光通信傳輸技術在油氣田和長輸管線上的比較應用論文

　　【摘 要】本文結合工程實踐經(jīng)驗,介紹了光通信傳輸網(wǎng)絡四種不同的技術(MSTP、SDH+ATM、OTN、RPR),綜合比較其優(yōu)劣及應用,對油氣田和長輸管線上光通信系統(tǒng)建設傳輸制式的選擇提出一些建議,供大家參考。

　　【關鍵詞】MSTP多業(yè)務傳送節(jié)點；SDH同步數(shù)字體系；ATM異步轉移模式；OTN開放式通信網(wǎng)絡；RPR彈性分組環(huán)

　　一、光通信傳輸網(wǎng)絡四種不同技術的比較分析

　　1.業(yè)務承載能力

　　(1) OTN技術

　　采用基于TDM體制的復用技術,每路信號占用在時間上固定的比特位組,信道通過位置進行標識,有獨特的幀結構,可區(qū)分不同等級速率,并能在同一網(wǎng)絡中綜合不同的網(wǎng)絡傳輸協(xié)議,對實時性業(yè)務及非實時性業(yè)務都能提供相應承載,實現(xiàn)了從窄帶到寬帶的綜合業(yè)務傳輸。

　　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)務應用可直接接入OTN,無需接入設備,可以支持語音。圖像信號的多點廣播,采用數(shù)字圖像壓縮(M-JPEG和H.264)和圖像矩陣交換技術。

　　OTN設備簡單、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),售后服務對原設備廠商依賴大,兼容性差,與非OTN網(wǎng)絡連接能力較弱。

　　(2)ATM技術

　　ATM雖然可以承載實時性業(yè)務中的時分復用業(yè)務,但每一個節(jié)點的延時都要大于SDH傳輸制式,特別是故障時系統(tǒng)切換時間較SDH傳輸制式長(有時甚至以秒計),所以ATM技術一般不用于時分復用業(yè)務的承載。另外,ATM沒有低速率接口,需增加接入設備,設備價格高且協(xié)議復雜。對于視頻業(yè)務,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,并且其固有的設計已經(jīng)充分考慮了業(yè)務QOS(服務質量)問題,因此可以實現(xiàn)承載。

　　然而對于非實時性業(yè)務的傳輸,ATM存在帶寬利用率較低的問題,且沒有音頻等低速接口,需設接入設備。

　　(3)SDH及基于SDH的多業(yè)務傳送平臺(MSTP)

　　SDH是最適合實時性業(yè)務中時分復用業(yè)務的承載技術,但無法解決實時性業(yè)務中視頻信號和實時性業(yè)務及非實時性業(yè)務中以太網(wǎng)的傳輸問題。SDH接口種類單一,僅具有PDH系列標準接口(E1/E3/STM-le)。傳輸窄帶業(yè)務(話音、數(shù)據(jù)、寬帶音頻)時,需增加接入設備(PCMD/l設備);無直接的視頻和LAN接口,需外部增加視頻CODEC和Ethernet路由器;對Ethernet業(yè)務,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,僅提供3kHz的傳輸帶寬,難以滿足高保真的廣播效果;一般只提供點對點的通信信道,難以滿足大量共線式通信信道的要求。

　　同時SDH只能向用戶提供固定速率的信道,不能動態(tài)分配帶寬,不能進行統(tǒng)計復用,對總線型寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務及圖像業(yè)務的支持困難。

　　MSTP克服了SDH設備中的一些不足,隨著技術不斷的發(fā)展成熟,越來越適合各種通業(yè)務的承載,但仍需增加接入設備。

　　(4)RPR

　　對于實時性時分復用業(yè)務,RPR技術雖然定義了協(xié)議,但需在實際中得到進一步驗證。

　　對于數(shù)據(jù)業(yè)務,RPR具備絕對的優(yōu)勢,可根據(jù)用戶需求分配帶寬,支持空間復用技術和統(tǒng)計復用技術,在網(wǎng)絡正常運營的情況下,可使帶寬利用率相對SDH網(wǎng)絡提高3-4倍。RPR還可對數(shù)據(jù)業(yè)務進行優(yōu)化,有效支持IP的突發(fā)特性。

