新型数据传输网方案.docx
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新型数据传输网方案
基于RPR的工业级数据通讯网络解决方案
深圳市特诺通讯技术有限公司
Copyright,2010
目录
1.综述2
2.RPR数据通讯产品解决方案3
2.1产品组网方案3
2.2RPR网络提供的业务4
2.2.1虚拟子网5
2.2.2数据专线6
2.2.3汇聚网络6
3.RPR数据通讯网络方案与传统方案的比较和优势7
3.1网络可靠性高7
3.2传输效率和带宽利用率高7
3.3保证服务质量8
3.4组网灵活，网络管理与维护简便8
3.5性价比高9
4.应用举例10
4.1电力数据通讯网10
4.2电力配电网数据传输网10
4.3高速公路、铁路、地铁等交通数据通讯网10
4.4园区数据通讯网11
5.RPR系列产品规格配置12
5.1RPR-1G的规格参数12
5.2RPR-10G的规格参数12
1.
综述
目前电信运营商和电力系统等拥有大型通讯网络的企业普遍采用了SDH光传输网络作为通讯网络的核心和基础，这种网络基础结构对于以传统话音业务为主的市场应用需求是非常合适的。
然而随着通讯技术的迅猛发展，各种数据业务的应用得到迅速普及并已广泛应用，其中包括语音、图像、控制信号等都已广泛采用数据形式传输（基于IP报文形式）。
在公网运营商的基础网络中，数据业务目前已经占主要成分，甚至在很多核心网络传输的80%-90%的业务已经是数据业务，在工业生产和控制领域（如电力系统的输变电网络），早在5-10年前就已经是数据业务占绝大多数。
这种市场应用需求的发展对网络基础设施提出了新的要求，传统SDH光传输网络和传统光纤以太网都无法有效满足。
新兴的弹性分组环技术（简称RPR技术）作为MSTP（多业务传输平台）和PTN（数据传输网络）的最新解决方案，在2004年中期由IEEE确立了国际标准IEEE802.17。
RPR技术是以数据传输为核心的环网通讯技术，综合了传统技术的优势，克服了传统技术的缺点，符合了多种类型数据业务广泛而迅猛的应用发展趋势。
本公司采用RPR技术研制的系列产品可以通过光纤独立组成高带宽的数据通讯环网，能够提供一个高可靠性、高效率、保证服务质量、低成本、管理简便、组网灵活的多种类型工业级数据业务传输与交换的综合平台，同时为未来数据业务的发展、网络升级扩容等预留了广泛的空间，是目前组建或改造同时承载多种业务工业级数据通讯核心网络和接入网络的最佳解决方案。
本公司的RPR系列产品采用100M/1000M/10G等标准数据接口作为线路侧接口（主干接口）组建环形网络，能够双向同时传输业务，动态分配带宽，提高带宽效率，并实现电信级小于50毫秒环切换保护，提高网络可靠性，同时可以承载多种类型数据业务（具备10M/100M/1000M数据接口、E1接口、RS232/485串行接口、话音接口等），能够保障核心业务传输实时性，提高组网灵活性，方便网络维护管理，是电力、石油、采矿、交通、军队、政府等行业性工业级数据通讯网络和公网运营商组建数据传输网络可以采用的最优产品方案。
2.RPR数据通讯产品解决方案
本公司的RPR系列产品具有标准的100M/1000M/10G数据接口，可以根据用户需求通过光纤组成环形传输与交换网络，提高通道利用率和数据业务传输效率，并能够提供传统方案无法有效实现的多种业务并行传输和对实时业务的有效传输等功能。
这些产品包括RPR-1G、RPR-10G等系列产品，其线路单向带宽分别为1000M、10G，提供的业务接口可以根据需求进行配置。
2.1产品组网方案
RPR产品线路侧接口为双向1000M（10G）标准接口，可以通过光纤直接组成环形数据传输网络，其优势是带宽利用率高、网络可靠性高、组网和接入业务灵活方便、保障重要和实时业务传输、网络维护管理集中而简便。
RPR系列产品的组网方式表明如下：
在上图中，根据应用需求可以在业务接入或汇聚的节点放置RPR设备，通过双向光纤线路接口及连接的光纤通路与相邻节点的RPR设备连接，最终形成环形光纤数据传输网络。
RPR网络在单一环网上同时连接的节点设备可以达到100台以上，因此在较大的地域范围或较多业务接入点的应用中可以采用比较简单的组网方式实现高效的通讯，如在电力输变电网络、高速公路网络、铁路沿线等通讯网络应用中，方便了网络建设和维护管理。
