1、第五章 内嵌式 RPR 技术 目标：了解 RPR 的产生背景。了解 RPR 的优点和不足,了解 RPR 的运用方式。熟悉 RPR 的技术特点。了解空间重用，QoS 机制，环倒换原理。、RPR 产生背景随 着 IP 技 术 的 发 展 ， 数 据 业 务 逐 渐 成 为 主 要 的 通 信 业 务 ， 这 对 城 域 网（ MAN） 和 广 域 网 （ MAN） 都 提 出 了 更 高 的 带 宽 要 求 ， 在 网 络 的 骨 干 层 ， 随 着DWDM 技 术 的 普 遍 应 用 ， 骨 干 带 宽 已 经 解 决 ； 在 网 络 的 接 入 层 ， GE、 10GE 技 术 将得 到 大
2、规 模 推 广 ； 城 域 网 成 为 了 主 要 瓶 颈 ， 正 在 成 长 为 新 的 竞 争 焦 点 。城 域 网 具 有 业 务 种 类 多 、 业 务 调 度 转 移 多 、 业 务 流 量 变 化 大 等 特 点 ， 应 用 技 术呈 现 多 样 化 求 ， 具 有 通 信 网 中 最 复 杂 的 使 用 环 境 ， 需 要 在 提 供 更 高 带 宽 的 同 时适 应 分 组 交 换 的 突 发 特 性 ， 提 高 城 域 网 的 带 宽 利 用 率 ， 降 低 每 比 特 数 据 流 的 成 本 。目 前 主 要 的 解 决 方 案 有 基 于 SDH、 基 于 ATM、 基
3、于 以 太 网 等 。 SDH 和 ATM 技 术 已成 功 地 应 用 于 城 域 网 ， 主 要 优 点 是 网 络 可 靠 性 高 ， 有 QOS 保 证 ， 但 是 其 技 术 复杂 、 价 格 昂 贵 ， 而 且 灵 活 性 较 差 （ 二 层 业 务 映 射 进 物 理 层 时 仍 然 是 静 态 带 宽 分 配 ） ，不 能 满 足 数 据 业 务 对 带 宽 的 动 态 需 求 ； 以 太 网 技 术 在 局 域 网 中 得 到 了 广 泛 应 用 ， 走的 是 低 价 、 简 单 的 技 术 路 线 ， 易 于 扩 容 、 动 态 带 宽 共 享 ， 但 是 缺 乏 独 立
4、自 主 的QOS、 网 络 恢 复 与 保 护 和 网 管 机 制 ， 不 能 满 足 城 域 网 的 性 能 和 可 靠 性 要 求 。 结 合 传统 SDH 网 络 和 分 组 网 络 的 优 势 ， 确 保 对 每 个 业 务 流 提 供 服 务 质 量 保 证 ， 并 具 有 高带 宽 利 用 率 特 性 、 高 可 靠 性 的 解 决 方 案 应 运 而 生 ， RPR（ Resilient Packet Ring） 就 是 在 这 样 的 背 景 下 提 出 的 ， 并 很 快 受 到 了 多 个 国 际 化 标 准 组 织 、 研 究 机构 和 网 络 设 备 厂 商 的 重 视
5、 。 弹 性 分 组 环 RPR 是 一 种 新 的 MAC 层 协 议 ， 是 为 优 化 数 据 包 传 输 而 提 出 的 ， 由IEEE 发 起 并 正 在 由 802.17 工 作 组 进 行 标 准 化 ， 目 的 是 建 立 传 输 媒 质 带 宽 公 平 共享 的 以 太 城 域 网 标 准 ； RPR 技 术 结 合 了 以 太 网 带 宽 使 用 效 率 高 、 多 业 务 接 入 和 光网 络 带 宽 大 、 自 愈 能 力 强 的 优 点 ， 具 有 双 环 结 构 、 空 间 复 用 机 制 、 灵 活 的 业 务 带宽 颗 粒 、 带 宽 动 态 共 享 和 分 配
6、 、 统 计 复 用 、 支 持 业 务 级 别 、 自 动 识 别 网 络 拓 扑 结 构 、基 于 源 路 由 的 保 护 倒 换 等 主 要 特 点 。OAM MAC MAC MACOSI MACRPR环、 RPR 业务应用：1 RPR 业务承载特点：可在现有城域网上开展以太专线业务和透明传输业务等在有 QOS 保证的前提下改善业务的带宽共享和公平竞争2 RPR 业务分类服务：对 QOS 有较高要求的业务，如 VOIP、电视会议、可视电话、视频点播、远程教育等通过设置较高的业务优先级提供较好的带宽保证和服务保证，也可结合MSTP 共同实现，但应注意在 RPR 环网上的实时业务比例不要太大
