導語：DPT遠程教育體系研究論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]該文在介紹了當前遠程教育的現狀后，分析了目前用于遠程教育基本手段的技術背景，最后提出了針對目前這種情況的一種主干網最新解決方案即動態分組交換技術。

[關鍵詞]遠程教育多媒體網絡動態分組傳輸dptSRP千兆位交換路由

隨著網絡時代的快速到來，網絡教育將成為革新傳統教育模式的重要動力。根據中國社會科學院的一項調查研究稱，由于技術手段的快速發展以及在各行業的滲透和應用，網上教育將成為我國一種速度更快，傳播空間更大，教學手段更加新穎的新型教育形式，它將與課堂教育、廣播教育、電視教育一起構成多元化的現代教育體系。

我國現代遠程教育工程的目標是建立一個開放式的教育網絡，構建終身教育體系和社會化學習。為此，教育部在清華大學等幾所高校試點的基礎上，將這類學校的數額擴大到31所。我相信這才只是開頭，隨著網絡經濟的迅速發展和完善，遠程教育將會更加如火如荼。

然而，從目前我國教育網絡建設的實際發展情形來看，要構建真正意義上的網絡教育體系，與國外的差距還不小。目前國內互聯網提供商以“網校”或“教育頻道”之類名義開設的有關教育方面的內容大多是靜態的、局部的，真正的教學內容仍然相對匾乏。而許多網絡大學的學習又都不是通過網上進行的，還需要在固定的時間到固定的教學點去上課，不能完成真正的網上教學服務。究其原因之一主要是由于目前我們國家的整個網絡基礎設施建設還未跟上現代教育發展的節奏，有限的帶寬嚴重地制約了網絡教育的進一步發展。因此建立一個真正高速的寬帶基礎主干網對于推動網絡遠程教育是十分必要的。

未來的遠程教育模式應該是社會開放式的并且是交互式的，無論是學歷教育，非學歷教育甚至是屬于技能培訓的，任何人都可以坐在辦公室里甚至輕松地坐在家里在他認為方便的時候泡上一杯咖啡后挑選他所感興趣的課程進行學習，不懂的時候也可以及時地向老師提出疑問并在學生之間也能隨時相互進行交流無論對方在那里，是否屬于同一所學校。課后的作業及考試也可采取聯機交互的方式來進行，當時做完當時就能知道自己今天做得如何。

首先讓我們來看一下作為遠程教育通常采用的幾項手段的技術背景。進入20世紀90年代之后，由于對于聲音、電視和數據流的多媒體網絡應用的需求在不斷地增加，因此也有不少的企業和機構加大了對此的開發和研究，近年來也不斷有產品投入市場，用戶也渴望得到服務質量好、服務費用低的產品，像電視會議、協同工作、遠程教學、可視電話、視頻點播VOD(videoondemand)等等的多媒體網絡應用都是非常受歡迎的應用。但由于多媒體的數據量大得驚人，尤其是聲音和視頻。為了克服數據傳輸通道帶寬的限制，有效地在網上大量地傳輸數據流，有關企業和研究機構投入了大量的人力和物力來開發數據壓縮和解壓縮技術以及數據通信技術。目前MPEG-1和MPEG-2標準已經正式，并且得到廣泛應用。例如，CD-交互系統，在網絡上的數字聲音廣播、數字電視廣播和影視點播等。表1是MPEG-1和-2的典型編碼參數。

