MSTP技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用 隨著中國(guó)的電信業(yè)務(wù)大規(guī)模普及,出現(xiàn)了越來(lái)越多的傳輸專網(wǎng)建設(shè),其中包括有軌道交通、公安、電力等諸多行業(yè)。大多數(shù)專網(wǎng)建設(shè)是基于城域范圍的,最明顯的特征是數(shù)據(jù)類型業(yè)務(wù)帶寬需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于語(yǔ)音業(yè)務(wù)。為了滿足新一代的城域網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)的要求,目前主流的解決方案是多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)MSTP的應(yīng)用。地鐵業(yè)務(wù)需求分析 作為軌道交通的傳輸網(wǎng)絡(luò),必須是一個(gè)實(shí)時(shí)、透明、無(wú)阻塞、高可靠性、先進(jìn)完善的系統(tǒng)。軌道交通通信網(wǎng)絡(luò)中的傳輸子系統(tǒng)建設(shè)屬于城域光傳輸網(wǎng)范疇,所以其網(wǎng)絡(luò)框架構(gòu)筑的設(shè)計(jì)還是從網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)這兩方面來(lái)加以考慮,在具體細(xì)節(jié)上需要考慮業(yè)務(wù)顆粒和流量狀況。從具體業(yè)務(wù)需求來(lái)看。上海地鐵對(duì)于傳輸子系統(tǒng)的要求,主要應(yīng)用是集中于控制中心與各車站(包括停車場(chǎng))之間、公安調(diào)度中心之間各種信息的傳遞,包括數(shù)字視頻、電話語(yǔ)音信息、音頻信息、低速數(shù)據(jù)信息及高速數(shù)據(jù)信息等各種信息傳輸。由于不同的數(shù)據(jù)流實(shí)際用于監(jiān)控、報(bào)警、通告發(fā)表,切實(shí)保障著地鐵線路的整體安全,因此要求每條數(shù)據(jù)流在通道上獨(dú)立而且可靠。就業(yè)務(wù)本質(zhì)而言,主要分兩大類:傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)和IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。其中,TDM業(yè)務(wù)可細(xì)分兩類,傳統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)和低速TDM業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流有不同的三類:第一類是各站點(diǎn)統(tǒng)一面向控制調(diào)度中心的IP業(yè)務(wù),如監(jiān)控圖像傳遞;第二類是所有站與站之間的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互動(dòng),如辦公自動(dòng)化;最后一類是某些站與站之間的某些特定的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直達(dá)業(yè)務(wù)。對(duì)于具體帶寬需求,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)總量倍于甚至三倍于TDM業(yè)務(wù)。從業(yè)務(wù)層次來(lái)看,單條軌道交通線路是單層的(在多條軌道交通線路的綜合設(shè)計(jì)中,可能出現(xiàn)業(yè)務(wù)分層的結(jié)構(gòu)),即除了控制中心站點(diǎn),所有各站點(diǎn)的地位對(duì)等。線路載體,是每個(gè)車站上、下行區(qū)間兩側(cè)各自敷設(shè)的多芯單模光纜。因此單條軌道交通線路可組建的光傳送平臺(tái),在網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)渖鲜擎湢畹?但邏輯拓?fù)渖先允怯袟l件成環(huán)。MSTP光傳送平臺(tái)技術(shù)簡(jiǎn)介 MSTP(multi-servicetransportplatform)技術(shù),是指在SDH平臺(tái)上集成了以太網(wǎng)在內(nèi)的多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入、處理和傳送能力,其中的功能模型如圖1所示。
