DPT技術(shù)在高速公路聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

江代有,孫大躍

摘 要：為了高速公路廣域網(wǎng)絡(luò)傳輸多種媒體的需要，采用對(duì)比的方法分析了DPT技術(shù)的工作原理與技術(shù)特點(diǎn)，并在高速公路聯(lián)網(wǎng)的工程實(shí)踐具體應(yīng)用了DPT技術(shù)，得出了DPT技術(shù)可以很好地解決高速公路廣域網(wǎng)絡(luò)傳輸多種媒體的需求。

關(guān)鍵詞：DPT； 寬帶； 高速公路； 聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TN818-34

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-373X(2011)09-0200-03

Application of DPT Technology in Highway Network

JIANG Dai-you,SUN Da-yue

(Information Engineering College,Changan University,Xian 710064,China)

Abstract： For fulfill the requirement that a variety of media transmitted by wide area network in highway,the working principle and technical features of DPT technology are analyzed using contrast method,and the DPT technology is used in engineering practice of the highway network. A good solution of DPT technology can be obtained to meet that a variety of media can be transmitted by wide area network in highway.

Keywords： DPT； broadband； highway； networking

我國(guó)高速公路的發(fā)展正在從公路建設(shè)的本身向高速公路的現(xiàn)代化管理邁進(jìn)，其轉(zhuǎn)折標(biāo)志在于高速公路路網(wǎng)的逐漸形成并以此對(duì)信息傳輸及交換提出的新要求，如收費(fèi)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(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng))尚不能實(shí)現(xiàn)這一要求。因此，建立高速公路的廣域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)并構(gòu)造公路交通的業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)，已成為必然趨勢(shì)。

1 DPT技術(shù)的工作原理

DPT(Dynamic Packet Transport，動(dòng)態(tài)IP光纖傳輸)技術(shù)，采用了一種全新的機(jī)制，在光纖上直接傳輸IP包，而其MAC層地址采用空間復(fù)用MAC地址?？臻g復(fù)用協(xié)議(Spatial Reuse Protocol，SRP)是一種與媒體無(wú)關(guān)的MAC層協(xié)議，可以用于各種物理層技術(shù)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(lái)傳輸數(shù)據(jù)和傳輸反方向的控制信號(hào)。其工作原理如圖1所示。

為了區(qū)分兩個(gè)環(huán)，不妨將一個(gè)叫內(nèi)環(huán)，另一個(gè)叫外環(huán)。SRP運(yùn)行時(shí)，在一個(gè)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(hào)(上行流)。兩根光纖互為控制，因此共有兩個(gè)上行流和兩個(gè)下行流。這樣，SRP便能最大限度地利用光纖的傳輸帶寬。同時(shí)，由于控制信號(hào)不受數(shù)據(jù)流干擾(例如排隊(duì)、突發(fā)擁塞等)，能夠快速傳輸，從而為帶寬的進(jìn)一步優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)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(wú)關(guān)特性，DPT技術(shù)可以透明地運(yùn)行在現(xiàn)有的各種重要光纖基礎(chǔ)設(shè)施上：裸光纖、波分復(fù)用(WDM)或SDH點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或環(huán)。媒體的無(wú)關(guān)特性還能使DPT運(yùn)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(luò)平滑過(guò)渡的解決方案。

2 DPT技術(shù)的特點(diǎn)

動(dòng)態(tài)IP光纖傳輸技術(shù)DPT具有如下特點(diǎn)：

空間復(fù)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(gòu) 兩根光纖同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，使帶寬得到兩倍的提高。

公平機(jī)制 所有節(jié)點(diǎn)對(duì)帶寬具有同等的控制權(quán)，從而為帶寬的統(tǒng)計(jì)復(fù)用提供了最佳的保障。

統(tǒng)計(jì)復(fù)用 網(wǎng)絡(luò)帶寬分段使用，且任意節(jié)點(diǎn)間富余的帶寬可以被其他節(jié)點(diǎn)所使用，以成倍提高可用帶寬。如圖2所示。

