RPR(弹性分组环)
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RPR技术原理
RPR技术原理及其应用引言RPR(ResilientPacketRing，弹性分组环)技术是为解决城域网中已大规模应用的SDH、ATM以及以太网技术的一些局限性而提出的。
SDH作为TDM通道，对分组业务的支持较差，资源利用率不高，用其组建城域网结构较复杂，很难做到带宽共享；ATM虽然在QoS等方面有一定优势，但其技术的复杂度导致了昂贵的价格和较高的信元开销，并且与网络的IP化发展不相一致；以太网技术作为一种廉价、相对简单的技术，虽然广泛应用于局域网中，但其缺乏有效的QoS、网络恢复与保护以及网管机制，远远不能满足电信运营的需要。
而RPR技术则结合了SDH与以太网技术的优势，通过使用环结构，实现带宽的共享与保护。
2 RPR技术简介RPR技术是一种在环型结构上优化数据业务传送的新型MAC层协议，能够适应多种物理层(如SDH、以太网、DWDM等)，可有效地传送数据、语音和图像等多种业务类型。
它融合了以太网技术的经济性、灵活性和可扩展性等特点，同时吸收了SDH环网的50ms快速保护的优点，并具有网络拓扑自动发现、环路带宽共享、公平分配、严格的业务分类(COS)等技术优势，目标是在不降低网络性能和可靠性的前提下提供更加经济有效的城域网解决方案。
下面我们就来了解一下RPR中的关键技术。
(1)帧结构RPR位于数据链路层(DataLink)，包括逻辑链路控制子层(LLC)、MAC控制子层、MAC数据通道子层。
LLC与MAC控制子层之间是MAC服务接口。
MAC服务接口支持把来自LLC的数据传送到一个或多个远端同样的逻辑链路控制子层。
MAC 控制子层执行与特定小环无关的数据寻路行为和维护MAC状态所需要的控制行为。
MAC控制子层与MAC数据通道子层之间发送或接收RPRMAC帧。
MAC数据通道子层则与某个特定的小环之间执行访问控制和数据传送。
物理层服务接口用于MAC 数据通道子层向物理媒介发送或从物理媒介接收RPRMAC帧。
RPR以太环网功能
RPR以太环网功能基于SDH的多业务传送节点的以太环网功能，是指在SDH环路中分配指定的环路带宽用来传送以太网业务。
要求具有如下具体功能：1）以太网环路的传输链路带宽可配置；华为公司Metro 设备提供弹性分组环功能（RPR），在2.5G的传输通道上可配置2个弹性分组环，其中每个弹性分组环由4个VC4通道组成，组成622M 双向环路承载RPR环路，实现以太业务的接入和汇聚。
2）以太网环路带宽的统计复用功能；华为公司Metro 设备提供的弹性分组环（RPR）具备环网带宽统计复用功能，在RPR环路中的带宽可由接入该环路的所有节点动态公平共享。
环路对于业务流是统计复用的，各业务流可以共享环路带宽。
对于需要有质量保障的业务流确保优先传送（对应高优先级），但对于不需要带宽保障的业务流是公平共享环路带宽的（对应低优先级）。
对于低优先级的业务流来说，是加权公平共享环路带宽的。
公平算法实现了带宽的公平接入,简化了流量配置,提高了服务质量:参照下图,高优先级业务不参与公平算法, 完全由人工来配置, 站点C到站点D有20M的高优先级业务,站点C到站点E 有50M的高优先级业务,站点D到站点F有100M的高优先级业务;低优先级的业务参与公平算法,根据环路剩余带宽自动调节带宽. 假设站点B,站点C,站点D 接入的低优先级业务分别是180M,350M,270M. 那么这个环路的瓶颈在于站点D到站点E之间( 50M +100M +133M +133M + 133M = 550M的环路总带宽),通过带宽的调节,很快达到平衡,因此站点B到站点E有133M的低优先级业务, 站点C到站点F有133M的低优先级业务,站点D到站点G有133M的低优先级业务.由此可见环路流量的公平算法提高了环路的带宽使用效率, 大大减轻了人工配置管理低优先级业务的劳动量。
如果是ETRing组网，如果出现个别站点阻塞，会要造成其他站点低优先级业务大幅度抖动的现象，给用户的看法就是网络不稳定。
弹性分组环RPR的公平算法分析
行 了较 详 细 的 分 析 。 关键 词 ： 弹性 分组 环 ； 平 算 法 ； 量 速 率 公 流
中 国分 类 号 ： ＴＮ９ ９ １ ２ ． 文献标识码： Ａ 文 章 编 号 ：０ ７ １９ ２ ０ ） ６ ０ ２ －０ １ ｏ —９ ４ （ ０ ７ ０ － ０ ６ ６
引言