很明顯,MSTP完整地將傳輸網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)融合在一起。數(shù)據(jù)接口、封裝和映射技術(shù)、內(nèi)部交換處理功能部分成為其正確實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用的關(guān)鍵。MSTP光傳送平臺(tái)構(gòu)筑分析 針對(duì)上海市的軌道交通線路的傳輸系統(tǒng)應(yīng)用要求,采用了朗訊科技的Metropolis全系列MSTP產(chǎn)品。該系列是目前朗訊科技的城域網(wǎng)產(chǎn)品,不同平臺(tái)提供了從STM-1到STM-64的光傳送速率,從2M、34/45M到155M的電口接入,以及豐富的數(shù)據(jù)接口應(yīng)用,包括10/100M自協(xié)商接口、SFP的GE光口、X.21、SHDSL一直到ATM。因此,不僅可解決傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)傳送,而且通過(guò)不同的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)不同類型應(yīng)用的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的安全可靠的傳送。TDM業(yè)務(wù)設(shè)計(jì) TDM業(yè)務(wù)在SDH平臺(tái)上的設(shè)計(jì)及保護(hù)機(jī)制已經(jīng)是眾所周知的,MSTP平臺(tái)從傳統(tǒng)業(yè)務(wù)這個(gè)層面上來(lái)看,是無(wú)異于傳統(tǒng)SDH設(shè)備的。地鐵的TDM業(yè)務(wù)較少,也不存在舊網(wǎng)的統(tǒng)一工作。如何構(gòu)建物理網(wǎng)絡(luò),從語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主的TDM業(yè)務(wù)角度出發(fā),還是要求組環(huán)。在網(wǎng)絡(luò)資源利用率方面,MS-SPRing優(yōu)于SNCP,地鐵線路的傳輸系統(tǒng)其實(shí)也不例外。組環(huán)的機(jī)制,還有很大部分還是取決于節(jié)點(diǎn)數(shù)量,小于16個(gè)節(jié)點(diǎn)建議采用MS-SPRing; 大于16個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò),如果要求是單環(huán)結(jié)構(gòu)就只能組SNCP環(huán),如果沒(méi)有限制則可以組建兩個(gè)甚至三個(gè)MS-SPRing環(huán)。相鄰車站的實(shí)際距離大概在短短幾公里左右,線路光接口一般采用L16.1,也就足以滿足線路衰耗要求。而單層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使得無(wú)論是節(jié)點(diǎn)間采用隔站跳接的方式,或在首尾相連,差別都不是很大。唯一要注意的是控制中心的位置,因?yàn)榇蠖鄶?shù)TDM業(yè)務(wù)是開(kāi)向中心站點(diǎn)的。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì) MSTP平臺(tái)在具體應(yīng)用上,最困難的部分是會(huì)涉及到較多的類似數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)考慮。因此在規(guī)劃階段,首先需要根據(jù)具體業(yè)務(wù)應(yīng)用進(jìn)行精心地分析。就MSTP技術(shù)的本質(zhì)而言,它是建立在SDH機(jī)制上的數(shù)據(jù)功能集成,其業(yè)務(wù)應(yīng)用自然會(huì)帶有一定限制。以主流的IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為例,MSTP產(chǎn)品不考慮三層路由功能,它對(duì)業(yè)務(wù)是直接透明傳遞的。這就明確了目前MSTP網(wǎng)絡(luò)的定位,它并非要替代現(xiàn)有的純數(shù)據(jù)網(wǎng),而且它也沒(méi)有能力去替代現(xiàn)有的純數(shù)據(jù)網(wǎng)。由于改變了傳統(tǒng)的LAN/WAN之類的設(shè)計(jì)理念,所以與之相連的周邊數(shù)據(jù)設(shè)備設(shè)計(jì)也需要加倍小心。例如,需要考慮對(duì)于不同地域數(shù)據(jù)如何互動(dòng),是否要進(jìn)行網(wǎng)段劃分等等。