弹性分组环rpr技术在高速公路的应用前景分析

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1、中国公路学会2 0 0 4 年学术年会论文集 5 弹性分组环( R P R ) 技术在高速公路的应用前景分析 王晓明 ( 中国公路工程咨询监理总公司) 摘 要：近年来。光传输技术在高速公路中得到广泛应用。与此同时接入网技术也快速发展。本文简要介 绍了新的光传输技术一弹性分组环( 砒) R ) 技术的特点。对其在高速公路中的应用前景作出了分析预测。 关键词：高速公路光传输弹性分组环应用分析 1 高速公路光传输通信内容 高速公路光传输通信系统是为收费系统、监控系统和运营管理提供远距离信息传输服务的平台，必须满足它们 对通信的需求。 高速公路采用联网收费。联网收费系统总体框架结构是由省收费结算中心、

2、路段收费中心、收费站三级组成。 目前高速公路通信网中需要传输的信息主要有以下几种。 1 1 收费数据 联网收费计算机网络系统是由若干层次局域网和这些局域网相互间构成的广域网组成的。光通信需提供收费 站、路段中心、省收费结算中心之间的收费数据传输通道，也就是为各个局域网连接构成广域网提供传输链路。 收费数据通常要求采用2 M b s 接口或I O I O O M 以太网接口构成的传输链路。 1 2 收费图像 通信系统为收费站采集的图像信息上传提供传输通道，即在收费站。路段收费中心和路段收费中心省收费 结算中心之间各提供若干路图像传输通道和1 2 路反向控制电路。 图像通道要求4 。8 M b s

3、 的传输带宽，反向控制电路仅占用6 4 k b s 的单路通道即可。 1 3 监控数据和图像 监控系统需传输的信息有外场采集的数据信息、图像信息和向外发布的数据信息、控制信息，这些信息的传输 范围是监控外场设施( 或通信站) 一路段监控中心、路段监控中心。省j I 釜控总中心。 数据信息在监控外场设施( 或通信站) 路段监控中心的传输采用单路通道，在路段监控中心省监控总中心 采用2 M b s 接口或I O I O O M 以太网接口构成的传输链路；图像信息要求4 。8 M b s 的传输带宽。 1 4 运营管理信息 各级运营管理机构( 含监控、通信、收费三大系统的管理机构) 所需传输的信息主

4、要是电话，包括各交换机之间 的数字中继线的电路n 2 M b s ) 、业务电话、指令电话和单路真迹传真( 只需要占用数个6 4 k b s 的通道) 。还有可临 时调配电路的会议电话、会议电视。 此外还要考虑为今后办公自动化、智能交通系统( I T S ) 等方面预留一些传输通道。 2 高速公路光通信电路构成及存在的问题 目前高速公路专用的光传输系统分两层建设： 第一层为干线传输系统。主要为省内和省间电话交换网提供中继通道；为监控系统、收费系统提供由路段监 控、收费中心；省监控、收费总中心的数据传输通道；为闭路电视系统( c c r v 网络) 提供由路段监控、收费中心；省监 控、收费总中心

5、的图像传输和控制信息传输通道；为智能交通系统( r r s ) 、办公自动化等业务以及组成全国交通专用 _ _ - 3 5 6 - - - 四、交通工程篇5 弹性分组环( R ) 技术在高速公路的应用前景分析 通信网预留条件。 干线传输系统的网络拓扑为环形和放射线相结合，主要采用S D H 光同步数字传输系统构成。容量一般按 6 2 2 M b s 配置；主要路段容量也有采用2 5 G b s 配置的，边远地区亦可按1 5 5 M b s 配置。 保护方式：干线光通信设备按1 + 1 配置，主、备用光纤进行保护。对于重要的传输链路( 如路段收费中心一省 收费结算中心的收费数据链路) 可采用“首