立性 、 间复 用 和统计 复 用 、 有 拥塞 控 制机 制 和公 空 具
术 。Ｒ Ｒ技 术 吸 收 了以太 网 的经 济性 和 Ｓ Ｈ 系 统 Ｐ Ｄ ５ ｍｓ环保 护特性 。Ｒ Ｒ 技术具 有 以下特 点 ： 质 独 ０ Ｐ 媒 １公 平算法 在 Ｉ０ 模型 及 Ｒ Ｒ 标准 中的位置 Ｓ Ｐ
ｏＳＩ
Ｒ ＥＦＥ ＲＥ Ｎ Ｃ Ｅ
Ｍ ＯＤＥＬ Ｌ Ａｙ Ｒ Ｓ Ｅ
的情况 。
环 的传送方 向相反 。其 中 Ｒ０上传送 的数 据流量 的公 平 控 制 帧在 Ｒ１上传 送 ， Ｒ１上传 送 的数 据 流 量 的公 平 控制 帧在 Ｒ ０上传送 。既一个环 的数据 流量 由相反
环上 的公平 控制帧进 行控 制 。 ２ 公 平算法分析
２ １Ｒ Ｒ 中站点拥塞 的认定 ． Ｐ 站点拥 塞 由以下三个情 况 的任 一个 发生来 认定 ：
站发送 数据 和转发上 游节点 的数据 的动作 。 而达到 从
流量公 平性 的 目的。
标 准解决 了在 弹性分 组 环上各 个 站点 如何 具体 的动
作从 而维护 这个环 的正 常运 行 。
ＲＰ Ｒ标 准将 ＭＡＣ层分 为两个 子层 ： ＭＡＣ控 制
１ １公 平算法 控制数 据的传送 ．
ｅ －… ； … … … … … … …
；
－
ＢＭ ： ｎ ｂｙ × ‘ ｒ ｏ
四级网络基本知识点
1、广播式网络中，一个节点广播信息，其他节点都可以接收信息，是因为多个节点共享一个信道。
2、宽带城域网在组建方案中一定要按照电信级运营的要求，考虑社会冗余、线路冗余、路由冗余、以及系统故障的快速诊断与自动恢复。
3、弹性分组环（RPR）采用双环结构，顺时针外环，逆时针内环，可以实现“自愈环”功能，结构和FDDI相同，每个节点都执行SRP 公平算法。
4、光以太网是以分组位单位传输数据，ATM以信元为单位传输数据。
5、xDSL（ADSL、HDSL、RADSL、VDSL），ADSL上行速率为16-64Kbps，下行速率为1.5-8Mbps，最大传输距离为5.5KM。
6、光纤到同轴电缆混合网（HFC），使用电缆调制解调器（Cable Modem），上行信道载波范围5-42MHz，上行带宽在200kbps-10Mbps，下行信道载波范围450-750MHz，下行带宽在10-36Mbps。
7、802.16无线城域网标准，802.11无线局域网标准。
8、802.11对CSMA/CD进行了调整，采用CSMA/CA或DCF协议，CSMA/CA利用ACK信号来避免冲突发生。
9、网络操作系统可以提供的管理服务主要有网络性能分析、存储管理、网络状态监控。
10、Internet/Intranet提供的服务主要包括：web服务、E-mail 服务、FTP服务、IP电话服务、网络电视会议服务、电子商务服务、公共信息资源的在线查询服务。
11、网络需求详细分析主要包括总体需求分析、综合布线需求分析、网络可用性与可靠性分析、网络安全分析和网络工程造价评估。
12、节点数为250-5000个，三层结构来设计，节点数为100-500个，不设计接入层，5-250个不涉及接入层和汇聚层。
13、层次之间的上联带宽与下一级带宽之比一般控制在1:20。
14、路由器性能上看，背板交换能力大于40Gbps称为高端路由器，背板交换能力低于40Gbps的称为中低端路由器。
RPR
RPR技术概述摘要: 弹性分组环( RPR) 技术是一种基于以太网技术和标记交换技术相结合的, 多业务共存的业务特性的新一代城域网解决方案；是一种新的协议, 是为优化IP 数据包的传输和构建光互联网而提出的。
本文中介绍了RPR 技术引入，RPR 的基本原理、网络结构及特点, 技术标准与发展，并对RPR 技术在未来通信网中的发展趋势进行了分析。
关键词：弹性分组环( RPR) 以太网环形结构一．RPR技术引入随着电信网中数据业务的快速增长，电信运营商希望在不破坏原有的基于电路语音业务的同时，以新的方式从数据业务中获取收益。
现在，对于大多数运营商来讲，处理城域网中数据业务的能力是他们关心的一个重点。
R P R （弹性分组环）就是为城域光纤环开发的一种新技术，它允许运营商提供高速的数据业务，同时保留了对传统基于电路的语音业务的支持。
二．RPR技术介绍RPR 是一种新型的网络结构和技术, 是为了满足基于数据的光互联网要求而设计的。
RPR 网络是一种环形结构, 它由分组交换节点组成, 相邻节点通过一对光纤连接。
RPR 技术定义有两个网络接口的媒体访问控制( MAC, Media Access Cont rol) , 一个是系统级接口,另一个是物理层接口。
