在光城域网的解决方案中, 传统的SDH技术无法适应数据业务大量增长的市场需求;城域WDM由于仅提供透明的传输通道而无法成为城域网的主流;而以IP为主的LAN网则因为网络性能和可靠性的限制,无法直接复制和拓展到MAN和WAN网. 因此, 寻求既能满足大量数据业务传输的需求,又能避免传统SDH弱点的新型传输技术,就成为城域网解决方案的重中之重, RPR(弹性分组环)就是适应这种需求的最重要技术之一.
RPR的技术特点
作为新一代的城域传输网, RPR试图解决如何在现有或新建传输网上有效传输数据的问题, 即如何将LAN网延伸和拓展到MAN网．众所周知，以太网以其简单性，易于扩容，动态带宽共享及低成本而大行其道，成为ＬＡＮ的主流协议．但是，当将Ethernet或ＬＡＮ简单地延伸到ＭＡＮ/ＷＡＮ网时，已不能满足电信运营商对于ＭＡＮ／ＷＡＮ网在网络性能，可靠性等方面的更高要求．而通过ＰＯＳ口在ＳＤＨ上传输数据业务，又导致带宽利用率过低，Ethernet的诸多优点丧失殆尽．因此，应设法将LAN的一些特性移植和拓展到ＭＡＮ／ＷＡＮ网上,同时又对其加以改造,使其满足运营商级的传输性能和可靠性能要求.因循这样一种思路而发展起来的RPR技术既涵盖和扩展了以太网的诸多优点, 又保留和吸取了传统传输网SDH的特点,使其成为满足语音和数据业务传输需求的新型平台.
与ＳＤＨ的环保护拓扑结构相类似，ＲＰＲ的＂弹性”特性亦是通过环形结构来体现， 并通过构造L2层上的新的MAC协议, 使ＩＰ业务适于在环形网络上传输．RPR的技术特点可归纳如下:
1.传输带宽的有效复用. RPR通过下述四种带宽复用方式, 大大提高了数据业务传输的带宽利用率:
· 环上任一节点上多个LAN端口在入环时的统计复用和负载均衡过程,使各节点能最大限度地利用入环带宽.
· 环上各个节点共享环上带宽的统计复用功能.
· 采用2层保护倒换机制, 无需预留保护带宽.
· 采用目的地剥离的RPR MAC协议, 实现传输带宽的空间再利用.
2.快速的环保护倒换(50ms)功能. 与SDH中的物理层环保护倒换不同, RPR采用2层的环保护倒换, 其具体实现时可分为类似于MS-Spring的环回方式(Wrap),以及源节点切换的转向方式(steering).这两种倒换方式均有其优缺点,前者简单(仅涉及故障端两端的节点切换),数据包丢失少,但带宽占用多.后者则反之.
3.拓扑的自动发现.即环上各节点均知道环上其他节点的识别号以及相应的连接关系. 一旦有新节点加入, 该节点就会在环上广播其存在;而环上各节点亦会更新其本地数据库,并在其配置变化时加以广播. 拓扑自动发现功能是RPR中各项主要功能的基础,不仅对于路由寻找,保护倒换至关重要, 同时也大大有利于网络的OA&M.
4.接入控制与公平算法. 由于RPR环的统计复用性质, 其带宽的管理和控制是分布式的,即由各节点的控制算法来集体确定.为保证各节点的业务均有平等享有带宽的权利, 公平算法应使各节点入环的业务在存在竞争的情况下机会均等．同时为保证业务传输的QoS,在进行接入控制时可根据IEEE802.1p，设立各业务等级(CoS)队列，以保证各点的高等级业务优先于低等级业务.
由于具备了上述特点, RPR在传输以数据为主的业务时, 其带宽利用率可提高2~8倍, 同时快速的环保护倒换及相应的QoS机制又保证了数据业务传输的性能质量，使其成为面向数据的城域网的主要解决方案之一．
作为L2层上的新的MAC协议, RPR可以基于不同的物理层(L1层),即有基于SDH/Sonet的RPR和基于WAN/LAN PHY的RPR,如下图所示:
图1. (a):基于SDH/Sonet 的RPR
(b):基于WAN/LAN PHY的RPR
基于SDH/Sonet的RPR是从传统的SDH/Sonet平台向数据和语音混合传输的平台扩展, 在SDH/Sonet的传输管道上根据实际应用需要设定传输语音的VC通道和传输数据业务的RPR通道.传输语音的VC通道继承所有SDH的特性,其保护倒换遵从标准的SDH环保护方式,从而保证了语音传输的QoS; 而着眼于数据业务传输的RPR通道则遵循RPR的保护倒换方式,并在RPR环上节点的业务接入点进行公平控制, 拥塞处理, 以保证数据业务传输的QoS, 同时,在业务接入点还支持VLAN及UNI/NNI等相应功能,以保证LAN向MAN的无缝扩展.