6、端桥接，末端倒换”( 即“发双收优”) 的通道保护方式。 第二层为光综合业务接入网。该接入网为区间的基层网络，一般是一个路段或几个较短的路段合并设置一个 接入网，负责为专用通信网内各类用户终端提供通道，沿高速公路将相关用户及接口延伸传输至目的地。 由于接入网层是直接和终端设备相连接的，因此要求其设备接口种类齐全。 网络结构：光综合业务接入网的网络拓朴为链状或二纤通道保护环。 光综合业务接入网由光缆、局端机( O L T ) 、远端机( O N - U ) 和维护管理设备组成。 局端机设在网络通信节点站，与程控数字交换机相连接，远端机设在各收费站、服务区和养护工区，为用户提供 所需的接口。 光综

7、合业务接入网采用符合国内外标准的综合业务接入网设备( 内置S D H 光收发器和V 5 2 接口) ，其容量为 1 5 5 M b s ，需要时可升级为6 2 2 M b s 速率。用户接口有2 W 、4 W 、设备按1 + 1 配置( 或重要插板按1 + 1 配置) ，网络构 成为环路时采用二纤通道保护，网络构成为链状时采用1 ：1 主、备用光纤保护。 S D H 技术至今已经是一种成熟、标准的技术，在通信网中被广泛采用，而且价格越来越低。在接人网中应用 S D H 技术，可以将S D H 技术的巨大带宽优势和技术优势带入接入网领域，其利用S D H 的同步复用、标准化的光接 口、强大的网管

8、能力、灵活网络拓扑能力和高可靠性带来的好处，在接人网的建设发展中长期受益。 近年来，随着高速公路的建设，专用通信业务传输平台的重要性日益凸现，监控、收费、管理等业务大量增加，特 别是传输设备上以太网接1 ：3 ( 1 0 M 1 0 0 M 自适应) 的开发，使得S D H 支路接口及其净负荷能力与局域网接1 ：3 不匹配 的矛盾得到缓解。尽管如此，光传输系统容量和需要传输的信息之间的电路配置或带宽分配仍然不尽人意。如在 图像传输方面，很多路段为了应付突然大量汇聚的图像信息，而不得不将设备的传输容量提升得很高，从而导致设 备资源的长期闲置和浪费。最典型的就是目前1 5 5 M b s 的S D

9、 H 系列光传输系统在干线系统已经不多，6 2 2 M b s 的 S D H 系列光传输系统被大量采用，许多省份2 5 G b s 的S D H 系列设备也开始使用。 3 公众电信网接入网技术发展情况 在公众电信网，大量的、传统的接入网技术是为传送话音业务设计的S D H 环网技术。S D H 技术是一项非常成 熟的技术，有着突出的优点。因为它不仅能够恢复光纤的传输损耗，还能够有效的支持环形拓扑结构。因此在电路 交换时代，S D H 传输方式的特点使它成为一种最具吸引力的选择。然而到了分组交换时代，S D H 遇到了很多的挑 战。为了承载分组业务，发展了P a c k e to v e rS

10、 D H ( P o s ) 技术，将业务分组包封后映射进S D H 帧后在环网上传送，但是 这种映射方式的效率较低，随着分组业务在传送业务中比重逐渐增大，S D H 的成本也随之增加。同时，S D H 的静态 带宽分配很难适合分组业务的突发性，从而使数据传输的效率降低；另外，预留的保护光纤的带宽资源也有较大的 浪费。 近年来，由于I n t e m e t 的迅速发展，I P 业务正以指数速率迅速增长，并向传统的通信业务渗透，传统通信业务与 I P 融合的步伐大大地加快。由于传统的电路交换技术不是针对基于分组的业务、其复杂的时分复用方法、语音编 码和6 4 k b s 的交换速率等已不能适应

11、未来以数据业务为主的网络发展的需求。近几年，国内外各种针对城域网的 传输技术层出不穷，I Po v e rA T M 、I Po v e rS D H 和I Po v e rW D M 等纷纷涌现，但是，以上技术都有着这样或者那样的不 足，于是新的传输技术基于I P 的弹性分组网技术应运而生。 弹性分组环技术用一种全新的理念冲击着传统的城域网通信技术，它是一种全新的为I P 数据业务设计的光纤 传输技术，采用环行组网技术，将数据、话音、图象业务合一，并解决了Q O S 分类、环保护等问题。在具备了千兆以 太网比较经济的特点的同时，帧封装比P O S 更为简化和更灵活，同时具有空间复用机制和5