RPR 的拓扑结构将是基于两个反向传输的环。
图1 RPR 应用实例为了在这个环路上连接相邻的节点, 可以采用各种媒质, 包括一对光纤、一对由波分复用导出的波长、一个SDH 可拆卸的STM N 电路以及其他双向连接媒质。
以该拓扑结构为基础, 每个RPR 节点支持两个环端口: 一个支持与左边邻近节点的连接, 另一个支持与右边节点的连接。
RPR 的MAC 接口与以太网MAC 接口的根本区别在于它包含一个交换协议单元, 包括数据存储转发的决策单元。
把交换决策放在MAC, 使得RPR 的网络性能与以太网协议相比有了显著的提升。
RPR 将如何满足光互联网的要求反映在制订RPR标准的思想中, 其目标主要集中在以下5 个方面：( 1) 弹性物理层将检测错误并将该信息通知MAC 层。
RPR3
RPR原理及其特点RPR的简称Resilient Packet Ring弹性分组环（802.17）, 从字眼我们可以看出这个技术的三个特点，首先是弹性的，这个比价复杂我们后面慢慢谈谈这些弹性的优点。
再次是Packet,这个技术基于包的传送。
最后是Ring,包的传送要建立在Ring这种拓扑结构上。
而且是一种双环结构，每个环上最大的带宽1.25Gbit/s, 双环最大带宽2.5Gbit/s. 外环携带内环数据包的管理字节，内环携带外环的管理字节。
这样，双环互为保护和备份。
RPR与一般城域网技术相比，其更优之处在于：稳定---即可以满足IP流量和光纤带宽增长的需要，又可保证节点间平衡、迅速从节点或传输媒体中恢复、即插即用等IP传输和业务传递发展的需要高效---在RPR交换中数据传输高效简明，网络成本低，资源供应简单迅速，无需对每一个通信用户进行通信业务的设计就可提供有效带宽；灵活---能够适应先进的MPLS、VPN、组播及QoS等网络技术的发展，且其扩展性和支撑规模能够满足未来开展新业务的需要。
RPR原理介绍与SDH拓扑结构类似，RPR为互逆双环拓扑结构，环上的每段光路工作在同一速率上。
不同的是，RPR的双环都能够传送数据。
靠近外部的环称为外环(Ringlet0)，靠近里边的称为内环(Ringlet1)。
RPR外环的数据传送方向为顺时针方向，内环的数据传送方向为逆时针方向。
每个RPR节点(station)都采用了一个以太网中用到的48位MAC地址作为地址标识，因此从RPR节点设备链路层来看，这两对收发的物理光接口只是一个链路层接口；从网络层来看，也只需要分配一个接口IP地址。
两个相邻RPR节点之间链路称为段(span)，多个连续的段和其上的节点构成域(domain)。
就每个节点来看，其分组交换结构与传统分组交换结构有很大变化。
传统分组交换结构如下图所示：在传统分组交换结构中，节点接收分组报文后，需要穿越节点内部的背板总线或交换网板，经过队列调度，才从出口发送出去。
弹性分组环技术与应用研究
1 前言
路控制子层， A C 控制子层执行与特定小 M 环无关的数据寻路行为和维护MAC状态所需 要的控制行为。MAC 控制子层与MAC 数据 通道子层之间发送或接收 R P R M A C 帧。 MAC 数据通道子层则与某个特定的刁 之间 怀 执行访问控制和数据传送，物理层服务接口 用于MAC数据通道子层向物理媒介发送或从 物理媒介接收 RP R MAC 帧。 RPR 的帧类型包括数据帧、公平帧 (用 于公平算法中) 、控制帧 ( 指示拓扑和保护 的信息， 负责O A M ) 和空闲帧 ( 用于速率 适配，从而补偿各节点间的速率差异 ) 四
2 00 7 NO . 0 6 S C IE NC E & TEC HNOLOGY INF OR MA TION
工 业 技 术
弹性分组环技术与应 用研 究
陈光华
(中国人民解放军619 弹性分组环技术目 前在国内 摘 要:弹性分组环(R PR )是一种新兴的城域网技术。本文重点阐迷了RPR 的几项关键技术， 城域网建设中的一些应用。 关键词:RPR 带宽分配 空间重用 自 动拓扑发现 城域网 中图分类号:TP393. 1 文献标识码: A 文章编号: 1672- 379 1(2007)02(b )- 0037- 02 帧并从环上删除此帧。对于组播或广播帧， 近年来，随着通信业务量的逐年递增， 则采用源节点剥离的方式 ，即帧绕环一周 的节点均已接收，由源节点从环上删 155Mb / s, 622Mb/ s , 2 . 5Gb/ s 等SDH 系 后，目 除该帧。