大型艦船傳輸網絡技術體制初探

鐘熙宇

【摘要】 ? ?目前的大型艦船，目前正在開展“多網合一”工作，期望用一張網取代之前分別建設的網絡。文章對電信級以太網、PTN技術作了比較，根據艦船網絡業務的需求和特征對兩種技術體制進行了分析，給出了網絡技術體制選擇的建議。

【關鍵詞】 ? ?電信級以太網 ? ?PTN ? ?網絡體制

引言：

目前的大型艦船中，多個應用系統分別部署了基礎網絡設施，作為信息傳輸和交換的平臺。隨著信息化水平和集成優化要求的飛速提升，目前正在開展“多網合一”工作，期望用一張網作為覆蓋全艦的信息骨干傳輸網絡，取代之前各系統分別建設的網絡。以下根據艦船各應用系統實際需求，從實際需求和技術體制等方面對網絡技術體制進行了分析，以便于實際應用的選擇。

一、承載的業務與需求

全艦網絡作為全艦公共信息基礎設施，實現全艦信息系統的綜合接入、傳輸和路由功能，是全艦信息共享和互聯互通的基礎條件。全艦網絡應具備如下特性：

1.開放性、可擴展性

應采用開放式體系架構設計，支持網絡功能和架構的擴展演進，滿足未來的擴展需求;

2.多業務承載

要向所有信息系統提供無差別的網絡接入及數據傳輸服務。要滿足多樣化的接口需要;滿足多種機制的業務在網絡中的傳輸需要。

3.高服務質量保證

應具備多層次、多業務的QoS能力，支持多業務端到端帶寬保證及多層次報文優先級分類和調度能力。

4.高可靠性

應具備極強的健壯性和抗毀自愈能力，確保網絡出現鏈路、設備等多種故障情況下的正常通信，滿足局部故障時關鍵業務零中斷的需求。

5.網絡易用性

全船網絡的系統復雜性和通信復雜性增加后，必須提升網絡自動化運維管理水平，簡化網絡配置管理難度，提高可用性。

6.網絡安全性

加強安全防御體系和安全防護能力的設計，建立完善的安全防護架構和措施。

1.1帶寬需求分析

大型艦船內部網絡的帶寬需求，與各業務系統本身數據量的大小、應用層協議所表述的通信格式及通信方式密切相關。下面，我們以某型大型艦船平臺為例。

全船共可分為探測系統、通信系統和船舶管理系統的三大類業務。傳輸網絡上傳輸的信息主要包括狀態、目標、導航信息等公共數據、操作和命令數據、視頻、全景圖片、海圖、云圖、記錄數據及監控和保障類數據。

1.1.1探測系統

探測系統包括數據業務、視頻業務、圖像類業務和存儲業務。

其中數據類業務帶寬需求約為1.2Gbps;視頻類業務帶寬需求約為1.7Gbps;圖像類業務帶寬需求（海圖、云圖數據下載）約為0.16Gbps;艦船內部各處的視頻監視圖像需要存儲，以每路攝像頭帶寬需求4～6Mbps，全船需要存儲的攝像頭數量600個計算，此類業務帶寬需求為3.6Gbps。上述業務總的帶寬需求約為6.66Gbps。為避免網絡擁塞，考慮網絡的利用率和負載因素，帶寬使用應小于70%，該大型艦船平臺探測系統總的帶寬需求應為9.51Gbps。

1.1.2通信系統

通信系統包括管理類業務、話音通信業務、辦公類業務、視頻監視類業務和閉路電視業務。

其中管理類業務帶寬需求約為300Mbps;話音通信業務帶寬需求約為500Mbps;辦公類業務帶寬需求約為2Gbps;視頻監視類業務包括各處操作臺實時調看和回看攝像頭，以每路攝像頭帶寬需求4～6Mbps，全船需要存儲的攝像頭數量600個計算，此類業務帶寬需求為3.6Gbps;閉路電視業務帶寬需求約為2Gbps;

統計上述通信系統總的帶寬需求約為8.4Gbps。

1.1.3船舶管理系統

船舶管理系統主要包括數據業務信息、采集控制信息、視頻業務和音頻業務信息。其中占用帶寬較大的主要為視頻業務?？紤]網絡利用率和帶寬冗余，船舶管理業務主干鏈路網絡帶寬為10Gbps。

1.2業務特征分析

從發送時機上看，其中某些數據具有速率穩定性和傳送周期性，某些數據具有典型突發特性，另一些數據可能存在周期性大尺寸數據和小尺寸突發數據同時交互的情況;

從設備區域來看，某些交互數據在本艙室或鄰近艙室，可在本區域接入交換機組內完成交互。某些交互數據由于設備跨區域布置需要跨區域接入交換機實現交互。

從傳輸帶寬來看，某些業務如話音、視頻等帶寬基本可預測，屬于穩定速率業務。以圖片文件格式傳輸的業務，根據圖像的壓縮算法和原始尺寸，圖片傳輸的帶寬基本不可預計。

1.3實需求分析

全艦網絡交換和傳輸的業務種類較多，對實時性的要求不一而同。實時性要求最高的可達到時延要求30μs，時延抖動3μs級別。要求較低的例如生活保障類數據，時延要求100ms，時延抖動50ms。

1.4服務質量需求

各業務系統數據具有不同重要程度，要求一體化網絡具備多層次、多業務的QoS能力，支持多業務端到端帶寬保證及多層次報文優先級分類、映射和調度能力。

1.5業務系統互聯互通需求

全艦網絡承載的各業務系統，在保持邏輯獨立性的同時，業務系統之間也有信息互通的需求。全艦網絡應提供安全可靠的隔離手段，建立全艦信息網絡的統一安全防護機制。

1.6可靠性需求

網絡設備自身的高可靠性和網絡結構的抗毀性應適應惡劣環境下高強度使用的要求，因此需要做到設備簡單、可管、可控、可靠，拓撲重復冗余，網絡部分損壞、故障可隔離不擴散、傳輸路徑可自愈。平均無故障時間間隔MTBCF≥10000h。全艦網絡應能支持雙冗余乃至四冗余接入網絡。