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì) 上海地鐵的三類業(yè)務(wù)要求中,以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流最為簡(jiǎn)單,只要考慮映射機(jī)制、帶寬配置和途經(jīng)路由三個(gè)方面即可。在源和宿映射后的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流,就等效于傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)TDM電路,因此也只能采用SDH的保護(hù)機(jī)制。由于SDH保護(hù)是最為成熟可靠的,所以可以確保該業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性和安全性。面向控制中心的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì) 對(duì)于各站點(diǎn)面向控制調(diào)度中心的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)就比較復(fù)雜。在所有的上海地鐵軌道交通傳輸項(xiàng)目的數(shù)據(jù)應(yīng)用中,以每路視頻編碼高達(dá)6M的MEPG2的數(shù)字視頻IP碼流對(duì)帶寬需求量最大,就以其為基礎(chǔ)對(duì)MSTP具體設(shè)計(jì)做一簡(jiǎn)單介紹。 首先要做的是數(shù)據(jù)流情況的分析。上海地鐵的每個(gè)車站都會(huì)有6到8個(gè)視頻編碼器,通過(guò)矩陣切換對(duì)安裝在不同地點(diǎn)的攝影機(jī)所得的信息進(jìn)行編碼。而其所有視頻解碼器統(tǒng)一設(shè)置在控制中心,并且安放了對(duì)各個(gè)站點(diǎn)視頻設(shè)備的網(wǎng)管和操作控制平臺(tái)。因此,在邏輯上這是個(gè)最典型的星狀網(wǎng)。假定有10個(gè)需要監(jiān)控的節(jié)點(diǎn),每個(gè)節(jié)點(diǎn)有8個(gè)攝像頭,那么理論上每個(gè)節(jié)點(diǎn)上傳的信息量就是48M。而總共80個(gè)攝像頭,上行的信息量就需要480M的帶寬來(lái)傳送。但實(shí)際上海地鐵的控制中心站點(diǎn)上,解碼器和相應(yīng)監(jiān)視屏幕數(shù)量是有限的,具體在8～16個(gè)之間。所以,控制中心實(shí)際上是根據(jù)不同情況的需求,對(duì)各個(gè)車站的視頻編碼器進(jìn)行點(diǎn)播。換而言之,瞬時(shí)最大的帶寬需求也就6M視頻數(shù)據(jù)乘以16路視頻流, 總共96M帶寬,而不是480M的數(shù)據(jù)流量。以十個(gè)車站的節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)單環(huán)為例,如圖2所示。 從傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)考慮,要組建多點(diǎn)匯聚到一點(diǎn)的星狀網(wǎng),為了不出現(xiàn)阻塞還是得按可能出現(xiàn)的最大傳輸帶寬來(lái)設(shè)計(jì)。那么在地鐵網(wǎng)絡(luò)上的表征就是單節(jié)點(diǎn)需要48M,匯聚到控制中心總共有480M的帶寬需求。如果每個(gè)站點(diǎn)真的如此向控制中心開(kāi)設(shè)多條點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù),帶寬資源就明顯大大地浪費(fèi)了。因?yàn)樵谀承┣闆r下,某個(gè)節(jié)點(diǎn)可能根本不傳送視頻數(shù)據(jù),但因?yàn)橛成浜蟮膸捑褪荰DM電路,這些空閑的帶寬是無(wú)法被統(tǒng)計(jì)復(fù)用。所以,可以采用將所有站點(diǎn)串成一條共享帶寬的以太網(wǎng)的總線,那就只要考慮總共提供96M帶寬。在此類應(yīng)用中,總線相對(duì)專線應(yīng)用的帶寬節(jié)省優(yōu)勢(shì)就得以充分體現(xiàn)。 根據(jù)此特定的情況,采用可以承載IP業(yè)務(wù)的TransLAN以太網(wǎng)板卡的二層交換技術(shù),為上海地鐵構(gòu)筑一條跨地域的以太網(wǎng)總線。對(duì)于某個(gè)MSTP站點(diǎn)上的構(gòu)筑這條以太網(wǎng)總線的以太網(wǎng)板卡,細(xì)節(jié)如圖3所示。