数据交换传输（精选10篇）
数据交换传输 篇1
0 引言
博览博物领域在信息化过程中遗留下来大量基于各种业务流程和异构数据源的应用系统。这些系统满足了博览博物领域某一特定的业务需求,由于各系统中的数据有自身的特点,其它子系统很难使用别的子系统的数据,这在内部产生了信息“孤岛”现象,阻碍了博览博物领域信息化进程。因此数字博览系统设计提出了异构数据库集成的设想。异构数据库集成可以通过转换和标准化来实现。在异构数据库系统集成中要解决平台和网络的透明性、数据模型的转换、模式转换和集成、分布式事务管理等问题。
我们希望在数字博览多元信息集成发布系统的建设中提出一种基于Web Service的数据交换传输中基于数字签名加密技术,解决数据库集成应用方面的问题。
1 基于XML数据交换传输技术
对数字博览异构数据源进行集成是消除信息“孤岛”的有效途径。目前数字博览系统的数据集成存在下列难题:
●异构性多数据源系统最大的障碍是如何解决各个数据源的异构性。该异构性又分为平台异构性、数据库系统异构性、语义异构性。
●透明性数据源异构程度越大透明性的要求就越高。透明性主要包括:平台透明性、数据源透明性和语义透明性。
●自治性每个局部数据库具有对自身完全的控制能力,同时能够决定是否提供和提供多少它的功能和资源服务于其它成员系统。
当前异构数据库系统集成主要采用三种策略:公共编程界面、公共数据库网关、公共协议。它们都是基于客户/服务器体系结构的,这样可以综合各种计算机协同工作。各尽其能,也可实现对计算机应用系统的规模优化和规模缩小化。这三种策略在异构数据库系统集成中可以配合使用,并不互斥。从各种数据库产品所提供的异构数据库集成的主要机制来看,Gateway和API是当今集成异构数据库的主要方法。当前一些主要的大型数据库厂商的新版本DBMS几乎都采用了客户机/服务器体系结构,强调对分布式功能的支持。它们都具有访问异构数据库的能力,实现了异构集成,它们的不足之处是,其集成通常都是单向的、主从式的,一种产品一般只提供从自己的DBMS访问异构数据库的机制和产品。
公共编程界面包括客户应用编程界面(CAPI)和服务器应用编程界面(SAPI)。
公共数据库网关(Gateway)是一个转换器,客户通过它就可以访问异构数据库。
公共协议是指对客户和服务器间通信的格式和协议(FAP and Protocol)及对数据库语言进行标准化。这是一种最理想的解决异构数据库系统集成的方法。因此综上考虑博览博物领域本身的需求要求,我们在信息化建设中采取基于XML的异构数据集成方式。
2 基于数字签名的加密技术
安全的Web Service是数据交换传输成功的必要保证。Web Service使用SOAP协议来进行数据交换,而XML在默认情况下是明文编码的;同时,大部分网络服务使用HTTP作为传输协议,同样,HTTP协议也是使用明文方式来传输数据的。这样使信息传输的保密性受到威胁,不能满足安全性基本要求:
●机密性,确保数据的保密性。通常是使用加密实现的,使用加密算法将明文转换为密文,并使用相应的解密算法将密文转换回明文。
●数据完整性,确保数据免受意外或者故意(恶意)的篡改。完整性通常是由消息身份验证代码或哈希值提供的。
●身份验证,确定数据的来源。数字证书用于提供身份验证。数字签名通常应用于哈希值,因为这些值比它们所代表的源数据小得多。
2002年12月份IBM、Microsoft和Verisign联合发布了一个关于网络服务安全性网络服务(WS-Security)的规范,该规范描述如何向简单物件存取协定SOAP(Simple Object Access Protocol)消息附加签名和加密报头,提供了一套网络服务开发者保护SOAP消息交换的机制。
现在有两类不同的加密技术:
(1)对称加密,双方具有共享的密钥,只有在双方都知道密钥的情况下才能使用,通常应用于孤立的环境之中,如果用户数目多,这种机制并不可靠。常用的算法:DES(数据加密标准)、TripleDES(三重DES)、Rijndael、RC2等[1]。
(2)非对称加密,也称为公开密钥加密(PKI)。密钥是由公开密钥/私有密钥组成的密钥对,用私有密钥进行加密,利用公开密钥可以进行解密,但是由于公开密钥无法推算出私有密钥,所以公开的密钥并不会损害私有密钥的安全,公开密钥无须保密,可以公开传播,而私有密钥必须保密。常用算法:DSA (数字签名算法)、RSA等[2]。
数字签名是一种新兴的用来保证信息完整性的安全技术,它保证信息的安全不受侵犯,可以解决否认、伪造、篡改及冒充等问题。它实际使用了信息发送者的私有密钥变换所需传输的信息。常用算法:Hash、DSS、RSA等。通常公钥信息、用户信息都保存在数字证书中。数字证书是一段包含用户身份信息、用户公钥信息以及身份验证机构数字签名的数据。身份验证机构的数字签名可以确保证书信息的真实性,用户公钥信息可以保证数字信息传输的完整性,用户的数字签名可以保证数字信息的不可否认性。X.509 V3标准在编排公共密钥密码格式方面已被广为接受并应用于许多网络安全技术。
由于近年来我国信息技术的蓬勃发展,异构子系统之间数据集成要求越来越高,因此在数据交换共享时如何保障数据内容的机密性、完整性、安全性以及一致性,就成为必须要思考的问题。根据国际Web Service安全性的规范,我们在数据交换过程中实现基于数字签名的加密技术。
3 技术实现框架
基于阿帕奇扩展网际系统AXIS (APACHE EXTENSIBLE INTERACTION SYSTEM)的数字签名与加密示意图[3]如图1所示。
实施方式:
(1)在客户端通过签名函数对SOAP信息进行加密;
(2)加密时,首先获得私有钥匙和相关证书,然后对SOAP消息进行签名,最后将签名后的文件通过HTTP协议发送到服务端;
(3)服务端通过数据验证函数验证已经签名的SOAP消息;
(4)验证后根据私有key和相关证书对文档进行解密。
4 系统实现
使用数据加密和数字证书满足数据共享交换时网络安全性服务要求。当使用数字证书方法时,Web Service请求者必须有一个由可信认证中心签署的数字证书。请求者使用这个证书来表明它们的身份,并对SOAP协定消息进行数字签名。对方系统接收到消息后,就可对消息做时间戳记并进行日志记录、验证。验证过程将确保消息来自发送方,并且还要验证消息内容在传输过程中没有被篡改。
信息被签名后再加密,然后把加密后的信息在网络上传播,这样,即使第三方获得加密后的传输信息,也不能解密。
在数据交换的网络服务中,过滤技术特点非常像过滤器(Filter)技术[4]。但SOAP消息过滤能够访问代表RPC请求或者响应的SOAP消息。在JAX-RPC技术中,SOAP消息过滤可以部署在服务端,也可以在客户端使用。当一个SOAP传输服务端或到达服务端时,设定的过滤(可以多个)可以对请求进行过滤,同样可以对响应进行过滤[5]。
我们采用Verisign公司的信任服务集成工具箱来支持SOAP包的数字签名、验证与加密、解密。此包完全符合WS-Security (安全性网络服务)规范,其工作流程具体步骤是:
步骤1参考Verisign公司的信任服务集成工具箱的使用标准,编写数据证书生成脚本;
步骤2通过数字证书脚本生成四个文件:服务器端文件bms.keystore;代理端文件bmc.keystore;服务器信任文件bms.truststore;代理端信任文件bmc.truststore;
步骤3网络客户端布署代理端文件(bmc.keystore)与服务器信任文件(bms.truststore)两个文件,服务端布署服务器端文件(bms.keystore)与代理端信任文件(bmc.truststore)两个文件;
步骤4客户端调用接口时用代理端文件(bmc.keystore)的私钥数字签名,用服务器信任文件(bms.truststore)的公钥对SOAP包做加密;
步骤5处理响应时用代理端文件(bmc.keystore)的私钥对SOAP包做解密,用服务器信任文件(bms.truststore)的公钥验证数字签名。
实现流程图如图2所示。
5 结论
本技术提供了一种在数据共享交换的过程中安全Web Service实现,使应用程序能够构建安全的SOAP消息交换、获得端到端的消息级安全。XML签名用于认证发送者的身份、确保SOAP消息的完整性,并对XML加密提高了数据的安全性,已成为数字博览多元信息集成发布系统的关键技术之一。
参考文献
[1]Naor M,Shamir A.Visual Cryptography[C]//Advances in Cryptology Eurocrypt'94,Lecture Notes in Computer Science.Berlin:Springer-Verlag, 1995:1-12.