为了避免帧在环上无限循环，帧结 列设备已经大量采用; DW DM ( 密集波分复 构中设有T T L 字段，帧每经过一个节点， 用) 技术更进一步增加了光纤容量， x 2. 从2 5Gb/ s , 4 x 2 . 5Gb/ s , 8 x 2 . 5Gb / s 甚至 T T L 值减 1，当T T L 值耗尽时，则收到该 帧的任何节点都将删除此帧。 n x IO Gb/ s, n x 20Gb/ s, n x 40Gb/ s 的 在RPR 环形结 构中， 每个节点均有上行 DWDM 系列正在开发并逐步进入市场。 另一方面，由 于Int e r net 的迅速发展， 和下行两个邻居，网络结构相当简单。分组 IP 业务正以指数速率迅速增长，并向传统电 环上的所有节点被配以唯一的逻辑 MA C 地 信业务的渗透，传统电信业务与IP 融合的步 址，可标识254 个节点，所有节点都可以基 于逻辑 MA C 地址进行快速的二层交换。如 伐大大地加快。由千传统的电路交换技术不 节点S 1 要将一业务流传向节点S4 ，则此业 是针对基于分组的业务、其复杂的时分复用 方法、语音编码和64k b / s 的交换速率等已 务流终点逻辑MAC 地址指向节点S4 ，由于 环支持空间复用技术，此业务流可快速的传 不能适应未来以数据业务为主的网络发展的 送到节点S4。中途经过的节点S2 和S3 根据 需求, IP ov e r AT M , IP ov er SDH 和 M ove r WDM 等纷纷涌现， 但是， 以上技术都有着 业务流的逻辑 M A C 地址可判断业务目的节 点 ，不做任何处理仅对业务快速传送。 这样或者那样的不足，于是新的传输技术一 一般情况下，节点仅掌握人节点链路入 一基于IP 的弹性分组网技术应运而生。 口光纤状态，节点间没有任何关于拓扑信息 20 04 年6 月22 日，E EE 标准化协会 I 的更新。当以下三种情况发生时 : 环初始 (IEEE- SA) 的 委员 标准 会(StandardsBoard) 正式发布了IEEE802. 17 标准， 规范了构建城 化、新节点加人环中、环发生保护切换时 ， 网络处于自 动拓扑识别状态下时，触发器触 域网的RPR (Resil entPacketRing ， i 弹性分组 环) 技术。RPR 技术是一种新型的环网技术， 发节点向环内所有节点 (基于每个节点的逻 具有良好的冗余能力和故障恢复能力，并且 辑MA C 地址) 发出二层消息。各个节点根 据此消息可判断哪两个节点间链路状态发生 针对承载突发性业务进行了优化并保留对承 了变化，最终所有环上的节点都得到网络的 载流式业务的支持。IEEE802. 17 有希望成为 拓扑图和每条链路的状态。 新一代IP 城域网的主流标淮。 当故障发生时，RPR 节点可快速进行业 务倒换，故障点两侧的节点向其他节点广播 2 弹性分组环简介 故障消息，然后每个节点在小于50ms 的时间 2 . ，弹性分组环的基本原理 内对有保护要求的业务向反方向环作快速倒 弹性分组环技术都采用环状拓扑，双环 换，并根据新的网络拓扑依次恢复无保护要 结构。外环顺时针和内环逆时针同时双向传 输数据， 如图 1 . 1 所示，R P R 由两个独立 求的业务。R PR 的净负荷可以是各种用户数 的、方向相反的单向环组合成双环结构 ( 图 据，如IP / IPX , MPEG, T 1/ E 1 或OCn / 中的环0 和环 1，有时也分别被称为外环和内 ST Mn 等T DM 业务、以及其他各种业务。 环 ) 。一个单向环由一系列相连的节点组 2.2 R PR的帧结构 RPR 的核心基础是以太网技术，只不过 成，每个节点具有相同的数据速率，但可能 它通过改变以太网的基本特性和帧格式实现 具有不同的延时特性。RPR 环上的节点数量 了特定的网络特性。它采用类似以太帧的帧 最多255 个， 最长距离2000km ，数据速率可 封装格式. RPR 位于数据链 路层DataLink , 达 IOGbit / s , 包括逻辑链路控制子层LLC 、MAC 控制子 正常情况下两个环同时工作。当一个环 层、M A C 数据通道子层; 逻辑链路控制子 发生故障时则由另一个环承担所有帧的传 层与MAC 控制子层之间是 MAC 服务接口。 输。环中传送的帧类型可以包括单播帧、多 逻辑链路控制子层 播帧和广播帧。对于单播帧，采用目 的节点 MAC 服务接口支持把来自 的 传送到一个或多个远端同样的逻辑链 剥离的 式，即目的地址相符的节点接收该