單板卡上八個(gè)LAN接口,直接連著進(jìn)入的八路視頻流,統(tǒng)一映射到兩個(gè)WAN接口,分別開(kāi)向兩個(gè)不同的線路方向。每個(gè)MSTP的地鐵車站都采用此方式,最后統(tǒng)一匯聚控制中心站落地,通過(guò)一個(gè)LAN接入到本地交換機(jī),由交換機(jī)提供16路接口連接到16個(gè)解碼器。很明顯,這條數(shù)據(jù)流在整個(gè)網(wǎng)上形成一個(gè)以太環(huán)網(wǎng)。由于以太網(wǎng)成環(huán)會(huì)造成環(huán)回路由,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定,所以這里必須采用生成樹(shù)協(xié)議。 每塊以太網(wǎng)板卡的網(wǎng)橋ID都可被操作,即可以根據(jù)具體情況將優(yōu)先級(jí)的默認(rèn)設(shè)置權(quán)重進(jìn)行修改。那么整個(gè)互通的MSTP網(wǎng)絡(luò)會(huì)根據(jù)設(shè)定來(lái)進(jìn)行判別,形成不同的生成樹(shù)結(jié)構(gòu)。一般,生成樹(shù)會(huì)在某處邏輯上自動(dòng)斷開(kāi)這類以太環(huán),實(shí)際上形成的結(jié)構(gòu)更類似于一條以太網(wǎng)總線。假定設(shè)置后,生成樹(shù)協(xié)議自動(dòng)識(shí)別根橋位于監(jiān)控中心,那么圖像數(shù)據(jù)總線邏輯上的抽象如圖4所示意,即邏輯中斷點(diǎn)在中心(實(shí)際上可能因?yàn)樗惴▎?wèn)題會(huì)出現(xiàn)在不同位置)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)中斷的故障時(shí),生成樹(shù)協(xié)議會(huì)自動(dòng)修復(fù)原來(lái)的邏輯斷點(diǎn),形成一條新邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)總線。 當(dāng)IP視頻數(shù)據(jù)流從以太網(wǎng)板卡LAN接口映射成邏輯WAN的數(shù)據(jù)進(jìn)入到SDH的交叉矩陣時(shí),已經(jīng)是封裝入所需帶寬的VC虛容器中,在整個(gè)MSTP網(wǎng)絡(luò)中形成個(gè)具有一定容量的巨大數(shù)據(jù)總線管道。根據(jù)視頻流的96M帶寬需求, 管道中的帶寬實(shí)際是映射到2個(gè)VC3上,最終形成了一條約為百兆的數(shù)據(jù)總線。 顯而易見(jiàn),在MSTP體系中,以太網(wǎng)應(yīng)用可以混雜了底層的SDH光或電保護(hù)機(jī)制和二層數(shù)據(jù)鏈路層面的保護(hù)機(jī)制。對(duì)于軌道交通線路,從SDH帶寬資源來(lái)看是比較適合復(fù)用段共享環(huán)。但如果出現(xiàn)超過(guò)16個(gè)節(jié)點(diǎn)的單環(huán),就只能采用通道保護(hù)環(huán),由于這種機(jī)制下分布式應(yīng)用會(huì)大量占用帶寬,所以通常對(duì)此時(shí)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)就不再附加SDH層面的保護(hù)。在復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)情況下,對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際是存在著SDH層面和數(shù)據(jù)鏈路層面的雙重保護(hù)。發(fā)生失效時(shí)候,保護(hù)機(jī)制時(shí)間的先后次序上,一般先進(jìn)行SDH層面的保護(hù),倒換時(shí)間在50ms內(nèi)。如果SDH層面的保護(hù)不成功或無(wú)法實(shí)施,則可以依賴數(shù)據(jù)層面的生成樹(shù)保護(hù)形式。在上海地鐵的兩條不同線路上,實(shí)際就采用了上述兩種不同的保障機(jī)制。共享型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì) 對(duì)于各站互動(dòng)的IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流而言,如OA系統(tǒng),共享總線肯定是最為方便的手段。雖然業(yè)務(wù)類型甚至性質(zhì)與上述的視頻流完全不一致,但是從共線以太網(wǎng)平臺(tái)來(lái)說(shuō),需要考慮的因素其實(shí)是一樣的,所以也不需要多加闡述。 