基于WAN/LAN PHY的RPR则是在纯粹的数据平台上构造传输网络.这时该环上承载的所有业务均为数据业务,不存在专为语音设置的TDM通道.而基于WAN PHY的RPR和基于LAN PHY的RPR的主要在于WAN PHY提供了简化的SDH帧结构,这种简化的帧结构仅提供有关的SDH管理信息, 而不提供SDH所能提供的其他的丰富信息和功能如保护倒换,时钟同步等.
显然, 基于SDH/Sonet的RPR可以使语音业务和数据业务的传输各得其所,既保证语音业务能以其固有的方式传输, 同时又使数据业务的传输不再完全拘泥于SDH传输方式的种种局限,使传输通道的利用率大大提高,并通过新的MAC层协议将LAN延伸到MAN/WAN,将LAN的众多优点亦扩展到MAN/WAN. 相对于基于WAN/LAN PHY的RPR而言, 基于SDH/Sonet的RPR的带宽利用率可能略低(通过采用VCAT, LCAS等下一代SDH的关键技术,可进一步提高其带宽利用率),但能充分保证语音业务传输的 QoS, 并与现有的网络设备和交换机直接对接, 因而更适于作为语音和数据混合传输的统一平台.
北电网络的RPR产品-OM3500
北电网络的城域网设备OM3500是世界上少有的大规模商用的RPR产品.作为全球范围内光传输领域的主要供货商之一,北电网络早在上世纪的97年起即开始研究和开发RPR的早期雏形-interWAN, 并进而成为RPR技术的主要推动者和RPR标准的主要起草人之一:
-最早的RPR商用厂家;
-最早的Ethernet UNI/Ethernet NNI应用 ;
-大规模的RPR商业应用 :已有30000多个OM3000系列产品投入运营 , 世界上的重要运营商Wordcom, KDDI, AT&T, 中国移动, Sprint, MTS等都已应用了OM3000产品.
OM3000系列产品包括用于骨干层或汇聚层的OM3500和用于接入层的OM3400/3300.OM3500的群路口为可以为155/622M, 或2.5G,并可升级为10G,其支路端则能提供STM-1/OC-3, STM-4/OC-12, FE, GE等端口,以形成语音和数据的统一传输平台.
OM3500支持单向通道保护环和双向复用段保护环, 提供基于SDH/Sonet的RPR功能,用户可根据需要, 指定环路的传输管道中传输TDM的通道容量和传输分组数据业务的通道容量,如图2所示.
图2.基于SDH/Sonet 的RPR带宽分配示意
由图2看出, 在一个物理环中，可根据需要，指定一个或多个ＲＰＲ环， 而语音业务和数据业务虽然走的同一个光纤(或波长),但互不相干,从而可充分保证了语音业务的QoS. TDM通道采用单向通道或双向复用段保护环,而数据通道则采用RPR方式,因而不再需要预留专用保护带宽. 两种通道按各自的机制进行保护倒换, 均能保证小于50ms的保护倒换时间.
除了实现上节中所述RPR的主要功能外, OM3500还具备了如下的一些特点:
-分组数据包的截断-通过交换功能. 即数据包在通过或插入节点时,不需等候整个包都进缓冲器,即可开始传递, 从而减小传输延迟和抖动,提高系统的性能指标.
-负荷均分功能. 即LAN口业务在插入WAN口时,可自动根据两个WAN口的流量大小进行选择,以便使双环上的业务流量较为均衡.
-二层透明LAN服务功能(TLS/L2). 即通过划分透明LAN域, 将VLAN的功能延伸到RPR上, 满足MAN对VLAN数量的要求.
-二层光以太网功能(OE/L2). 即通过定义OE/L2 开销, 使网络能支持Point-to-Point, Point-to-Multipoint, Any-to-Any等各种连接，同时提高了网络扩容的能力;
-ＵNI/ＮNI接口．通过定义基于TLS/L2和OE/L2的ＵＮＩ／ＮＮＩ接口，使网络的ＯＡ＆Ｍ，互连互通性，扩容能力等都得到增强．
OM3500 的应用
如前所述, 基于SDH的RPR既能以固有方式传送语音,又能高效传送数据,而新版本的OM3500将提供GFP的映射方式,从而使OM3500可传送语音,IP及FICON,ESCON,FC等各种业务信号,成为新一代的多业务传输平台.
在具体应用, OM3000即可传送语音和数据的混合业务,也能单纯传输数据(或语音),作为IP(或语音)的骨干层或接入层.在网络结构上,OM3000可实现如下各种灵活配置:
UPSR/SNCP(RPR over UPSR);
BLSR/MS-Spring(RPR over BLSR);
1+1/1+0 链路;
作为北电大容量SDH设备Optera Connect DX 的下挂子环或链路;
将小容量的OM3400/3300作为OM3500的下挂子环或链路;
通过OM3500的彩色光接口及可选配的合/分波器,使OM3500可直接上WDM,以节省光纤或提高传输距离.
可以预料,随着RPR技术的不断完善和发展以及RPR标准(IEEE802.17)的即将出台,RPR在城域网中的应用将越来越广泛.
----《世界电信网络》
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