RPR技術:可以在環網上傳輸IP數據業務的優化協議-中文百科頻道

rpr技術

背景

IP數據業務的快速發展，使以太網局域網飛速發展，這就需要一個高速的MAN或WAN把它們連接起來，很多廠商提出了IPoverATM或IPoverSDH的方案，利用的協議有MPoA和PoS，但是它們都有一個缺點，就是當第2層的服務進入第1層的WAN結構時，它們的帶寬是靜态分配的，這樣帶寬的利用率不高。一個好的解決方法是采用光以太網RPR技術（OpticalEthernetRPR），它使RPR環上的設備共享環上的所有或部分的帶寬。

以太網IP數據采用盡力傳送的機制，是現在廣泛采用的局域網技術，具有很好的擴展性，很适應現在的突發性數據業務，但是，QoS沒有保障，保護倒換的能力也很差。SDH設備具有小于50ms的倒換時間，有多種保護方式，具有良好的QoS，但是SDH采用的是固定傳送帶寬，傳送IP數據業務的效率不高，造成很大的浪費，SDH對數據業務的傳送不是最佳的選擇。

概念

RPR是一個高效的優化協議，可以在環網上傳輸IP數據業務，同時提供小于50ms的保護倒換。RPR将充分應用到城域網和廣域網中，提供高速、可靠的園區網和數據中心的連接。RPR還可以運行在SDH上，RPRMAC和第1層是獨立的，它可以在标準的以太網物理層和SDH幀傳輸上運行。

RPR一個很大的應用就是應用在SDH環物理層上，另一個就是以太網物理層。RPR對SONET/SDH是一個補充，SONET/SDH分為獨特的兩層：靜态的時分複用層和監視映射層。RPR用統計的分組交換代替靜态的時分複用，用于控制從環或SDH傳輸層上的節點上下流量，同時提供小于50ms的恢複保護。

關鍵技術

網絡都有其物理結構和邏輯結構，物理結構的選擇受到經濟可行性的限制，而邏輯結構的選擇則要依賴其運行的業務。網絡更需要一個彈性的邏輯結構，因為這樣更有利于業務的運行，即要求在物理結構上自由選擇邏輯結構。光纖環是一個非常有效的物理結構，而RPR就是在這種環上運行分組交換業務，它提供在這種環上選擇所有邏輯結構的彈性。

在電路交換中，每個電路的帶寬是固定的，不可能根據業務的情況預先分配帶寬，這樣對于現在的數據業務，尤其是IP業務，利用率非常低，RPR通過分組的優先級動态地提供虛拟的帶寬分配表，以便充分地利用帶寬。RPR一個很大的優點就是有效的利用帶寬，它采用以下技術：

統計的空間複用技術

RPR協議的主要特征是統計空間複用技術（SpatialReuse），即空間的再利用能力，應用在環形的拓撲結構中增加環的傳輸效率。它容許信息在發送點和接收點沿着環雙方向傳送，并不利用環上其他段的帶寬，在接收節點把信息從環上剝離下來，環上其他段的帶寬可以被其他分組利用。接收點從環上剝離信息，和以前的基于環的協議如令牌環網、光纖分布數字接口（FDDI）不同，它會排除流量中被源節點占用的多馀帶寬，信息剝離後并不占用帶寬。空間再利用的機制在城域網中是非常有用的，它大大提高了帶寬的利用率和有效帶寬。

環級彙聚

RPR第二個特征是環級彙聚（Ring-levelAggregation）而不是節點級的彙聚，寬環彙聚容許通過統計複用容納更多的用戶，提供統計的流量，容許高的帶寬預定率。RPR環中每一個節點都執行SRP公平算法。

拓撲的自動識别技術

在RPR環中，每個節點掌握着環的狀态信息，在平時，節點沒有任何拓撲更新的信息，當環初始化、新節點加入、環保護切換時，自動識别模式啟動，節點觸發器向環中的所有具有邏輯地址的節點發出Layer2消息，各個節點根據這個消息判斷發生狀态變化的節點和它的鍊路狀态。這樣在非常短的時間内，所有RPR環上的節點都收集到環的狀态信息，其中包括在環的兩個方向上到達另外節點需要的段數、環上每個光纖的狀态。

