机电通信技术的展望

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本文作者：郭九鹭、康蕾 单位：河南高速公路发展有限责任公司

河南省高速公路机电通信系统是高速公路机电系统的神经中枢，也是监控系统和收费系统的综合信息传送平台，随着通信行业新技术日新月异的发展和高速公路发展智能交通的需要，高速公路通信系统的未来发展需要新技术的支撑。下面，本文，笔者根据工作经验，介绍了RPR（弹性分组环）、宽带IP和DWDM（密集光波复用）在高速公路机电通信系统应用中的优势和前景。

一、RPR介绍

1.RPR定义。

RPR是一种新兴的网络结构和技术，它不仅能有效的支持环形拓扑结构和在光纤断开或连接失败时实现快速恢复，同时还具备数据传输的高效、简单和低成本等特性。它采用一种由分组交换节点组成的环形结构，相邻节点通过一对光纤连接。其网络拓扑是基于2个反向传输的环。外环（又称0环）和内环（又称1环）同时双向传输数据。

2.RPR的技术优势。

下面来分析一下RPR的技术优势。（1）统计复用技术，可实现高效的数据传输。（2）支持三种优先级别，可提供差异化服务。（3）提供电信级保护，可提高有效带宽利用。（4）空间可重用。（5）提供即插即用功能，方便系统的维护和管理。（6）采用公平算法，提高网络的可用性。

3.RPR应用环境。

RPR是在吸取ATM（异步传输模式）、SDH（同步数字体系）和Ethernet技术的基础上发展起来的一种新的传输技术，也是一种新的地址处理层，它主要应用在环形网络中。RPR将用来取代SDH来组建以数据为中心的城域网，为电信级运营商提供快速故障自愈能力和性能监视能力，因此它是一种很好的组网方案。RPR基于环行拓扑提供数据优化的带宽管理、高性价比多业务传输解决方案，RPR是针对数据业务特征而提出的对现有城域网和核心网的技术改进方案。

4.基于MSTP（多业务传送平台）方案的应用。

在RPR技术的实现方案中，基于MSTP的方案是适合高速公路通信系统的实际情况。应用基于拓扑发现和保护模块在MSTP单板中的实现方案，实际上是在MSTP环网带宽上引入MSTP内嵌RPR环。与传统SDH相比，虽然MSTP通过引入面向连接的功能实现了以太网上的端到端的业务，并通过GFP（通用成帧规程）实现以太网帧到容器的映射，以及在系统中实现虚级联和LCAS（全链路容量调整机制）技术的芯片的设计，增加了虚容器带宽分配的灵活性和可靠性。但是由于以太网技术基于点对点的体制暴露出一些固有的弱点，很多厂家都在考虑将RPR技术引入新一代的MSTP中，从而为全新“智能”业务提供全面的解决方案。

二、宽带IP

1.IP网。

在新一代信息网络中，IP网将成为基础网。一方面，DWDM业务（密集波分复用技术）转向互联网中进行；另一方面，在IP网上提供TDM（时分复用模式）专线，帧中继（FR），ATM信元和ATM适配等功能，以支持传统的业务。

2.千兆太网技术。

千兆以太网技术是通信网中最复杂的应用环境，主要应用在IP城域网和广域网通信中，构建IP核心网和多业务边缘组成的IP城域网，主要采用交换机、路由器等设备实现IP数据包的MAC交换和IP路由寻址。目前，宽带IP技术方案可分为2大类：一类是解决网络带宽在局域网络应用中的瓶颈问题，以FastEthernetIP为代表；另一类就是IP多业务交换方法，以IPoverSDH为代表。千兆以太网技术主要应用于IP城域网和广域网通信中，是以构建纯IP业务为主的网络平台，主要采用交换机、路由器等设备，实现IP数据包的MAC交换和IP路由寻址。这种方法效率高、设备组网简单、易维护，而且设备价格也在不断的下降。

3.IPoverSDH技术。

IPoverSDH以IPoverSDH网络作为传输系统或运营商自己的传输系统组成多种拓扑结构，并采用HDLC（高级数据链路控制）帧格式对IP数据包进行封装，然后按字节同步的方式映射到1544kb／s净荷的字节同步随路信令，按其各次群相应的线速率进行连续传输。

