我國(guó)高速公路的發(fā)展正在從公路建設(shè)的本身向高速公路的現(xiàn)代化管理邁進(jìn)，其轉(zhuǎn)折標(biāo)志在于高速公路路網(wǎng)的逐漸形成并以此對(duì)信息傳輸及交換提出的新要求，如收費(fèi)系統(tǒng)的"一卡通"工程。顯然，傳統(tǒng)的三大系統(tǒng)（通信系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)）尚不能實(shí)現(xiàn)這一要求。
因此，建立高速公路的廣域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)并構(gòu)造公路交通的業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)，已成為必然趨勢(shì)。
1DPT技術(shù)的工作原理
DPT（DynamicPacketTransport,動(dòng)態(tài)IP光纖傳輸）技術(shù)，采用了一種全新的機(jī)制，在光纖上直接傳輸IP包，而其MAC層地址采用空間復(fù)用MAC地址。空間復(fù)用協(xié)議（SpatialReuseProtocol,SRP）是一種與媒體無(wú)關(guān)的MAC層協(xié)議，可以用于各種物理層技術(shù)之上。典型的用法是由兩根反向光纖組成SRP環(huán)，其中每一根光纖都可以用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)和傳輸反方向的控制信號(hào)。其工作原理如圖1所示。
為了區(qū)分兩個(gè)環(huán)，不妨將一個(gè)叫內(nèi)環(huán)，另一個(gè)叫外環(huán)。SRP運(yùn)行時(shí)，在一個(gè)方向發(fā)送數(shù)據(jù)（下行流），而在反方向的另一根光纖上傳輸控制信號(hào)（上行流）。兩根光纖互為控制，因此共有兩個(gè)上行流和兩個(gè)下行流。這樣，SRP便能最大限度地利用光纖的傳輸帶寬。同時(shí)，由于控制信號(hào)不受數(shù)據(jù)流干擾（例如排隊(duì)、突發(fā)擁塞等）,能夠快速傳輸，從而為帶寬的進(jìn)一步優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)的高速自愈提供了保障。
圖1DPT的工作原理
由于SRP的媒體無(wú)關(guān)特性，DPT技術(shù)可以透明地運(yùn)行在現(xiàn)有的各種重要光纖基礎(chǔ)設(shè)施上：裸光纖、波分復(fù)用（WDM）或SDH點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或環(huán)。媒體的無(wú)關(guān)特性還能使DPT運(yùn)行在上述介質(zhì)的混合環(huán)境中，從而提供了一種向純IP優(yōu)化光纖網(wǎng)絡(luò)平滑過(guò)渡的解決方案。
2DPT技術(shù)的特點(diǎn)
動(dòng)態(tài)IP光纖傳輸技術(shù)DPT具有如下特點(diǎn)：
空間復(fù)用：一根光纖環(huán)可分段傳輸數(shù)據(jù)，因而可以提供至少兩倍的帶寬提升因子。
雙環(huán)結(jié)構(gòu)：兩根光纖同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，使帶寬得到兩倍的提高。
公平機(jī)制：所有節(jié)點(diǎn)對(duì)帶寬具有同等的控制權(quán)，從而為帶寬的統(tǒng)計(jì)復(fù)用提供了最佳的保障。
統(tǒng)計(jì)復(fù)用：網(wǎng)絡(luò)帶寬分段使用，且任意節(jié)點(diǎn)間富余的帶寬可以被其他節(jié)點(diǎn)所使用，以成倍提高可用帶寬。
如圖2所示。
圖2DPT的統(tǒng)計(jì)復(fù)用圖
擴(kuò)展性：一個(gè)環(huán)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)可以最高至128,單端口速率可以最高至10Gb/s,地理范圍可以像SDH一樣擴(kuò)展到足夠的程度。
可靠性：可以提供比SDH的自動(dòng)保護(hù)交換（APS）更好的網(wǎng)絡(luò)自愈功能。不僅可以在50ms內(nèi)切換光纖，而且由于它是IPAware的，可以在50ms內(nèi)恢復(fù)IP業(yè)務(wù)，不需要路由表的重新收斂。
IP業(yè)務(wù)映射：可以直接映射和支持IP包的優(yōu)先級(jí)，直接支持IP包的廣播以及其他IP業(yè)務(wù)控制功能。
即插即用：簡(jiǎn)單的環(huán)形結(jié)構(gòu)和自動(dòng)發(fā)現(xiàn)機(jī)制使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置變得十分簡(jiǎn)單。例如，在一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)中，增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)需配置2N個(gè)端口，而在一個(gè)環(huán)形網(wǎng)中，增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)最多只需要配置一對(duì)端口。
