DPT技术在高速公路联网中的应用

摘要： 为了高速公路广域网络传输多种媒体的需要， 采用对比的方法分析了DPT 技术的工作原理与技术特点， 并在高速公路联网的工程实践具体应用了DPT 技术， 得出了DPT 技术可以很好地解决高速公路广域网络传输多种媒体的需求。
   　　我国高速公路的发展正在从公路建设的本身向高速公路的现代化管理迈进， 其转折标志在于高速公路路网的逐渐形成并以此对信息传输及交换提出的新要求，如收费系统的"一卡通" 工程。显然， 传统的三大系统（ 通信系统、收费系统、监控系统） 尚不能实现这一要求。
   　　因此， 建立高速公路的广域计算机网络并构造公路交通的业务信息系统， 已成为必然趋势。
   　　1  DPT 技术的工作原理
   　　DPT （ Dynamic Packet T ranspo rt, 动态IP 光纤传输） 技术， 采用了一种全新的机制， 在光纤上直接传输IP 包， 而其MAC 层地址采用空间复用MAC 地址。空间复用协议（ Spat ial Reuse Pr otoco l, SRP） 是一种与媒体无关的MAC 层协议， 可以用于各种物理层技术之上。典型的用法是由两根反向光纤组成SRP 环， 其中每一根光纤都可以用来传输数据和传输反方向的控制信号。其工作原理如图1 所示。
   　　为了区分两个环， 不妨将一个叫内环， 另一个叫外环。SRP 运行时， 在一个方向发送数据（ 下行流） , 而在反方向的另一根光纤上传输控制信号（ 上行流） 。两根光纤互为控制， 因此共有两个上行流和两个下行流。这样， SRP 便能最大限度地利用光纤的传输带宽。同时，由于控制信号不受数据流干扰（ 例如排队、突发拥塞等） , 能够快速传输， 从而为带宽的进一步优化和网络的高速自愈提供了保障。
   
   图1  DPT 的工作原理
   　　由于SRP 的媒体无关特性， DPT 技术可以透明地运行在现有的各种重要光纤基础设施上： 裸光纤、波分复用（WDM） 或SDH 点对点或环。媒体的无关特性还能使DPT 运行在上述介质的混合环境中， 从而提供了一种向纯IP 优化光纤网络平滑过渡的解决方案。
   　　2  DPT 技术的特点
   　　动态IP 光纤传输技术DPT 具有如下特点：
   　　空间复用: 一根光纤环可分段传输数据， 因而可以提供至少两倍的带宽提升因子。
   　　双环结构：两根光纤同时传输数据， 使带宽得到两倍的提高。
   　　公平机制：所有节点对带宽具有同等的控制权， 从而为带宽的统计复用提供了最佳的保障。
   　　统计复用：网络带宽分段使用， 且任意节点间富余的带宽可以被其他节点所使用， 以成倍提高可用带宽。
   　　如图2 所示。
   
   图2  DPT 的统计复用图
   　　扩展性： 一个环上的节点数可以最高至128, 单端口速率可以最高至10 Gb/ s, 地理范围可以像SDH 一样扩展到足够的程度。
   　　可靠性：可以提供比SDH 的自动保护交换（ APS）更好的网络自愈功能。不仅可以在50 ms 内切换光纤，而且由于它是IPAw are 的， 可以在50 ms 内恢复IP 业务， 不需要路由表的重新收敛。
   　　IP 业务映射：可以直接映射和支持IP 包的优先级， 直接支持IP 包的广播以及其他IP 业务控制功能。
   　　即插即用：简单的环形结构和自动发现机制使网络设备的配置变得十分简单。例如， 在一个网状网中，增加一个节点需配置2N 个端口， 而在一个环形网中，增加一个节点最多只需要配置一对端口。
   　　统一网管：从物理层到链路层到网络层全部三层的网络管理不再需要不同的网管系统。
   　　高性能价格比： 一个SRP 环上的每个设备永远只需要一对SRP 端口（ 而点对点网状网中， 每节点需N2 个端口） , 从而使网络扩容时不再需要增加端口， 大大降低了网络成本。同时， 其高可靠性还大大降低了运行维护成本， 并提高了生产效率。
   　　对于新一代的营运级网络来说， DPT 是一种新纪元网络基础构架的极其重要的技术， DPT 各种技术特性的设计都是为了网络能够在保证高品质服务的前提下， 进一步减少投资和营运成本， 从而提高生产效率。
   　　综合起来， DPT 技术将为SDH Wnet 带来如下一些利益：
   　　（ 1） 有效投资。IP 光纤环的组建， 使高速公路广域网络在投资结构上发生了根本性的变化， 大大提高了投资效率。例如， 广域网络不再需要在昂贵的时分复用（ TDM） 设备（ 如SDH 设备） 上进行投资， 却能获得同样的带宽； 同时， 又能采用空间复用和统计复用技术最有效地使用这些带宽而获得更高的效益。再如， 从物理层到IP 层的集成网络管理方式， 不仅大大降低了营运成本， 也大大提高了生产效率。
   