消除備份帶寬的技術

RPR為SDH傳輸提供了快速的保護和檢測能力。另外，RPR提供這些能力時，并不需要額外的備份帶寬，這點不同于SDH。這樣可以節省環上50%的保護帶寬備份。

多等級業務的保護機制

RPR非常适合在MAN和WAN的環境中提供業務保護。RPR在監控網絡性能的同時，快速的恢複網絡、保護倒換的時間小于50ms，類似SDH中

用例

随着時間的推移，特别是Internet的超常規發展，網絡所承載的業務流量發生了很大的變化。一方面網絡中的業務流量持續不斷呈指數型增長；另一方面數據業務流量漸漸超過其他的業務而成為網絡中占主導地位的業務流量。

面臨着這些改變，現有的城域網技術也漸漸暴露出了很多問題。因此，很多運營商都意識到必須将他們現有的針對話音優化的網絡演變成針對數據優化的網絡。近兩年來各種新一代的城域網技術層出不窮，其中彈性分組數據環（RPR-ResilientPacketRing）技術以其技術的先進性、投資的有效性、性能的優越性、支持業務的多樣性，提供了一個很好的解決方案。

衆所周知，SDH和以太網在處理城域網環形結構上的數據業務時都不是很理想。SDH具有環形拓撲結構的優勢，但是不能很有效地處理數據業務，浪費環上的帶寬。以太網本身很适合數據業務的傳輸，但卻很難在環網上提供電信級的服務。RPR技術吸收了SDH和以太網技術的優點，為運營商和專網用戶提供了一個面向IP分組優化、又同時支持TDM業務交換的解決方案。RPR技術從2001年起一經提出，就名列世界10大電信熱點技術之一，在2002年更被評為世界10大電信熱點技術之首。

RPR的具體實現方案可以分為三類：獨立式的基于2層的RPR實現方案；基于路由器的單卡RPR實現方案；基于MSTP的RPR實現方案。對于這三種RPR的實現方案，都各有廠家推出相應的産品。獨立式的基于2層的RPR實現方案主要适用于IP城域網的接入層和彙聚層，是目前最成熟的一種解決方案。

有的廠家将MPLS技術、時鐘同步技術、CWDM技術和電視視頻廣播技術與這種2層的實現方案結合在一起，從而提供面向IP優化，并同時支持TDM業務的寬帶多業務解決方案。另外，有的廠家推出的基于2層的RPR産品具有很強的組網能力，可以支持線性、相切環、相交環等拓撲結構以及雙節點互連（DNI）跨環保護等。具有這些增強功能的基于2層的RPR産品也可以應用于小城市中IP城域網的核心層。

基于路由器的單卡RPR實現方案主要應用于IP城域網的核心層和彙聚層，多數廠家都是以現有的路由器産品為平台，通過增加闆卡來實現RPR的功能。這種實現方案可以看作是對現有路由器組網的一種優化，在節省光纖資源的同時，可以大大加強其保護性能，獲得50ms的環路保護功能。

基于MSTP的RPR實現方案，實際上是在MSTP環網帶寬上劃分出獨立的通道來支持RPR技術。與傳統SDH相比，雖然MSTP引入了2層交換技術以實現以太網業務的帶寬共享，并通過GFP實現以太網幀到SDHVC容器的映射，以及采用了虛級聯和LCAS技術增強虛容器帶寬分配的靈活性和可靠性。但是由于以太網技術應用于環型網時固有的缺點，很多廠家都在考慮将RPR技術引入新一代的MSTP中，從而為支持數據業務提供全面的解決方案。

在TDM業務占主導地位時，基于MSTP的RPR實現方案将成為最佳的多業務傳輸平台，但是其産品的商用還有待時日；而在數據業務占主導地位時，獨立的基于2層的RPR實現方案将成為最佳的多業務傳輸平台，目前這種實現方案已經有了較成熟的産品并得到了大量的應用。在IP城域網中由于處理的業務主要是數據，所以可以預計獨立的基于2層的RPR實現方案以及基于路由器的RPR實現方案作為一種很好的優化解決方案将廣泛應用于IP城域網的建設中。