IP城域网中的RPR技术研究

摘要：在传统分组交换结构中，存在较大的延时和抖动。rpr环上的每个结点对数据包的处理简化了结点间操作。当结点失效或者链路发生故障的时候，RPR有保护措施，保证环网的连通性。RPR技术城域网在宽带业务、AG业务得到应用。

关键词：以太网；RPR技术

中图分类号：TN915.08 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 11-0000-02

RPR Technology of ip MAN

Yang Tao

(China Tietong Baicheng Branch,Baicheng137000,China)

Abstract:In traditional packet switching architecture,there is a big delay and jitter.RPR ring on each node to simplify the handling of data packets between end-point operation.When a node failure or link failure,when,RPR protective measures to ensure the ring connectivity.RPR technology in broadband MAN,AG business applied.

Keywords:Ethernet;RPR technology

一、概述

RPR在城域网中部署的具体方式为逆向双环拓扑结构，与SDH拓扑结构类似，两个环被分别称为0环（Ringlet0）和（Ringlet1），外环和内环都传送数据包和控制包，内环的控制包携带外环数据包的控制信息，反之亦然。

图1.RPR环结构

RPR 0环的数据传送方向为顺时针方向，1环的数据传送方向为逆时针方向。

从RPR节点设备链路层来看，这两对收发的物理光接口是一个链路层接口；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，在传统分组交换结构中，存在较大的延时和抖动。而且由于接口之间没有直接对应，链路的带宽利用效率也成问题。

而在RPR结构中，就能够很好地避免以上问题。

图2.RPR环数据收发处理

一个RPR节点具有一个MAC实体和两个物理层实体。物理层实体与链路关联。MAC实体包含一个MAC控制实体和2个MAC业务链路实体，并称之为接入点，每个接入点与每个环路相关联。物理层实体根据环路方向分为东向物理层和西向物理层。东向物理层的“发送口”与西物理层的“接收口”通过MAC实体连接在一起，构成RPR的0环；同样，东向物理层的“接收口”与西向物理层的“发送口”相连，构成RPR的1环。

RPR环作为一个共享的媒体介质，RPR环上的每个结点对数据包的处理主要有四种操作：Insertion、Forwarding、Receiving和Stripping，简化节点间的操作。

二、RPR的QOS队列算法

RPR在对于过环的流量进行转发处理时，有两种队列转发模式：存储转发模式和直通模式。存储转发模式是基础，必须要要求支持。即便是采用直通模式的时候，仍然有可能用到存储转发模式，例如直通队列被临时阻塞，就需要转入存储转发模式。

根据RPR业务的分组ADM式交换方式，RPRMAC具有上环缓存队列和过环缓存队列。

1.RPR节点具有3个上环缓存队列：A队列、B队更和C队列，分别对应A、B、C三个数据业务等级，提供不同的队列调度优先级。RPR把要上载的流量分为三个等级：级别A、级别B和级别C。级别A用于低时延/严格抖动的高优先级流量，担供最低的端到端延时、抖动，具有承诺承诺信息速率定义（CIR）；级别B用于承诺信息速率（CIR）和突发信息速率（EIR）的中等优级流量，其中对于CIR必须保证一定的带宽，以及端到端的延时和拦动，而对于EIR则不需用保证；级别C用于尽力传送低优先级普通流量，没有带宽定义。

2.过环队列从技术性能上看，双队列方式明显要优于单队列方式，A级流量的排队调节度不受B、C级流量的影响，可以有效地保证高优先级、低时延的业务。不过，RPR仍然把单过环队列方式作为可选方式，这是出于降低成本方面的考虑。由于单队列方式不需要对A级和B、C级流量分开进行排队处理，因此硬件实现上要容易得多，成本上也会有大幅度节约。对于全部是简单数据业务，对性能的考虑不是很重要的网络，为了节省成本，可以采用单过环队列方式。但是，对于运营商的IP城域网、骨干网，由于要承载多种业务，包括高品质的业务，因此必须采用双过环队列方式；对于大型教育网、大型企业网等网络，往往也要承载IP话音、视频等一些业务，有比较高的性能需求，因此也建议采用双过环队列方式。

三、RPR的故障自愈

当结点失效或者链路发生故障的时候，RPR可以提供Wrapping或Steering的保护措施，继续保证环网的连通性，提供相当于SDH APS的低于50毫秒故障保护能力，而且自动保护倒换不需要像SDH一样的50%的冗余带宽开销。RPR可以对物理媒质的故障以及L2层的节点失效进行有效的保护。

图3.两种保护方式示意图

Wrapping：当环上的某个地方发生故障时，故障附近两个节点处将自动环回，即把内环和外环连在一起，形成一个闭合单环，整个环可利用带宽自然地由于双环到单环的变化而减少50%。环回后，经由故障节点/段的业务将在环回节点处环回，绕行相反方向，然后在另外一个环回结点处返回到原来方向，并继续传送到目的节点。Wrapping操作由IPS协议在相邻失效节点之间通过Short Path消息进行，并且通过Long Path消息知会其它节点。Wrapping操作非常快，几科没有包损失，但是Wrapping后，由于业务包在环上绕行，带宽有所浪费，特别是故障临近的段，对迸发业务影响较大，难免一定业务拥塞的现象。

Steering：在Steering保护模式中，当环上的某个地方发生故障时，指名故障点和类型的Steering保护消息会瞬时发送到环上每个节点，拓扑也会相应更改。有了新的拓扑，源节点只需要直接按新的拓扑发送数据给目的节点即可，由于路径选择是根据新的拓扑做出的，数据可以经由一个方向直接到达目的节点，无需从发生故障的地方环回。Steering操作后，原来的双环结构变化为了两个开口的单环，非闭合的，可用带宽同样减少到50%，而且由于Steering操作稍慢一点，在新拓扑获得以前，已经发出的小部分数据将在故障点被丢弃（开环）。和Wrapping所不同的是，数据没有绕行，不会由于绕行而浪费带宽。

另外，对于节点上层软件故障，包括L3故障，RPR L2可以自动进行Pass though透传模式，仍然保证环的双环结构，导致最大联通性和可用带宽。

四、公平算法

环网的资源在结点之间是共享的，RPR将提供一种整个环网级别的全局公平算法，以保证节点间公平享用带宽，同时又尽力提高带宽的最大利用率。RPR环网结点将监测自身带宽资源的使用情况，同时在节点间提供显式的反馈机制。