統(tǒng)一網(wǎng)管：從物理層到鏈路層到網(wǎng)絡(luò)層全部三層的網(wǎng)絡(luò)管理不再需要不同的網(wǎng)管系統(tǒng)。
高性能價(jià)格比：一個(gè)SRP環(huán)上的每個(gè)設(shè)備永遠(yuǎn)只需要一對(duì)SRP端口（而點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)狀網(wǎng)中，每節(jié)點(diǎn)需N2個(gè)端口）,從而使網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容時(shí)不再需要增加端口，大大降低了網(wǎng)絡(luò)成本。同時(shí)，其高可靠性還大大降低了運(yùn)行維護(hù)成本，并提高了生產(chǎn)效率。
對(duì)于新一代的營(yíng)運(yùn)級(jí)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，DPT是一種新紀(jì)元網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)構(gòu)架的極其重要的技術(shù)，DPT各種技術(shù)特性的設(shè)計(jì)都是為了網(wǎng)絡(luò)能夠在保證高品質(zhì)服務(wù)的前提下，進(jìn)一步減少投資和營(yíng)運(yùn)成本，從而提高生產(chǎn)效率。
綜合起來(lái)，DPT技術(shù)將為SDHWnet帶來(lái)如下一些利益：
（1）有效投資。IP光纖環(huán)的組建，使高速公路廣域網(wǎng)絡(luò)在投資結(jié)構(gòu)上發(fā)生了根本性的變化，大大提高了投資效率。例如，廣域網(wǎng)絡(luò)不再需要在昂貴的時(shí)分復(fù)用（TDM）設(shè)備（如SDH設(shè)備）上進(jìn)行投資，卻能獲得同樣的帶寬；同時(shí)，又能采用空間復(fù)用和統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)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(wǎng)絡(luò)管理方式，不僅大大降低了營(yíng)運(yùn)成本，也大大提高了生產(chǎn)效率。
（2）增強(qiáng)IP業(yè)務(wù)。DPT技術(shù)直接支持和增強(qiáng)各種IP業(yè)務(wù)，例如VoIP、視頻、VPN等業(yè)務(wù)，而且更加穩(wěn)定可靠，從而為經(jīng)營(yíng)者帶來(lái)更加豐厚的增值服務(wù)利潤(rùn)。
（3）網(wǎng)絡(luò)的健壯性。由于提供了先期的性能監(jiān)測(cè)、錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)、錯(cuò)誤定位以及智能保護(hù)交換機(jī)制（IPS）,網(wǎng)絡(luò)具備高級(jí)的自愈功能，使IP業(yè)務(wù)穩(wěn)定可靠。可靠性是高速光纖網(wǎng)絡(luò)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(kuò)展通車能力的同時(shí)，交通規(guī)則卻更加嚴(yán)格：更遠(yuǎn)的安全車距、嚴(yán)禁行人穿越等，并增設(shè)應(yīng)急車道提高可靠性。沒(méi)有足夠的可靠性保障，網(wǎng)絡(luò)與公路一樣不能“提速”；否則，會(huì)潛伏災(zāi)難性的后果。
（4）充分的擴(kuò)展性。作為通信新紀(jì)元的關(guān)鍵IP優(yōu)化光學(xué)技術(shù)，DPT以新的更穩(wěn)定可靠的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)提供了持續(xù)發(fā)展的道路。
3采用DPT技術(shù)構(gòu)造高速公路廣域網(wǎng)絡(luò)
在工程設(shè)計(jì)中，可根據(jù)地域的分布情況以及各點(diǎn)的數(shù)據(jù)流量設(shè)置DPT主環(huán)節(jié)點(diǎn)和二級(jí)環(huán)節(jié)點(diǎn)，主環(huán)和二級(jí)環(huán)的鏈接可以采用環(huán)相切的方式進(jìn)行。
作為高速公路的主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，DPT交換機(jī)最低放置在管理處一級(jí)。總中心實(shí)施對(duì)各分中心的管理，各分中心實(shí)施著對(duì)其所轄區(qū)域內(nèi)的管理處的管理。其設(shè)計(jì)原則應(yīng)當(dāng)是：
主干網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)從地域上覆蓋所轄區(qū)域，環(huán)網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)數(shù)量不宜太多，主要連接分中心一級(jí)和本中心所轄管理處。傳輸速率應(yīng)當(dāng)選擇高于二級(jí)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率。