12、0 m s 环自愈保护特性，分 组环设备可以承载具有突发性的I P 业务，支持传统语音传送，是适用于城域网接入的技术。 可以预见，就像S D H 一出现就迅速取代P D H 一样，在不久的将来，以弹性分组环R P R ( 制订中的I E E E 8 0 2 1 7 ) 技 术为代表的新型网络解决方案也很可能会迅速地取代现在以S D H 为基础的数据传输网络，其构成的多业务平台将 成为未来的局域网、城域网数据传送平台的基础。同时，弹性分组环这种全新韵接入网技术也势必对包括高速公路 - - - - 3 5 7 - - - 中国公路学会2 0 0 4 年学术年会论文集 的各种专用通信网产生巨大的影响

13、。 4 弹性分组环技术特点 目前弹性分组环的技术标准还不统一，尽管各个厂家的技术和设备接口都有所不同，但是技术原理都是相似 的。弹性分组环技术都采用环状拓扑，双环结构。外环顺时针和内环逆时针同时双向传输数据，有的弹性分组环 ( R P R ) 技术支持各环分别传输各自的数据和控制信息，有的厂家则支持各环传输另外一个反向环的控制信息。 4 1 快速的二层交换 在弹性分组( m ) R ) 环形结构中，每个节点均有上行和下行两个邻居。分组环上的所有节点被配以唯一的逻辑 M A C 地址，可标识2 5 4 个节点，所有节点都可以基于逻辑M A C 地址进行快速的两层交换。一个R P R 环即构成一个

14、 虚拟的分布式第二层交换机，极大地简化了原来由S D H 、以太网交换机、I P 路由器或A T M 组成的复杂网络。 4 2 点对点和点多点业务 R P R 是点到点的协议，它依靠控制层的一系列的功能来提高环型网的服务质量、高效性和可管理性，可为用户 提供点对点和点多点业务。 图1 所示的由四个节点组成的弹性分组( R P R ) 环 中，4 节点要将一业务流传向D 节点，则此业务流终点 逻辑M A C 地址指向D 节点，业务流可快速的传送到D 节点。中途经过的曰、C 节点则根据业务流的逻辑M A C 地址可判断业务目的节点不是本站，因此对该项业务不 做任何处理，仅将其作为中继业务快速传送。

15、 而当A 节点要将一业务流传向曰、c 、D 三个节点， 即一点对三点，则此业务流终点逻辑M A C 地址指向B 、 图1R P R 弹性分组环 c 、D 节点，各站根据业务流的逻辑M A C 地址判断出业 务目的节点是本站时便将其接收，判断出的业务目的节点不是本站时，对该业务则不做任何处理，仅将其快速传送。 4 3支持灵活性的拓扑结构，同时具有拓扑自动发现机制 在弹性分组环中，各节点仅掌握其链路入口光纤状态，节点间没有任何关于拓扑信息的更新。当出现弹性分组 环初始化、或有新节点加入环路中、或环路发生保护切换这三种情况时，网络利用其拓扑自动发现机制，自动识别拓 扑状态，触发器触发节点向环内所有节

16、点( 基于每个节点的逻辑M A C 地址) 发出二层消息。各个节点根据此消息可 判断哪两个节点间链路状态发生了变化，最终所有环上的节点都得到网络的拓扑图和每条链路的状态。 当故障发生时，弹性分组环( 砌) R ) 节点可快速进行业务倒换，故障点两侧的节点向其他节点广播故障消息，然 后每个节点在小于5 0 m s 的时间内对有保护要求的业务向反方向环作快速倒换，并根据新的网络拓扑依次恢复无保 护要求的业务。 4 4 与标准I P 、M P L S 、以太网和基于电路的网络的完全互连 弹性分组环( R P R ) 的净负荷可以是各种用户数据，如I P I P X 、M P E G 、T 1 E 1 或O C n S T M n 等T D M ( 时分多路) 业 务、以及其他各种业务。 4 5 环自愈保护 当R P R 环中光纤传输中出现严重故障或者发生光纤中断后，光纤中断处两端节点会发出2 层的控制信令，沿 光纤方向通知各个节点。业务流源节点接收到这个信息后，立即向另一个方