán)中無(wú)限循環(huán)（特別是廣播幀的循環(huán)發(fā)送，以至形成廣播風(fēng)暴)。STP還支持在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生改變時(shí)，計(jì)算生成新的路徑，以完成業(yè)務(wù)的恢復(fù)。

STP協(xié)議的思想十分簡(jiǎn)單，其目的就在于通過(guò)生成樹(shù)算法SPA將網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造成一棵自然樹(shù)從而達(dá)到裁剪冗余環(huán)路的目的，同時(shí)實(shí)現(xiàn)鏈路備份和路徑最優(yōu)化。但STP實(shí)際應(yīng)用于MSTP帶來(lái)了環(huán)網(wǎng)帶寬利用率低和收斂時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，基于VLAN的STP和RSTP分別是STP在這兩方面的改進(jìn)。

造成STP收斂速度慢的原因是轉(zhuǎn)換的中間狀態(tài)過(guò)多，并且由于對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓牟淮_定而產(chǎn)生了大量的定時(shí)時(shí)延。為此在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中指定一臺(tái)用于集中管理的主交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)中的其它交換機(jī)都及時(shí)將網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渥兓畔⒈M快地傳達(dá)給主交換機(jī)，主交換機(jī)根據(jù)收集到的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?lái)設(shè)置自己的狀態(tài)，迅速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的正常工作，這樣不僅可以省去STP中過(guò)多的中間狀態(tài)，而且沒(méi)有任何定時(shí)時(shí)延。這就是ESR技術(shù)的基本思想。ESR環(huán)網(wǎng)可達(dá)到與SDH環(huán)相媲美的毫秒級(jí)倒換速度。ESR讓環(huán)形網(wǎng)絡(luò)在物理層成環(huán)，MAC層通過(guò)ESR協(xié)議組成總線形拓?fù)?，這種以太環(huán)網(wǎng)可以使網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)共享環(huán)路的帶寬，提高帶寬利用率。

基于L2交換方式的共享型以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)，除了可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的星型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的透?jìng)骱蛥R聚，更重要的是為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，隨著各節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)流量增加，環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)可將節(jié)點(diǎn)間的業(yè)務(wù)直接在環(huán)內(nèi)處理，而不需要像星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)那樣用中心節(jié)點(diǎn)的交換機(jī)來(lái)處理大量的當(dāng)?shù)貥I(yè)務(wù)的返回。以太共享環(huán)網(wǎng)能靈活地支持用戶數(shù)的增長(zhǎng)，業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)的改變，客戶服務(wù)要求的變化(如QoS，CoS，帶寬的增減等)。

（4）彈性分組環(huán)(RPR)

與以太共享環(huán)概念類似的另一種技術(shù)是彈性分組環(huán)(RPR)，RPR主要解決了數(shù)據(jù)環(huán)網(wǎng)上的空間復(fù)用、保護(hù)倒換、全網(wǎng)帶寬共享等問(wèn)題。雖然RPR的造價(jià)遠(yuǎn)高于基于二層交換的以太共享環(huán)，但它融合了千兆以太網(wǎng)(GE)的經(jīng)濟(jì)性、靈活性、可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，同時(shí)吸收了SDH環(huán)網(wǎng)50ms快速保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)城域網(wǎng)數(shù)據(jù)的高端用戶仍有很大的吸引力。

2.2 傳輸平臺(tái)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接入的實(shí)現(xiàn)方式

目前科考船傳輸平臺(tái)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的接入主要有以下三種方式：

(1)點(diǎn)到點(diǎn)自適應(yīng)接口模塊(EOS-PP)

10/100M Ethernet點(diǎn)到點(diǎn)自適應(yīng)接口模塊(EOS-PP)的主要功能是提供以太網(wǎng)的業(yè)務(wù)接口，根據(jù)以太網(wǎng)的應(yīng)用和對(duì)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)需求的不同，可以采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的應(yīng)用和具有二層交換處理功能的應(yīng)用。

對(duì)于不需要二層交換、僅需要點(diǎn)對(duì)點(diǎn)透?jìng)鞯膽?yīng)用場(chǎng)合，可以通過(guò)焊接不同的電阻，將二層交換機(jī)跳開(kāi)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的以太網(wǎng)傳輸方式用于局域網(wǎng)互聯(lián)、獨(dú)立終端與局域網(wǎng)的連接以及個(gè)別終端間的互聯(lián)需求。