地铁通信系统的RPR
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｓｌ ｎ ａ ｋ ｔＲｉ ｇ ｏ ｅ ｒ ｍ ｍ ｕ ｉａ ｉ ｎ Ｓ ｓｅ ｓ ａ ｃ ｎ Ｒｅ ｉ ｅ ｔＰ ｃ ｅ ｎ ｆＭ ｔ ｏ Ｃｏ ｉ ｎ ｃ ｔｏ ｙ ｔ ｍ
ＪＡ Ｚ ｉ ｈ ａ Ｉ ｈ— ｕ （ ｈ ４ｈＲｅｅｒｈｉｓｔ ｔ ｏ Ｅ ， ｈ ｉ ｈ ａ ｇＨｅ ｅ ０ ０ ８ ， ｈｎ ） Ｔ ｅ５ ｔ ｓａ ｔｕｅ ｆ ＴＣ Ｓ ｉａ ｕ ｎ ｂ ｉ ５ ０ １ Ｃ ｉ ａ ｃ ｎｉ Ｃ ｊｚ
（Ｄ ， ｅ ｒｃｓｎ ａａｉｔ ｏ ｓｉ ｔ ａｋ ｔｉｇ（ Ｒ） ｓ ｄ ｅ ｎ ａｃ ｌ—ｅｖｃ ａｓｏｔ ｌ ｏｍ （ Ｔ ） ｔｅ ｔ Ｓ Ｈ）ｔ ｏｅ ｉｇｃｐｂｌｙ ｆ ｅｌｎ ｃｅ ｒ ＲＰ ｉ ａｄｄｔ ｅｈｎ ｅｍｕｔ ｓ ｉ ｔ ｎｐ ｒ ｐ ｔ ｒ ＭＳ Ｐ Ｅｈｍｅ ｈ ｐ ｓ ｉ ｒ ｉｅ ｐ ｎ Ｏ ｉ ｒ ｅｒ ａ ｆ
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通信 论 坛
计 算 机 与 网 络 创 新 生 活
地铁通信 系统 的 Ｒ Ｒ Ｐ
贾志 华 （ 中国电子科技 集 团公 司 第五 十 四研 究所 河 北 石 家庄 ０ ０８ ） ５ ０ １
【 要】地铁传输 系统承载着大量的业务 ， 摘 在保 留同步数字体 系（Ｄ ） 势的基础上 ， 弹性分组环 （Ｐ ） ＳＨ 优 将 Ｒ Ｒ 处理功能融入其 中， 强化多业务传输平 台（ ＳＰ 的以太 网业务处理能力， ＭＴ ） 可以 实现以太 网带宽的统计复用 、 平的带宽分配 、 公 更加严格的业务分
弹性分组环（RPR）协议简介
弹性分组环（RPR）协议简介 ⼀、前⾔ IP技术的发展，使得数据业务逐渐成为主要的通信流量，这对城域⽹(MAN)和⼴域⽹(WAN)都提出了更⾼的带宽要求。
对于建⼀个好的MAN来说，有两个要求：⾸先，要有⼀个价格合理的、扩展性好的解决⽅案来适应不断膨胀的IP流量和光纤带宽的增长；其次，要有新的通⽤功能部件和技术来满⾜现有的需要。
但传统的城域⽹和⼴域⽹是为使⽤SONET/SDH电路交换的话⾳和视频⽽设计和优化的。
在传统的电路交换⽹络上传输数据已被证明不是有效的⽅法，该⽅法复杂⽽且昂贵。
IP领域很早就认识到了环形⽹络结构的价值，并已在这⽅⾯作了⼤量努⼒，发展了象令牌环和光纤分布数字接⼝(FDDI)这样的解决⽅案；但这些⽅案却⽆法满⾜IP流量和光纤带宽增长的需要，也⽆法满⾜在拥塞情况下维持⾼的带宽利⽤率和转发量、保证节点间的平衡、迅速从节点或传输媒体故障中恢复、可即插即⽤等IP传输和业务传递发展的需要。
因此，像令牌环和FDDI这样的环形⽹并不适合⽤于城域⽹。
服务提供商和企业需要⼀种扩展性好、能够健壮地应⽤在城域⽹和⼴域⽹上、以千兆的速度传输IP信息包的技术。
因此，2000年11⽉正式成⽴了IEEE’s 802.17 弹性分组数据环⼯作组(RPRWG)，希望开发⼀个RPR (Resilient Packet Rings) MAC标准，优化在LAN、MAN和WAN拓扑环上数据包的传输。
⼆、RPT的主要⽬标 弹性分组数据传送RPT(Resilient Packet Transport)是基于RPR环形结构的⼀种带空间复⽤的传输⽅式，是⼀种全新的千兆IP直接Over光纤技术。
RPT技术吸收了千兆以太⽹的经济性，SDH对延时和抖动严格保障、可靠的时钟和50ms环⽹保护特性。
RPT具有空间复⽤机制，可同MPLS相结合，简化IP前传，同时具有第三层路由功能，基于RPT技术的设备可以承载具有突发性的IP业务，同时⽀持传统语⾳传送，是适⽤于中⼩型城域⽹⾻⼲到接⼊的技术。
构建弹性分组环网(RPR)实现宽带用户的接入
入，Ｉ Ｐ城 域 网 的 组 网 结 构 如 图 １ 示 ： 所
目前， 宽带 业务 、集 团客户 建设 Ｖ Ｎ网络和端 到端 的 Ｐ 以太网 互连 业务 正逐 渐成 为各 运 营商 拓展 的 业务领 域 ，增
加 收 入 、增 强 竞 争 力 的焦 点 。 它们 的市 场 需 求 将 在 一 两 年 内
行连 接 。这 就导致 有 宽带 互联 网接 入需 求 的地 区必 须调 度 传输 资源 到 有 Ｂ ＡＳ的 局房 完成 认证 接入 ，而 此类 用 户 的 Ｒ 出 口带宽 需求一 般均 为 １ Ｍ 及 以上 ，这对 基础 网络 传输资 ０
