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      解決方案 | 高速公路項目中的冗余網絡應用

        2021年01月18日  

        隨著生活水平的提高,家庭保有車輛的數目也在飛速上升,大量的人選擇以自駕的方式出行,道路交通的壓力也隨之驟增,傳統交通管理方式將會被逐步淘汰。為了保證高速公路的有效運行,降低公路管路部門的工作壓力,數字化技術在高速公路中被大量的使用。

        高速公路系統中的交通控制、燈光、通風、火災、視頻監控等控制系統需要通過網絡將數據上傳到監控中心。但隨著高速公路的長期運行,當設備或網絡鏈路出現損壞時,數據將無法傳入到監控中心。如果此時出現了車禍,火災等危險情況,將會造成巨大的風險。

        為了杜絕此類現象的發生,高速公路項目采用環網的方式進行數據傳輸,當網絡上的任一節點發生故障,如網絡連接斷開或交換機斷電無法工作時,數據通過冗余路徑繼續傳輸,仍然可以保證整個網絡中數據傳輸的有效性,不會導致上層監控數據的丟失。所以高速公路項目中每個隧道或者路段的設備都將會單獨形成一個環網,接入到匯聚層后傳至監控中心。最終高速公路項目的整體網絡中會有大量的環網,且架構復雜。

        相對于RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol快速生成樹協議)功能,菲尼克斯PMDA系列交換機獨有Alpha Ring和Ring Coupling環網冗余功能,可以極好的滿足高速公路項目的需求。

        以某高速公路為例,每個隧道和路段都形成了一個獨立環網。每個環網中各有兩臺管理型交換機既作為現場層的設備將數據傳輸到中控室,又作為匯聚層環網系統的一部分。

        相比于傳統的RSTP技術,Alpha Ring有如下優點:

        傳統的STP網絡自愈時間為20~40秒,RSTP的自愈時間為1~4秒。Alpha Ring的環網的自愈時間可以達到15ms。

        當因物理鏈路出現閃斷異常,導致網絡結構發生變化時,RSTP協議會重新進行路徑規劃,分別在網絡斷開和恢復的瞬間進行計算,而Alpha Ring只有在網絡鏈路中斷時進行路徑規劃,而網絡連接恢復時,中斷的路徑將會變成備用路徑,不會再次進行路徑規劃,從而節省計算過程中數據中斷的時間。

        RSTP的路徑規劃涉及到整個環型網絡,而Alpha Ring只涉及到獨立的某個環網。

        環網中斷和恢復過程示意圖

        Alpha Ring指定了加入環網的端口,從而保證了環網的獨立性,避免了環網之間的互相影響。

        Alpha Ring設置界面

        在兩個環網耦合的地方使用了Ring Coupling功能。Ring Coupling可以保證環網之間的有兩條鏈路,如果其中一條鏈路出現中斷,另一條鏈路能進行快速切換,切換時間能夠保證在15ms以內。

        其次Ring Coupling功能也可以兼容與其他環網協議的使用。

        同時,Ring Coupling功能也支持將環網作為一個小單位,多個環網小單位組成一個大的環網單位。

        Ring Coupling設置界面

        菲尼克斯PMDA系列交換機具備的獨特功能極大的滿足了高速公路項目中復雜網絡架構的需求,相比于傳統的RSTP有更快的自愈時間,更高的可靠性和兼容性。同時PMDA系列三層交換機支持靜態路由、RIP(Routing Information Protocol路由信息協議)、OSPF(Open Shortest Path First開放式最短路徑優先)等功能,可以很好的與上層網絡對接,是高速公路項目中網絡方案的不二選擇。

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