上海地鐵中有相當(dāng)多種類的IP數(shù)據(jù)流,包括售檢票、通告信息、OA等等,有些業(yè)務(wù)實(shí)際上是配置在同一塊板卡上的。我們利用了虛擬交換機(jī)的技術(shù),將不同的應(yīng)用數(shù)據(jù)流配置在同一塊板卡的不同以太網(wǎng)總線上,使得內(nèi)容各異性質(zhì)各異的業(yè)務(wù)可以協(xié)同運(yùn)作而不發(fā)生任何業(yè)務(wù)間的串?dāng)_。同時(shí),由此帶來(lái)的板卡數(shù)量的減少,也就意味著投資的節(jié)省。從工作原理上來(lái)說(shuō),最終是要將這些不同的業(yè)務(wù)映射到SDH凈負(fù)荷中不同的虛容器中,就是說(shuō)在物理上就是相互獨(dú)立的電路。這相當(dāng)于對(duì)不同業(yè)務(wù)開(kāi)設(shè)了不同的電路專網(wǎng),而且是真正獨(dú)立的專網(wǎng)專用,其安全性比常規(guī)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)更有保障。 最后,在設(shè)計(jì)中需要重視的一點(diǎn)是,對(duì)于IP數(shù)據(jù)流來(lái)說(shuō),使用MSTP以太網(wǎng)板卡設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)還是一個(gè)二層的局域網(wǎng),具有帶寬競(jìng)用的現(xiàn)象,因此需要充分考慮到帶寬的因素和QoS的機(jī)制具體應(yīng)用。 Metropolis全系列MSTP產(chǎn)品提供了從STM-1到STM-64的傳送速率以及豐富的接口類型,可以覆蓋從接入到骨干不同層面的應(yīng)用,并且針對(duì)不同的業(yè)務(wù)提供不同保護(hù)機(jī)制,確保傳輸子系統(tǒng)在整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)中的安全可靠地運(yùn)行。同時(shí)朗訊科技的Navis(r)系列的網(wǎng)管平臺(tái),以圖形化的界面提供故障管理、安全管理、性能管理、配置管理等全系列功能,實(shí)現(xiàn)了整網(wǎng)所有的MSTP系列的端到端的管理。
很明顯,MSTP完整地將傳輸網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)融合在一起。數(shù)據(jù)接口、封裝和映射技術(shù)、內(nèi)部交換處理功能部分成為其正確實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用的關(guān)鍵。MSTP光傳送平臺(tái)構(gòu)筑分析 針對(duì)上海市的軌道交通線路的傳輸系統(tǒng)應(yīng)用要求,采用了朗訊科技的Metropolis全系列MSTP產(chǎn)品。該系列是目前朗訊科技的城域網(wǎng)產(chǎn)品,不同平臺(tái)提供了從STM-1到STM-64的光傳送速率,從2M、34/45M到155M的電口接入,以及豐富的數(shù)據(jù)接口應(yīng)用,包括10/100M自協(xié)商接口、SFP的GE光口、X.21、SHDSL一直到ATM。因此,不僅可解決傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)傳送,而且通過(guò)不同的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)不同類型應(yīng)用的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的安全可靠的傳送。TDM業(yè)務(wù)設(shè)計(jì) TDM業(yè)務(wù)在SDH平臺(tái)上的設(shè)計(jì)及保護(hù)機(jī)制已經(jīng)是眾所周知的,MSTP平臺(tái)從傳統(tǒng)業(yè)務(wù)這個(gè)層面上來(lái)看,是無(wú)異于傳統(tǒng)SDH設(shè)備的。地鐵的TDM業(yè)務(wù)較少,也不存在舊網(wǎng)的統(tǒng)一工作。如何構(gòu)建物理網(wǎng)絡(luò),從語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主的TDM業(yè)務(wù)角度出發(fā),還是要求組環(huán)。在網(wǎng)絡(luò)資源利用率方面,MS-SPRing優(yōu)于SNCP,地鐵線路的傳輸系統(tǒng)其實(shí)也不例外。