[2]Droste S.New Results on Visual Cryptography[C]//Advance in Cryptography Eurocrypt'96,Lecture Notes in Computer Science.Berlin: Springer,1996:401-415.
[3]Brouwer A E,Shearer J B,Sloane N J A,et al.A New Table of Constant Weight Codes[J].IEEE Trans.on Information Theory,1990,36(6): 1334-1380.
[4]Williams F J M,Sloane N J A.The Theory of Error-correcting Codes [M].Amsterdam,North-Holland:[s.n.],1979.
[5]李江,张威.实例解析Xml/XSL/Java网络编程[M].北京:希望电子出版社,2002,1.
光交换技术在通信传输中的应用 篇2
【摘要】随着科学技术的发展和社会的进步，传统的电路交换技术已经无法满足通信网络领域的发展，光交换技术的产生和在通信传输中的应用与推广，让我国的通信网络行业得到了新的发展生机。所以，研究光交换技术在通信传输中的应用具有重要意义。
【关键词】光交换技术 通信传输 应用与推广
计算机网络的快速发展，推动了我国通信行业的改革和升级，促进了通信传输技术的发展，这就对通信交换技术提出了更高的要求。光交换技术的产生为我国快速发展的通信网络行业提供了与之相配套的通信交换技术，它的应用和推广，促进了通信行业的技术创新和多样化的业务办理，提高了数据的安全性和传输的效率。通信网络在社会经济建设中的地位越来越重要。
一、光交换技术概述
1.1概念
（1）光交换技术是指利用光纤传输网络数据和信号的一种交换传输技术。现阶段我国的很多领域在一定程度上都在使用光交换技术，这是因为光交换技术能够通过外界的控制对信道分类，完成不同类型光线的传输。光交换技术使光信号可以不用在光电转换器中进行转换就能够通过光纤输送到输出端。（2）与传统的信号数据传输技术相比，光交换技术能够灵活的完成线路之间的转换，从而提升了数据信息的交换传输效率，并且在进行数据处理的时候一进步完成信息的安全维护，提高了数据信息传输的安全性。同时，光交换技术还能保障波形信号的幅度和周期等方面在传输的过程中不受外界因素的影响而变化，从而保障了通信的质量。现阶段，我国的通信网络正在向光纤通信网络转化，因此，光交换数据在通信传输的作用越来越突出，使通信网络的光纤网络化得到逐步的实现。
1.2分类
不同种类的通信数据需要不同类型的光交换技术，所以，根据光交换技术传输的通信数据的波长和组数，可以将光交换技术分为光路光交换技术和分组光交换技术。（1）光路光交换技术。光路光交换技术是指光的电路交换途径，是利用光复交叉连接器处理光纤中的通信数据，从而实现通信数据的传输。光路光交换技术实质上是利用光复交叉连接器建立的一种双向的信号传输模式，在对通信数据处理时利用波长交换的方式，在通信数据传输中，每一个线路的节点只能对应一种波长的信息，避免了“拥堵”，这就保障了数据传输时的传输速度和透明度。（2）分组光交换技术。分组光交换技术就是将通信数据依据时间进行分配，在根据分配在不同的时段传输不同的信号。因为分组光交换技术是依据时间进行数据分配，所以在接收端要设置分接器，这样才能够将分类的通信数据进行接收，再利用光延迟设备进行处理，最后使用复接器将数据信号重新组合并呈现出来。
二、光交换技术的应用
按照通信数据信号的类型划分，可以将光交换技术可分为空分、时分和波分，从而完成空分信道、时分信道和波分信道的交换，以及在不同的信道中保证数据信息传输的效率和稳定性。
1、空分光交换技术。空分光交换技术将光学开关排布列阵，再利用列阵开关控制光学开关的开启和闭合。空分光交换技术先将数据信号进行像元值转化，在此基础上对像元值进行交换处理，从而实现数据信号的空间域交换。空分光交换技术的应用实现了数据信号空间区域内的转化，提高了数据信号的稳定性，丰富了光路在数据信号传输中的形式，提高了光交换技术处理不同类型数据信息的能力。
2、时分光交换技术。时分光交换技术是将数据信息的在周期性的时间间隔上进行分配，并根据时间间隔上的信号分配结果对数据信息进行一定的处理。时分光交换技术主要应用于时分光交换器中，使用时分交换器主要是使用时分开关的延迟技术对数据信号进行延迟处理，并通过复合器对延迟处理后的数据信号进行整合，进而完善数据信息内容，实现通信传输。
3、波分光交换技术。波分光交换技术是对传输过程中的数据信息的波形进行一定的处理，从而使数据信息在信号输入端和输出端的波形一致，实现通信数据信号的有效传输。波分光交换技术主要应用在光波复用系统，即首先对数据信号的波长利用波长交换器进行处理，再利用复用器分割处理波长变形的数据信号并交换，最后将交换后的分割信号在时间轴上配置，最终由光纤输出。
数据交换传输 篇3
智能变电站中数字化保护装置的模拟量不再在保护装置中进行采集,而是在合并单元(MU)中实现同步采样并通过光纤以太网进行传输,因此采样数据的同步成为智能变电站二次设备功能实现中面临的最重要问题之一[1,2,3,4,5,6]。
目前智能变电站继电保护普遍采用 “直采”模式,即MU与保护装置之间采用点对点连接,“直采”模式的采样值报文延时固定,易于补偿。相对于“直采”模式,“网采”模式通过过程层网络实现采样数据共享,能够节省大量光缆,接线结构简单清晰,更便于数据灵活共享,符合技术发展方向。但由于采样值(SV)报文在交换机内的传输延时是不确定的,“网采”模式下保护尤其是主保护对同步品质非常敏感,MU输出数据的同步品质对主保护影响较大,对于仅依赖信号幅值的后备保护影响相对较小。因此,网络采样同步技术是“网采”模式能否真正走向实用及智能变电站网络结构能否得到大幅度简化的关键。
1 采样同步方式分析
采用常规采样方式的保护装置通过采样时序控制及采样保持电路实现不同通道间的采样同步,采样环节中的低通回路参数偏差、装置内小互感器相移等对采样同步有一定的影响,但在工程应用中可以忽略。
智能变电站电子式互感器各采样环节中,存在多个环节存在时延(相移),其中采样线圈传变角差、远方模块处理转发延时、远方模块和MU之间的传输延时、MU处理转发延时等多个环节统一计入电子式互感器的额定延时,是电子式互感器的固有参数,可以通过SV虚端子传递给智能电子设备(IED)。
