大型舰船传输网络技术体制初探

钟熙宇

【摘要】    目前的大型舰船，目前正在开展“多网合一”工作，期望用一张网取代之前分别建设的网络。文章对电信级以太网、PTN技术作了比较，根据舰船网络业务的需求和特征对两种技术体制进行了分析，给出了网络技术体制选择的建议。

【关键词】    电信级以太网    PTN    网络体制

引言：

目前的大型舰船中，多个应用系统分别部署了基础网络设施，作为信息传输和交换的平台。随着信息化水平和集成优化要求的飞速提升，目前正在开展“多网合一”工作，期望用一张网作为覆盖全舰的信息骨干传输网络，取代之前各系统分别建设的网络。以下根据舰船各应用系统实际需求，从实际需求和技术体制等方面对网络技术体制进行了分析，以便于实际应用的选择。

一、承载的业务与需求

全舰网络作为全舰公共信息基础设施，实现全舰信息系统的综合接入、传输和路由功能，是全舰信息共享和互联互通的基础条件。全舰网络应具备如下特性：

1.开放性、可扩展性

应采用开放式体系架构设计，支持网络功能和架构的扩展演进，满足未来的扩展需求;

2.多业务承载

要向所有信息系统提供无差别的网络接入及数据传输服务。要满足多样化的接口需要;满足多种机制的业务在网络中的传输需要。

3.高服务质量保证

应具备多层次、多业务的QoS能力，支持多业务端到端带宽保证及多层次报文优先级分类和调度能力。

4.高可靠性

应具备极强的健壮性和抗毁自愈能力，确保网络出现链路、设备等多种故障情况下的正常通信，满足局部故障时关键业务零中断的需求。

5.网络易用性

全船网络的系统复杂性和通信复杂性增加后，必须提升网络自动化运维管理水平，简化网络配置管理难度，提高可用性。

6.网络安全性

加强安全防御体系和安全防护能力的设计，建立完善的安全防护架构和措施。

1.1带宽需求分析

大型舰船内部网络的带宽需求，与各业务系统本身数据量的大小、应用层协议所表述的通信格式及通信方式密切相关。下面，我们以某型大型舰船平台为例。

全船共可分为探测系统、通信系统和船舶管理系统的三大类业务。传输网络上传输的信息主要包括状态、目标、导航信息等公共数据、操作和命令数据、视频、全景图片、海图、云图、记录数据及监控和保障类数据。

1.1.1探测系统

探测系统包括数据业务、视频业务、图像类业务和存储业务。

其中数据类业务带宽需求约为1.2Gbps;视频类业务带宽需求约为1.7Gbps;图像类业务带宽需求（海图、云图数据下载）约为0.16Gbps;舰船内部各处的视频监视图像需要存储，以每路摄像头带宽需求4～6Mbps，全船需要存储的摄像头数量600个计算，此类业务带宽需求为3.6Gbps。上述业务总的带宽需求约为6.66Gbps。为避免网络拥塞，考虑网络的利用率和负载因素，带宽使用应小于70%，该大型舰船平台探测系统总的带宽需求应为9.51Gbps。

1.1.2通信系统

通信系统包括管理类业务、话音通信业务、办公类业务、视频监视类业务和闭路电视业务。

其中管理类业务带宽需求约为300Mbps;话音通信业务带宽需求约为500Mbps;办公类业务带宽需求约为2Gbps;视频监视类业务包括各处操作台实时调看和回看摄像头，以每路摄像头带宽需求4～6Mbps，全船需要存储的摄像头数量600个计算，此类业务带宽需求为3.6Gbps;闭路电视业务带宽需求约为2Gbps;

统计上述通信系统总的带宽需求约为8.4Gbps。

1.1.3船舶管理系统

船舶管理系统主要包括数据业务信息、采集控制信息、视频业务和音频业务信息。其中占用带宽较大的主要为视频业务。考虑网络利用率和带宽冗余，船舶管理业务主干链路网络带宽为10Gbps。

1.2业务特征分析

从发送时机上看，其中某些数据具有速率稳定性和传送周期性，某些数据具有典型突发特性，另一些数据可能存在周期性大尺寸数据和小尺寸突发数据同时交互的情况;

从设备区域来看，某些交互数据在本舱室或邻近舱室，可在本区域接入交换机组内完成交互。某些交互数据由于设备跨区域布置需要跨区域接入交换机实现交互。

从传输带宽来看，某些业务如话音、视频等帶宽基本可预测，属于稳定速率业务。以图片文件格式传输的业务，根据图像的压缩算法和原始尺寸，图片传输的带宽基本不可预计。

1.3实需求分析

全舰网络交换和传输的业务种类较多，对实时性的要求不一而同。实时性要求最高的可达到时延要求30μs，时延抖动3μs级别。要求较低的例如生活保障类数据，时延要求100ms，时延抖动50ms。

1.4服务质量需求

各业务系统数据具有不同重要程度，要求一体化网络具备多层次、多业务的QoS能力，支持多业务端到端带宽保证及多层次报文优先级分类、映射和调度能力。

1.5业务系统互联互通需求

全舰网络承载的各业务系统，在保持逻辑独立性的同时，业务系统之间也有信息互通的需求。全舰网络应提供安全可靠的隔离手段，建立全舰信息网络的统一安全防护机制。

1.6可靠性需求

网络设备自身的高可靠性和网络结构的抗毁性应适应恶劣环境下高强度使用的要求，因此需要做到设备简单、可管、可控、可靠，拓扑重复冗余，网络部分损坏、故障可隔离不扩散、传输路径可自愈。平均无故障时间间隔MTBCF≥10000h。全舰网络应能支持双冗余乃至四冗余接入网络。