　　對于有實時性要求的數(shù)據(jù)業(yè)務,RPR可以提供不同等級的服務和基于不同等級業(yè)務的環(huán)保護功能來保障數(shù)據(jù)業(yè)務的實時性,在保障實時性方面和故障倒換時間(16ms-50ms)上可與SDH技術媲美,而在帶寬利用率上比SDH傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務大大提高。特別是它對視頻業(yè)務的承載,目前數(shù)據(jù)視頻監(jiān)控市場的主流設備提供商,都將其系統(tǒng)構建在基于IP的MPEGZ編碼和壓縮技術,以及基于IP的視頻數(shù)據(jù)存儲、檢索和訪問控制技術上,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技術來承載視頻監(jiān)控系統(tǒng),用戶數(shù)據(jù)能繼續(xù)保持以太網(wǎng)幀格式,省略復雜的映射過程,并對用戶分組進行嚴格的服務質量等級分類;并能提供嚴格的延時和抖動保障機制,視頻圖像清晰、畫面流暢,完全達到高速鐵路/公路監(jiān)控圖像的要求。但業(yè)務接口同SDH、MSTP、ATM、IP一樣,必須借助于接入設備來提供低速數(shù)據(jù)接口。

　　2.帶寬利用率

　　OTN:開銷<2%,帶寬利用率較高。

　　ATM:開銷約為12.8%,帶寬利用率低。

　　SDH:開銷占3.7%,但由于其需預留保護帶寬,帶寬利用率較低。

　　RPR:開銷占3.7%,同時采用統(tǒng)計空間復用技術,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,具有自愈保護功能,并且保護倒換時間小于50ms。

　　ATM:主要進行VC保護。

　　SDH及MSTP的網(wǎng)絡:具有強大的保護恢復能力,并且保護倒換時間小于50ms。

　　RPR:網(wǎng)絡具有強大的保護恢復能力,并且保護倒換時間小于50ms。

　　4.成熟度及發(fā)展前景

　　OTN:國內軌道交通領域已得到較多運用,但油田和長輸管線比較少,作為西門子的專利技術比較成熟,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、設備復雜,隨著IP技術的發(fā)展,IP質量保證問題的解決,對ATM技術應用帶來較大沖擊,其發(fā)展前景不好。

　　SDH及MSTP:SDH技術很成熟,有著廣泛的應用基礎;MSTP是在SDH基礎上發(fā)展起來的,目前還在不斷完善,功能越來越強。

　　RPR:目前還未得到較大規(guī)模的應用,需在實踐中進行驗證,但其技術先進,發(fā)展前景好。

　　二、光通信傳輸網(wǎng)絡在油氣田和長輸管線上的應用

　　通過上述對比可以看出,四種技術各有優(yōu)劣,應用在油氣田和長輸管道上,應綜合考慮工程實際,合理優(yōu)化,選擇適合油氣田和長輸管道傳輸技術發(fā)展方向的技術或技術組合,極大地提高效率,降低成本。

　　因此油氣田和長輸管線光通信傳輸網(wǎng)制式上的選擇可以是一個制式獨立組網(wǎng),也可以是多種制式混和組網(wǎng),應根據(jù)項業(yè)務量和業(yè)務種類來確定采用何種技術;一個制式單獨組網(wǎng)可以選擇OTN,也可以選擇MSTP;但由于目前MSTP技術對數(shù)據(jù)業(yè)務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承載語音業(yè)務及低速數(shù)據(jù)業(yè)務,由RPR或IP來承載視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務。

　　采用OTN傳輸制式一般組成一個自愈環(huán),SDH傳輸制式組成單個或多個自愈環(huán),采用ATM傳輸制式組成單環(huán)或多個環(huán),MSTP傳輸制式組成單個或多個自愈環(huán)。一般SDH、MSTP組網(wǎng)方式,環(huán)網(wǎng)節(jié)點最多14個。

　　另外,對于實時性業(yè)務中的時分復用業(yè)務,SDH、OTN能提供非常好的解決方案;對于實時性業(yè)務中的數(shù)據(jù)業(yè)務,OTN、RPR、ATM的承載能力都比較強;對于非實時性業(yè)務,OTN、RPR都比較適合;對于業(yè)務接口能力,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,而其他技術均需借助輔助設備。

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