同時，國際電信聯盟(ITU)還制定了許多多媒體通信的標準。其中，T.120,H.320,H.323和H.324標準組成了多媒體通信的核心技術標準。T.120是實時數據會議標準；H.320是綜合業務數字網(ISDN)電視會議標準；H.323是局域網上的多媒體通信標準；H.324是公眾交換電話網絡上的多媒體通信標準。從上面我們可以看出即使采用了很好的壓縮技術，傳輸多媒體數據所需要的帶寬就目前而言仍然是巨大的。在目前要想實現真正的開放式教育就必須實現至少如MPEG-1一類的視頻流能夠暢通無阻的在網絡中流動，基本無抖動和延遲。要實現這樣的要求就必須為每個視頻流分配至少1.5兆的帶寬。假如使用MPEG-2的話帶寬還需成倍地增加。這時我們可以假設即使采用IP多目傳送方式的話有許多學生要想同時上不同的課的話也將有大量的數據流在主干上跑而且又不能有明顯的延遲和抖動，隨著課程數目的增加和學生人數的增加此類流量將急劇增加。也可設想在不久的將來如果采用個性化教育方式的話需要采用單目傳送的方式來實現又需要多少帶寬呢。同時中國目前的遠程教育發展正處于發展期，受教育的學生的人數將會急劇增加遠比國外就學的人要多的多。顯然想要進行真正意義上的遠程教育沒有一個高帶寬的并具有良好擴展性的傳輸平臺做基礎的話顯然困難重重。

能成為一個良好的主干網基礎設施應該符合起碼以下幾個基本條件：

隨著流量的增長帶寬也能跟著相應增長

在擁塞的情況下也能維持較高的帶寬并能迅速適應并改變流量分布

在節點數量和距離方面都能符合大規模環形拓撲結構的要求

在主節點間應能保證各節點間的地位平等，避免產生某一節點產生黑洞吃掉大量帶寬

在傳輸介質或節點失效時能迅速恢復其業務

加入某一個節點或去掉一個節點時盡量減少配置的需求

那么是否較好的方案可供選擇呢？答案當然是有的。首先基于IP的數據網絡似乎現在已是大家所公認的，目前世界電話業務年增長率僅為8%，數據通信業務增長率卻超過100%，尤其是Internet業務，進入90年代中期以來一直以300%的速率在增長。由于TCP/IP已是事實上的標準，因此在網絡層采用IP協議已無可非議。基于IP+路由的所有服務由于多年來的發展已進入到一個較為完善的階段，有效的路由選擇和非常豐富的應用服務功能可以說已到了一個相當高的境界，遺憾的是要想在當前的架構上讓速度有進一步較大的提高就受到較多限制。所以最近提出的多協議標簽交換技術（MPLS）等就是為了解決在有限的帶寬內讓那些真正想得到高質量服務的數據流能順利通過，提高服務質量。因此增加總的可用帶寬也就成了當前迫切需要解決的問題。

而光纖由于它的高質量、高帶寬以及低成本也成為首選的物理介質。因此，目前真正的的焦點集中在數據鏈路層的實現。目前有幾種方法已被用來或建議在光纖上傳輸高速IP業務，如圖1所示圖1

從圖1可清楚看到隨著網絡技術的逐步發展目前人們已越來越傾向于層次的簡單化了，從IPoverATM/SDH/Optical，IPoverATM/Optical到IPoverSDH/Optical一直到IPoverfiber），省去了中間層次轉換的復雜性，中間的層次越少就越能降低管理開銷來最大化可用的傳輸帶寬，同時也大大降低了網絡規劃、操作、錯誤檢測以及網絡恢復的復雜性，當然也能進一步減少基礎建設費用。

綜上所述目前Cisco公司推出了一種全新的數據傳輸技術DPT（DynamicPacketTransport）解決方案。關鍵就是簡潔性，它在繼承了以往IP數據服務的優點以外又同時吸取了傳統電信傳輸SONET/SDH的高帶寬和良好的自愈能力的優點，將兩者完美地結合起來，中間不再有其它多余的層次。為此還提出了一種新的MAC層的協議，稱為空間重利用協議SRP（SpatialReuseProtocol）和兩種新的專有算法：

SRP公平算法TheSRPfairnessalgorithm（SRP-fa）

智能保護切換Intelligentprotectionswitching（IPS）

形成了費用便宜，性能優越的解決方案，被稱為優化的動態分組傳輸技術。具體見圖2，由圖可見由于它是直接建立在光纖上因此傳輸效率極高，Cisco也將其稱為IPoverOptical。而傳統的時分多路復用