MU和IED之间的采样值传输延时则与采样方式密切相关,当MU与保护装置之间采用点对点直连方式时,该传输延时为固定值,由于站内直采光纤长度一般在2km以内,该传输的延时为微秒数量级,对于保护控制设备的应用可以忽略不计;而MU与保护装置间采用网络采样方式时,尤其是一个IED端口同时订阅多个设备数据的应用场合(如母线保护一个端口可能同时订阅多个间隔的MU、智能终端数据),由于各间隔MU、智能终端等设备数据发送时刻的非同步性,IED接收端口处多个数据块可能出现排队且排队次序存在不确定性,导致交换机数据转发延时的不确定,所以“网采”模式下MU采样数据传输延时通常为变化值。
采用“直采”模式时,IED和MU之间的数据传输时间固定,可以根据数据到达时刻时标及互感器额定延时推算出各采样数据的精确采样时刻。通过插值算法得到各通道在同一时刻的虚拟采样值,从而实现采样数据的同步[7,8,9]。
“直采”模式下数据的同步在接收方完成,故不依赖于外部统一的同步时钟;在数据链路上取消了交换机有源设备环节,有利于提高可靠性。但光纤链路复杂,不利于数据共享,对于母线保护等跨间隔设备,通信环节非常多,光口功耗及发热量大,在接入间隔数多的情况下甚至必须采用分布式保护方案,更增加了装置数量,对保证保护整体可靠性非常不利;另一方面,“直采”模式通常不设置冗余数据链路,也不利于保证采样数据接收的可靠性,任一通信链路出现异常的情况下,保护功能就可能受到影响。
当采用“网采”模式时,由于交换机数据转发延时不固定,即使接收方可以获得数据到达的精确时刻,也无法准确地计算出数据的采集时刻。因此,在这种数据传输方式下,IEC 61850-9-2标准的解决方案是:采样数据的同步在MU中完成,即通过统一时钟接入,保证各MU同一样本计数器对应采样时刻一致性。
采用“网采”模式传输采样值时,可以提高数据的共享性;虽增加了交换机有源设备环节,但可以通过同源冗余网络提高数据传输环节的可靠性。由于采样同步严重依赖于外部的统一同步脉冲,当外部同步脉冲丢失(如扩展时钟设备损坏)后,全站MU之间的采样数据将失去同步(双重化配置情况下,至少其中一套的MU及保护将受到影响),设备风险的集中将严重影响智能站保护控制设备运行的可靠性;除此之外,因主钟快速跟踪卫星信号等情况导致MU接收到的时钟信号发生跳变的情况下,若MU对同步跟踪的处理不当(或不同厂家MU处理方法不一致)可能造成假同步,对智能站的安全运行造成严重影响[10]。
需要指出的是,IEEE 1588对时方式的优势仅在于通过数据链路实现时钟同步信息的精确传输[11,12,13,14,15],但并未解决网络采样同步高度依赖公共时钟的问题。
由前面的分析可见,目前智能变电站继电保护采用“网采”模式最大的障碍在于,采样报文在交换机内的传输延时是不确定的,“网采”模式下SV报文在交换机内传输延时的不确定性是导致同步依赖于外部时钟的关键,受“直采”模式下保护锁定数据到达时刻技术的启发,想到是否可能通过类似技术实现交换机数据转发延时的测量,并将数据转发延时实时发送给SV数据接收方,这样数据接收设备只要补偿掉数据的转发延时,就可以完全等同于“直采”模式下的数据接收时刻,剩下的插值等工作跟“直采”模式完全一样,从而真正实现网络采样完全不依赖于外部公共时钟。
下面对基于数据传输延时测量的网络采样同步方案的基本原理、性能指标及主要特点进行分析。
2 基于数据传输延时测量的同步方案的基本原理
基于数据传输延时测量的网络采样同步方案的原理是:在交换机的输入和输出端口上实现对SV报文打时间戳的功能,通过计算同一SV报文在输入和输出端口的时间差,实现SV报文在交换机内的转发延时的精确计算,并将此延时写入SV报文中的“时间域”内。
多个交换机级联情况下可以实现报文传输延时累计,即在上个交换机发送SV报文“时间域”内的转发延时的基础上,继续累加本交换机的数据转发延时,并写入到SV报文“时间域”中,最终实现SV数据接收设备通过SV报文中的“时间域”获取数据链路传输总延时 Δt,如图1所示。
图1中,T1和T2分别为数据进入和转出交换机1的时间标准(简称时标);Δt1为交换机1数据转发延时;T3和T4分别为数据进入和转出交换机2的时标;Δt2为交换机2 数据转发延时;Δt累计了两台交换机总的数据转发延时。
保护装置等订阅SV数据的IED依赖本地时间基准,利用MU额定延时和链路传输总延时 Δt(可能是1台或数台交换机数据转发延时的累计值)还原收到的各间隔MU的采样时刻,完成采样值的插值同步处理,与“直采”模式相比,只是增加了链路传输总延时 Δt的补偿,其原理基本等效于“直采”模式,实现“网采”模式不再依赖同步时钟,即:
式中:T为保护装置时间基准上的MU采样时标;Tsa为MU采样数据到达保护的时标;Te为MU额定延时。
传输延时可填入SV报文的“时间域”:两个保留字段分别为Reserved1 和Reserved2,如图2 所示。图中方框内的英文缩写均为SV报文的字段名。
通过上述方法完成MU采样时刻处理后,保护装置针对MU采样数据的处理方式完全等同于“直采”模式。
3 同步方案延时精度测量及分析
为测试交换机延时测量精度,搭建如图3的测试系统。MU发出SV数据,分别通过延时测量交换机(单台或多台级联)和直接光纤将SV数据到时间戳精度测试设备,通过网络风暴发生装置产生不同的背景流量,影响数据在交换机内的转发时间,在测试设备内补偿掉转发延时后与直采延时相减得到时间戳的误差,并验证数据转发时间是否对交换机延时测量精度有影响。测试结果见表1—表3。
由测试结果可见,在不同的转发数据及背景流量情况下,单台交换机延时测量精度约为40ns,数台交换机千兆级联的情况下,时间戳测试精度也在百纳秒数量级。
交换机数据转发延时受背景流量及数据优先级等影响较大,可达数毫秒,但交换机延时测量精度基本不受背景流量影响。
交换机转发延时测量的精度主要受内部晶振误差的影响,以精度等级为50×10-6的晶振为例,当转发报文在交换机内的驻留时间为1ms时,因晶振误差导致的时标误差小于50ns。
从基于延时测量采样同步方案的全局看,还需考虑因忽略设备间数据传输延时而引起的误差,如:从户外柜的MU到主控室的交换机间的数百米光纤中数据传输所需时间,对于一般规模的智能站,特定数据在光纤内传输的总长度(包括交换机转发环节等)一般小于1km,数据在光纤内传输速度按2×105km/s推算,数据传输延时一般小于5μs。
由此可见,数据转发延时误差中,交换机转发延时误差所占比重很小,计及设备间数据传输时间因素,数据传输延时总误差小于5μs。
4 同步方案应用分析
在智能站继电保护设备中,对采样同步最敏感的应该是差动保护,而比例差动保护原理的广泛应用降低了差动保护对采样同步的要求,下面分析一下数据转发延时误差对差动保护的影响。