三、DWDM密集波分复用技术

1.DWDM。

DWDM能在同一根光纤中，实现数据的接收、组合和传输。为保证传输效果，可在源节点和目标节点建立多个虚拟链接，并转换为多个虚拟光纤。所以可在1根光纤上传输8路视频+4路双向数据+8路双向音频+以太网信号，这样传输容量将从2.5Gb/s提高到20Gb/s。由于采用了CiscoDWDM技术，单根光纤每秒钟可以传输7T的（1T等于1024G）数据。DWDM的另一个优点是它的传输速度、编码方式、帧协议和流量控制是不相关的。基于DWDM的网络可以采用DDN（数字数据网）和以太网来传输数据，处理的数据流量在1.25Gb至2.5Gb之间。从QoS（质量服务）的角度来看，基于DWDM的网络以成本低廉、部署便捷来快速响应客户的带宽需求。

2.DWDM的技术优点。

DWDM具有较灵活的组网能力，支持自愈恢复环路保护等功能，也能减少混乱并降低成本。不足之处在于其传输业务是完全透明的，在一个波长上只能提供一种业务，GE/10GE的封装尚无标准，保护能力有限，缺乏波长内复用，在速率不高的应用场合下，带宽的利用率较低。和以往的PDH（准同步数字系列）传输系统相比，DWDM目前的定价并不具备价格优势，DWDM只可应用在网络安全性高，跨平台共享且无限扩容需求很大的场合。

3.DWDM系统的常用保护格式。

DWDM系统的常用保护方式分为人工保护和自动保护2类，自动保护按照保护层次又可分为基于光放段光缆线路保护（OLP）、基于光复用段层保护（OMSP）和基于单个波长的光通道层保护（OCP）等。密集波分复用本质上就是WDM，所不同的是复用信道波长间隔不同。20世纪80年代中期，复用信道的波长间隔一般在几十到几百纳米，到了20世纪90年代，为了能在EDFA的35~40nm带宽内同时放大多个波长信号。根据ITU-T的建议，DWDM系统标准的波长间隔为0.8nm的整数倍，如0.8nm，1.6nm，2.4nm，3.2nm等。4.DWDM的重要特点。DWDM光传送网在现代化的网络中提供了快速灵活的业务调度，具有完善便捷的网络维护管理的传输基础设施。它的主要特点有：

（1）高容量。每个波长的容量可以是10Gbit/s和40Gbit/s，信号可按波长路径或虚波长路径传输，在单纤可传送160个以上的波长，法国阿尔卡特公司和日本NEC公司最大分别已达到每路256波长和274波长。最大限度地利用了光纤传输带宽，这是DWDM技术特有的优点。

（2）波长路由。在DWDM网络中，通过动态的波长选择性交叉连接器件实现路由选择，建立多路不同波长的光信号拓扑连接。

（3）透明性。透明性和透光性有很多层含义，完全透明的传送网与语音、数据、视频无关。但考虑到各种高可扩展性、低成本和易管理性等因素，要实现完全透明具有相当大的难度，因此，将透明性定义为光传送网可支持尽可能使用光层交换和光传输。DWDM光传送网将提供与SDH/SONET不同的透明性，实现网络的有效管理、实时业务监控，这是DWDM光传送网的关键优点，它保证了传输与速率的无关性，上下话路灵活，可以提供SONET级的网管，也可传输各种比特率的信号，又可以提高网络的灵活性。

（4）可重构性。DWDM光传送网通过最高技术层面的光交插设备和光分插复用设备可以实现光波长信道的动态重构功能，即根据传送网中业务流量的种类、数量、来源和需要动态地分配光纤与波长等物理层网络资源，使网络资源得到最有效的利用。同时，在发生器件及系统意外失效故障时，可以通过配置保护组，使控制平面参与到保护倒换的方式来实现对业务的保护，为发生故障的信道重新寻找路由，实现数据网络在最短的时间内恢复网络正常，保证上层业务不受影响。因此，DWDM光传送网能够直接在光路层上提供某种程度的保护。

（5）兼容性。DWDM在传送层紧密结合，并得到市场的认可，系统必须兼容原有传送网技术，可与现有的任何一种传输网相连，将不同业务在同一网上传输，从而能够维护用户原来的投资。DWDM的一个关键优点是可以在一个往返时间内传输更多的数据。基于DWDM的网络可以采用帧中继ATM、SDH、以太网协议来传输数据，处理的数据流量在100Mb/s和2.5Gb/s之间，这样，基于DWDM的网络可以把许多个单个信号在一个信道上同时传输。

综上，关于高速公路通信通信新技术，应该总体布局，逐步完善，分步实施。根据各个新技术的特点，应用在不同的领域，建立一个新技术能够发展自身优势的综合性应用体制。