綜上所述目前Cisco公司推出了一種全新的數據傳輸技術DPT（DynamicPacketTransport）解決方案。關鍵就是簡潔性，它在繼承了以往IP數據服務的優點以外又同時吸取了傳統電信傳輸SONET/SDH的高帶寬和良好的自愈能力的優點，將兩者完美地結合起來，中間不再有其它多余的層次。為此還提出了一種新的MAC層的協議，稱為空間重利用協議SRP（SpatialReuseProtocol）和兩種新的專有算法：

SONET/SDH網絡則以小型64Kbps信道的層次結構為基礎，必須再使用ADM來轉換成較大型的OC-12/STM-4或OC-48/STM-16管網

下面我們來看一下這項技術的一些優點，首先在物理層上采用的是雙向光纖環繞回技術，分成內環和外環且繞行方向互為相反。在兩個環上都能同時利用起來傳輸數據和控制信息，在數據傳送上兩者互為反向，并且數據和控制信號分開在兩個環上分別傳送。如果一組數據在一根光纖環的一個方向發送數據（下行），那么就在另一個光纖環的反向環路上發送控制分組（上行）。這樣就巧妙地避免了當某一環路上數據量過大時影響控制信號的通行，同時也最大限度地利用了兩根光纖。因此DPT技術既最大程度地利用了可用的帶寬又保證了用于自愈等目的的控制信號的傳送信道。不像SONET/SDH那樣為了保證整個信道的正常運行要保留帶寬的一半出來給控制信號使用。

在MAC層使用了一種SRP（SpatialReuseProtocol）協議，這種協議和原先在其它環形拓撲結構中所使用的有所不同。在環形網中標記環是最普遍采用的介質訪問控制，環中同時只有一個標記在循環中傳送，原來無論在FDDI環還是令牌環網中當由源站節點發出一個Token時一直要沿著環形循環一周后回到原先發出這個Token的源站點時才能決定是否拋棄，這樣使得帶寬的利用率大為降低，發送的幀在發送源不卸下前總是繞環運行的。而SRP的特點則采用目的地卸下分組的方式，在目的地的節點上把分組從環上卸下，同時在環上其它段的全部帶寬均仍可被利用。由于每個環上的節點都可以同時發送分組到環上，因而使環上的帶寬利用率最高。如圖3所示當DPT環在4，5，6及A路由器間的業務量很大時，與此同時，在1，2，3和B路由器間的業務流量仍可以不受影響地分開地正常運行。可以說，從此例中空間再利用技術方便地提供了二倍帶寬的復用。

使用了SRP-fa公平機制后每個在環上的節點都是公平，均可公平地分享帶寬避免某個站點餓死并防止出現運行中斷和時延過大等現象。SFR-fa通過全局優化來控制送到環中的每個分組的速率不會使得某個節點持續地發送分組而其它節點呈現等待的現象，避免過度延遲現象，而本地優化又盡可能地使每個節點最大限度地利用空間重利用特性來使得局部地得到更大的帶寬。由于以上的特性因此允許在分組環中能處理高達128個有高速接口的節點，使之具有良好的擴展性。

由于DPT在分組環中使用了SONET/SDH幀來封裝數據因此它能透明地運行在所有的光纖傳輸體系中，比如裸光纖、WDM、SONET/SDH等，甚至還能在單膜光纖和多膜光纖之間混用。正由于這種特性還允許其運行在稱為混合環境中，這大大提高了傳輸的靈活性和遷移性。即允許傳統的傳輸設施能充分利用又能向新的DPT傳輸網逐漸轉變。如光纖的距離太長時可加入IP再生器和SDH再生設備

在容錯和錯誤恢復方面正如上面所說的那樣DPT技術吸取了SONET/SDH的好的方面，如像SONET/SDH環那樣提供了一系列的主動的性能監測和快速的自愈能力（APS）。而DPT技術采用了一種被稱為智能保護切換的技術（IPS），除了原有的那些基本特點外還具備了以下這些很好的特性