表1 科考船以太網(wǎng)帶寬分配

(2)共享環(huán)方式自適應(yīng)接口模塊(EOS-SR)

10/100M Ethernet共享環(huán)方式自適應(yīng)接口模塊(EOSSR)主要功能是提供以太網(wǎng)的業(yè)務(wù)接口，主要應(yīng)用在以太網(wǎng)環(huán)形組網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)合。

(3)彈性分組環(huán)接口模塊 (FEOS-RPR)

彈性分組環(huán)方式自適應(yīng)接口模塊(EOS-RPR)主要功能是提供以太網(wǎng)的業(yè)務(wù)接口，主要應(yīng)用在千兆以太網(wǎng)組網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)合，提供以太網(wǎng)的RPR。

2.3 各種接入方式對(duì)科考船數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的最佳適應(yīng)性

科考船對(duì)傳輸平臺(tái)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)方面的需求主要來(lái)自于測(cè)控系統(tǒng)、氣象系統(tǒng)、航海系統(tǒng)、船舶動(dòng)力系統(tǒng)、指揮自動(dòng)化系統(tǒng)以及通信綜合網(wǎng)管系統(tǒng)等。下表是科考船各種業(yè)務(wù)所需帶寬表。

科考船信息傳輸要求試驗(yàn)信息與生活信息相對(duì)獨(dú)立，因此各信息業(yè)務(wù)對(duì)傳輸平臺(tái)接入方式的要求是不同的。從上表應(yīng)用模式一欄可以看出，科考船傳輸平臺(tái)以太網(wǎng)應(yīng)用模式主要可以分為四類：第一類為網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性和安全性要求很高，要求獨(dú)占帶寬的以太網(wǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)透?jìng)鳂I(yè)務(wù)，如中心計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)；第二類為網(wǎng)絡(luò)相對(duì)獨(dú)立，通過(guò)傳輸平臺(tái)進(jìn)行局域網(wǎng)互連的業(yè)務(wù)，如氣象局域網(wǎng)；第三類為公共數(shù)據(jù)信息組播業(yè)務(wù)，如GPS航行信息；第四類為以太網(wǎng)組網(wǎng)應(yīng)用，如指揮自動(dòng)化網(wǎng)等。

對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)透?jìng)骱途钟蚓W(wǎng)互連兩類業(yè)務(wù)，傳輸平臺(tái)采用點(diǎn)到點(diǎn)自適應(yīng)接口模塊(EOS-PP)實(shí)現(xiàn)；對(duì)于數(shù)據(jù)組播業(yè)務(wù)，傳輸平臺(tái)目前采用RS232/422/485數(shù)據(jù)接口模塊（RS）的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳輸實(shí)現(xiàn)；對(duì)于以太網(wǎng)組網(wǎng)的應(yīng)用，可以有兩種方式供選擇，一是共享環(huán)方式自適應(yīng)接口模塊(EOS-SR)，二是彈性分組環(huán)接口模塊 (FEOS-RPR)。下面分析兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)。

對(duì)于共享環(huán)方式。由于對(duì)STP（或ESR）的支持使得MSTP可以組建包括環(huán)網(wǎng)在內(nèi)的各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并能夠支持各以太網(wǎng)交換模塊共享傳輸帶寬，而無(wú)需為任何以太網(wǎng)端口間的互連配置點(diǎn)到點(diǎn)的通路，極大地簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)配置，形成了真正MSTP對(duì)二層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的承載。但是，STP（或ESR）需要占用交換節(jié)點(diǎn)資源，當(dāng)生成樹(shù)中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時(shí)，將激活拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的BPDU產(chǎn)生，若應(yīng)用視頻點(diǎn)播、多媒體會(huì)議等流量較大的組播業(yè)務(wù)，以及網(wǎng)絡(luò)自身所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，可能會(huì)在某一時(shí)刻造成局部的網(wǎng)絡(luò)“塞車”，甚至成為形成組播風(fēng)暴的誘因。所以在組建傳輸平臺(tái)的接入層和匯聚層時(shí)，應(yīng)綜合考慮網(wǎng)絡(luò)容量、業(yè)務(wù)類型、業(yè)務(wù)流向、業(yè)務(wù)質(zhì)量要求等因素，以確定以太環(huán)網(wǎng)的機(jī)制和STP（ESR）系列技術(shù)的應(yīng)用方式。