在业务接入点布局比较复杂的应用中，还可以通过切环或支路环的方式将所有数据业务承载于同一个光纤传输网络上，这种组网方式表明如下：
这种网络结构可以根据业务接入需求在所有光纤环网上采用相同等级的RPR设备，或在主环上采用较高等级的设备，在子环上采用较低等级的设备。
在整个网络上接入的业务都可以互通互联，并且可以根据业务需求划分子网和专线等业务类型，同时，所有设备都可以进行统一管理，组网灵活性很高。
无论采用何种方式组网，接入业务通讯的方式和属性都可以方便地选择和确定，业务传输的灵活性、可靠性、实时性和服务质量都不会受到影响。
2.2RPR网络提供的业务
RPR系列产品配置有多种数据接口，10M/100M/1000M以太网接口为基本配置，可以与以太网交换机、路由交换机、服务器主机和计算机主机直接相连，也可以与带有以太网接口的其他终端设备连接，使数据业务能够在RPR网络上高效地传输与交换。
业务通讯的模式可以灵活地设置成汇聚、点对点连接、网状连接等，还可以根据业务的属性设置业务的传输等级，使实时业务和重要业务的通讯得到可靠性和实时性保证。
同时，不同类型乃至不同接口接入的业务都可以通过动态网络设置实现带宽配置和数据通道隔离，不同业务传输不会相互影响。
RPR系列产品同时可以选择配备标准的E1接口（2M）、RS232/485串行接口等，兼容了传统业务的接入需求，可以根据用户要求进行灵活配置。
RPR系列产品组建的工业级数据通讯网络可以为办公终端、生产控制设备、通讯设备等互相通讯提供通道，满足人与人、人与机器、机器与机器之间的通讯需求，网络上直接可以接入的终端设备（或业务）包括：
●图像监控和视频
●办公信息交流与通讯
●IP语音
●信息采集、监测和控制
●传统PCM/PDH等2M设备
以电力系统为例，通讯网络上需要同时接入大量的数据业务，包括调度自动化、调度办公、继电保护和信息、办公自动化、营销、安防图像监控和新兴的IP语音等多个系统。
RPR设备能够灵活组成同时承载大量数据业务、多网合一的数据业务接入网络，提高效率，降低综合成本。
2.2.1虚拟子网
RPR网络上根据业务的需求可以设置若干个虚拟子网，每个虚拟子网连接的所有终端设备之间都可以互相通讯，不同虚拟子网之间则业务隔离。
虚拟子网的设置是通过对RPR设备连接终端设备的端口进行配置实现的，在同一个RPR网络上（如前节所示的单一环网或相互连接的主环、子环和支路环），所有设备上的任意若干个端口之间可以组成一个虚拟子网，例如，下图中RPR网络上，如果设备1、2、3、4、5、6、7、8、9上的端口1上连接了某个办公网络的所有终端设备，则可以组成一个虚拟子网：
在上图中的网络上还可以同时配置若干虚拟子网，如将各个RPR节点设备的端口2、端口3、端口4组成一个图像监控网络，将各个设备的端口5、端口6设置为IP电话网络，则在同一RPR网络上同时承载了多种不同的数据业务，并且不同业务之间通道隔离，不会相互影响。
2.2.2数据专线
在前述的RPR网络上还可以设置数据专线，即将网络上任意的两个端口（如前图中设备4的端口10和设备5的端口12，或设备1的端口9和设备9的端口8）配置为数据专线，则专线端口两端连接的终端设备可以进行通讯，而与其他业务网络隔离。
数据专线主要用于点对点业务连接，能够为这类业务提供专用的高效数据通道，并且可以根据业务的需求设置带宽和优先等级。
在RPR网络上还可以配置其他类型的数据专线，如在带有E1接口的设备上配置E1专线。
E1专线可以用于接入传统E1（2M）的业务，在RPR网络上利用隔离的专用数据通道传输TDM业务，具有高实时性和高可靠性保证，能够兼容已经应用的传统型终端设备。
2.2.3汇聚网络
如果需要在RPR网络上承载有数据或控制中心的应用时，可以采用汇聚网络实现。
在汇聚网络上，汇聚接口（即中心设备连接的接口）可以与所有业务接入的端口通讯，而不同业务接入端口之间不能直接进行数据通讯，只能与汇聚端口通讯，并且每个业务端口的数据流量和优先等级可以分别进行配置，以满足业务的具体要求。
以上不同业务配置类型结合，可以根据业务要求灵活进行数据通道设置，满足多种不同的应用需求。
在任何设置情况下，业务端口都可以单独进行流量和优先级的配置，为同时承载多种业务类型提供有效保证。
3.