一，它的控制信號并不依賴于SDH的開銷字節因此它可以運行在裸光纖或WDM這些非SDH基礎上，非常靈活。

二，大家知道在PacketoverSONET/SDH（POS）技術中傳輸用的SDH技術和上面所載IP服務是分開的，彼此是互不知道的。因此當下面的環結構有問題時SDH可以在50ms內偵測到問題并且恢復，但由于在上面跑的IP路由協議（RIP、OSPF、EGP等的收斂是需要相當長的時間，有時需要幾分鐘的時間。因此整個服務就會出現中斷。而DPT技術是IPawareness的，在光纖環上跑的SDH幀是能夠知道在它上面是什么樣的協議。IPS不僅僅在第一層而在所有的三層都監視并處理發生的事件，因此整個服務恢復都將在50ms內完成。而且像FDDI環一樣容錯功能極好在光纖環多處出現故障時也能保證其一定的正常運行。

三，即插即用操作不想其它技術那樣，DPT盡量地減少了在一個DPT環中插入或去掉一個節點時所需的一些繁瑣復雜人工配置操作，一切都是自動的過程。包括：全局唯一，永久地分配MAC地址，從環中快速地插入一個新節點和刪除一個原有的節點，環上事件的自動自愈處理，拓撲自動發現和動態分組路徑選擇。

現在來看一看DPT技術對IP業務的支持。首先它能支持具有分組優先的特性，數據包將被分類并定位為高優先級和低優先級兩種，那些需要低延遲、抖動控制并要求帶寬保證的高優先級分組將得到優先的處理，而那些低優先級的分組則將采取盡力而為的方式傳輸。其次，DPT環支持IP組播技術，因而其增強性的服務包括多點信息傳送和高質量的視頻廣播。第三，具有帶寬的良好可擴展性—DPT環提供了能進行線速處理和帶寬倍增能力的又大又寬的管道來將丟包和延遲減至最低，并能輕松地從低至OC-12c/STM-4擴展到OC-48c/STM-16乃至OC-192c/STM-64c。最后，DPT技術的MAC層能和大量的IP的COS（ClassofServices）等協同工作來提供第三層的服務。

DPT還提供了一個全面，綜合，基于SNMP的網絡管理模式，其中包括DPT環中的分組交換和分組傳送兩大網絡部件的管理，具有事件，告警，當前和歷史的近端及遠端性能監測信息。不像目前現有的網管系統，為管理路由器網絡及傳輸網絡的需求各自分開有自己的一套特有的網絡管理系統，即麻煩又復雜。

在接入技術上DPT環通過環狀體系結構即能對本地的訪問接入匯聚又能對MAN/WAN聯接提供很好的有層次的支持。現在很多學校都在當地有關部門的大力支持下建立了自己的城域網，因此只要在幾個主要節點上放置了GSR千兆位交換路由機后充分利用DPT技術的上述優點后就能將現有的網絡技術容納進來，也可將有線電視網經千兆比交換路由器GSR接至主干網。DPT環集合了高帶寬，線路速率處理，優先級排列，以及第三層IPCoS（服務等級）于一體，如能再加上多協議標簽交換技術（MPLS），實時傳輸協議（RTP）和實時傳輸控制協議（RTCP）的支持，提供優質的實時業務，滿足巨量話音和視頻流并保證所需的時延和抖動控制的要求應能在相當長的時間不成問題。CiscoGSR的分布式交換和傳送體系結構使用了縱橫開關結構和獨立線路卡，能自主地處理千兆位路由處理器的信息包發送。這種新型體系結構設計可實現速度的不斷提高，國外目前已有OC-192速度的成功應用了。如此下去在各城市間如能實現各環網的相交話，那一個能滿足急劇增長需求的全國性的遠程教育網絡基礎設施就將為我國的開放性教育做出應有的貢獻

參考文獻

1多媒體技術基礎及應用林福宗（清華大學智能技術與系統國家重點實驗室）