源造成 相 当大 的压 力。
现 有宽 带用户 接入 方式 示意 图如 图 ２ 示： 所
过波 分技术来 改造基 础传输 网络涉 及到从 骨干层 、 汇聚层 、
收稿 日期 ： ２ ７ ８ １ 年 月 ０ ０ ０日
图１ Ｉ Ｐ城 域 网 组 网 示 意 图
责任 编辑 ：周霞 ｚ ｏ ｘ ２ ０ ＠ｇ ｉ ｃ ｍ ｈ ｕ ｉ ０ ６ ｍａ ｏ ａ ｌ
２ ０ ＿ ０ ７１ ０ ．
维普资讯
构 建弹 性分 组环 网 （ Ｐ ）实现宽 带用 户的接 入 ＲＲ
Ｉ Ｐ城 域 网 是 由 业 务 接 入 控 制 点 及 控 制 点 以 上 的 城 域
３ 现有数据专线 用户的接入方法
目前，集 团客户 建设 Ｖ Ｎ网络和 点到点 、点 到多点 的 Ｐ 以太 网 互连 业 务的 接 入 它主 要依 托 于基 础 传输 网络 完成 ， 用户 一般需 求带宽 为 １ Ｍ ／１０ 接入 ，接入方式 一般采 用 ０ ０Ｍ 光纤 收 发器加 网桥 或 ＭＳ Ｐ的 方式 进行接 入， 网络 组 网示 Ｔ
意 图 如 图 ３所 示 。
目前， 宽带 业务 、集 团客户 建设 Ｖ Ｎ网络和端 到端 的 Ｐ 以太网 互连 业务 正逐 渐成 为各 运 营商 拓展 的 业务领 域 ，增
加 收 入 、增 强 竞 争 力 的焦 点 。 它们 的市 场 需 求 将 在 一 两 年 内
行连 接 。这 就导致 有 宽带 互联 网接 入需 求 的地 区必 须调 度 传输 资源 到 有 Ｂ ＡＳ的 局房 完成 认证 接入 ，而 此类 用 户 的 Ｒ 出 口带宽 需求一 般均 为 １ Ｍ 及 以上 ，这对 基础 网络 传输资 ０
源造成 相 当大 的压 力。
现 有宽 带用户 接入 方式 示意 图如 图 ２ 示： 所
过波 分技术来 改造基 础传输 网络涉 及到从 骨干层 、 汇聚层 、
收稿 日期 ： ２ ７ ８ １ 年 月 ０ ０ ０日
图１ Ｉ Ｐ城 域 网 组 网 示 意 图
责任 编辑 ：周霞 ｚ ｏ ｘ ２ ０ ＠ｇ ｉ ｃ ｍ ｈ ｕ ｉ ０ ６ ｍａ ｏ ａ ｌ
２ ０ ＿ ０ ７１ ０ ．
维普资讯
构 建弹 性分 组环 网 （ Ｐ ）实现宽 带用 户的接 入 ＲＲ
Ｉ Ｐ城 域 网 是 由 业 务 接 入 控 制 点 及 控 制 点 以 上 的 城 域
３ 现有数据专线 用户的接入方法
目前，集 团客户 建设 Ｖ Ｎ网络和 点到点 、点 到多点 的 Ｐ 以太 网 互连 业 务的 接 入 它主 要依 托 于基 础 传输 网络 完成 ， 用户 一般需 求带宽 为 １ Ｍ ／１０ 接入 ，接入方式 一般采 用 ０ ０Ｍ 光纤 收 发器加 网桥 或 ＭＳ Ｐ的 方式 进行接 入， 网络 组 网示 Ｔ
意 图 如 图 ３所 示 。
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RPR的简称Resilient Packet Ring弹性分组环（802.17）, 从字眼我们可以看出这个技术的三个特点，首先是Resilient(弹性的)，这个比较复杂我们后面慢慢谈谈这些弹性的优点。
再次是Packet(包),这个技术基于包的传送。
最后是Ring(环),包的传送要建立在Ring这种拓扑结构上。
而且是一种双环结构，每个环上最大的带宽1.25Gbit/s, 双环最大带宽2.5Gbit/s. 外环携带内环数据包的管理字节，内环携带外环的管理字节。
这样，双环互为保护和备份。
目录我们来谈谈“弹性”带来的优点：RPR关键技术RPR特点与发展现状我们来谈谈“弹性”带来的优点：RPR关键技术RPR特点与发展现状展开编辑本段我们来谈谈“弹性”带来的优点：1、业务分级将业务分为A，B，C3级。
其中A细分为两级，B细分为两级。
数据类型实际上被分为5级，每一级有不同的QoS，保证业务的区分度，分别对应实时业务，非实时业务和尽力传送。
2、拓扑自动发现保证了对环上新增和移去的节点，动态实现拓扑结构更新。
如果要增加或者减少RPR上的总带宽，则可以结合LCAS功能来实现。
使用LCAS可以动态的调整带宽，而不影响原有业务。
3、空间重用RPR单播帧在目的节点剥离的机制，实现了环上带宽的空间重用。
环上带宽可以几个点的业务共用，带宽利用率提高。
4、公平算法RPR内环和外环都支持独立的公平算法。
公平算法保证了低优先级的B_EIR和C类业务在RPR环上的公平接入。
通过设置公平算法的权重，可以使不同的结点具有不同的接入速率。
