高速公路機電通信系統新技術展望

河南高速公路發展有限責任公司 郭九 鷺康蕾

高速公路機電通信系統新技術展望

河南高速公路發展有限責任公司 郭九 鷺康蕾

一、RPR介紹

1.RPR定義。RPR是一種新興的網絡結構和技術，它不僅能有效的支持環形拓撲結構和在光纖斷開或連接失敗時實現快速恢復，同時還具備數據傳輸的高效、簡單和低成本等特性。它采用一種由分組交換節點組成的環形結構，相鄰節點通過一對光纖連接。其網絡拓撲是基于2個反向傳輸的環。外環（又稱0環）和內環（又稱1環）同時雙向傳輸數據。

2.RPR的技術優勢。下面來分析一下RPR的技術優勢。

（1）統計復用技術，可實現高效的數據傳輸。

（2）支持三種優先級別，可提供差異化服務。

（3）提供電信級保護，可提高有效帶寬利用。

（4）空間可重用。

（5）提供即插即用功能，方便系統的維護和管理。

（6）采用公平算法，提高網絡的可用性。

巖體巖性為淺肉紅色中細粒少斑狀黑云母二長花崗巖，似斑狀結構，塊狀構造，斑晶為鉀長石、石英，粒徑1～15mm。基質粒徑為0.8～3mm，主要造巖礦物為斜長石(35%)、鉀長石(35%)、石英(23%)、黑云母(3%)及少量白云母。斜長石半自形板狀，雙晶發育，An=10，屬更鈉長石。鉀長石半自形晶，高嶺土化明顯，局部見格子雙晶、卡鈉雙晶和不發育的條紋構造，屬正長石向微斜長石過渡種屬。石英形粒狀，粒徑1～3mm，個別達5.5mm。黑云母已全白云母化。副礦物有鋯石、磷灰石、金紅石、磁鐵礦、鈦鐵礦等。巖石還具弱鈉長石化，由糖粒狀、板柱狀鈉長石沿邊部交代鉀長石。

3.RPR應用環境。RPR是在吸取ATM（異步傳輸模式）、SDH（同步數字體系）和Ethernet技術的基礎上發展起來的一種新的傳輸技術，也是一種新的地址處理層，它主要應用在環形網絡中。RPR將用來取代SDH來組建以數據為中心的城域網，為電信級運營商提供快速故障自愈能力和性能監視能力，因此它是一種很好的組網方案。RPR基于環行拓撲提供數據優化的帶寬管理、高性價比多業務傳輸解決方案，RPR是針對數據業務特征而提出的對現有城域網和核心網的技術改進方案。

4.基于MSTP（多業務傳送平臺）方案的應用。在RPR技術的實現方案中，基于MSTP的方案是適合高速公路通信系統的實際情況。應用基于拓撲發現和保護模塊在MSTP單板中的實現方案，實際上是在MSTP環網帶寬上引入MSTP內嵌RPR環。與傳統SDH相比，雖然MSTP通過引入面向連接的功能實現了以太網上的端到端的業務，并通過GFP（通用成幀規程）實現以太網幀到容器的映射，以及在系統中實現虛級聯和LCAS（全鏈路容量調整機制）技術的芯片的設計，增加了虛容器帶寬分配的靈活性和可靠性。但是由于以太網技術基于點對點的體制暴露出一些固有的弱點，很多廠家都在考慮將RPR技術引入新一代的MSTP中，從而為全新“智能”業務提供全面的解決方案。

二、寬帶IP

1.IP網。在新一代信息網絡中，IP網將成為基礎網。一方面，DWDM業務（密集波分復用技術）轉向互聯網中進行；另一方面，在IP網上提供TDM（時分復用模式）專線，幀中繼（FR），ATM信元和ATM適配等功能，以支持傳統的業務。

2.千兆太網技術。千兆以太網技術是通信網中最復雜的應用環境，主要應用在IP城域網和廣域網通信中，構建IP核心網和多業務邊緣組成的IP城域網，主要采用交換機、路由器等設備實現IP數據包的MAC交換和IP路由尋址。目前，寬帶IP技術方案可分為2大類：一類是解決網絡帶寬在局域網絡應用中的瓶頸問題，以Fast Ethernet IP為代表；另一類就是IP多業務交換方法，以IP over SDH為代表。千兆以太網技術主要應用于IP城域網和廣域網通信中，是以構建純IP業務為主的網絡平臺，主要采用交換機、路由器等設備，實現IP數據包的MAC交換和IP路由尋址。這種方法效率高、設備組網簡單、易維護，而且設備價格也在不斷的下降。

3.IP over SDH技術。IP over SDH以IP over SDH網絡作為傳輸系統或運營商自己的傳輸系統組成多種拓撲結構，并采用HDLC（高級數據鏈路控制）幀格式對IP數據包進行封裝，然后按字節同步的方式映射到1544kb／s凈荷的字節同步隨路信令，按其各次群相應的線速率進行連續傳輸。