二級(jí)環(huán)網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)根據(jù)分中心轄區(qū)和流量配置，可以在主干網(wǎng)絡(luò)之外鏈接多個(gè)二級(jí)環(huán)網(wǎng)。最終由二級(jí)環(huán)網(wǎng)完整地覆蓋整個(gè)高速路域。
二級(jí)環(huán)網(wǎng)的傳輸速率選擇應(yīng)當(dāng)?shù)陀谥鞲森h(huán)網(wǎng)一個(gè)數(shù)量級(jí)。如主干環(huán)網(wǎng)為STM4,二級(jí)環(huán)網(wǎng)的選擇應(yīng)當(dāng)為STM1等。
DPT環(huán)網(wǎng)的應(yīng)用主要是為了解決高速公路網(wǎng)絡(luò)的鏈型連接問(wèn)題，即采用與SDH環(huán)相類似的方法，這對(duì)于長(zhǎng)途鏈路非常有效。但對(duì)于城域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)連接，應(yīng)當(dāng)視情況而定，可采用IPOS與DTP的結(jié)合來(lái)構(gòu)造城域網(wǎng)絡(luò)。本例如圖3所示。
值得指出的是，DPT雙纖環(huán)有著與SDH雙纖環(huán)相類似的鏈接形式，但內(nèi)涵卻大不相同。
（1）SDH次環(huán)的功用是為主環(huán)做備份，即當(dāng)主環(huán)出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)切換到次環(huán)上工作。平時(shí)并不承載數(shù)據(jù)，是一種"冷備份"的方式。而DPT環(huán)則不然，在正常期時(shí)主環(huán)與次環(huán)均參與數(shù)據(jù)傳輸，形成了兩倍的帶寬。
當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，由次環(huán)在50ms中自動(dòng)接替主環(huán)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(shí)，由于控制信號(hào)不受數(shù)據(jù)流干擾（例如排隊(duì)、突發(fā)擁塞等）,能夠快速傳輸，從而為帶寬的進(jìn)一步優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)的高速自愈提供了保障。
圖3采用DPT環(huán)網(wǎng)構(gòu)造省域高速路網(wǎng)絡(luò)的示例
（2）DPT技術(shù)可以透明地運(yùn)行在現(xiàn)有的各種重要光纖基礎(chǔ)設(shè)施上：例如裸光纖、波分復(fù)用（WDM）、SDH點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或環(huán)等。媒體的無(wú)關(guān)特性還能使DPT運(yùn)行在上述介質(zhì)的混合環(huán)境中，可以方便地實(shí)現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。
（3）由于DPT環(huán)可以方便地實(shí)現(xiàn)二級(jí)次環(huán)的接入，其網(wǎng)絡(luò)的帶寬可以被分段使用，其任意節(jié)點(diǎn)間的富余帶寬均可以被其他節(jié)點(diǎn)所使用，以此來(lái)成倍提高應(yīng)用帶寬。
（4）DPT環(huán)可以提供比SDH的自動(dòng)保護(hù)交換（APS）更好的網(wǎng)絡(luò)自愈功能。不僅可以在50ms內(nèi)切換光纖，而且由于它是IPAware的，可以在50ms內(nèi)恢復(fù)IP業(yè)務(wù)，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(yōu)先級(jí)，直接支持IP包的廣播以及其他IP業(yè)務(wù)的控制功能，對(duì)于末端IP應(yīng)用有著很大的益處。
（6）由于DPT環(huán)支持了從物理層到鏈路層到網(wǎng)絡(luò)層全部三層工作。與SDH不同，DPT的網(wǎng)絡(luò)管理不再需要不同層面上的網(wǎng)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)一管到底！。
4結(jié)語(yǔ)
高速公路的廣域網(wǎng)絡(luò)從業(yè)務(wù)上必須涵蓋收費(fèi)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。在傳輸媒體上必須包含有：數(shù)據(jù)、圖像和音頻。這就要求高速公路廣域光纖網(wǎng)絡(luò)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(shù)可以很好地解決這一問(wèn)題，DPT技術(shù)因?yàn)槠鋬?yōu)點(diǎn)將越來(lái)越多地應(yīng)用于高速公路聯(lián)網(wǎng)中。