节点可以分别在外环和内环上设置不同的权重。
5、保护wrapping+string, wrapping相当于断纤处环回，倒换时间快，但是路径不是最优。
String保护模式倒换时间慢，但选择最优路径。
目前，电信业的开放和互联网的发展，致使网络与通信正以前所未有的速度迅猛发展。
住宅用户和各类商业用户对带宽的要求越来越高，且业务的发展和宽带的增加之间相辅相成。
从网络发展的角度看，以太网（Ethernet)因其简单性、易扩展性及其高的性价比，在局域网（LAN）中已占主导地位。
超过95%的用户用以太网连接其内部网络，且正以每3-5年10倍的速度增长。
10Mbit/s,100Mbit/s,和1Gbit/s的以太网已广泛应用，10Gbit/s也即将商用化。
同时，在广域网（WAN）方面，基于同步数字序列（SDH）和密集波分复用（DWDM）的骨干网传输速率已达到Tbit/s。
但在城域网（MAN）方面，无论是光纤分布式数字接口（FDDI），帧中继（FR），异步传输模式（ATM），（SDH）等传输效率一般都不是很高，无法跟上LAN 和WAN的发展，成为整个网络的瓶颈，严重阻碍了WAN端到端的服务潜力。
同时，这些技术又是基于语音传输为基础的。
虽然这些技术具有高可靠性和技术成熟等优点，但它们基于“专线”的方式，需要预先确定所需的带宽，这与数据业务突发性的特点显然是相背道的。
这样，就导致了光传输带宽的浪费。
许多研究表明，专线带宽的利用率不足50%，多数情况下不超过20%。
其次，原来的传输多数是用点到点为基础的，而数据业务常需要点到多点的传输。
这种情况下，以前者来适应后者，又必然要浪费大量的带宽。
此外，从提供新业务的角度来看，由于网络下层承载技术往往需要一定时间来提供与管理，由开始计划到完成一条回路一般需要几周甚至几月的时间，这将严重阻碍新数据业务的提供。
再有，从成本上考虑，显而易见，目前的MAN技术也不占有任何优势。
建立良好的MAN，首先需要有一个价格合理、扩展性好的解决方案来适应不断膨胀的IP流量和光纤带宽的增长，其次要能够对各种不同的IP业务进行优化，以最少的中间电路层在分组交换网上传输IP业务。
同时，还必须支持现有的传统语音业务，因为这仍是运营商的重要收入来源，将来应该在达到可接受的Qos保证时降低系统的复杂性和费用。
由于MAN中存在大量的光环形网，充分利用其优点和特点更是非常必要。
IP领域很早就认识到了环形网络结构的价值，发展了像令牌环，FDDI等解决方案。
但这些方案都无法满足上述MAN的需要，也无法满足在拥塞情况下维持高的带宽利用率和转发量、保证节点间的平衡、迅速从节点或传输媒体故障中恢复、即可插可用等IP传输和业务传递发展需要。
因此，并不适用于新一代的MAN。
为了解决上述MAN存在的问题，在城域范围内构建新的环形拓扑结构，通过传输类似以太网结构的分组来提供各种增强型业务，在不降低网络性能和可靠性的前提下提供更加经济的MAN解决方案。
2000年11月，IEEE802.17工作组正式成立，目标是开发一个PRP（Resilient Packet Rings)标准，优化在MAN拓扑环上数据包的传输。
该技术结合了以太网的实用性和光设备的强大功能，利用空分复用、统计复用和保护环提高了带宽的利用率，使得协议开销最小，实现了节点对网络资源的公平利用。
同时，还支持业务分级（SLA）以及即插即用等特性。
该技术打破了LAN与WAN的接入瓶颈，将MAN转变为快速、简单、可靠、能及时提供丰富增值业务的带宽网络，为运营商、网络服务提供商提供了一种全新、有效的MAN的城域接入网解决方案，并预计到2003年制定出最终协议标准。
而目前由于国际上还未形成统一标准，还有许多问题未达成一致意见，本文以下几部分的内容综合参考了各种提案中较为一致的意见，同时也阐述了笔者在相关问题上的看法。
编辑本段RPR关键技术SONET采用了固定时隙分配技术来执行带宽分配和服务保护，以太网则依赖于以太网网桥或IP路由器来实现带宽分配管理和服务保证。
这样，当使用SONET时，网络使用效率不高。
当使用以太网交换机时，网络的服务质量又得不到保证。
考虑到带宽市场的潜力、兼容性、技术特点、技术可行性和经济可行性等5个标准，RPR采用了以缓存器插入环（BIR）为基础的优化的MAC协议来弥补这些缺陷，提供下一代接入网所要求的恢复能力、有保证的服务质量和可管理能力。
1.网络结构与协议分层网络拓扑基于两个反方向传输的环，相邻节点通过一对光纤连接。
节点间使用光纤连接并可采用WDM进行扩容。