雖然RPR承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有許多優(yōu)勢(shì)，但也應(yīng)看到MSTP內(nèi)置RPR技術(shù)除了目前的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題外，以下因素也需慎重考慮：MSTP內(nèi)置RPR增加了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)到物理層間的映射層級(jí)，增加了處理復(fù)雜性；業(yè)務(wù)開(kāi)銷比例進(jìn)一步增大，成本增加；另外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的RPR接口帶寬最小為155M，且目前尚沒(méi)有商用RPR到VC4/12的封裝映射芯片，RPR的實(shí)現(xiàn)基于較大的帶寬顆粒（如622M或更大)，靈活性不高，特別時(shí)需要進(jìn)行帶寬共享的接入層和匯聚層網(wǎng)絡(luò)帶寬容量一般不是很大，這樣就大大限制了RPR內(nèi)置于MSTP的應(yīng)用。

綜合上所述，科考船目前在指揮自動(dòng)化網(wǎng)、視頻監(jiān)控、生活網(wǎng)、通信綜合網(wǎng)管幾個(gè)通過(guò)傳輸平臺(tái)組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，只有視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用了RPR技術(shù)，其它組網(wǎng)應(yīng)用仍然采用ESR共享環(huán)。但可以預(yù)計(jì)，RPR作為一種技術(shù)發(fā)展方向，最終將取代共享環(huán)成為傳輸平臺(tái)以太網(wǎng)組網(wǎng)的主要應(yīng)用模式。

3 R P R技術(shù)在科考船應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.1 RPR技術(shù)特點(diǎn)

RPR（彈性分組環(huán)：Resilient Packet Ring）技術(shù)是為優(yōu)化數(shù)據(jù)包傳輸而提出的一種新的MAC層協(xié)議。它既利用了SDH技術(shù)對(duì)延時(shí)和抖動(dòng)性能嚴(yán)格保障、可靠的時(shí)鐘以及SDH環(huán)網(wǎng)50ms快速保護(hù)的長(zhǎng)處，又吸取了以太網(wǎng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)、靈活和擴(kuò)展性好的優(yōu)點(diǎn)。因此，它不僅能有效地支持環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和在光纖斷開(kāi)或連接失敗時(shí)實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)，同時(shí)具備數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝?、?jiǎn)單和低成本等典型以太網(wǎng)特性。SONET采用固定時(shí)隙分配技術(shù)來(lái)執(zhí)行帶寬分配和服務(wù)保護(hù)；以太網(wǎng)則依賴于以太網(wǎng)網(wǎng)橋或IP路由器來(lái)實(shí)現(xiàn)帶寬分配管理和服務(wù)保證。這樣，當(dāng)使用SONET時(shí)，網(wǎng)絡(luò)使用效率不高；當(dāng)使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量又得不到保證。RPR采用了以緩存器插入環(huán)（BIR）為基礎(chǔ)的優(yōu)化的MAC協(xié)議來(lái)彌補(bǔ)這些缺陷，提供新一代接入網(wǎng)所要求的恢復(fù)能力、有保證的服務(wù)質(zhì)量和管理能力。

3.2 科考船RPR技術(shù)應(yīng)用方式選擇

作為L(zhǎng)2層上的新的MAC協(xié)議， RPR可以基于不同的物理層(L1層)，即可以有基于SDH/SONET的RPR和基于WAN/LAN PHY的RPR。

圖1 RPR基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于SDH/SONET的RPR是從傳統(tǒng)的SDH/SONET平臺(tái)向數(shù)據(jù)和語(yǔ)音混合傳輸?shù)钠脚_(tái)擴(kuò)展， 在SDH/SONET的傳輸管道上根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要設(shè)定傳輸語(yǔ)音的VC通道和傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的RPR通道。傳輸語(yǔ)音的VC通道繼承所有SDH的特性，其保護(hù)倒換遵從標(biāo)準(zhǔn)的SDH環(huán)保護(hù)方式，從而保證了語(yǔ)音傳輸?shù)腝oS； 而著眼于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸?shù)腞PR通道則遵循RPR的保護(hù)倒換方式，并在RPR環(huán)上節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)接入點(diǎn)進(jìn)行公平控制， 擁塞處理， 以保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸?shù)腝oS， 同時(shí)，在業(yè)務(wù)接入點(diǎn)還支持VLAN及UNI/NNI等相應(yīng)功能，以保證LAN向MAN的無(wú)縫擴(kuò)展。

