DPT技術在高速公路聯網中的應用

江代有,孫大躍

摘 要：為了高速公路廣域網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，并在高速公路聯網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絡傳輸多種媒體的需求。

關鍵詞：DPT； 寬帶； 高速公路； 聯網

中圖分類號：TN818-34

文獻標識碼：A

文章編號：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

我國高速公路的發展正在從公路建設的本身向高速公路的現代化管理邁進，其轉折標志在于高速公路路網的逐漸形成并以此對信息傳輸及交換提出的新要求，如收費系統的“一卡通”工程。顯然，傳統的三大系統(通信系統、收費系統、監控系統)尚不能實現這一要求。因此，建立高速公路的廣域計算機網絡并構造公路交通的業務信息系統，已成為必然趨勢。

1 DPT技術的工作原理

DPT(Dynamic Packet Transport，動態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。空間復用協議(Spatial Reuse Protocol，SRP)是一種與媒體無關的MAC層協議，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，其中每一根光纖都可以用來傳輸數據和傳輸反方向的控制信號。其工作原理如圖1所示。

為了區分兩個環，不妨將一個叫內環，另一個叫外環。SRP運行時，在一個方向發送數據(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據流干擾(例如排隊、突發擁塞等)，能夠快速傳輸，從而為帶寬的進一步優化和網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。媒體的無關特性還能使DPT運行在上述介質的混合環境中，從而提供了一種向純IP優化光纖網絡平滑過渡的解決方案。

2 DPT技術的特點

動態IP光纖傳輸技術DPT具有如下特點：

空間復用 一根光纖環可分段傳輸數據，因而可以提供至少兩倍的帶寬提升因子。

雙環結構 兩根光纖同時傳輸數據，使帶寬得到兩倍的提高。

公平機制 所有節點對帶寬具有同等的控制權，從而為帶寬的統計復用提供了最佳的保障。

統計復用 網絡帶寬分段使用，且任意節點間富余的帶寬可以被其他節點所使用，以成倍提高可用帶寬。如圖2所示。

圖2 DPT的統計復用圖

擴展性 一個環上的節點數可以最高至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)更好的網絡自愈功能。不僅可以在50 ms內切換光纖，而且由于它是IP-Aware的，可以在50 ms內恢復IP業務，不需要路由表的重新收斂。

IP業務映射 可以直接映射和支持IP包的優先級，直接支持IP包的廣播以及其他IP業務控制功能。

即插即用 簡單的環形結構和自動發現機制使網絡設備的配置變得十分簡單。例如，在一個網狀網中，增加一個節點需配置2N個端口，而在一個環形網中，增加一個節點最多只需要配置一對端口。

統一網管 從物理層到鏈路層到網絡層全部三層的網絡管理不再需要不同的網管系統。

高性能價格比 一個SRP環上的每個設備永遠只需要一對SRP端口(而點對點網狀網中，每節點需N2個端口)，從而使網絡擴容時不再需要增加端口，大大降低了網絡成本。同時，其高可靠性還大大降低了運行維護成本，并提高了生產效率。

對于新一代的營運級網絡來說，DPT是一種新紀元網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，從而提高生產效率。綜合起來，DPT技術將為SD-HWnet帶來如下一些利益：

(1) 有效投資。IP光纖環的組建，使高速公路廣域網絡在投資結構上發生了根本性的變化，大大提高了投資效率。例如，廣域網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層的集成網絡管理方式，不僅大大降低了營運成本，也大大提高了生產效率。

(2) 增強IP業務。DPT技術直接支持和增強各種IP業務，例如VoIP、視頻、VPN等業務，而且更加穩定可靠，從而為經營者帶來更加豐厚的增值服務利潤。

(3) 網絡的健壯性。由于提供了先期的性能監測、錯誤監測、錯誤定位以及智能保護交換機制(IPS)，網絡具備高級的自愈功能，使IP業務穩定可靠。可靠性是高速光纖網絡的重要特性；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優化光學技術，DPT以新的更穩定可靠的網絡體系結構為網絡提供了持續發展的道路。

3 采用DPT技術構造高速公路廣域網絡

在工程設計中，可根據地域的分布情況以及各點的數據流量設置DPT主環節點和二級環節點，主環和二級環的鏈接可以采用環相切的方式進行。

作為高速公路的主干網絡設計，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域內的管理處的管理。其設計原則應當是：

主干網絡應當從地域上覆蓋所轄區域，環網上的節點數量不宜太多，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絡的傳輸速率。

二級環網的建設應根據分中心轄區和流量配置，可以在主干網絡之外鏈接多個二級環網。最終由二級環網完整地覆蓋整個高速路域。

二級環網的傳輸速率選擇應當低于主干環網一個數量級。如主干環網為STM-4，二級環網的選擇應當為STM-1等。

DPT環網的應用主要是為了解決高速公路網絡的鏈型連接問題，即采用與SDH環相類似的方法，這對于長途鏈路非常有效。但對于城域內的網絡連接，應當視情況而定，可采用IPOS與DTP的結合來構造城域網絡。本例如圖3所示。

值得指出的是，DPT雙纖環有著與SDH雙纖環相類似的鏈接形式，但內涵卻大不相同。

(1) SDH次環的功用是為主環做備份，即當主環出現故障時自動切換到次環上工作。平時并不承載數據，是一種“冷備份”的方式。而DPT環則不然，在正常期時主環與次環均參與數據傳輸，形成了兩倍的帶寬。當故障出現時，由次環在50 ms中自動接替主環工作，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據流干擾(例如排隊、突發擁塞等)，能夠快速傳輸，從而為帶寬的進一步優化和網絡的高速自愈提供了保障。

圖3 采用DPT環網構造省域高速路網絡的示例

(2) DPT技術可以透明地運行在現有的各種重要光纖基礎設施上：例如裸光纖、波分復用(WDM)、SDH點對點或環等。媒體的無關特性還能使DPT運行在上述介質的混合環境中，可以方便地實現不同的網絡拓撲和網絡應用。

(3) 由于DPT環可以方便地實現二級次環的接入，其網絡的帶寬可以被分段使用，其任意節點間的富余帶寬均可以被其他節點所使用，以此來成倍提高應用帶寬。

(4) DPT環可以提供比SDH的自動保護交換(APS)更好的網絡自愈功能。不僅可以在50 ms內切換光纖，而且由于它是IP-Aware的，可以在50 ms內恢復IP業務，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

包的優先級，直接支持IP包的廣播以及其他IP業務的控制功能，對于末端IP應用有著很大的益處。

(6) 由于DPT環支持了從物理層到鏈路層到網絡層全部三層工作。與SDH不同，DPT的網絡管理不再需要不同層面上的網管系統，實現了網絡“一管到底”。

4 結 語

高速公路的廣域網絡從業務上必須涵蓋收費系統、監控系統和通信系統。在傳輸媒體上必須包含有：數據、圖像和音頻。這就要求高速公路廣域光纖網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技術因為其優點將越來越多地應用于高速公路聯網中。

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