圖2 DPT的統(tǒng)計(jì)復(fù)用圖

擴(kuò)展性 一個(gè)環(huán)上的節(jié)點(diǎn)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(kuò)展到足夠的程度。

可靠性 可以提供比SDH的自動(dòng)保護(hù)交換(APS)更好的網(wǎng)絡(luò)自愈功能。不僅可以在50 ms內(nèi)切換光纖，而且由于它是IP-Aware的，可以在50 ms內(nèi)恢復(fù)IP業(yè)務(wù)，不需要路由表的重新收斂。

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

即插即用 簡(jiǎn)單的環(huán)形結(jié)構(gòu)和自動(dòng)發(fā)現(xiàn)機(jī)制使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置變得十分簡(jiǎn)單。例如，在一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)中，增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)需配置2N個(gè)端口，而在一個(gè)環(huán)形網(wǎng)中，增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)最多只需要配置一對(duì)端口。

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

高性能價(jià)格比 一個(gè)SRP環(huán)上的每個(gè)設(shè)備永遠(yuǎn)只需要一對(duì)SRP端口(而點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)狀網(wǎng)中，每節(jié)點(diǎn)需N2個(gè)端口)，從而使網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)不再需要增加端口，大大降低了網(wǎng)絡(luò)成本。同時(shí)，其高可靠性還大大降低了運(yùn)行維護(hù)成本，并提高了生產(chǎn)效率。

對(duì)于新一代的營(yíng)運(yùn)級(jí)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，DPT是一種新紀(jì)元網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)構(gòu)架的極其重要的技術(shù)，DPT各種技術(shù)特性的設(shè)計(jì)都是為了網(wǎng)絡(luò)能夠在保證高品質(zhì)服務(wù)的前提下，進(jìn)一步減少投資和營(yíng)運(yùn)成本，從而提高生產(chǎn)效率。綜合起來(lái)，DPT技術(shù)將為SD-HWnet帶來(lái)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(luò)在投資結(jié)構(gòu)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(luò)不再需要在昂貴的時(shí)分復(fù)用(TDM)設(shè)備(如SDH設(shè)備)上進(jìn)行投資，卻能獲得同樣的帶寬；同時(shí)，又能采用空間復(fù)用和統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)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(luò)管理方式，不僅大大降低了營(yíng)運(yùn)成本，也大大提高了生產(chǎn)效率。

(2) 增強(qiáng)IP業(yè)務(wù)。DPT技術(shù)直接支持和增強(qiáng)各種IP業(yè)務(wù)，例如VoIP、視頻、VPN等業(yè)務(wù)，而且更加穩(wěn)定可靠，從而為經(jīng)營(yíng)者帶來(lái)更加豐厚的增值服務(wù)利潤(rùn)。

(3) 網(wǎng)絡(luò)的健壯性。由于提供了先期的性能監(jiān)測(cè)、錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)、錯(cuò)誤定位以及智能保護(hù)交換機(jī)制(IPS)，網(wǎng)絡(luò)具備高級(jí)的自愈功能，使IP業(yè)務(wù)穩(wěn)定可靠。可靠性是高速光纖網(wǎng)絡(luò)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(kuò)展通車能力的同時(shí)，交通規(guī)則卻更加嚴(yán)格：更遠(yuǎn)的安全車距、嚴(yán)禁行人穿越等，并增設(shè)應(yīng)急車道提高可靠性。沒(méi)有足夠的可靠性保障，網(wǎng)絡(luò)與公路一樣不能“提速”；否則，會(huì)潛伏災(zāi)難性的后果。

(4) 充分的擴(kuò)展性。作為通信新紀(jì)元的關(guān)鍵IP優(yōu)化光學(xué)技術(shù)，DPT以新的更穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)提供了持續(xù)發(fā)展的道路。

3 采用DPT技術(shù)構(gòu)造高速公路廣域網(wǎng)絡(luò)

在工程設(shè)計(jì)中，可根據(jù)地域的分布情況以及各點(diǎn)的數(shù)據(jù)流量設(shè)置DPT主環(huán)節(jié)點(diǎn)和二級(jí)環(huán)節(jié)點(diǎn)，主環(huán)和二級(jí)環(huán)的鏈接可以采用環(huán)相切的方式進(jìn)行。