組環(huán)的機(jī)制,還有很大部分還是取決于節(jié)點(diǎn)數(shù)量,小于16個(gè)節(jié)點(diǎn)建議采用MS-SPRing; 大于16個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò),如果要求是單環(huán)結(jié)構(gòu)就只能組SNCP環(huán),如果沒(méi)有限制則可以組建兩個(gè)甚至三個(gè)MS-SPRing環(huán)。相鄰車站的實(shí)際距離大概在短短幾公里左右,線路光接口一般采用L16.1,也就足以滿足線路衰耗要求。而單層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使得無(wú)論是節(jié)點(diǎn)間采用隔站跳接的方式,或在首尾相連,差別都不是很大。唯一要注意的是控制中心的位置,因?yàn)榇蠖鄶?shù)TDM業(yè)務(wù)是開(kāi)向中心站點(diǎn)的。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì) MSTP平臺(tái)在具體應(yīng)用上,最困難的部分是會(huì)涉及到較多的類似數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)考慮。因此在規(guī)劃階段,首先需要根據(jù)具體業(yè)務(wù)應(yīng)用進(jìn)行精心地分析。就MSTP技術(shù)的本質(zhì)而言,它是建立在SDH機(jī)制上的數(shù)據(jù)功能集成,其業(yè)務(wù)應(yīng)用自然會(huì)帶有一定限制。以主流的IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為例,MSTP產(chǎn)品不考慮三層路由功能,它對(duì)業(yè)務(wù)是直接透明傳遞的。這就明確了目前MSTP網(wǎng)絡(luò)的定位,它并非要替代現(xiàn)有的純數(shù)據(jù)網(wǎng),而且它也沒(méi)有能力去替代現(xiàn)有的純數(shù)據(jù)網(wǎng)。由于改變了傳統(tǒng)的LAN/WAN之類的設(shè)計(jì)理念,所以與之相連的周邊數(shù)據(jù)設(shè)備設(shè)計(jì)也需要加倍小心。例如,需要考慮對(duì)于不同地域數(shù)據(jù)如何互動(dòng),是否要進(jìn)行網(wǎng)段劃分等等。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì) 上海地鐵的三類業(yè)務(wù)要求中,以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流最為簡(jiǎn)單,只要考慮映射機(jī)制、帶寬配置和途經(jīng)路由三個(gè)方面即可。在源和宿映射后的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流,就等效于傳統(tǒng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)TDM電路,因此也只能采用SDH的保護(hù)機(jī)制。由于SDH保護(hù)是最為成熟可靠的,所以可以確保該業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性和安全性。面向控制中心的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì) 對(duì)于各站點(diǎn)面向控制調(diào)度中心的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)就比較復(fù)雜。在所有的上海地鐵軌道交通傳輸項(xiàng)目的數(shù)據(jù)應(yīng)用中,以每路視頻編碼高達(dá)6M的MEPG2的數(shù)字視頻IP碼流對(duì)帶寬需求量最大,就以其為基礎(chǔ)對(duì)MSTP具體設(shè)計(jì)做一簡(jiǎn)單介紹。 首先要做的是數(shù)據(jù)流情況的分析。上海地鐵的每個(gè)車站都會(huì)有6到8個(gè)視頻編碼器,通過(guò)矩陣切換對(duì)安裝在不同地點(diǎn)的攝影機(jī)所得的信息進(jìn)行編碼。而其所有視頻解碼器統(tǒng)一設(shè)置在控制中心,并且安放了對(duì)各個(gè)站點(diǎn)視頻設(shè)備的網(wǎng)管和操作控制平臺(tái)。因此,在邏輯上這是個(gè)最典型的星狀網(wǎng)。假定有10個(gè)需要監(jiān)控的節(jié)點(diǎn),每個(gè)節(jié)點(diǎn)有8個(gè)攝像頭,那么理論上每個(gè)節(jié)點(diǎn)上傳的信息量就是48M。