由于各类继电保护标准中并没有就差动保护对采样同步的指标作出明确要求,需要从另一个角度进行分析。电力系统中常用的5P级互感器在1倍额定电流情况下要求角度误差小于1°[16],实际上在0.1倍额定电流附近角度误差可达3°,而数据转发延时最大误差5μs所对应的电角度误差仅0.09°,也就是说,同步方案中数据传输延时测量误差远远小于互感器的相位误差,所以数据传输延时测量环节对采样同步误差的贡献很小。事实上,目前国内广泛采用的“直采”模式也没有计及设备间的数据传输延时,而“直采”模式良好的应用情况间接说明了:基于延时测量的同步方案完全可以满足包括差动保护在内各种保护的应用需求。
根据智能变电站继电保护技术规范要求[17],MU发送间隔离散值应小于10μs,“直采”模式下的保护对MU发送间隔离散值进行实时监视,当时标抖动时间超过10μs,装置将报“间隔帧通道抖动异常”,同时置该MU数据无效,闭锁相关的保护功能,以保证MU异常情况下保护运行的安全性。
如图1,保护通过将数据到达时刻补偿链路传输总延时 Δt后可获得“等效MU数据接收时刻”,这个发送时刻与保护“直采”模式下MU数据到达时刻完全对等。采用数据传输延时测量方案时,同样对“等效MU数据接收时刻”的间隔离散值进行实时监视,这也就实现了对交换机转发延时正确性的校验,当交换机转发延时错误时,保护装置感受到的“等效MU数据接收时刻”将出现抖动,通过快速闭锁保护可以避免可能因此产生的保护误动,采用此措施大大提高了此同步方案的容错性,显著提高方案的安全性。
5 结语
数据到达时刻打时标技术在保护“直采”模式下已经广泛使用,所以交换机延时测量技术实现门槛并不高。而对于采用此方案的保护装置,只需将SV报文中的数据传输路由延时计入,其他处理方式完全与“直采”模式相同,所以保护程序改动很小。
基于交换机延时测量的方案原理简单可靠,通过对“等效MU数据接收时刻”进行合理性校验可以实现对交换机转发延时正确性的校验。
此方案的唯一局限在于需要专用交换机支持数据传输路由延时测量功能,随着此方案逐步推广,可以提供具备延时测量功能专用交换机的供货厂家将越来越多,技术成熟度及设备成本都将不是阻碍此方案推广的问题。
摘要：由于采样值(SV)报文在交换机内的传输延时具有不确定性,目前主要通过全站合并单元(MU)接入统一同步时钟实现采样同步,造成网络采样同步严重依赖于外部时钟,也违反了保护功能不应依赖于外部对时系统的基本原则。采样同步技术是“网采”模式能否真正走向实用,以及智能变电站网络结构能否得到大幅度简化的关键。文中详细分析了各种采样方式的优劣,提出了基于交换机数据传输延时测量的新型采样同步原理,该方案原理简单可靠,可通过对等效MU数据接收时刻进行合理性校验实现对交换机转发延时正确性的校验,方案具有很好的推广前景。
交换平台引爆大数据时代 篇4
目前，最活跃的领域是网络终端创新和网络基础设施创新，也就是所谓的大数据产业链的前台和后台。从人们所熟知的台式机、笔记本到智能手机和平板电脑，再到即将问世的网络电视、网络相机、网络眼镜，还有研讨中的网络灯泡，自行汽车和各种各样匪夷所思的网络终端和传感系统，将物质世界和人类社会越来越全面、越来越深入地转化进数据世界的工作正在顺利迅速地进行。
从人们所熟悉的传统云计算和数据中心到今天的公有云、私有云、开放云、封闭云，再到层出不穷的集硬件、软件、数据存储和分析工具于一身的基础设施，大数据的后台正在从软件级服务（SaaS），平台级服务（PaaS）走向基础设施级服务（IaaS）。
在这两条路上，好像看不到什么了不起的理论或实践上的障碍能够阻止这一进程。
真正的决战还是在大数据的中台，也就是网络平台方面，这方面的大创新才是大数据时代真正到来的引爆点（TippingPomt）、无论前台如何丰富多彩，无论后台如何强壮有力，毕竟还需要有一个体系、一个架构、一个服务把人与人、物与物、人与物之间产生的数据按自然逻辑和社会逻辑联系起来，对接上去，集成到一起，才能够释放潜在的经济和社会价值。这种联系，对接和集成的方式用户越喜欢、成本越低、效率越高、数据越多，这个平台的价值就越大，在大数据生态圈里的地位就越高。
就目前产业发展的状况和大数据时代的内在需要看，未来三五年内会在网络平台层面上有机会产生创新性突破的不外乎以下三大方向：
个人数据集成。这是Web2.0革命的自然深化和扩展，终极目的是创造真正的“数据人”，也就是以个人为中心，将其在互联网上的言行举止和世上一切有关此人的所产生的数据汇集起来精准描述，在保护隐私的前提下进行智能化和个性化的服务匹配。在这方面，Facebook和苹果的基础最好，走得最远。“我的数据”（MyData）、“自我量化”（0uantifiedSelf）、“纳米定位”（Nanotargeting）等一系列新概念正在业内出现，一批围绕个人完整动态数据获取的服务和机制正在尝试之中。
公共服务数据集成。过去远远落后于时代发展的网络公共数据服务近年来异军突起，从零散，滞后、粗略和被动的状态开始迅速走向集成、动态、精细和主动的新阶段。以DATA，GOV为代表的政府数据服务网站在立法、预算、舆论监督和民众督促等力量的推动下，正在成为大数据时代一股崭新而强大的力量，扩展和充实着互联网服务的空间和深度。一个国家，一个社会乃至一个城市的发展水平和竞争实力将和自身的公共服务数据集成和服务的水平紧密相连。公共服务数据集成水平的高低很快将成为“软实力”的主要标志之一。
物质生产数据集成。物质产品的设计和制造一直远离互联网，而现在正以极高的速度和极大的力量与网络业相融合。以“3D打印”为代表的第三次工业革命极大地提高了人们对网络世界和数据世界的想象力，极大地拓展了网络业的产业边界。过去，网络业只能进行完全数据化的产品和服务，或者通过网络平台帮助物质化的产品和服务进行推广销售。而新兴的网络化和数据化物质产品生产模式显示由数据到实物的转化过程开始进入低成本、大规模、打破时空界限和个性化的全新历史阶段。这将重新定义众多产品制造业的产业链和商业模式，使物质产品的设计，制造和流通过程所需的数据集成成为产业上游。
这三个方向正好是一个由个人、社会和物质世界三维所组成的空间，这个空间在大数据时代有机地融合起来，为产业发展和社会进步创造机会。在这个空间中任何一维或三维上的任意一点的显著进步都将是大数据服务产业的福音。这不是空想的神话，而是看得见的未来。
卫星节目交换传输网络的应用 篇5
很多省台在满足省卫视和广播基本传输的前提下还有一定的带宽预留,且视频编码带宽的计算一般也为5Mb/s,在现有MPEG2编码技术下也有可能压缩,故各省传输平台里均还有带宽可以传输其他码流,这为节目交换提供了物理带宽的保障。同时,节目交换不针对广大接收用户,故可以采用H.264等压缩率更高的编码方式。因为节目交换仅针对特定的接收,不能被一般用户接收到,所以在节目交换方案里采用H.264编码,并采用IP方式传输,接收用户使用专门的接收解码器接收相关信息。同时,在节目交换涉及版权等因素时还可使用加密传输体制。本文仅针对技术的可行性进行分析。