基于WAN/LAN PHY的RPR則是在純粹的數(shù)據(jù)平臺(tái)上構(gòu)造傳輸網(wǎng)絡(luò)。這時(shí)該環(huán)上承載的所有業(yè)務(wù)均為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，不存在專為語(yǔ)音設(shè)置的TDM通道。而基于WAN PHY的RPR和基于LAN PHY的RPR的主要在于WAN PHY提供了簡(jiǎn)化的SDH幀結(jié)構(gòu)，這種簡(jiǎn)化的幀結(jié)構(gòu)僅提供有關(guān)的SDH管理信息，而不提供SDH所能提供的其他的豐富信息和功能如保護(hù)倒換，時(shí)鐘同步等。

從科考船各系統(tǒng)業(yè)務(wù)傳輸?shù)男畔㈩愋蛠?lái)看，主要有語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)以及視頻幾個(gè)方面，傳輸平臺(tái)為全船的業(yè)務(wù)信息提供透明的傳輸路由，傳輸平臺(tái)不但要為科考船通信系統(tǒng)以外的測(cè)控系統(tǒng)、航海系統(tǒng)和氣象系統(tǒng)提供以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通道以及同步/異步數(shù)據(jù)通道，同時(shí)，作為通信系統(tǒng)的一部分，還需要為通信系統(tǒng)內(nèi)的其它分系統(tǒng)提供各種業(yè)務(wù)傳輸通道，包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)通道（包括以太網(wǎng)數(shù)據(jù)、同步/異步數(shù)據(jù)以及E1等）以及視頻圖像的傳輸通道等；另一方面，傳輸平臺(tái)作為船內(nèi)生活電話交換的核心，提供程控電話交換功能。顯然， 基于SDH/SONET的RPR可以使語(yǔ)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸各得其所，既保證語(yǔ)音業(yè)務(wù)能以其固有的方式傳輸，同時(shí)又使數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸不再完全拘泥于SDH傳輸方式的種種局限，使傳輸通道的利用率大大提高，并通過(guò)新的MAC層協(xié)議將LAN延伸到MAN/WAN，將LAN的眾多優(yōu)點(diǎn)亦擴(kuò)展到MAN/WAN。 相對(duì)于基于WAN/LAN PHY的RPR而言，基于SDH/SONET的RPR的帶寬利用率可能略低(通過(guò)采用VCAT， LCAS等下一代SDH的關(guān)鍵技術(shù)，可進(jìn)一步提高其帶寬利用率)，但能充分保證語(yǔ)音業(yè)務(wù)傳輸?shù)?QoS， 并與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和交換機(jī)直接對(duì)接， 因而更適于作為語(yǔ)音和數(shù)據(jù)混合傳輸?shù)慕y(tǒng)一平臺(tái)?；赟DH/SONET的RPR功能，用戶可根據(jù)需要， 指定環(huán)路的傳輸管道中傳輸TDM的通道容量和傳輸分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的通道容量。

在一個(gè)物理環(huán)中，可根據(jù)需要，指定一個(gè)或多個(gè)RPR環(huán)，而語(yǔ)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)雖然走的同一個(gè)光纖(或波長(zhǎng))，但互不相干，從而可充分保證了語(yǔ)音業(yè)務(wù)的QoS。 TDM通道采用單向通道或雙向復(fù)用段保護(hù)環(huán)，而數(shù)據(jù)通道則采用RPR方式，因而不再需要預(yù)留專用保護(hù)帶寬。 兩種通道按各自的機(jī)制進(jìn)行保護(hù)倒換， 均能保證小于50ms的保護(hù)倒換時(shí)間。

3.3 采用RPR傳輸?shù)墓ぷ髁鞒?/h3>

內(nèi)嵌RPR的基于SDH的MSTP是從傳統(tǒng)的SDH/SONET平臺(tái)向承載數(shù)據(jù)和話音的多業(yè)務(wù)綜合傳送平臺(tái)發(fā)展的產(chǎn)物，并且是新一代基于SDH的MSTP的主要技術(shù)特征之一，即在SDH的傳輸管道上根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要設(shè)定傳送TDM話音業(yè)務(wù)的VC通道和傳送IP等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的RPR通道（n×VC-X）帶寬，其對(duì)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的處理工作流程如圖3所示。

