光通信傳輸技術(shù)在油氣田和長(cháng)輸管線(xiàn)上的比較應用

　　【摘 要】本文結合工程實(shí)踐經(jīng)驗,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)劣及應用,對油氣田和長(cháng)輸管線(xiàn)上光通信系統建設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)傳送節點(diǎn) SDH同步數字體系 ATM異步轉移模式 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體制的復用技術(shù),每路信號占用在時(shí)間上固定的比特位組,信道通過(guò)位置進(jìn)行標識,有獨特的幀結構,可區分不同等級速率,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)都能提供相應承載,實(shí)現了從窄帶到寬帶的綜合業(yè)務(wù)傳輸。
　　傳輸設備可以直接提供工業(yè)標準的通信協(xié)議接口,而不需借助接入設備。
　　各種通信業(yè)務(wù)應用可直接接入OTN,無(wú)需接入設備,可以支持語(yǔ)音。圖像信號的多點(diǎn)廣播,采用數字圖像壓縮(M-JPEG和H.264)和圖像矩陣交換技術(shù)。
　　OTN設備簡(jiǎn)單、組網(wǎng)靈活、集中維護方便,國內外地鐵工程中應用廣泛,其不足是設備獨家生產(chǎn),售后服務(wù)對原設備廠(chǎng)商依賴(lài)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)分復用業(yè)務(wù),但每一個(gè)節點(diǎn)的延時(shí)都要大于SDH傳輸制式,特別是故障時(shí)系統切換時(shí)間較SDH傳輸制式長(cháng)(有時(shí)甚至以秒計),所以ATM技術(shù)一般不用于時(shí)分復用業(yè)務(wù)的承載。另外,ATM沒(méi)有低速率接口,需增加接入設備,設備價(jià)格高且協(xié)議復雜。對于視頻業(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),并且其固有的設計已經(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)現承載。
　　然而對于非實(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,需設接入設備。
　　(3)SDH及基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(MSTP)
　　 SDH是最適合實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)中時(shí)分復用業(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(lèi)單一,僅具有PDH系列標準接口(E1/E3/STM-le)。傳輸窄帶業(yè)務(wù)(話(huà)音、數據、寬帶音頻)時(shí),需增加接入設備(PCMD/l設備);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Ethernet業(yè)務(wù),一般只提供ZMb/s的傳輸帶寬,存在性能瓶頸;對廣播音頻業(yè)務(wù),僅提供3kHz的傳輸帶寬,難以滿(mǎn)足高保真的廣播效果;一般只提供點(diǎn)對點(diǎn)的通信信道,難以滿(mǎn)足大量共線(xiàn)式通信信道的要求。
　　 同時(shí)SDH只能向用戶(hù)提供固定速率的信道,不能動(dòng)態(tài)分配帶寬,不能進(jìn)行統計復用,對總線(xiàn)型寬帶數據業(yè)務(wù)及圖像業(yè)務(wù)的支持困難。
　　 MSTP克服了SDH設備中的一些不足,隨著(zhù)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,但仍需增加接入設備。
　　(4)RPR
　　 對于實(shí)時(shí)性時(shí)分復用業(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)一步驗證。
　　 對于數據業(yè)務(wù),RPR具備絕對的優(yōu)勢,可根據用戶(hù)需求分配帶寬,支持空間復用技術(shù)和統計復用技術(shù),在網(wǎng)絡(luò )正常運營(yíng)的情況下,可使帶寬利用率相對SDH網(wǎng)絡(luò )提高3-4倍。RPR還可對數據業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化,有效支持IP的突發(fā)特性。
　　 對于有實(shí)時(shí)性要求的數據業(yè)務(wù),RPR可以提供不同等級的服務(wù)和基于不同等級業(yè)務(wù)的環(huán)保護功能來(lái)保障數據業(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傳輸數據業(yè)務(wù)大大提高。特別是它對視頻業(yè)務(wù)的承載,目前數據視頻監控市場(chǎng)的主流設備提供商,都將其系統構建在基于IP的MPEGZ編碼和壓縮技術(shù),以及基于IP的視頻數據存儲、檢索和訪(fǎng)問(wèn)控制技術(shù)上,這些系統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)數據端口,因此,由RPR技術(shù)來(lái)承載視頻監控系統,用戶(hù)數據能繼續保持以太網(wǎng)幀格式,省略復雜的映射過(guò)程,并對用戶(hù)分組進(jìn)行嚴格的服務(wù)質(zhì)量等級分類(lèi);并能提供嚴格的延時(shí)和抖動(dòng)保障機制,視頻圖像清晰、畫(huà)面流暢,完全達到高速鐵路/公路監控圖像的要求。但業(yè)務(wù)接口同SDH、MSTP、ATM、IP一樣,必須借助于接入設備來(lái)提供低速數據接口。