一、系统结构
在前端以SkyStream Networks提供的iPlex为核心组成前端媒体处理平台。如图1所示,节目输入iPlex视音频接入端口,首先进行H.264编码,而后进行DVB多协议封装,形成MPEG传输流,再通过iPlex的ASI Out接口输出。该TS流将通过卫星地球站既有的DVB复用器输送至卫星前端上行。通过连接iPlex的控制端口,通过安装在Control PC上的SkyStream应用软件(SkyPilot,SkyAlarm和SkyConsole),实现对网络中iPlex的全面配置、监控和管理。
主站网管通过网络可对接收终端实行全面监控,实现参数配置和维护、远程修改配置参数、升级软件版本,以及状态监控。
在边缘接收端,通过DSR-5000卫星数字IP接收机(边缘路由器)设备实现对卫星信号的接收、解调制、MPE解封装,从MPEG2传输流中提取出在前端封装的IP数据,然后通过相关路由协议,将IP数据输出到边缘路由器设备(DSR-5000)的IP输出端口;H.264解码器则接收DSR-5000的IP数据后,对内容节目进行H.264解码还原出节目,供交换目的地使用。安装于本地PC上的接收客户端软件,可实现对数据的有效接收存储。
二、IP数据封装
DVB数据广播协议是目前对IP数据处理过程中比较理想的协议,它可以与现有的DVB设备实现无缝集成。多协议封装技术可以对TCP/IP、UDP/IP的数据进行DVB打包,从而进行多播(multicast)或单播(unicast)。首先将比特流、字节流和IP数据封装为MPEG-2数据包,然后将这些数据包封装成DVB包,DVB数据包符合DVB SI-DAT 382标准。
iPlex提供灵活的IP传输接口:
⊙IP转发:将每个IP地址或网络地址映射为一个目的PID。
⊙IP隧道:接收TCP通道内的UDP包,提供一种流控制的方法,以确保UDP包从数据源到达SMR。
⊙TCP到UDP转换:提供了另一种流控制的确保传送到SMR的方法。所有出径的UDP包都有一个运营商指定的目的IP地址。
⊙UDP到UDP转换:UDP包的地址翻译。
三、高效带宽利用率技术
iPlex具有填满整个转发器带宽的功能,传统DVB打包技术在对IP数据或MPEG流进行打包的时候,往往在数据中间形成许多无效的空包,造成带宽资源很大的浪费。例如:一个典型的MPEG流会由于空包而丢失多达10%的带宽,而未充满的MPEG数据包可能会浪费另外多达30%的带宽。iPlex可以采用Section Packing (区段填充)技术,在这些无效空包中填入有效数据,并且保证安全填充,可靠还原成IP数据,这样就大大减少了卫星带宽资源的浪费,真正做到卫星带宽的100%的利用。
如果没有Section Packing技术,以64Byte的IP数据包为例,卫星的每个DVB包188位很可能都带有空余部分来传输IP数据,这样每一个64Byte大小的IP数据包都会花费一个188位的DVB数据包来传输,造成DVB数据包空载率OverHead较高。通过使用Section Packing技术,基本上可以将普通三个以太网数据通过一个DVB数据包来传输,空载率可以降到1%左右。这样,回收浪费的40%多的带宽,有效地节省了卫星带宽,如图2所示。
四、卫星节目交换系统实现的功能
(1)视频内容以数据形式传送。卫星节目交换系统支持最新音/视频压缩技术和流媒体技术,通过卫星网络,将节目源推到接收端服务商手中。该系统能以较低的网络带宽,极少的系统投资,提供高品质的节目数据传输。
(2)强大的内容投递服务。卫星节目交换系统配合内容分发软件,可以给前端提供一个强大的内容投递服务机制。用户可以根据需要定制一个详细的发送策略,根据需求编排内容节目,并完整地将内容发送到接收端二级服务商,充分利用卫星资源。
基于网线传输的视频交换机 篇6
随着现代电子技术的发展, 视频技术越来越广泛的应用到社会生活中。各种各样的视频信号需要处理和关注, 比如在居住小区、各大商场的安保视频, 现代家居中的卫星电视、DVD、数字机顶盒等视频。如何在众多的视频信号中进行合理的处理和分配, 成为必需要面对的问题。
本文以一个具有多输入视频的家庭为例, 采用视频交换机的结构, 视频交换机与各个输出之间使用一根5类非屏蔽双绞线进行连接, 成本低廉。
二、视频交换机的整体结构
视频交换机的整体结构如图1所示。
主控CPU:协调控制视频矩阵、音频矩阵和遥控矩阵的正常工作;判断识别输出端反馈的切换, 进行正确的切换操作。采用性价比高的51系列单片机实现。
视频切换矩阵:实现视频源和各输出点的视频切换, 并可以改变信号的幅度, 具体切换由主控CPU控制。为了简化电路结构、节约产品的成本, 采用Fairchild公司的FMS6501视频矩阵来进行电路的设计。
音频切换矩阵:实现音频源和各输出点的音频切换, 具体切换由主控CPU控制。在此采用Intersil公司的CD22M3494音频矩阵来进行电路的设计。
遥控信号切换矩阵:为了实现在各个输出节点上可以实现对自己选择的设备进行准确的遥控, 在电路上还必需设计一个遥控信号却换电路。在此可以使用模拟开关或者矩阵来实现, 但为了节约成本, 简化电路结构, 在此使用廉价的6时钟的单片机来实现。使用单片机来作为遥控信号的切换, 可以大大提高电路的灵活性。
视频输出驱动:由于视频交换机的主机和各个输出点之间的距离较长 (最远达到100米) , 为了减小信号的衰减, 需要在主机端将信号先进行差分, 然后再在远端输出端, 进行差分接收处理。在主机端, 使用Intersil公司的EL5171差分芯片进行电路设计。
电源部分:主机使用外接12V稳压电源供电。在主机内部需要使用+5V、-5V和+3.3V的直流电源, 为了提高电路的可靠性, 减小电路体积和整机功耗使用, 使用小型PWM开关电源芯片进行。
三、视频交换机硬件电路
1、主控CPU
采用飞利浦的高性能51单片机P89V51RD2作为交换机系统的控制主机, 提高了主机的运算速度和可靠性。P89V51RD2内部具有64K字节的Flash ROM程序存储器和1K字节的数据存储器, 可以满足复杂程序的设计。在该应用中, 单片机的I/O端口分配是:P2端口和P1端口的低4位作为系统的当前学习按键状态指示;P3.6和P3.7最为系统的I2C接口, 连接外部的存储器件AT24C02和视频切换矩阵器件FMS6501;P3.4、P3.5和P0端口连接声音切换矩阵;主机和各个输出模块之间采用串口进行信号的联络。主控CPU在系统中主要完成以下几点任务:
1) 当刚开机时, 主机读出存储器件AT24C02中存放的各通道的选择信息, 将各输出通道的视频和音频切换到相应的输入通道上, 完成系统的初始化。