节点具有以太网接口，可直接与路由器相联。
RPR的内环和外环都作为工作信道来传送简化的SDH，或者以太网帧格式和RPR协议封装的数据帧和控制帧。
从网络结构可以看出，RPR支持多播传输和点到点的连接，因此更利于数据业务的传送。
此外，当发现节点网元或光纤传输失效时，RPR执行快速自动保护倒换机制，数据会在50ms内转换到无故障通路，这样就提高了网络的健壮性。
从开放式系统互联模型（OSI）出发，在总结多种协议参考模型的基础上，给出普遍认同的RPR协议参考模型。
可以看出。
RPR网络必须要完成的功能包括：支持多种物理层（PHY）技术，介质访问控制（MAC）客户层处理，MAC与MAC控制技术，运行、管理、维护、与操作（OAM&P），兼容性能考虑等。
其中，PHY可采用Ethernet,SDH或WDM,因此对上层也是透明的。
而MAC与MAC控制技术是RPR最主要，也是最基本的功能，是标准化组织研究的重点。
前者主要内容是数据传输操作控制，而后者主要包括流量控制、业务等级支持（SLA）、拓扑自动识别、保护倒换等功能。
2.基本MAC协议RPR的基本MAC结构是一个BIR，在任何一个节点都存在3个缓存，即发送缓存、接收缓存和转发缓存。
如果目的地不是本地，则通过转发缓存发出。
而本节点的报文则通过发送缓存发送数据。
RPR支持空分复用技术，即传输的数据报文在目的节点而不是在源节点被取出。
节点11到节点2，以节点3到节点6的报文传送是完全不影响的。
这样，网络不但能为传送的报文提供最短的传输路径，且仅占用户源和目的站之间的线路，环路上的其他部分可同时供其他站点使用，因此提高了带宽的利用率。
3.流量控制由于RPR网络资源是基于共享的，同时目的地取出报文的方式又使得环上有超过一个节点同时传送信息，这就引发了流量控制的问题。
如果不进行节点接入控制，每个节点随意访问将会出现网络拥塞，增加端到端的时延和丢帧率。
在极端情况下，会出现完全的“饥饿”状态，即节点的带宽完全被上游的流量所占用，而本节点流量无法接入。
图4中，如果节点11流往节点8和节点8流往节点10存在的流量都比较大，节点9可以传送数据的机会就比较少。
如果节点9总是被上游的流量所“覆盖”，它就会完全“饥饿”。
这种情况下，就提出了所谓“公平性”性能问题，即MA应该对环上所有节点支持上层客户“公平地”接入下层介质。
任何一种公平性的具体的实现都是通过一些接入算法和一些控制信息协调实现的（如Cisco公司提出的SRP-fa等）。
具体算法的选择是RPR标准化组织的主要内容之一。
4.SLA支持和带宽管理为了适应MAN客户种类繁多、交换粒度差异大的特点，除流量控制外，RPR还必须有一套灵活的动态带宽管理和多等级承载业务SLA保证机制，以满足不同业务对传输延时、抖动、、差错率的不同要求。
虽然已提交的RPR提案中对业务等级的定义与细节描述不尽相同，但总体上看，大致可以归纳为3种：用于业务速率恒定的情况固定带宽业务，用于有承诺带宽并且允许一定突发数据的可变带宽业务，与传统IP中的业务等级类似的尽力而为的业务。
数据流在进入环路时首先被分类、调度，然后根据不同的优先级标识，被放入不同的缓存区。
RPR对于第一种情况一般是采用带宽预留的方式来保证其传送，而对后两种则采用了动态的带宽分配方式。
这样，不但提高了带宽的利用率，同时实现了对数据突发业务的语音等其他业务的有效支持。
5.拓扑自动识别在RPR环结构中，每个节点均有上下两个相邻节点，网络结构相当简单。
正常状态下，节点间没有任何关于拓扑信息的更新。
而当环初始化、新节点加入环中或需环路保护倒换时，RPR进入自动拓扑识别模式。
触发器触发节点向环上的所有的节点发送第二层消息，节点可根据此消息判断有哪些节点处于环形拓扑结构中，在环的两个方向上达到其它节点需要几跳以及环上每段光纤的状态。
这样，在网络运行过程中，每个节点都详细地掌握着网络的拓扑图和每条链路的状态。
基于此，网络不但实现了即插即用的特点，同时当网络发生故障时，故障点的两侧节点向其他节点广播故障消息，然后每个节点得知每个节点和每条链路的现状，这样节点可根据业务服务等级的要求进行基于源路由的业务倒换。
6.保护倒换机制如上所述，RPR是通过正反传输方向两个光环进行组网的，这种组网方式使得RPR具有很强的健壮性。
当一光环切断或某一网元失效时，RPR可通过第二层的保护机制自动为数据包切换到另一环路上，即使两个环路都失效，网络仍能工作。
保护倒换机制主要有两种：采用源路由的保护机制和采用卷绕的保护机制。