RPR数据通讯网络方案与传统方案的比较和优势
目前数据传输网络解决方案主要包括两种：
基于SDH网络的数据传输和基于以太网的数据传输。
本公司的RPR系列产品采用了国际上最先进的RPR数据通讯网络技术，比传统的方案具有明显的优势，主要包括以下几个方面：
3.1网络可靠性高
传统基于SDH传输网络的数据传输解决方案的可靠性保障是由SDH网络提供的，与数据接入设备无关，因此对于任何两点间的连接，必须在SDH环网上有备用通道作保护，备用通道则在平时业务传输时空闲，因此对于一定带宽的SDH网络，通常每一个数据业务连接只能独占一个SDH通道。
例如，如果在2.5G的SDH环网上采用VC-4（155M）通道连接传统数据接入设备（如选用带STM-1接口的路由交换机、以太网交换机或以太网接口卡），则连接16个数据接入点即将SDH网络的全部通道占用，并且每个节点的可用带宽仅为155M，所以传统SDH网络可靠性的保障是以牺牲大量带宽为代价的。
而以太网在机理上只能实现星型或树形组网，由于广播风暴的原因无法组成真正的环网，因此在线路或设备故障时会对网络性能和业务传输造成较大影响。
即便采用生成树等方法在线路连接上形成环网，也不是真正意义的环网，并且保护的时间具有高不确定性，无法有效保证业务传输的可靠性。
RPR系列产品组建的环网在双向同时传输，并且通道共享的前提下，具有等同于SDH网络的电信级小于50毫秒环保护功能。
RPR网络的这种电信级环保护功能使得数据业务在光纤断裂、线路或接口故障时可以实现无损伤传输，这对于核心数据传输网络是至关重要的。
同时由于单台RPR设备可以同时接入众多业务，设备数量少，又可以统一管理，提高了网络运行的稳定性和可靠性。
3.2传输效率和带宽利用率高
传统基于SDH网络的数据传输网络结构在逻辑上是星形的，所有数据业务需要在核心交换节点汇聚并进行交换，降低了效率，又需要大量的通道、接口和外围设备，并且单一通道的传输线路无法为其他通道上的业务共享，没有业务传输时也只能空闲，另外单节点接入带宽也会因通道固定带宽有限无法有效提高。
如电力系统的广大农电网中，常见的155M的SDH环网上最多只能同时接入63个2M数据业务，而通常整个网络上在瞬间平均的业务总流量不会超过20%，即环网上只有不到30M的带宽被利用。
但由于通道的独占性，每个业务所能使用的带宽只有2M，如有更多需求，则须增加通道数量，因此随着数据业务接入数量和容量的迅速增加，SDH网络通道的压力也急剧增大，这种现象在更高一级的县级和地区级网络，乃至省级骨干网络也都存在。
以太网星型的网络结构在带宽利用上也与环网结构有较大差距。
RPR方案的环网结构是双向共享的环网，每个节点的可用带宽为单向线路物理带宽的2倍，从统计的角度，每个节点在实际应用中并非平均分享环上带宽，而通过空间复用和统计复用使带宽利用率提高5-10倍，另外RPR设备对于上下环业务和过环业务分别处理，使过环业务得到快速转发，因此RPR网络具有极高的网络传输和带宽利用效率。
3.3保证服务质量
虽然SDH网络具有时钟同步的机制，但协议转换器等传统数据网络设备无法提供有效机制保障实时业务的传输，因此在传统的基于SDH的数据网络方案中实时数据业务的接入仍有相当的局限性，并且尤其在网络结构较复杂时很多业务的传输时间延迟具有不确定性。
而以太网则由于各个节点都对业务进行存储查表转发，在多节点的网络中业务传输的实时性无法有效保证。
RPR技术则由于采用了业务优先级分类、服务等级分类、动态带宽分配、过环业务快速转发等机制，能够有效控制实时业务传输的时延和抖动，即使在网络节点很多的情况下也能保证业务传输质量，满足众多实时关键业务的需求，使得RPR数据网络可以成为真正意义上的数据多业务传输平台。
3.4组网灵活，网络管理与维护简便
传统基于SDH的数据网络方案以采用协议转换器为例，需要众多的协议转换器设备，并且通常这些设备都无法远程管理，大大增加了网络维护和管理的困难程度，降低了网络运行的稳定性，同时业务接入与传输层采用不同的处理方法，提高了管理的复杂程度，这些方面的问题都间接增加了网络运行和维护的成本，使总成本在网络建设成本已经相当巨大的基础上进一步增加。
以太网的组网灵活性较差，线路铺设和节点分布的方式死板，网络改造和升级换代成本较高。
RPR方案则由于是基于数据传输，对于数据业务具有良好的适配性和兼容性，无需外围转换设备，可以直接接入终端数据业务。
同时，设备的维护管理简单，能够即插即用，并实现全网集中统一管理，提高了网络运行的可靠性和稳定性，降低了综合成本。
由于RPR网络从物理层到逻辑层都采用了环形结构，大大方便了网络拓扑改变、增加或减少节点、网络升级或扩容等，组网方式非常灵活简便，是面向未来的解决方案，具有长期发展的潜力。
3.5性价比高
综合起来，RPR系列产品在组建数据传输网络时具有极高的性价比，在网络可靠性、保证服务质量上等同于SDH网络，而对于数据业务具有更好的适配性，传输效率和带宽利用率能够成倍提高，综合成本则是SDH网络综合成本的几分之一；相对于以太网方案，RPR网络方案则在网络可靠性和服务质量保证上具有无可比拟的优势，并且在组网灵活性和带宽利用率上有明显的优势，综合成本则与以太网方案接近。
因此RPR数据光传输网络是目前汇聚和核心网络同时进行多种数据业务传输的最佳解决方案，将成为未来的主流方案。
4.