2) 初始化完成后, 主机开始利用UART和各输出端口进行定时通信, 实时检测各模块的状态。如果各输出端口检测到有切换要求, 各输出模块通过UART向主机发出切换要求, 主机通过控制视频矩阵和音频矩阵进行切换。
2、视频矩阵和音频矩阵
在该应用中, 分别使用FMS6501和CD22M3494作为交换机的视频和音频切换。使用IN1-IN4作为信号源的视频输入, 视频信号切换后通过OUT1-OUT6输出到各输出端上;使用M_IN1-M_IN4作为信号源的音频输入, 视频信号切换后通过M_OUT1-M_OUT6输出到各输出端上。
视频矩阵FMS6501具有12个输入通道, 9个输出通道, 每个输出通道可以选择输出的信号强度, 分别有6dB、7dB、8dB和9dB四个级别。主机和FMS6501之间使用I2C接口协议进行通信。在FMS6501内部, 每一个输出通道对应一个8位的控制寄存器 (表1) 。其中EN为使能信号, 表示该通道输出允许;GAIN1和GAIN0表示输出的信号强度选择, 1、1表示输出9dB, 1、0表示输出8dB, 0、1表示输出7dB, 0、0表示输出6dB;IN0~IN4用于选择该输出通道对应的输入通道号。在对视频的切换过程中, 主机通过控制该寄存器实现切换控制。
音频矩阵CD22M3494具有16个输入通道, 8个输出通道。主机和CD22M3494之间通过单片机的并口P0口以及P3.4、P3.5进行连接。在音频的切换控制中, 通过控制CD22M3494的编码寄存器进行控制 (表2) 。DATA为1, 表示连接一个输入和输出通道, DATA为0, 表示断开一个输入和输出通道;AX3、AX2、AX1、AX0表示输出通道号的编码 (通道0~通道15) ;AY2、AY1、AY0表示输入通道号的编码 (通道0~通道7) 。
3、视频输出驱动
为了避免视频信号在双绞线的传输中信号强度的衰减, 使用具有250M信号带宽的差分驱动芯片EL5171进行信号的差分驱动, 在远端使用相应的差分接收器件进行信号的还原。在电路上, 可以通过电阻 (R58、R102和R100) 的调节, 改变输出信号的幅度。
四、视频交换机的软件设计
在该视频交换机的系统中, 使用KEIL C进行主机程序的开发。在这个软件设计中主要包含以下几个部分的内容:
1、系统的初始化。
首先进行P89V51RD2中I/O端口、定时器、外中断、UART串口等初始化。其中定时器T0作为产生内部50毫秒定时的时间基准信号, T1作为串口的波特率发生器, 串口设定为9600bps波特率的数据传输速率。其次进行I2C总线的初始化, 从AT24C02中读出上次关机时保留在其中的通道切换数据, 进行各输出通道的初始状态选择设定。
2、主机进入正常的监控状态。
当各输出通道没有向主机发送状态变化信息时, 主机维持视频和音频矩阵的交换状态, 当下位机有状态变化时, 利用UART串口向主机发送需要改变的状态。主机和各通道之间的联络需要设定固定的通信协议, 保证系统的正常工作。
五、结论
该交换机可以广泛应用于工程实际, 它可以很好的管理各种视频和音频信号源, 为工程应用提供了一种很好的选择。在电路的设计中, 选择功能强大的交换矩阵芯片FMS6501和CD22M3494, 简化了电路设计, 提高了系统的可靠性, 降低了系统的综合成本, 为实现广泛应用提供了条件。在音视频交换机的PCB设计中, 为了防止各输入通道、输出通道之间的串扰, 需要很好的考虑相互之间的干扰问题和电源的退耦, 提高该交换机的信号输出品质, 减小信号的衰减。
参考文献
[1]马忠梅、张凯、马岩、籍顺心《单片机的C语言应用程序设计》北京航空航天大学出版社.
浅谈通信传输中光交换技术的应用 篇7
目前, 光交换技术的应用领域非常广泛, 在不同的环境中, 光交换技术能够对多种数据信号进行传输, 光交换技术是指传递数据和信号利用光纤完成通信传输的技术。在处理过程中, 由于通过外界的控制, 光信号能够对信道进行分类, 从而对不用类型光纤满足了传输的需求。在光交换技术的应用过程中, 光线的传输能够直接通过光纤, 输送到输出端, 不需要经过光纤转换。光交换技术具有明显的技术优势, 不同的光交换处理在不同的传输过程中, 具有提升数据信息的效率。伴随着光交换通信传输技术的发展, 通过建立光纤通信传输网络, 通信网络正在逐步实现光纤网络化, 从而进一步的提升了数据和信号的传输效率, 并且在保护数据内容的方面上, 具有安全性的维护, 实现了线路灵活的转换, 实现了传播滤镜的高校转换。
二、光交换技术的分类
光交换技术主要分为, 按照通信数据的波长和组数, 主要分为分组光交换技术和光路光交换技术。实质上, 在时间轴上, 通过通信信号的分配, 分组光交换技术传输在光纤信号的接收端不同的信号要按照时间轴上不同的时段设有分接器, 为了重新恢复通信信号的内容, 要重组多段分频后的信号, 实现通信信号的分组光交换传输。而光路光交换技术则是指, 在数据信号的传送中, 通过使用光复交叉连接器, 建立起双向的信号传输模式, 来处理光纤通路中的信号, 从而实现光路传输通道中的数据通信传输。
三、通信传输中光交换技术的应用
1、控制光学开关的空分光交换技术
空分光交换技术, 能够使数据信号的空间域转化, 从而进一步的丰富光路在数据传输中的形成方式。为了实现光纤中交换信号空间域的内容, 将光学开关按照阵列排布, 再使用阵列开关控制光学开关, 然后, 通过阵列控制完成光学开关的闭合, 完成光学开关的打开, 就是光交换技术的空分光交换技术。实质上, 在数据信号的空间域交换在光纤中, 是对数据先好的波长进行像元值的转化, 然后交换处理转化后的像元值。空分交换技术主要是控制光学开关, 在应用的时候, 为了确保数据信号在空分光交换过程中的稳定, 要充分注意不同类型的光学开关的标定参数, 注意光交换实际参数, 这两者之间的比对, 通过对比从而实现喜欢去合适参数的光开关。空分交换技术中的光学开关主要包括:复合波导型开关、光电转换型开关以及机械转换型开关等等。
2、具有延迟处理的时分光交换技术
一般情况下, 时分光交换技术应用于时分交换器中, 其核心是数据信号在光纤中的时分复用, 是按照时间轴上的信号排布, 在周期性的时间间隔上, 将不同数据信息配置, 并对信号做出处理。在时分交换器工作的时候, 要对对光纤中的数据信号延迟处理, 利用时分开关中的数据延迟技术, 在数据信息的时隙交换中, 对数据信息进行处理, 在输出端口的输出时间中, 使光纤中的数据信息向后推延, 从而实现数据信息的延迟处理。为了实现光纤通路中的数据信息交换, 时分光交换器在完成数据信息的延迟后, 通过复合器整合延迟的数据, 从而完善数据信息内容。
