鐘熙宇

【摘要】 ? ?目前的大型艦船，目前正在開展“多網(wǎng)合一”工作，期望用一張網(wǎng)取代之前分別建設的網(wǎng)絡。文章對電信級以太網(wǎng)、PTN技術(shù)作了比較，根據(jù)艦船網(wǎng)絡業(yè)務的需求和特征對兩種技術(shù)體制進行了分析，給出了網(wǎng)絡技術(shù)體制選擇的建議。

【關(guān)鍵詞】 ? ?電信級以太網(wǎng) ? ?PTN ? ?網(wǎng)絡體制

引言：

目前的大型艦船中，多個應用系統(tǒng)分別部署了基礎網(wǎng)絡設施，作為信息傳輸和交換的平臺。隨著信息化水平和集成優(yōu)化要求的飛速提升，目前正在開展“多網(wǎng)合一”工作，期望用一張網(wǎng)作為覆蓋全艦的信息骨干傳輸網(wǎng)絡，取代之前各系統(tǒng)分別建設的網(wǎng)絡。以下根據(jù)艦船各應用系統(tǒng)實際需求，從實際需求和技術(shù)體制等方面對網(wǎng)絡技術(shù)體制進行了分析，以便于實際應用的選擇。

一、承載的業(yè)務與需求

全艦網(wǎng)絡作為全艦公共信息基礎設施，實現(xiàn)全艦信息系統(tǒng)的綜合接入、傳輸和路由功能，是全艦信息共享和互聯(lián)互通的基礎條件。全艦網(wǎng)絡應具備如下特性：

1.開放性、可擴展性

應采用開放式體系架構(gòu)設計，支持網(wǎng)絡功能和架構(gòu)的擴展演進，滿足未來的擴展需求;

2.多業(yè)務承載

要向所有信息系統(tǒng)提供無差別的網(wǎng)絡接入及數(shù)據(jù)傳輸服務。要滿足多樣化的接口需要;滿足多種機制的業(yè)務在網(wǎng)絡中的傳輸需要。

3.高服務質(zhì)量保證

應具備多層次、多業(yè)務的QoS能力，支持多業(yè)務端到端帶寬保證及多層次報文優(yōu)先級分類和調(diào)度能力。

4.高可靠性

應具備極強的健壯性和抗毀自愈能力，確保網(wǎng)絡出現(xiàn)鏈路、設備等多種故障情況下的正常通信，滿足局部故障時關(guān)鍵業(yè)務零中斷的需求。

5.網(wǎng)絡易用性

全船網(wǎng)絡的系統(tǒng)復雜性和通信復雜性增加后，必須提升網(wǎng)絡自動化運維管理水平，簡化網(wǎng)絡配置管理難度，提高可用性。

6.網(wǎng)絡安全性

加強安全防御體系和安全防護能力的設計，建立完善的安全防護架構(gòu)和措施。

1.1帶寬需求分析

大型艦船內(nèi)部網(wǎng)絡的帶寬需求，與各業(yè)務系統(tǒng)本身數(shù)據(jù)量的大小、應用層協(xié)議所表述的通信格式及通信方式密切相關(guān)。下面，我們以某型大型艦船平臺為例。

全船共可分為探測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和船舶管理系統(tǒng)的三大類業(yè)務。傳輸網(wǎng)絡上傳輸?shù)男畔⒅饕顟B(tài)、目標、導航信息等公共數(shù)據(jù)、操作和命令數(shù)據(jù)、視頻、全景圖片、海圖、云圖、記錄數(shù)據(jù)及監(jiān)控和保障類數(shù)據(jù)。

1.1.1探測系統(tǒng)

探測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)業(yè)務、視頻業(yè)務、圖像類業(yè)務和存儲業(yè)務。

