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光通信傳輸技術(shù)在油氣田和長(zhǎng)輸管線上的比較應(yīng)用
【摘 要】本文結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),介紹了光通信傳輸網(wǎng)絡(luò)四種不同的技術(shù)(MSTP、SDH+ATM、OTN、RPR),綜合比較其優(yōu)劣及應(yīng)用,對(duì)油氣田和長(zhǎng)輸管線上光通信系統(tǒng)建設(shè)傳輸制式的選擇提出一些建議,供大家參考。
【關(guān)鍵詞】MSTP多業(yè)務(wù)傳送節(jié)點(diǎn) SDH同步數(shù)字體系 ATM異步轉(zhuǎn)移模式 OTN開(kāi)放式通信網(wǎng)絡(luò) RPR彈性分組環(huán)
一、光通信傳輸網(wǎng)絡(luò)四種不同技術(shù)的比較分析
1.業(yè)務(wù)承載能力
(1) OTN技術(shù)
采用基于TDM體制的復(fù)用技術(shù),每路信號(hào)占用在時(shí)間上固定的比特位組,信道通過(guò)位置進(jìn)行標(biāo)識(shí),有獨(dú)特的幀結(jié)構(gòu),可區(qū)分不同等級(jí)速率,并能在同一網(wǎng)絡(luò)中綜合不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議,對(duì)實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)及非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)都能提供相應(yīng)承載,實(shí)現(xiàn)了從窄帶到寬帶的綜合業(yè)務(wù)傳輸。
傳輸設(shè)備可以直接提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議接口,而不需借助接入設(shè)備。
各種通信業(yè)務(wù)應(yīng)用可直接接入OTN,無(wú)需接入設(shè)備,可以支持語(yǔ)音。圖像信號(hào)的多點(diǎn)廣播,采用數(shù)字圖像壓縮(M-JPEG和H.264)和圖像矩陣交換技術(shù)。
OTN設(shè)備簡(jiǎn)單、組網(wǎng)靈活、集中維護(hù)方便,國(guó)內(nèi)外地鐵工程中應(yīng)用廣泛,其不足是設(shè)備獨(dú)家生產(chǎn),售后服務(wù)對(duì)原設(shè)備廠商依賴大,兼容性差,與非OTN網(wǎng)絡(luò)連接能力較弱。
(2)ATM技術(shù)
ATM雖然可以承載實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)中的時(shí)分復(fù)用業(yè)務(wù),但每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的延時(shí)都要大于SDH傳輸制式,特別是故障時(shí)系統(tǒng)切換時(shí)間較SDH傳輸制式長(zhǎng)(有時(shí)甚至以秒計(jì)),所以ATM技術(shù)一般不用于時(shí)分復(fù)用業(yè)務(wù)的承載。另外,ATM沒(méi)有低速率接口,需增加接入設(shè)備,設(shè)備價(jià)格高且協(xié)議復(fù)雜。對(duì)于視頻業(yè)務(wù),由于其具有很高的突發(fā)度,而ATM恰恰能夠很好地支持具有突發(fā)性的可變比特率業(yè)務(wù),并且其固有的設(shè)計(jì)已經(jīng)充分考慮了業(yè)務(wù)QOS(服務(wù)質(zhì)量)問(wèn)題,因此可以實(shí)現(xiàn)承載。
然而對(duì)于非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)的傳輸,ATM存在帶寬利用率較低的問(wèn)題,且沒(méi)有音頻等低速接口,需設(shè)接入設(shè)備。
(3)SDH及基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)(MSTP)
SDH是最適合實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)中時(shí)分復(fù)用業(yè)務(wù)的承載技術(shù),但無(wú)法解決實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)中視頻信號(hào)和實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)及非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)中以太網(wǎng)的傳輸問(wèn)題。SDH接口種類單一,僅具有PDH系列標(biāo)準(zhǔn)接口(E1/E3/STM-le)。傳輸窄帶業(yè)務(wù)(話音、數(shù)據(jù)、寬帶音頻)時(shí),需增加接入設(shè)備(PCMD/l設(shè)備);無(wú)直接的視頻和LAN接口,需外部增加視頻CODEC和Ethernet路由器;對(duì)Ethernet業(yè)務(wù),一般只提供ZMb/s的傳輸帶寬,存在性能瓶頸;對(duì)廣播音頻業(yè)務(wù),僅提供3kHz的傳輸帶寬,難以滿足高保真的廣播效果;一般只提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信信道,難以滿足大量共線式通信信道的要求。
同時(shí)SDH只能向用戶提供固定速率的信道,不能動(dòng)態(tài)分配帶寬,不能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用,對(duì)總線型寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及圖像業(yè)務(wù)的支持困難。
MSTP克服了SDH設(shè)備中的一些不足,隨著技術(shù)不斷的發(fā)展成熟,越來(lái)越適合各種通業(yè)務(wù)的承載,但仍需增加接入設(shè)備。
(4)RPR
對(duì)于實(shí)時(shí)性時(shí)分復(fù)用業(yè)務(wù),RPR技術(shù)雖然定義了協(xié)議,但需在實(shí)際中得到進(jìn)一步驗(yàn)證。
對(duì)于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),RPR具備絕對(duì)的優(yōu)勢(shì),可根據(jù)用戶需求分配帶寬,支持空間復(fù)用技術(shù)和統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù),在網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)營(yíng)的情況下,可使帶寬利用率相對(duì)SDH網(wǎng)絡(luò)提高3-4倍。RPR還可對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化,有效支持IP的突發(fā)特性。