　　2.帶寬利用率
　　OTN:開(kāi)銷(xiāo)<2%,帶寬利用率較高。
　　ATM:開(kāi)銷(xiāo)約為12.8%,帶寬利用率低。
　　SDH:開(kāi)銷(xiāo)占3.7%,但由于其需預留保護帶寬,帶寬利用率較低。
　　RPR:開(kāi)銷(xiāo)占3.7%,同時(shí)采用統計空間復用技術(shù),使帶寬利用率大大提高。
　　3.環(huán)網(wǎng)保護能力、可靠性
　　OTN:采用雙環(huán)設計網(wǎng)絡(luò ),具有自愈保護功能,并且保護倒換時(shí)間小于50ms。
　　ATM:主要進(jìn)行VC保護。
　　SDH及MSTP的網(wǎng)絡(luò ):具有強大的保護恢復能力,并且保護倒換時(shí)間小于50ms。
　　RPR:網(wǎng)絡(luò )具有強大的保護恢復能力,并且保護倒換時(shí)間小于50ms。
　　4.成熟度及發(fā)展前景
　　OTN:國內軌道交通領(lǐng)域已得到較多運用,但油田和長(cháng)輸管線(xiàn)比較少,作為西門(mén)子的專(zhuān)利技術(shù)比較成熟,在專(zhuān)網(wǎng)需求方面能夠予以專(zhuān)屬研發(fā)和更新,發(fā)展速度較快。
　　ATM:技術(shù)、設備復雜,隨著(zhù)IP技術(shù)的發(fā)展,IP質(zhì)量保證問(wèn)題的解決,對ATM技術(shù)應用帶來(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(zhù)廣泛的應用基礎;MSTP是在SDH基礎上發(fā)展起來(lái)的,目前還在不斷完善,功能越來(lái)越強。
　　RPR:目前還未得到較大規模的應用,需在實(shí)踐中進(jìn)行驗證,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(cháng)輸管線(xiàn)上的應用
　　
　　通過(guò)上述對比可以看出,四種技術(shù)各有優(yōu)劣,應用在油氣田和長(cháng)輸管道上,應綜合考慮工程實(shí)際,合理優(yōu)化,選擇適合油氣田和長(cháng)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(cháng)輸管線(xiàn)光通信傳輸網(wǎng)制式上的選擇可以是一個(gè)制式獨立組網(wǎng),也可以是多種制式混和組網(wǎng),應根據項業(yè)務(wù)量和業(yè)務(wù)種類(lèi)來(lái)確定采用何種技術(shù);一個(gè)制式單獨組網(wǎng)可以選擇OTN,也可以選擇MSTP;但由于目前MSTP技術(shù)對數據業(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)及低速數據業(yè)務(wù),由RPR或IP來(lái)承載視頻和數據業(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)節點(diǎn)最多14個(gè)。
　　另外,對于實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)中的時(shí)分復用業(yè)務(wù),SDH、OTN能提供非常好的解決方案;對于實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)中的數據業(yè)務(wù),OTN、RPR、ATM的承載能力都比較強;對于非實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù),OTN、RPR都比較適合;對于業(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,不需借助接入設備,而其他技術(shù)均需借助輔助設備。

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