    　　（ 2） 增强IP 业务。DPT 技术直接支持和增强各种IP 业务， 例如V oIP、视频、VPN 等业务， 而且更加稳定可靠， 从而为经营者带来更加丰厚的增值服务利润。
   　　（ 3） 网络的健壮性。由于提供了先期的性能监测、错误监测、错误定位以及智能保护交换机制（ IPS） , 网络具备高级的自愈功能， 使IP 业务稳定可靠。可靠性是高速光纤网络的重要特性； 这正如高速公路的修建，在减少交叉、减少红绿灯、平整路面以提高车速和扩展通车能力的同时， 交通规则却更加严格： 更远的安全车距、严禁行人穿越等， 并增设应急车道提高可靠性。没有足够的可靠性保障， 网络与公路一样不能“提速”； 否则， 会潜伏灾难性的后果。
   　　（ 4） 充分的扩展性。作为通信新纪元的关键IP 优化光学技术， DPT 以新的更稳定可靠的网络体系结构为网络提供了持续发展的道路。
   　　3  采用DPT技术构造高速公路广域网络
   　　在工程设计中， 可根据地域的分布情况以及各点的数据流量设置DPT 主环节点和二级环节点， 主环和二级环的链接可以采用环相切的方式进行。
   　　作为高速公路的主干网络设计， DPT 交换机最低放置在管理处一级。总中心实施对各分中心的管理， 各分中心实施着对其所辖区域内的管理处的管理。其设计原则应当是：
   　　主干网络应当从地域上覆盖所辖区域， 环网上的节点数量不宜太多， 主要连接分中心一级和本中心所辖管理处。传输速率应当选择高于二级网络的传输速率。
   　　二级环网的建设应根据分中心辖区和流量配置， 可以在主干网络之外链接多个二级环网。最终由二级环网完整地覆盖整个高速路域。
   　　二级环网的传输速率选择应当低于主干环网一个数量级。如主干环网为STM4, 二级环网的选择应当为STM1 等。
   　　DPT 环网的应用主要是为了解决高速公路网络的链型连接问题， 即采用与SDH 环相类似的方法， 这对于长途链路非常有效。但对于城域内的网络连接， 应当视情况而定， 可采用IPOS 与DT P 的结合来构造城域网络。本例如图3 所示。
   　　值得指出的是， DPT 双纤环有着与SDH 双纤环相类似的链接形式， 但内涵却大不相同。
   　　（ 1） SDH 次环的功用是为主环做备份， 即当主环出现故障时自动切换到次环上工作。平时并不承载数据， 是一种"冷备份"的方式。而DPT 环则不然， 在正常期时主环与次环均参与数据传输， 形成了两倍的带宽。
   　　当故障出现时， 由次环在50 ms 中自动接替主环工作，是一种“热备份”方式。这样， 便能最大限度地利用光纤的传输带宽。同时， 由于控制信号不受数据流干扰（ 例如排队、突发拥塞等） , 能够快速传输， 从而为带宽的进一步优化和网络的高速自愈提供了保障。
   
   图3  采用DPT 环网构造省域高速路网络的示例
   　　（ 2） DPT 技术可以透明地运行在现有的各种重要光纤基础设施上： 例如裸光纤、波分复用（ WDM） 、SDH点对点或环等。媒体的无关特性还能使DPT 运行在上述介质的混合环境中， 可以方便地实现不同的网络拓扑和网络应用。
   　　（ 3） 由于DPT 环可以方便地实现二级次环的接入，其网络的带宽可以被分段使用， 其任意节点间的富余带宽均可以被其他节点所使用， 以此来成倍提高应用带宽。
   　　（ 4） DPT 环可以提供比SDH 的自动保护交换（ APS） 更好的网络自愈功能。不仅可以在50 ms 内切换光纤， 而且由于它是IPAw are 的， 可以在50 ms 内恢复IP 业务， 不需要路由表的重新收敛。
   　　（ 5） DPT 底层的帧格式依然是SDH 的帧格式， 但它的上层接口完全是IP 接口， 可以直接映射和支持IP包的优先级， 直接支持IP 包的广播以及其他IP 业务的控制功能， 对于末端IP 应用有着很大的益处。
   　　（ 6） 由于DPT 环支持了从物理层到链路层到网络层全部三层工作。与SDH 不同， DPT 的网络管理不再需要不同层面上的网管系统， 实现了网络 一管到底！。
   　　4  结 语
   　　高速公路的广域网络从业务上必须涵盖收费系统、监控系统和通信系统。在传输媒体上必须包含有：数据、图像和音频。这就要求高速公路广域光纤网络的组建具有宽带接口， 包容上述三种媒体的共同传输。而DPT 技术可以很好地解决这一问题， DPT 技术因为其优点将越来越多地应用于高速公路联网中。