全方位解析RPR技术

信息产业部电信研究院 李芳

　　RPR技术的特点　　

　　弹性分组环(RPR)技术是一种在环形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、话音、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、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。　　

　　RPR技术的主要特点可归纳如下：　　

　　采用双环(内环和外环)结构：每对节点之间都有两条路径，保证了高可用性；对环路带宽采用空间重用机制，单播数据传送可在环的不同部分同时进行，提高了环路带宽的利用率；　　

　　具有网络拓扑结构的自动发现和更新功能：在网络拓扑变化时，每个节点通过接收RPR环上其它节点的MAC地址，自动建立和更新自己的拓扑图，使得网络初始化配置变得极其简单，实现了即插即用，并可避免手工配置带来的错误，便于进行网络的运营维护；　　

　　支持50ms的快速保护：RPR环网可采用两种保护机制，一种是源路由方式(Steering)，即直接在业务的源点进行倒换，可保证业务走最佳路径；一种是在发生故障的两个节点进行环回(Wrapping)的方式(类似于SDH的2纤MS-SPRing)；RPR标准已把源路由方式规范为默认的保护方式；　　

　　实现灵活的环路带宽管理：这是RPR技术的一个重要特点，它支持灵活的带宽颗粒、带宽的动态共享和分配。每个节点能够维护通过自身的业务负荷(包括本地上环和过环业务量)，网管可根据这些信息来统计RPR环路各个跨段上的资源使用情况，实现环路带宽的灵活、动态管理；　　

　　提供严格的COS分类：RPR规范了A、B、C三种业务等级，提供了可靠的保障高优先级业务的机制。A类业务优先级最高，可保证最短的端到端时延和时延抖动，A类业务可被分配一个CIR速率，其中可细分成A0(保留带宽)和A1(可回收带宽)；B类业务被分配一个CIR速率，对于超过CIR的流量被标记为EIR流量，EIR流量应与C类业务一起参加带宽公平算法；C类业务即提供尽力而为的业务，优先级最低；　　

　　支持环路带宽的公平分配：RPR规范了一种分布式的公平控制算法来实现各节点带宽的动态公平分配，并可根据需求为环上的各节点分配不同的权重，在环路带宽发生拥塞时，保证各节点高优先级业务的传送，并实现低优先级业务的公平接入和带宽分配，B类业务的EIR部分和C类业务参与公平算法。实现完善的公平机制，非常有利于RPR环路快速响应具有突发性的数据流量变化；　　

　　支持单播、组播和广播：可将基于IEEE 802.3MAC地址的单播、组播和广播数据包映射到节点的RPR MAC地址，实现在RPR环路上根据节点的RPR MAC地址完成单播、组播和广播数据业务的传送。　　

　　RPR在城域传送网中的应用　　

　　由于通信网络运营商的竞争重点已经从骨干网转向了城域网，建立高效经济的支持多业务的城域传送网已成为各大运营商的共同目标。鉴于RPR技术具有众多优势，近年来许多国内外传输设备厂家都在其MSTP设备上开发内嵌RPR功能，于是RPR技术逐渐走进城域传送网的领域，并成为热点之一。　　

　　目前，RPR技术在城域传送网中的应用方式可分为两种，即基于SDH的内嵌RPR的MSTP设备和基于分组传送技术的RPR设备，业内也通常称其为内嵌RPR的MSTP设备和纯RPR设备。从网络应用范围来看，内嵌RPR的MSTP适用于建设以TDM业务为主数据业务为辅的传统运营商网络，以及在兼容现有SDH网络的前提下提供数据业务传送能力的网络升级改造；而纯RPR设备适用于建设以提供数据分组业务为主的运营商网络，特别是一开始就以新兴数据业务为主导的网络。　　