3、应用于光纤数据传输过程中的波分光交换技术
在光纤数据传输的过程中, 波分交换技术主要应用于光波复用系统中。为了实现数据信号的有效传输, 波分交换技术能够处理传输数据, 导致光纤信号的输入端和输出端地数据波形相同, 因此, 在光波复用系统中, 波光交换技术实现了数据信号的有效传输。在运转的过程中, 光波复用系统首先利用交换器处理数据信号的波长, 接着在用复用器分割处理波长变形后的数据, 并且交换分割后的数据信号, 最终实现在时间轴上, 配置交换后的分割信号, 并且由光纤进行输出。在光波复用系统中, 波分光交换技术对数据信号的处理方式在一定的程度上, 扩大了光交换中数据信息的容量, 也提升了通信传输的速率, 同时, 波分光交换技术有效地整合处理了分割后数据信号, 为以后光交换技术的发展提供了很重要的发展方向。
四、总结
综上所述, 作为数据交换的重要方式, 通信传输在计算机快速发展的社会中, 已经被广泛的应用, 传输交换技术有效地实现了数据的传输, 有效地实现了数据的处理, 从而实现了素具高效率的传输, 满足了用户的需求。
摘要：目前, 在我国的市场建设中, 通信行业技术的创新突破和多样化的业务, 具有重要的作用。本文主要分析了通信传输中光交换技术的应用, 从而能够为通信传输光交换技术提供一点参考。
关键词：通信传输,光交换技术,应用
参考文献
[1]吴建瑞.交换技术的发展与在网络智能化的应用[A].中国科学年会——通信与信息, 2008
[2]李维丹.光交换技术实际应用中的问题处理方式探究[J].吉林大学学报, 2012
光交换技术在通信传输中的应用 篇8
在全光通信网络当中,光交换技术十分重要,而且,在通信技术发展演变中发挥着不可或缺的地位。为了积极地推动这种技术进一步发展,就应该在建设通信网络中提升质量与水平。
1 光交换概述
光交换所指的是即使无需经过光电转换器的转换,就能够将光信号的输入端直接输送到光输出端,是一种交换的过程。将其按照波长或者是组数为标准进行分类,通常包括光路光交换与分组光交换。
其中,光路光交换就是光电电路的交换途径,主要原因就是光分插复用器OXG与OADM在光电交换的过程中发挥着关键性的作用,而且,波长传播的途径也十分灵活与多变[1]。一般情况下,可以利用控制平面的双向信令来构建出具体的传输连接途径,最终形成路径,并按照不同波长来进行搭配。而在DWDM网络当中,主要通过波长交换来实现。相邻节点的链路处,每个交换光通道都对应相应的波长。这种方式最明显的优点就是速度比较快,而且数据的传输效率也很高,具有一定的透明性,所以,在建立SDH网络的过程中十分适用。而OCS的网络资源处理粒度一般都采用的是波长,并将其当作区分界限。若波长数受到限制的时候,需要对一部分进行光电光的转换,进而有效地防止数据信息拥塞的情况。另外,在普通处理方式中,可以使用动态分配的方式,但是,这种方式的缺点就是响应建立时间过长。多协议标签和OCS的交换结合,产生了多协议波长交换技术,进而确保了智能化动态波长链路路由与保护[2]。但是,这种交换方式也同样存在一定的不足之处,其中,在本质上来讲,属于电路交换。然而,电路交换最大的缺点就是在传输数据链接的时候要保证节点维持信道资源,同时,需要在传输结束以后才可以断开。此时,信道方可以拆除,但是,即便信道资源未被占用,气压的数据信息也很难使用这一信道。这样一来,必然会影响实际的使用效率,间接地影响了对应宽带的使用效率。
而分组光交换技术则是将时分复用技术作为基础,并且通过时隙互换的理论实现交换目的。其中,时分复用指的就是将时间分割成帧,而各个帧还可以分割若干时隙,进而将其分配至不同信号路径当中,最终将信号进行汇集,并传送至同一光纤中,而后在接收的位置,利用分接器来恢复信号[3]。另外,时隙互换就是把时分复用帧当中的各信号方位予以调换。首先,需要利用分接器来处理复用信号,并且向分接器当中的各光线发出时隙信号。其次,使用不同光延迟设备处理信号,进而导致延迟时间存在一定差异。此外,使用复接器重新接收并组合上述信号,最终实现预期效果。
2 光交换技术在通信传输中的具体应用
2.1 空分光交换器
空分光交换器运行的最基本原理就是光学开关元件阵列开关,对阵列开关予以相应的控制,而在本质上来看,这也是完成光信号交换空间域的具体过程,能够通过任何的方式在输入输出光纤间形成相应的通路[4]。这样一来,就能够把空分交换开关调整成为多种形式,进而更好地满足相应的需求。
2.2 时分光交换器
近年来,通信网的建设与发展过程中,最关键也是最重要的就是时分复用技术,而且被广泛应用。因为,光时分复用同电时分复用之间存在一定的相似之处,所以,在实际工作的过程中,可以把复用通道划分成多个时隙,而各基带数据光脉冲流会在具体的分配当中占据时隙,所以,能够更好地控制并处理时间分光交换。当交换工作完成之后,仍然需要一个时隙来完成交换,这样一来,就能够自如地切换输入与输出信号时隙。同时,在全部完成时隙交换后,应该按照不同顺序把信号输入至存储器当中。在完成以上程序之后,系统就会根据已经制定好的顺序来予以解读,最终完成流程[5]。
2.3 波光交换器
通常,波长可以被应用在光波复用系统的中源端与目的端,进而完成信号传递的任务。在多路复用当中,不允许使用同一波长,所以,也必然会使各终端更加复杂。其中,这种交换器所需要的波长交换器,首先需要利用分解复用器,使得光波分信道空间被分割开来,进而实现各波长信道的波长交换,在完成交换以后进行复用,并且经由同一光纤来实现输出。
3 结语
综上所述,在实际应用光交换的过程中,该技术能够充分地发挥其作用,而且,使得数据传输速度得到了明显的提高。也正因如此,需要在通信网络中积极地应用这种技术,确保我国通信行业的进一步发展。本文对光交换技术进行了详细的研究,并阐述了其在通信传输过程中的具体应用,进而更好的推广并提升光交换技术的应用。
摘要：在通信技术与计算机网络技术快速发展的背景下,人们也提高了网络业务的具体要求,而且,网络业务在发展过程中,也提高了电信传输技术要求。因此,若与技术发展要求不吻合,必然就会导致电路技术不能够满足业务的具体需求,进而对通讯技术相关行业的发展产生了严重的制约。为了适应通信技术的发展要求,光交换技术逐渐产生。
关键词：光交换技术,通信传输,应用
参考文献
[1]孙海涛.浅谈通信传输中光交换技术的应用[J]中国新通信,2014,(3):66-66.
[2]刘永宽.浅析光交换技术在通信传输中的应用[J]计算机光盘软件与应用,2013,(15):284-285.
[3]张洋.浅析光交换技术在通信传输中的应用意义[J]电子制作,2015,(2):157-157.
[4]马士学.通信传输中光交换技术的应用探究[J]科技视界,2015,(16):63.