而總共80個(gè)攝像頭,上行的信息量就需要480M的帶寬來(lái)傳送。但實(shí)際上海地鐵的控制中心站點(diǎn)上,解碼器和相應(yīng)監(jiān)視屏幕數(shù)量是有限的,具體在8～16個(gè)之間。所以,控制中心實(shí)際上是根據(jù)不同情況的需求,對(duì)各個(gè)車站的視頻編碼器進(jìn)行點(diǎn)播。換而言之,瞬時(shí)最大的帶寬需求也就6M視頻數(shù)據(jù)乘以16路視頻流, 總共96M帶寬,而不是480M的數(shù)據(jù)流量。以十個(gè)車站的節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)單環(huán)為例,如圖2所示。 從傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)考慮,要組建多點(diǎn)匯聚到一點(diǎn)的星狀網(wǎng),為了不出現(xiàn)阻塞還是得按可能出現(xiàn)的最大傳輸帶寬來(lái)設(shè)計(jì)。那么在地鐵網(wǎng)絡(luò)上的表征就是單節(jié)點(diǎn)需要48M,匯聚到控制中心總共有480M的帶寬需求。如果每個(gè)站點(diǎn)真的如此向控制中心開(kāi)設(shè)多條點(diǎn)對(duì)點(diǎn)業(yè)務(wù),帶寬資源就明顯大大地浪費(fèi)了。因?yàn)樵谀承┣闆r下,某個(gè)節(jié)點(diǎn)可能根本不傳送視頻數(shù)據(jù),但因?yàn)橛成浜蟮膸捑褪荰DM電路,這些空閑的帶寬是無(wú)法被統(tǒng)計(jì)復(fù)用。所以,可以采用將所有站點(diǎn)串成一條共享帶寬的以太網(wǎng)的總線,那就只要考慮總共提供96M帶寬。在此類應(yīng)用中,總線相對(duì)專線應(yīng)用的帶寬節(jié)省優(yōu)勢(shì)就得以充分體現(xiàn)。 根據(jù)此特定的情況,采用可以承載IP業(yè)務(wù)的TransLAN以太網(wǎng)板卡的二層交換技術(shù),為上海地鐵構(gòu)筑一條跨地域的以太網(wǎng)總線。對(duì)于某個(gè)MSTP站點(diǎn)上的構(gòu)筑這條以太網(wǎng)總線的以太網(wǎng)板卡,細(xì)節(jié)如圖3所示。單板卡上八個(gè)LAN接口,直接連著進(jìn)入的八路視頻流,統(tǒng)一映射到兩個(gè)WAN接口,分別開(kāi)向兩個(gè)不同的線路方向。每個(gè)MSTP的地鐵車站都采用此方式,最后統(tǒng)一匯聚控制中心站落地,通過(guò)一個(gè)LAN接入到本地交換機(jī),由交換機(jī)提供16路接口連接到16個(gè)解碼器。很明顯,這條數(shù)據(jù)流在整個(gè)網(wǎng)上形成一個(gè)以太環(huán)網(wǎng)。由于以太網(wǎng)成環(huán)會(huì)造成環(huán)回路由,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定,所以這里必須采用生成樹(shù)協(xié)議。 每塊以太網(wǎng)板卡的網(wǎng)橋ID都可被操作,即可以根據(jù)具體情況將優(yōu)先級(jí)的默認(rèn)設(shè)置權(quán)重進(jìn)行修改。那么整個(gè)互通的MSTP網(wǎng)絡(luò)會(huì)根據(jù)設(shè)定來(lái)進(jìn)行判別,形成不同的生成樹(shù)結(jié)構(gòu)。一般,生成樹(shù)會(huì)在某處邏輯上自動(dòng)斷開(kāi)這類以太環(huán),實(shí)際上形成的結(jié)構(gòu)更類似于一條以太網(wǎng)總線。假定設(shè)置后,生成樹(shù)協(xié)議自動(dòng)識(shí)別根橋位于監(jiān)控中心,那么圖像數(shù)據(jù)總線邏輯上的抽象如圖4所示意,即邏輯中斷點(diǎn)在中心(實(shí)際上可能因?yàn)樗惴▎?wèn)題會(huì)出現(xiàn)在不同位置)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)中斷的故障時(shí),生成樹(shù)協(xié)議會(huì)自動(dòng)修復(fù)原來(lái)的邏輯斷點(diǎn),形成一條新邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)總線。 