作為高速公路的主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，DPT交換機(jī)最低放置在管理處一級(jí)。總中心實(shí)施對(duì)各分中心的管理，各分中心實(shí)施著對(duì)其所轄區(qū)域內(nèi)的管理處的管理。其設(shè)計(jì)原則應(yīng)當(dāng)是：

主干網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)從地域上覆蓋所轄區(qū)域，環(huán)網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)量不宜太多，主要連接分中心一級(jí)和本中心所轄管理處。傳輸速率應(yīng)當(dāng)選擇高于二級(jí)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率。

二級(jí)環(huán)網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)根據(jù)分中心轄區(qū)和流量配置，可以在主干網(wǎng)絡(luò)之外鏈接多個(gè)二級(jí)環(huán)網(wǎng)。最終由二級(jí)環(huán)網(wǎng)完整地覆蓋整個(gè)高速路域。

二級(jí)環(huán)網(wǎng)的傳輸速率選擇應(yīng)當(dāng)?shù)陀谥鞲森h(huán)網(wǎng)一個(gè)數(shù)量級(jí)。如主干環(huán)網(wǎng)為STM-4，二級(jí)環(huán)網(wǎng)的選擇應(yīng)當(dāng)為STM-1等。

DPT環(huán)網(wǎng)的應(yīng)用主要是為了解決高速公路網(wǎng)絡(luò)的鏈型連接問(wèn)題，即采用與SDH環(huán)相類似的方法，這對(duì)于長(zhǎng)途鏈路非常有效。但對(duì)于城域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)連接，應(yīng)當(dāng)視情況而定，可采用IPOS與DTP的結(jié)合來(lái)構(gòu)造城域網(wǎng)絡(luò)。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(dāng)主環(huán)出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)切換到次環(huán)上工作。平時(shí)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(shí)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(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，由次環(huán)在50 ms中自動(dòng)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(shí)，由于控制信號(hào)不受數(shù)據(jù)流干擾(例如排隊(duì)、突發(fā)擁塞等)，能夠快速傳輸，從而為帶寬的進(jìn)一步優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)的高速自愈提供了保障。

圖3 采用DPT環(huán)網(wǎng)構(gòu)造省域高速路網(wǎng)絡(luò)的示例

(2) DPT技術(shù)可以透明地運(yùn)行在現(xiàn)有的各種重要光纖基礎(chǔ)設(shè)施上：例如裸光纖、波分復(fù)用(WDM)、SDH點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或環(huán)等。媒體的無(wú)關(guān)特性還能使DPT運(yùn)行在上述介質(zhì)的混合環(huán)境中，可以方便地實(shí)現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

(3) 由于DPT環(huán)可以方便地實(shí)現(xiàn)二級(jí)次環(huán)的接入，其網(wǎng)絡(luò)的帶寬可以被分段使用，其任意節(jié)點(diǎn)間的富余帶寬均可以被其他節(jié)點(diǎn)所使用，以此來(lái)成倍提高應(yīng)用帶寬。

(4) DPT環(huán)可以提供比SDH的自動(dòng)保護(hù)交換(APS)更好的網(wǎng)絡(luò)自愈功能。不僅可以在50 ms內(nèi)切換光纖，而且由于它是IP-Aware的，可以在50 ms內(nèi)恢復(fù)IP業(yè)務(wù)，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(jí)，直接支持IP包的廣播以及其他IP業(yè)務(wù)的控制功能，對(duì)于末端IP應(yīng)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(luò)層全部三層工作。與SDH不同，DPT的網(wǎng)絡(luò)管理不再需要不同層面上的網(wǎng)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)“一管到底”。

4 結(jié) 語(yǔ)

高速公路的廣域網(wǎng)絡(luò)從業(yè)務(wù)上必須涵蓋收費(fèi)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(luò)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(shù)可以很好地解決這一問(wèn)題，DPT技術(shù)因?yàn)槠鋬?yōu)點(diǎn)將越來(lái)越多地應(yīng)用于高速公路聯(lián)網(wǎng)中。

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文