　　内嵌RPR的MSTP重现新亮点　　

　　内嵌RPR技术的实现一般是将RPR的处理功能集成在一块单板上，并将该单板配置到SDH设备的相应槽位，在用户侧可提供多个FE或GE接口，该单板将进入以太网接口的数据包直接透传或经二层交换、VLAN处理后适配到RPR MAC层，即利用RPR的核心芯片进行RPR MAC层的处理，包括业务分类(COS)、拓扑发现和环保护、公平算法、操作维护管理等，然后通过GFP封装协议将RPR MAC数据包映射到SDH系统侧的1个或多个VC通道中。在SDH环网中，应根据应用需要灵活配置RPR环路所占用的SDH通道带宽，即随着未来数据业务的不断增加，可在SDH网络中逐步增加分配给RPR的带宽，相应减少窄带语音等TDM业务的带宽，无须更新设备即可实现网络应用的不断拓展。　　

　　基于SDH的MSTP内嵌了RPR功能后，增强了新一代MSTP设备的以太网业务带宽共享和公平竞争性，其重要亮点是可实现动态、公平共享的以太环网应用。在此之前，MSTP的以太环网一般是利用二层交换来实现，如基于VLAN的多生成树，即在环网中每个VLAN具有一个生成树，可利用被单生成树禁用的跨段，具有环网带宽重用的功能；业务优先级一般采用VLAN优先级等方式实现；支持基于STP/RSTP的保护倒换，时间在几秒到几十秒左右。　　

　　与此相比，RPR实现的以太环网在业务处理速度、扩展性、CoS、保护倒换时间、带宽利用率、抑制广播风暴、拓扑自动发现等多方面都具有较强优势，特别是具有了环路带宽的公平分配机制，克服了生成树(STP)的固有缺陷。　　

　　RPR技术局限性　　

　　但RPR技术也有其应用的局限性，由于IEEE 802.17规范的是专为单个物理环或逻辑环(跨多个SDH物理环的VC通道构成)而设计的RPR MAC层技术，因此RPR的应用仅局限在单环，跨环时必须终结，即法实现跨环业务的端到端带宽共享、公平机制、QOS和保护功能。所以，单纯内嵌RPR的SDH MSTP在组建复杂网络时有一定的拓扑局限性，需要融合其它技术来提供端到端的以太网业务，因此在组建相切环、相交环、环带链、网状网等复杂的网络拓扑时，则需要融合其它技术，如多协议标签交换(MPLS)、IEEE正在制定的802.1ad“运营商桥接(Provider Bridge)”，IEEE 02.17工作组也刚开始起草802.17a“补充IEEE 802.1D的RPR的MAC桥接”等，以此来实现端到端的VPN业务和QOS保证。　　

　　分析RPR市场空间　　

　　内嵌RPR技术近年来得到了很快发展，近期有许多国内外厂商均可提供内嵌RPR的MSTP产品了，但其究竟如何在城域传送网中应用还是一个需要深入研究和讨论的问题。　　

　　在城域传送网的核心层，由于数据业务经过了汇聚/接入层的收敛与归并，填充率较高，因此数据业务对传送的需求主要是为核心路由器之间提供高速连接，一般都采用MSTP的以太网业务透传模式，对带宽共享和公平接入的需求并不迫切，因此内嵌RPR技术在城域核心层的应用并不是主流。　　

　　与此相反，在城域传送网的汇聚及接入层，网络结构主要以环网为主，MSTP节点主要负责将上传的数据业务进行疏导和汇聚，一层透传和二层交换的共享方式很难满足数据业务对传输效率和质量的需求，内嵌RPR技术可为数据业务提供优质的带宽共享和公平接入能力，将业务高效地传送到核心层。因此，内嵌RPR技术实现的MSTP以太环网比较适合于城域传送网的汇聚层和接入层的应用，对于提高MSTP网络的数据业务传送质量和带宽利用率具有重要的意义，但还应注意解决RPR的跨环组网能力、环路带宽颗粒的灵活配置以及成本方面的相关问题。　　

　　我们相信，随着RPR国际标准的正式出台，以及城域以太网业务应用模式的逐渐完善，内嵌RPR的MSTP产品在城域传送网中一定会有较大的应用和发展空间。
----《通信产业报》