其中數(shù)據(jù)類業(yè)務帶寬需求約為1.2Gbps;視頻類業(yè)務帶寬需求約為1.7Gbps;圖像類業(yè)務帶寬需求（海圖、云圖數(shù)據(jù)下載）約為0.16Gbps;艦船內(nèi)部各處的視頻監(jiān)視圖像需要存儲，以每路攝像頭帶寬需求4～6Mbps，全船需要存儲的攝像頭數(shù)量600個計算，此類業(yè)務帶寬需求為3.6Gbps。上述業(yè)務總的帶寬需求約為6.66Gbps。為避免網(wǎng)絡擁塞，考慮網(wǎng)絡的利用率和負載因素，帶寬使用應小于70%，該大型艦船平臺探測系統(tǒng)總的帶寬需求應為9.51Gbps。

1.1.2通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)包括管理類業(yè)務、話音通信業(yè)務、辦公類業(yè)務、視頻監(jiān)視類業(yè)務和閉路電視業(yè)務。

其中管理類業(yè)務帶寬需求約為300Mbps;話音通信業(yè)務帶寬需求約為500Mbps;辦公類業(yè)務帶寬需求約為2Gbps;視頻監(jiān)視類業(yè)務包括各處操作臺實時調(diào)看和回看攝像頭，以每路攝像頭帶寬需求4～6Mbps，全船需要存儲的攝像頭數(shù)量600個計算，此類業(yè)務帶寬需求為3.6Gbps;閉路電視業(yè)務帶寬需求約為2Gbps;

統(tǒng)計上述通信系統(tǒng)總的帶寬需求約為8.4Gbps。

1.1.3船舶管理系統(tǒng)

船舶管理系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)業(yè)務信息、采集控制信息、視頻業(yè)務和音頻業(yè)務信息。其中占用帶寬較大的主要為視頻業(yè)務?？紤]網(wǎng)絡利用率和帶寬冗余，船舶管理業(yè)務主干鏈路網(wǎng)絡帶寬為10Gbps。

1.2業(yè)務特征分析

從發(fā)送時機上看，其中某些數(shù)據(jù)具有速率穩(wěn)定性和傳送周期性，某些數(shù)據(jù)具有典型突發(fā)特性，另一些數(shù)據(jù)可能存在周期性大尺寸數(shù)據(jù)和小尺寸突發(fā)數(shù)據(jù)同時交互的情況;

從設備區(qū)域來看，某些交互數(shù)據(jù)在本艙室或鄰近艙室，可在本區(qū)域接入交換機組內(nèi)完成交互。某些交互數(shù)據(jù)由于設備跨區(qū)域布置需要跨區(qū)域接入交換機實現(xiàn)交互。

從傳輸帶寬來看，某些業(yè)務如話音、視頻等帶寬基本可預測，屬于穩(wěn)定速率業(yè)務。以圖片文件格式傳輸?shù)臉I(yè)務，根據(jù)圖像的壓縮算法和原始尺寸，圖片傳輸?shù)膸捇静豢深A計。

1.3實需求分析

全艦網(wǎng)絡交換和傳輸?shù)臉I(yè)務種類較多，對實時性的要求不一而同。實時性要求最高的可達到時延要求30μs，時延抖動3μs級別。要求較低的例如生活保障類數(shù)據(jù)，時延要求100ms，時延抖動50ms。

1.4服務質(zhì)量需求

各業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)具有不同重要程度，要求一體化網(wǎng)絡具備多層次、多業(yè)務的QoS能力，支持多業(yè)務端到端帶寬保證及多層次報文優(yōu)先級分類、映射和調(diào)度能力。

1.5業(yè)務系統(tǒng)互聯(lián)互通需求

全艦網(wǎng)絡承載的各業(yè)務系統(tǒng)，在保持邏輯獨立性的同時，業(yè)務系統(tǒng)之間也有信息互通的需求。全艦網(wǎng)絡應提供安全可靠的隔離手段，建立全艦信息網(wǎng)絡的統(tǒng)一安全防護機制。

1.6可靠性需求

網(wǎng)絡設備自身的高可靠性和網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的抗毀性應適應惡劣環(huán)境下高強度使用的要求，因此需要做到設備簡單、可管、可控、可靠，拓撲重復冗余，網(wǎng)絡部分損壞、故障可隔離不擴散、傳輸路徑可自愈。平均無故障時間間隔MTBCF≥10000h。全艦網(wǎng)絡應能支持雙冗余乃至四冗余接入網(wǎng)絡。