7、，从而影响带宽复用效果。对于 QOS 要求较低的 intenet 上网业务、E-mail、FTP 等，设置为较低优先级，提供较好的带宽共享和竞争机制，而且考虑将不同时段使用网络的用户配置在相同的环上，方便分时使用时可以达到更好的服务和资源利用。3 在不同网络层中使用 RPR 业务的策略在城域网的核心层对 QOS 要求很高，主要使用点对点的透传方式，RPR 环网技术可做为 MSTP 的补充，在带宽紧张时提供有 QOS 保证的带宽共享解决方案。在城域网汇聚层是 RPR 环网的主要应用领地，克服 MSTP 不能同时满足 QOS和带宽资源利用率的不足，在 COS 的保证前提下有效改善带宽动态复用，解决
8、数据业务流量突发问题。在城域网接入层，需要兼顾考虑成本和性能，尤其是比较光纤通道和 RPR 环网附加成本，有选择的使用 RPR 技术。、 RPR 技术要求1 RPR 的层次结构RPR 处 于 OSI 的 数 据 链 路 层 ， 分 为 MAC service interface 和 PHY service interface。 如 下 图 ：2 RPR 的环结构RPR 是 一 个 双 环 结 构 ， ringlet0 环 中 S5 是 S4 的 下 游 站 ， ringlet1 中 S2是 S3 的 下 游 站 ； 相 邻 站 之 间 的 部 分 称 作 span， 包 括 双 方 向 的 链
9、 路 传 输 ；3 RPR 的单站结构MAC client entity MAC entity 两 个 PHY entity（ east west）注 ： MAC 支 持 单 一 client entity 并 假 设 该 service interface 有 单 一 的client entity， 多 功 能 站 的 client 可 以 有 多 个 sub-client entities， 不 在本 标 准 之 列 。 4 RPR 的技术特点：4.1 高效的带宽使用策略：RPR 采用双环结构，并通过下列技术保证了带宽的高效使用。空 间 复 用 技 术 ： 空 间 复 用 技 术 是 RP
10、R 关 键 技 术 ， 通 过 目 的 节 点 剥 离 技 术 实 现了 在 非 重 叠 段 复 用 带 宽 (出 于 可 靠 性 考 虑 ， 还 有 源 节 点 剥 离 和 基 于 ttl 的 剥 离 ，有 效 避 免 了 无 效 帧 在 环 上 死 循 环 占 用 带 宽 )。RPR环环0环1双 环 同 时 工 作 ： SDH 需 要 保 留 相 应 的 保 护 带 宽 ， RPR 的 双 环 同 时 用 来 传 输 数据 和 控 制 信 息 ， 并 互 为 备 份 和 保 护 ， 控 制 帧 优 先 于 数 据 帧 发 送 ， 同 时 也 会 根 据 业 务级 别 进 行 整 形 处 理
11、 。环0数据RPR环环0环1环1数据环1控制环0控制4.2 带宽统计复用和动态争用将 业 务 进 行 优 先 级 划 分 ， 并 依 此 划 分 了 保 留 带 宽 、 可 回 收 带 宽 和 争 用 带 宽 ， 通过 对 可 回 收 带 宽 的 争 用 和 非 重 叠 段 争 用 带 宽 的 复 用 ， 实 现 了 带 宽 的 统 计 复 用 和 动 态争 用 。接 入 控 制 与 全 网 公 平 机 制 ： 对 于 RPR 环 带 宽 的 统 计 复 用 部 分 ， 管 理 和 控 制 是分 布 式 的 ， 通 过 权 重 划 分 、 按 业 务 类 别 整 形 、 双 缓 冲 队 列 和
12、 拥 塞 指 示 控 制 等 多 方 面技 术 ， 以 及 相 应 的 公 平 算 法 和 调 速 策 略 （ 包 括 优 化 带 宽 利 用 率 和 优 化 速 率 稳 定 性 两种 ， 其 中 优 化 速 率 稳 定 性 的 调 速 方 法 平 滑 了 调 速 过 程 ） ， 保 证 了 低 优 先 级 业 务 的带 宽 公 平 接 入 ， 并 根 据 业 务 优 先 等 级 的 划 分（ classA、 classA1、 classB（ CIR、 EIR） 、 classC） ， 保 证 了 不 同 等 级 的QOS（ COS） ， 每 个 环 都 支 持 独 立 的 公 平 操 作 。