应用举例
由于目前各行各业在信息交流和通讯上都基本是以数据为基础（基于IP报文形式），作为基础承载网络优质方案的RPR数据光传输与交换网络方案就具有了广泛的应用空间。
在工业生产领域，如电力、采矿、石油等部门，以及交通、学校、银行、政府、军队等领域，都有对综合业务数据通讯网络建设的广泛需求。
4.1电力数据通讯网
国内电力系统的业务发展范围广泛，网点众多，对通讯网络建设的需求和要求日渐提高。
但作为供电系统的基层，由于总体规模较大，分布很广，对通讯产品方案的综合成本要求也比较高。
如果采用电力系统惯用的SDH方案，一是不能很好满足众多新兴数据业务的需求，二是投资和维护管理负担很重；采用千兆光纤以太网则无法保证关键业务的可靠性和实时性，风险很大。
采用千兆RPR网络能够很好解决目前面临的所有问题，可以在同一个数据光纤环网上同时承载电力调度管理控制业务、安防图像监控业务、办公自动化业务、营销管理系统、IP语音和传统语音等多种类型业务，有效满足发展需求，降低综合成本，并为未来发展预留空间。
4.2电力配电网数据传输网
电力系统配电网络的特征是分布广泛、节点众多、多种类型业务并存，通常光纤线路已经沿输变电线路铺设完毕，但在组建通讯网络时，选择SDH网络成本过高，选择以太网又不能满足多业务传输的可靠性和实时性要求，同时，单一网络同时需要连接较多数量的节点也使得采用这两种方案都有很大的局限性。
采用RPR数据通讯网可以不受单一网络连接节点数目的限制，并且在单一网络连接大量节点时（如50台RPR设备组成一个光纤环网），仍能保证数据传输的高效性和实时性。
4.3高速公路、铁路、地铁等交通数据通讯网
高速公路、铁路、地铁等交通枢纽的管理日益趋向自动化，其基础通讯网络起到至关重要的作用，这些领域的通讯网络需求特征也是覆盖范围较广，网络节点众多，多种数据业务，包括图像、语音、控制信号、办公等同时传输。
RPR网络方案能够将多达近百个节点连接组成环形光纤数据传输网络，并可以有效地同时承载包括实时业务在内的多种数据通讯信息，是交通部门可以采用的最佳方案。
4.4园区数据通讯网
目前高校校园、经济开发区、较大规模居民小区等园区的通讯网络建设也在蓬勃发展，以往多采用千兆以太网光纤交换机网络方案，但随着数据应用的增加，尤其是包括图像、语音在内的对传输实时性有较高要求的业务广泛应用后，传统网络的弊端成为发展瓶颈。
这类应用采用RPR数据光纤环网，可以解决目前面临的问题，并为未来发展预留了空间。
5.
RPR系列产品规格配置
5.1RPR-1G的规格参数
外观：
1Ux19英寸机箱AC220V交流/DC-48V直流工作电源
功能描述：
实现16-24路10M/100M/1000M以太网数据接入和汇聚功能
接口描述：
业务接口
16-24个以太网接口
１）10M/100M以太网RJ45电接口
２）1个1000M以太网光接口
1-4个E1（2M）接口
可选
2-8路RS232/485接口
可选
管理接口
2
RS232和100M以太网接口，RJ45接头
线路接口
2
标准1000M光接口，单模1310nm30km－８0km，或多模850nm6km，SC接口/SFP接口
5.2RPR-10G的规格参数
外观：
4Ux19英寸机箱AC220V交流/DC-48V直流工作电源
功能描述：
实现8-24路100M/1000M以太网数据接入和汇聚功能
接口描述：
名称
数目
接口类型
业务接口
8-24个以太网接口
１）100M/1000M以太网RJ45电接口
２）1-3个1000M以太网光接口
管理接口
2
RS232和100M以太网接口，RJ45接头
线路接口
2+2
标准10G光接口，单模1310nm30km－８0km，或多模850nm6km，SC接口/SFP接口，可配切环接口（1000M/10G）
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