数据传输速率 篇9
1965年，火星探测器水手4号（Mariner 4）的图像传输速率是8.33b/s。
从火星探测器水手4号（Mariner 4）传输的黑白图像的时间是8.5h。
2005年，火星勘测轨道飞行器（Mars Reconnaissance Orbiter，MRO）的数据传输速率达到了32Kb/s。
第一台声学耦合器（调制解调器的前身）的速率为300b/s～2400b/s。
模拟有线调制解调器速率达到56Kb/s。
1999年的ADSL速率为768Kb/s
2015年，采用矢量技术的VDSL速率高达200Mb/s。
光纤的传输速率高达1Gb/s。
从1992年开始，GSM（Global System for Mobile Communications）的速率就达到了9 600b/s。
UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统）从2001年起传输速率达到384Kb/s。
HSPA（High Speed Packet Access，高速分组接入），从2009年起速率达到42Mb/s。
LTE（Long Term Evolution，长期演进）从2013年起速率达到600Mb/s。
WLAN IEEE 802.11（1997年）速率为2Mb/s。
WLAN IEEE 802.11ac速率达到6.933Mb/s。
LiFi原型（光脉冲数据传输）速率为1Gb/s。
LiFi技术的发展目标是速率达到224Gb/s。
G.723.1（移动通讯语音编解码器）的速率为5.6Kb/s。
Skype语音通话需要的最小数据传输速率是30Kb/s。
Skype视频通话需要的最小数据传输速率是128Kb/s。
特别的立体声MP3需要的数据传输速率是128Kb/s。
DVB-T2标准的SD电视信道（具有H.265/HEVC标准）传输速率约为1Mb/s。
Netflix视频网站UHD数据流的最小带宽（具有H.265/HEVC标准）为25Mb/s。
DCI格式电影（4K数字电影）的传输率高达300Mb/s。
ST506硬盘（1982年）传输速率为10Mb/s。
IDE硬盘传输速率为14Mb/s～1064Mb/s。
SATA硬盘传输速率高达6Gb/s。
NVMe固态硬盘传输速率高达20Gb/s。
TAT-14（横跨大西洋的电话电缆系统，2001年）传输速率超过1Tb/s。
Apollo（欧洲和北美洲之间的海底电缆系统，2003年）传输速率为3.2Tb/s。
单根光纤全球最快数据传输速率为43Tb/s。
2006年，在所有国家和技术中平均下载速度为1.6Mb/s。
数据交换传输 篇10
ASON即自动交换光网络, 是由用户动态发起业务请求, 自动选路, 并由信令控制实现连接的建立、拆除, 并自动动态完成网络连接的新一代光网络。由控制平面、传送平面和管理平面组成。智能网元是ASON网络的拓扑原件, 相对于传统网元, 智能网元新增了控制层面, 包含了链路管理功能、信令功能和路由功能。
1 实际应用
试验测试选择了9台OSN7500设备来进行, 有3个或以上的光方向。测试的仪表包括两台MP1590B SDH测试仪, 仪表可以记录智能业务保护或恢复的中断时间, 并验证当前业务是否正常。测试拓扑如图1所示:
在开启ASON智能特性之前, 重新规划了智能域内的网元ID。此ID与普通网元的ID是相互独立的规划, 是网元在控制和传送平面的唯一标示。同时开启网元DCC的D4-D12字节, 作为智能网元间传递控制信令、路由协议等信息的通道。
当准备步骤完成, 开启智能特性后, 网络能够实现链路自动发现和创建, 并洪泛链路信息到全网, 最终在智能域内生成全网拓扑。测试中人工关闭了光口, 网络拓扑结构自动更新, 该光路在网管上消失, 重新打开光口后该光路又能自动发现。
2 ASON各类型业务试验
ASON业务有以下五种:涉及到保护和恢复的概念。保护是利用网元间预先分配的容量。保护倒换网元的控制, 不需要网管系统的介入, 倒换时间很短, 一般在50 ms以内, 但是备用资源无法共享。恢复是利用网元间可用的任何容量, 包括低优先级的额外容量, 网络须预先保留空闲资源。当业务路由失效时, 网络才自动寻找替代路由。由于重路由时需要重新计算, 故恢复时间较长, 通常为秒级。
1) 一级保护:同时具有保护和恢复功能, 倒换时间小于50 ms, 通常选择永久1+1保护, 在网络资源充足的情况下, 永远满足1+1保护。
2) 二级保护同时具有保护和恢复功能, 倒换时间小于50 ms, 用于原网络中已有复用段环或复用段链保护子网存在, 可以实现在复用段保护倒换后, 保护路由再次失效, 仍可通过重路由实现恢复功能。
3) 四级保护:恢复功能, 重路由时间由几百毫秒至几秒不等。
4) 五级业务:无保护及恢复功能的业务。
5) 六级业务:无保护及恢复功能的业务, 且可能被高等级业务抢占资源。
针对电网的业务需求, 通常采用永久1+1的级业务, 以及重路由功能的三级业务。
3 ASON重要功能特性测试
3.1 功能特性测试
1) 业务自动返回功能:在故障恢复后, 经过设置的等待时间后, 业务自动返回至原路由。如对于差动保护业务来说, 通常路由是有固定规划的, 设置业务返回功能, 能够保证故障光路恢复后业务能恢复原运行方式。
2) 业务关联功能:即两条业务或隧道进行关联。关联功能是将两条业务优化和重路由时路径尽量分离。例如当电网中的同一条业务的双通道在同一张网络中运行, 为了保证两条通道1和通道2始终不经过相同的路径, 可将其设置为关联的。当其中任意一条通道发生重路由时, 都会尽量避开另外一条路径。
3) 业务优化及预置路径重路由:业务优化相当于路径的调整, 通过对工作或保护路由指定必经节点来进行路由约束。预置路径重路由是指在新建业务后, 对于一些特殊的业务, 可以手工指定当业务发生重路由时经过的路径。此项功能经在线测试无中断时间。
4) 智能与非智能业务转换:在SDH智能路径管理中找到需要转换的智能业务, 直接右键点击降级, 及可降级为普通业务。同理在SDH路径管理中, 找到相应业务, 点击升级, 即可转换为智能业务。
5) 隧道业务及绑定:智能隧道即智能服务路径, 如新建VC4及以上颗粒的智能业务时, 直接新建业务即可。但创建更小颗粒的智能业务时, 需要先创建智能隧道, 然后将小颗粒的业务和智能隧道绑定。隧道内绑定业务和隧道采用同样的保护机制。
3.2 试验结果
本次试验说明ASON功能的各项性能均能达到要求, 且满足电网各项业务对通道的要求。
1) 网络扩展及管理更加实时智能:传统SDH网络进行扩容割接, 步骤繁琐、工作量大。而对ASON网络来说, 当网络的资源发生变化 (如光缆中断, 网络扩容时) , ASON网络中的路由和链路管理协议可实现资源和链路的自动发现和自动同步, 无需手工修改, 极大减少网管操作量和风险。
2) 保护方式更加灵活可靠:传统SDH网络的拓扑以链形和环形为主, 保护方式主要有MSP和SNCP等。而ASON的拓扑结构主要是MESH结构, 可以实现业务的动态恢复。在光缆资源充足情况下, 业务可保证在光缆发生N-2甚至N-3故障情况下正常。ASON网提供多种类型的业务, 满足不同客户业务的需要。特别是针对电网中最重要的差动保护业务, 提供了专门的解决方案。以往差动保护业务从中断到发现再到网管调整完成通常需要20分钟或更长, 而应用ASON功能后平均中断时间减少至秒级。
3) 带宽利用率更高:传统SDH网络中, 需预留较多的保护资源, 缺少先进的业务保护、业务恢复和路由选择功能。智能光网络通过提供路由选择功能和分级别的保护方式, 尽量少的预留备用资源, 提高了网络的带宽利用率。
4 结束语
1) 目前电网中大量存在的VC12颗粒业务还不能完全的支持, 需要通过绑定隧道的方式解决, 因此需要对于目前存在大量的小颗粒业务提前梳理规划, 尽量减少隧道的数量, 提高网络资源利用率。
2) 目前需要部署ASON的网络往往大多为已有业务的在运行网络, , 可通过在线转换来将非智能业务转换为智能业务。在智能域中, 某些不适合建立智能业务的站点仍然可以新建传统业务, 智能业务和非智能业务可以相互独立共存。
3) 对于ASON功能的部署的应遵循先骨干层再接入层部署的原则, 骨干层相对有更为丰富的光缆资源, 更易实现MESH组网, 同时骨干层大业务流量也更适合发挥ASON网络大颗粒业务调度的优势。智能电网的发展离不开通信网的支撑, 而智能的通信网很大程度提升了网络的可靠性、灵活性及经济型。
参考文献
[1]乔月强.ASON技术在长途传输网中的应用探讨[J].邮电设计技术, 2008.