三、DWDM密集波分復用技術

1.DWDM。DWDM能在同一根光纖中，實現數據的接收、組合和傳輸。為保證傳輸效果，可在源節點和目標節點建立多個虛擬鏈接，并轉換為多個虛擬光纖。所以可在1根光纖上傳輸8路視頻+4路雙向數據+8路雙向音頻+以太網信號，這樣傳輸容量將從2.5Gb/s提高到20Gb/s。由于采用了Cisco DWDM技術，單根光纖每秒鐘可以傳輸7T的（1T等于1 024G）數據。DWDM的另一個優點是它的傳輸速度、編碼方式、幀協議和流量控制是不相關的。基于DWDM的網絡可以采用DDN（數字數據網）和以太網來傳輸數據，處理的數據流量在1.25Gb至2.5Gb之間。從QoS（質量服務）的角度來看，基于DWDM的網絡以成本低廉、部署便捷來快速響應客戶的帶寬需求。

2.DWDM的技術優點。DWDM具有較靈活的組網能力，支持自愈恢復環路保護等功能，也能減少混亂并降低成本。不足之處在于其傳輸業務是完全透明的，在一個波長上只能提供一種業務，GE/10GE的封裝尚無標準，保護能力有限，缺乏波長內復用，在速率不高的應用場合下，帶寬的利用率較低。和以往的PDH（準同步數字系列）傳輸系統相比，DWDM目前的定價并不具備價格優勢，DWDM只可應用在網絡安全性高，跨平臺共享且無限擴容需求很大的場合。

3.DWDM系統的常用保護格式。DWDM系統的常用保護方式分為人工保護和自動保護2類，自動保護按照保護層次又可分為基于光放段光纜線路保護（OLP）、基于光復用段層保護（OMSP）和基于單個波長的光通道層保護（OCP）等。密集波分復用本質上就是WDM，所不同的是復用信道波長間隔不同。20世紀80年代中期，復用信道的波長間隔一般在幾十到幾百納米，到了20世紀90年代，為了能在EDFA的35～40 nm帶寬內同時放大多個波長信號。根據ITU-T的建議，DWDM系統標準的波長間隔為0.8 nm的整數倍，如0.8nm，1.6 nm，2.4 nm，3.2 nm等。

4.DWDM的重要特點。DWDM光傳送網在現代化的網絡中提供了快速靈活的業務調度，具有完善便捷的網絡維護管理的傳輸基礎設施。它的主要特點有：

（1）高容量。每個波長的容量可以是10 Gbit/s和40 Gbit/s，信號可按波長路徑或虛波長路徑傳輸，在單纖可傳送160個以上的波長，法國阿爾卡特公司和日本NEC公司最大分別已達到每路256波長和274波長。最大限度地利用了光纖傳輸帶寬，這是DWDM技術特有的優點。

（2）波長路由。在DWDM網絡中，通過動態的波長選擇性交叉連接器件實現路由選擇，建立多路不同波長的光信號拓撲連接。

（3）透明性。透明性和透光性有很多層含義，完全透明的傳送網與語音、數據、視頻無關。但考慮到各種高可擴展性、低成本和易管理性等因素，要實現完全透明具有相當大的難度，因此，將透明性定義為光傳送網可支持盡可能使用光層交換和光傳輸。DWDM光傳送網將提供與SDH/SONET不同的透明性，實現網絡的有效管理、實時業務監控，這是DWDM光傳送網的關鍵優點，它保證了傳輸與速率的無關性，上下話路靈活，可以提供SONET級的網管，也可傳輸各種比特率的信號，又可以提高網絡的靈活性。

（4）可重構性。DWDM光傳送網通過最高技術層面的光交插設備和光分插復用設備可以實現光波長信道的動態重構功能，即根據傳送網中業務流量的種類、數量、來源和需要動態地分配光纖與波長等物理層網絡資源，使網絡資源得到最有效的利用。同時，在發生器件及系統意外失效故障時，可以通過配置保護組，使控制平面參與到保護倒換的方式來實現對業務的保護，為發生故障的信道重新尋找路由，實現數據網絡在最短的時間內恢復網絡正常，保證上層業務不受影響。因此，DWDM光傳送網能夠直接在光路層上提供某種程度的保護。

（5）兼容性。DWDM在傳送層緊密結合，并得到市場的認可，系統必須兼容原有傳送網技術，可與現有的任何一種傳輸網相連，將不同業務在同一網上傳輸，從而能夠維護用戶原來的投資。DWDM的一個關鍵優點是可以在一個往返時間內傳輸更多的數據。基于DWDM的網絡可以采用幀中繼ATM、SDH、以太網協議來傳輸數據，處理的數據流量在100 Mb/s和2.5 Gb/s之間，這樣，基于DWDM的網絡可以把許多個單個信號在一個信道上同時傳輸。

綜上，關于高速公路通信通信新技術，應該總體布局，逐步完善，分步實施。根據各個新技術的特點，應用在不同的領域，建立一個新技術能夠發展自身優勢的綜合性應用體制。

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