城域网新标准弹性分组环RPR

zjol

城域网已成为当前网络建设的热点。城域网建设的链路层候选技术有很多，例如ATM、POS、以太网、帧中继、混和传输等。以上技术各有利弊，但并不能同时满足质量保证、效率、性价比、带宽要求等需求。而新近出现的弹性分组环技术—RPR，集成了IP的智能化、以太网的经济性和光纤环网的高带宽效率和可靠性，被国际上普遍认为是一种很有市场前景的技术。目前IEEE802.17工作组正在对RPR进行标准化工作，已经推出1.0版草案。预计标准正式版本将于2003年3月推出。
     
     城域网发展催生RPR
     
     近十年来,传统语音业务的年增长率只有5%～10%，而以Internet为代表的数据业务的年增长率为20％～30%。数据业务逐渐成为城域网和广域网中的主导业务。曾经被寄予厚望试图端到端解决的ATM技术已不再耀眼；曾经广泛应用于城域网的FDDI技术也快销声匿迹了；帧中继网因带宽原因无法成为骨干技术。虽然在城域范围内三层网络技术已尘埃落定——IP技术一统天下，但是链路层技术的选择依然竞争激烈。
     

      
     
     RPR结构图
     
     
     城域网建设的链路层候选技术有很多，例如ATM、POS、以太网、帧中继、混和传输等。以上技术各有利弊，可以依照网络应用的需求作选择。如果偏重QoS要求可以选择ATM技术；偏重效率可以选择POS技术；偏重性价比可以选择以太网链路；带宽要求不高的局域网互联可以选择帧中继；有服务质量保证的以太网链路可以依托混和传输平台。但是，究竟是利用昂贵且技术复杂、带宽有限但保证服务质量的ATM，还是相对简单但不保证服务质量的POS技术，或者索性使用低价的以太网(由于技术的进步，千兆或万兆以太网链路已能够用于城域范围）来构建城域数据网仍在争论中。虽然对于某种特定的业务需求总可以找到相应的技术，但是人们总希翼某种技术可以适应更多需求。当前的现状是运营商常常出于种种考虑不得不在城域构建IP网＋ATM网，或者传输网＋IP网。幸运的是当前又出现了新的选择—弹性分组环技术(RPR)。
     
     RPR是一种新兴的链路层协议，是为优化在环型拓扑上传输数据包而提出的一种全新的IP包承载技术，是适合城域网骨干层、汇聚层的组网和链路层技术。通常可以认为弹性分组环是当前光网络上传输数据包的一种优化技术，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、统计复用、支撑业务级别、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（如图所示）。该技术一方面吸取了以太网技术的优点，如经济、灵活和可扩展好；另一方面吸取了SDH的优点，如对延时和抖动性能严格保障、可靠的时钟以及SDH环网50ms快速保护。
     
     RPR技术在国际上引起极大的关注，很多数据设备制造厂商以及运营商都表示兴趣，所以标准制定中争议很多。虽然IEEE802.17工作组从1999年开始对RPR进行标准化工作，本来希翼2000年上半年定稿，但一直没有完成。虽然标准尚未定稿，并被一再拖延，但是由于大量设备制造商紧密跟踪该技术发展，目前已推出RPR设备。这样的厂商例如Cisco、Juniper、Luminus、HUAWEI、中兴、港湾等。但由于运营商一般希翼采用成熟稳定的标准以保证互联互通，而标准尚未定稿，所以RPR技术在城域网中基本没有得到应用。目前IEEE802.17工作组已经推出1.0版草案，预计2003年3月能够推出标准正式版本。
     
     标准确定RPR四大特性
     
     虽然RPR还处于标准化进程中，但是其基本特性已经确定，主要有包括双环结构、统计空间复用、带宽动态分配、公平接入等。
     
     1．双环结构：RPR的典型用法是由两根反向光纤组成环形拓扑结构。其中一根光纤是顺时针，一根光纤是逆时针。每个节点在环上有两个方向到达另一节点。RPR环上的每一根光纤上既可发送数据又可传输控制信号。
     
     RPR与传统的基于电路模型下POS、ATM等相比，基于电路模型的全网状连接需要n2个数量级的点到点连接(n代表网络节点数)，而RPR技术是环形组网，只需要一个与环的连接就行，节约大量光纤与接口，并简化了工作。RPR物理层可以使用裸光纤、波长、SDH通道以及千兆以太网通道等。
     
     2． 统计空间复用技术：RPR环通过空间复用技术SRP（Spatial reuse protocol）实现空间复用能力。SRP是一种与媒体无关的MAC层协议，可以用于各种物理层技术之上。SRP的基本思想是在空间上没有重复的业务流可以互不影响地利用各自线路的带宽。SRP与以往的令牌环和FDDI的一个重要区别就是单播分组在其到达目的节点之后即从环上剥离，只使用源与目的节点间的线路并不锁定整个环，其他节点间的通信可以同时进行，这使得许多节点可以同时发送分组。而当一个节点从环上被“剥离”后就不再消耗环上的带宽，更有效利用带宽。
     
     与传统SDH/SONET环相比，SDH/SONET环是依靠点对点连接实现的，每一条线路都分配了固定宽度的带宽，当该线路处于空闲状态的时候，这个带宽就闲置不用，而不会提供给网络运营者用于其他业务。而RPR采用统计复用机制，在用户对带宽利用率很低的时候却可以对它进行重新利用，提高了网络利用率。
     
     3．带宽动态分配：RPR根据用户需求分配带宽，而不象SDH那样分配固定时隙。RPR有一套灵活的带宽动态管理，拥塞控制和多等级承载业务QoS保证机制，能够比SONET/SDH更加有效地分配带宽和处理数据，从而降低运营商和客户的成本。在RPR 中，不论是语音业务还是数据业务都可在同一带宽上传送。由于所有业务共享带宽，网络带宽利用率被提高。
     
     4． 自动拓扑识别：由于RPR帧结构中的双地址编码为网络的拓扑结构提供了很大的弹性。在RPR环中每个节点掌握着环的状态信息，平时节点没有任何拓扑更新的信息，当环初始化、新节点加入、环保护切换时，RPR自动识别模式启动。节点触发器向环中的所有具有逻辑地址的节点发出第二层的消息，各个节点根据这个消息判断发生状态变化的节点以及链路状态。这样在很短的时间内所有RPR环上的节点都收集到环的状态信息，其中包括在环的两个方向上达到另外节点需要的段数以及环上每个光纤的状态。
     
     RPR可以为不愿或无力建设城域传输网的新兴运营商在城市范围内以较低成本提供电信级服务，在RPR上，可以开展以太专线（EPL）业务、透明LAN业务等多种丰富业务。