圖3 基于SDH的RPR系統(tǒng)工作流程

3.4 應(yīng)用實(shí)例

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是科考船重要組成部分，數(shù)字視頻傳輸?shù)囊曨l分系統(tǒng)包括視頻前端設(shè)備、傳輸平臺(tái)提供的視頻壓縮編碼處理設(shè)備、傳輸平臺(tái)提供的圖像數(shù)據(jù)上傳以及組播的以太網(wǎng)傳輸通道，視頻業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求較高，通過(guò)RPR技術(shù)的應(yīng)用，提高了傳輸質(zhì)量，對(duì)改善圖像停頓，馬賽克現(xiàn)象有較大改進(jìn)。

3.5 傳輸平臺(tái)傳輸試驗(yàn)IP網(wǎng)數(shù)據(jù)方式

根據(jù)以上分析， PP方式和ESR方式對(duì)高速I(mǎi)P業(yè)務(wù)支持性能不如RPR方式，采用RPR方式傳輸試驗(yàn)IP數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)據(jù)時(shí)，傳輸方式如圖4所示。

圖4 傳輸平臺(tái)傳輸試驗(yàn)IP網(wǎng)數(shù)據(jù)方式

要在傳輸平臺(tái)SDH環(huán)上運(yùn)行RPR虛擬環(huán)，需要解決兩個(gè)問(wèn)題。第一，RPR幀如何映射成SDH幀；第二，RPR的保護(hù)切換機(jī)制如何與SDH的保護(hù)切換機(jī)制協(xié)調(diào)工作。RPR幀采用通用幀處理程序（GFP）的封裝方式，并且采用虛容器（VC）通道的虛級(jí)聯(lián)映射到SDH幀中映射過(guò)程如圖5所示。

圖5 RPR幀映射到SDH幀

RPR環(huán)和SDH環(huán)都能夠?qū)崿F(xiàn)50ms的保護(hù)切換機(jī)制，當(dāng)RPR運(yùn)行在SDH環(huán)上時(shí)，因?yàn)樗鼈兙哂邢嗤谋Ｗo(hù)切換時(shí)間，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上有故障發(fā)生時(shí)，如果讓它們同時(shí)進(jìn)行保護(hù)切換，勢(shì)必會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題。有兩個(gè)解決方法：一是只允許一種保護(hù)機(jī)制工作；另一種方法是兩個(gè)保護(hù)機(jī)制同時(shí)工作，給RPR的保護(hù)機(jī)制加一個(gè)延遲（hold-off）時(shí)間,讓SDH的保護(hù)切換機(jī)制首先響應(yīng)故障，只讓RPR處理SDH不能處理的故障。

由于這種方案是構(gòu)建在SDH上的，它并不能克服SDH固有的缺點(diǎn)。它相對(duì)于EoS的優(yōu)點(diǎn)是它實(shí)現(xiàn)了帶寬共享機(jī)制，能夠讓環(huán)中節(jié)點(diǎn)公平的共享帶寬。這種方案另一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)就是隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷增長(zhǎng)，只需在SDH網(wǎng)絡(luò)中增加分配給RPR的帶寬，而不需要更新設(shè)備，就可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的擴(kuò)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

IP技術(shù)以接入靈活、使用方便、能屏蔽各種低層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。隨著測(cè)控、測(cè)發(fā)等試驗(yàn)IP數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)，為適應(yīng)未來(lái)試驗(yàn)任務(wù)的發(fā)展需求，簡(jiǎn)化信息傳遞關(guān)系，基地試驗(yàn)通信網(wǎng)絡(luò)必然要向IP化方向發(fā)展。以SDH光傳輸網(wǎng)為基礎(chǔ)的科考船綜合信息系統(tǒng)在今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)將成為科考船通信基礎(chǔ)設(shè)施，RPR等各種技術(shù)在其中的廣泛應(yīng)用將大大改善科考船綜合信息傳輸系統(tǒng)的傳輸高速I(mǎi)P數(shù)據(jù)的性能。

[1]韋樂(lè)平.光同步數(shù)字傳送網(wǎng)(修訂本)[M].北京:人民郵電出版社,2003.

[2]張曄.融合RPR功能的新一代MSTP[N].人民郵電報(bào),2005.

[3]城域網(wǎng)新亮點(diǎn):多業(yè)務(wù)傳輸平臺(tái)(MSTP)[N].人民郵電報(bào),2004.