13、例 ： 如 下 图 环 0 在 S6 发 生 拥 塞 后 ， 通 过 环 1 向 相 关 上 游 节 点 S1 S5 发 送拥 塞 公 平 速 率 ， 相 应 站 点 的 上 环 0 业 务 受 限 公 平 速 率 。ib, fairtewbi/ ）（链 路 带 宽 fab621说 明 ： 是 不 受 公 平 算 法 控 制 的 CLASSA/CLASSB-CIR 业 务 占 链 路 带 宽 的 比fa例 ， 是 拥 塞 相 关 上 游 节 点 根 据 公 平 速 率 和 公 平 权 重 计 算 的 相 应 站ibfairteiw点 公 平 速 率b1RPR环环0 环1环 0在 S6拥塞反馈:
14、 fairRateb2b4S1S2S3S4 S5b3 S6 b6b54.3 强大的保护和恢复能力双 环 拓 朴 和 分 布 式 管 理 控 制 保 证 了 当 光 纤 中 断 或 站 点 故 障 时 改 变 路 径 进 行 保 护 ，并 通 过 设 置 站 点 穿 通 （ 根 据 站 点 硬 件 检 测 结 果 可 选 择 设 置 穿 通 模 式 ， 穿 通 模 式 不 影响 环 拓 朴 ） 或 保 护 ， 将 影 响 降 到 最 低 限 度 ， 保 护 有 环 回 和 源 路 由 倒 换 两 种 方 式 ， 环回 保 护 方 式 （ Wrapping） 是 可 选 方 式 ， 响 应 时 间
15、 短 ， 有 效 减 少 了 故 障 发 生 时 的 帧丢 失 ， 源 路 由 保 护 方 式 （ Steering） 是 所 有 站 点 都 缺 省 支 持 的 方 式 ， 可 有 效 改 善环 带 宽 的 使 用 效 率 ， 实 现 最 佳 路 径 传 送 ， 但 响 应 时 间 较 长 （ 需 要 在 拓 朴 稳 定后 根 据 新 的 拓 朴 决 定 新 路 由 ） ， 故 一 般 采 用 先 环 回 后 源 路 由 的 两 步 保 护 ， 服 务 中断 时 间 50ms。 在 保 护 切 换 过 程 中 ， RPR 会 按 照 业 务 流 的 不 同 服 务 等 级 决 定 倒 换次
16、序 和 带 宽 分 配 策 略 ， 实 现 了 多 等 级 可 靠 的 QOS 服 务 。RPR环环0环1S1S2S3S4 S5S6S4站点故障设置为穿通模式式环0RPR环环0环1S1S2S3S4 S5S6RPR环环1S1S2S4S5S6断纤前断纤后环回（Wrapping）断纤后源路由倒换（Steering）RPR环环0环1S1S2S3S4 S5S6图 ： 保 护 倒 换 的 两 种 方 式4.4 即 插 即 用自 动 拓 朴 发 现 、 环 保 护 信 息 和 站 容 量 信 息 的 定 期 发 布 使 系 统 能 自 动 调 度 ， 无 需手 动 干 预 。 包 括 环 初 试 化 、 环
17、 站 点 插 入 、 移 去 或 重 选 路 由 、 保 护 切 换 等 操 作 ， 都 能实 现 自 动 配 置 。4.5 支 持 单 播 、 多 播 和 广 播多 播 帧 、 广 播 帧 在 环 上 传 输 ， 站 点 只 需 简 单 的 转 发 ， 环 上 只 需 要 传 送 一 个 拷 贝并 采 用 源 站 点 剥 离 ， 避 免 了 象 SDH 的 向 多 点 进 行 拷 贝 ， 带 来 的 带 宽 浪 费 和 广 播 风暴 问 题 。单播帧采用目的站点剥离方法多播帧在环上传输，多播组成员通过目的站点识别，多播帧采用源站点剥离或基于 ttl 进行剥离。广播帧通过源站点剥离SDH环 R
18、PR环SDH环网和RPR环网实现多播和广播的区别4.6 强 大 的 OAM 功 能 提 供 对 业 务 的 支 持 环 境 ：发送 echo 帧校验链路可达性当环拓朴发生变化，需要重新选定发送路径，在采用新路径发送帧之前对原发送路径发送 flush 帧，进行遗留帧发送完毕确认，确认后再按新路径发送，避免了帧乱序。特别定义了 MIB (Management information base)用于 RPR 的操作运行管理（支持配置、故障、性能和安全等方面管理） 。4.7 RPR 的 橹 棒 性 主 要 表 现 在 ：站点或链路故障引起的服务恢复时间50ms队列和整形特性避免了正常运行时的帧丢失分布式控制结构排除了单点失效强大的 OAM.（Operations, administration, and maintenance）功能提供业务支持环境RPR 最多可支持 255 个站点，网径最大为 2000 公里，可在以太网、SDH、DWDM 甚至裸光纤等物理层上工作，具有物理层无关性。、 RPR 的标准