當(dāng)IP視頻數(shù)據(jù)流從以太網(wǎng)板卡LAN接口映射成邏輯WAN的數(shù)據(jù)進(jìn)入到SDH的交叉矩陣時(shí),已經(jīng)是封裝入所需帶寬的VC虛容器中,在整個(gè)MSTP網(wǎng)絡(luò)中形成個(gè)具有一定容量的巨大數(shù)據(jù)總線管道。根據(jù)視頻流的96M帶寬需求, 管道中的帶寬實(shí)際是映射到2個(gè)VC3上,最終形成了一條約為百兆的數(shù)據(jù)總線。 顯而易見(jiàn),在MSTP體系中,以太網(wǎng)應(yīng)用可以混雜了底層的SDH光或電保護(hù)機(jī)制和二層數(shù)據(jù)鏈路層面的保護(hù)機(jī)制。對(duì)于軌道交通線路,從SDH帶寬資源來(lái)看是比較適合復(fù)用段共享環(huán)。但如果出現(xiàn)超過(guò)16個(gè)節(jié)點(diǎn)的單環(huán),就只能采用通道保護(hù)環(huán),由于這種機(jī)制下分布式應(yīng)用會(huì)大量占用帶寬,所以通常對(duì)此時(shí)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)就不再附加SDH層面的保護(hù)。在復(fù)用段共享保護(hù)環(huán)情況下,對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際是存在著SDH層面和數(shù)據(jù)鏈路層面的雙重保護(hù)。發(fā)生失效時(shí)候,保護(hù)機(jī)制時(shí)間的先后次序上,一般先進(jìn)行SDH層面的保護(hù),倒換時(shí)間在50ms內(nèi)。如果SDH層面的保護(hù)不成功或無(wú)法實(shí)施,則可以依賴數(shù)據(jù)層面的生成樹(shù)保護(hù)形式。在上海地鐵的兩條不同線路上,實(shí)際就采用了上述兩種不同的保障機(jī)制。共享型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì) 對(duì)于各站互動(dòng)的IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流而言,如OA系統(tǒng),共享總線肯定是最為方便的手段。雖然業(yè)務(wù)類型甚至性質(zhì)與上述的視頻流完全不一致,但是從共線以太網(wǎng)平臺(tái)來(lái)說(shuō),需要考慮的因素其實(shí)是一樣的,所以也不需要多加闡述。 上海地鐵中有相當(dāng)多種類的IP數(shù)據(jù)流,包括售檢票、通告信息、OA等等,有些業(yè)務(wù)實(shí)際上是配置在同一塊板卡上的。我們利用了虛擬交換機(jī)的技術(shù),將不同的應(yīng)用數(shù)據(jù)流配置在同一塊板卡的不同以太網(wǎng)總線上,使得內(nèi)容各異性質(zhì)各異的業(yè)務(wù)可以協(xié)同運(yùn)作而不發(fā)生任何業(yè)務(wù)間的串?dāng)_。同時(shí),由此帶來(lái)的板卡數(shù)量的減少,也就意味著投資的節(jié)省。從工作原理上來(lái)說(shuō),最終是要將這些不同的業(yè)務(wù)映射到SDH凈負(fù)荷中不同的虛容器中,就是說(shuō)在物理上就是相互獨(dú)立的電路。這相當(dāng)于對(duì)不同業(yè)務(wù)開(kāi)設(shè)了不同的電路專網(wǎng),而且是真正獨(dú)立的專網(wǎng)專用,其安全性比常規(guī)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)更有保障。 最后,在設(shè)計(jì)中需要重視的一點(diǎn)是,對(duì)于IP數(shù)據(jù)流來(lái)說(shuō),使用MSTP以太網(wǎng)板卡設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)還是一個(gè)二層的局域網(wǎng),具有帶寬競(jìng)用的現(xiàn)象,因此需要充分考慮到帶寬的因素和QoS的機(jī)制具體應(yīng)用。 Metropolis全系列MSTP產(chǎn)品提供了從STM-1到STM-64的傳送速率以及豐富的接口類型,可以覆蓋從接入到骨干不同層面的應(yīng)用,并且針對(duì)不同的業(yè)務(wù)提供不同保護(hù)機(jī)制,確保傳輸子系統(tǒng)在整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)中的安全可靠地運(yùn)行。同時(shí)朗訊科技的Navis(r)系列的網(wǎng)管平臺(tái),以圖形化的界面提供故障管理、安全管理、性能管理、配置管理等全系列功能,實(shí)現(xiàn)了整網(wǎng)所有的MSTP系列的端到端的管理。