對(duì)于有實(shí)時(shí)性要求的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),RPR可以提供不同等級(jí)的服務(wù)和基于不同等級(jí)業(yè)務(wù)的環(huán)保護(hù)功能來(lái)保障數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性,在保障實(shí)時(shí)性方面和故障倒換時(shí)間(16ms-50ms)上可與SDH技術(shù)媲美,而在帶寬利用率上比SDH傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大大提高。特別是它對(duì)視頻業(yè)務(wù)的承載,目前數(shù)據(jù)視頻監(jiān)控市場(chǎng)的主流設(shè)備提供商,都將其系統(tǒng)構(gòu)建在基于IP的MPEGZ編碼和壓縮技術(shù),以及基于IP的視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索和訪問(wèn)控制技術(shù)上,這些系統(tǒng)所采用的攝像頭基本上都可以直接提供MPEGZ編碼及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)端口,因此,由RPR技術(shù)來(lái)承載視頻監(jiān)控系統(tǒng),用戶數(shù)據(jù)能繼續(xù)保持以太網(wǎng)幀格式,省略復(fù)雜的映射過(guò)程,并對(duì)用戶分組進(jìn)行嚴(yán)格的服務(wù)質(zhì)量等級(jí)分類;并能提供嚴(yán)格的延時(shí)和抖動(dòng)保障機(jī)制,視頻圖像清晰、畫面流暢,完全達(dá)到高速鐵路/公路監(jiān)控圖像的要求。但業(yè)務(wù)接口同SDH、MSTP、ATM、IP一樣,必須借助于接入設(shè)備來(lái)提供低速數(shù)據(jù)接口。
2.帶寬利用率
OTN:開(kāi)銷<2%,帶寬利用率較高。
ATM:開(kāi)銷約為12.8%,帶寬利用率低。
SDH:開(kāi)銷占3.7%,但由于其需預(yù)留保護(hù)帶寬,帶寬利用率較低。
RPR:開(kāi)銷占3.7%,同時(shí)采用統(tǒng)計(jì)空間復(fù)用技術(shù),使帶寬利用率大大提高。
3.環(huán)網(wǎng)保護(hù)能力、可靠性
OTN:采用雙環(huán)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò),具有自愈保護(hù)功能,并且保護(hù)倒換時(shí)間小于50ms。
ATM:主要進(jìn)行VC保護(hù)。
SDH及MSTP的網(wǎng)絡(luò):具有強(qiáng)大的保護(hù)恢復(fù)能力,并且保護(hù)倒換時(shí)間小于50ms。
RPR:網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的保護(hù)恢復(fù)能力,并且保護(hù)倒換時(shí)間小于50ms。
4.成熟度及發(fā)展前景
OTN:國(guó)內(nèi)軌道交通領(lǐng)域已得到較多運(yùn)用,但油田和長(zhǎng)輸管線比較少,作為西門子的專利技術(shù)比較成熟,在專網(wǎng)需求方面能夠予以專屬研發(fā)和更新,發(fā)展速度較快。
ATM:技術(shù)、設(shè)備復(fù)雜,隨著IP技術(shù)的發(fā)展,IP質(zhì)量保證問(wèn)題的解決,對(duì)ATM技術(shù)應(yīng)用帶來(lái)較大沖擊,其發(fā)展前景不好。
SDH及MSTP:SDH技術(shù)很成熟,有著廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ);MSTP是在SDH基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,目前還在不斷完善,功能越來(lái)越強(qiáng)。
RPR:目前還未得到較大規(guī)模的應(yīng)用,需在實(shí)踐中進(jìn)行驗(yàn)證,但其技術(shù)先進(jìn),發(fā)展前景好。
二、光通信傳輸網(wǎng)絡(luò)在油氣田和長(zhǎng)輸管線上的應(yīng)用
通過(guò)上述對(duì)比可以看出,四種技術(shù)各有優(yōu)劣,應(yīng)用在油氣田和長(zhǎng)輸管道上,應(yīng)綜合考慮工程實(shí)際,合理優(yōu)化,選擇適合油氣田和長(zhǎng)輸管道傳輸技術(shù)發(fā)展方向的技術(shù)或技術(shù)組合,極大地提高效率,降低成本。
因此油氣田和長(zhǎng)輸管線光通信傳輸網(wǎng)制式上的選擇可以是一個(gè)制式獨(dú)立組網(wǎng),也可以是多種制式混和組網(wǎng),應(yīng)根據(jù)項(xiàng)業(yè)務(wù)量和業(yè)務(wù)種類來(lái)確定采用何種技術(shù);一個(gè)制式單獨(dú)組網(wǎng)可以選擇OTN,也可以選擇MSTP;但由于目前MSTP技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)解決還存在一定局限性,可以采用MSTP與RPR或IP混合組網(wǎng),由MSTP承載語(yǔ)音業(yè)務(wù)及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),由RPR或IP來(lái)承載視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
采用OTN傳輸制式一般組成一個(gè)自愈環(huán),SDH傳輸制式組成單個(gè)或多個(gè)自愈環(huán),采用ATM傳輸制式組成單環(huán)或多個(gè)環(huán),MSTP傳輸制式組成單個(gè)或多個(gè)自愈環(huán)。一般SDH、MSTP組網(wǎng)方式,環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)最多14個(gè)。
另外,對(duì)于實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)中的時(shí)分復(fù)用業(yè)務(wù),SDH、OTN能提供非常好的解決方案;對(duì)于實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),OTN、RPR、ATM的承載能力都比較強(qiáng);對(duì)于非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù),OTN、RPR都比較適合;對(duì)于業(yè)務(wù)接口能力,OTN能力最佳,可以直接提供豐富的通信協(xié)議接口,不需借助接入設(shè)備,而其他技術(shù)均需借助輔助設(shè)備。
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