1、技術(shù)介紹高可靠性目 錄i目 錄 HYPERLINK l _bookmark0 RPR HYPERLINK l _bookmark0 1 HYPERLINK l _bookmark0 RPR簡介 HYPERLINK l _bookmark0 1 HYPERLINK l _bookmark0 RPR概述 HYPERLINK l _bookmark0 1 HYPERLINK l _bookmark0 RPR環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu) HYPERLINK l _bookmark0 1 HYPERLINK l _bookmark1 RPR數(shù)據(jù)操作 HYPERLINK l _bookmark1 2 HYPERLINK l

2、_bookmark2 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn) HYPERLINK l _bookmark2 3 HYPERLINK l _bookmark3 故障響應(yīng)方式 HYPERLINK l _bookmark3 4技術(shù)介紹高可靠性RPR PAGE 6RPRRPR 簡介RPR 概述RPR（Resilient Packet Ring，彈性分組環(huán)）是一種新型的 MAC（Media Access Control，媒體訪問控制）協(xié)議，可運(yùn)行于 SONET（Synchronous Optical Network，光同步網(wǎng)絡(luò)）/SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字體系）、DWDM（Dense

3、 Wavelength Division Multiplexing，密級波分復(fù)用）和以太網(wǎng)之上，為寬帶 IP 城域網(wǎng)運(yùn)營商提供靈活高效的組網(wǎng)方案。RPR 技術(shù)是為了在城域網(wǎng)中支持大容量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而設(shè)計的，具有以下特點(diǎn)：物理層多樣性帶寬利用率高支持廣播和組播拓?fù)渥詣影l(fā)現(xiàn)，支持節(jié)點(diǎn)的即插即用快速保護(hù)機(jī)制，通過拓?fù)浔Ｗo(hù)能夠?qū)崿F(xiàn) 50ms 內(nèi)的故障自愈通過支持帶寬預(yù)留業(yè)務(wù)以及速率限制提供流量等級保證公平的節(jié)點(diǎn)帶寬分配RPR 環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)RPR采用逆向雙環(huán)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)沿環(huán)網(wǎng)在節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，如 HYPERLINK l _bookmark0 圖 1所示。圖 1 RPR 環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖0 環(huán)：RPR 雙環(huán)中，數(shù)

4、據(jù)幀發(fā)送方向為順時針的稱為 0 環(huán)，也稱 Outer Ring（外環(huán)）。1 環(huán)：RPR 雙環(huán)中，數(shù)據(jù)幀發(fā)送方向為逆時針的稱為 1 環(huán)，也稱 Inner Ring（內(nèi)環(huán)）。節(jié)點(diǎn)（Station）：RPR 環(huán)網(wǎng)上的設(shè)備，負(fù)責(zé)接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。鏈路（Link）：連接相鄰節(jié)點(diǎn)的一段傳輸通道，相鄰節(jié)點(diǎn)之間由方向相反的兩條鏈路連接。段（Span）：RPR 環(huán)網(wǎng)上兩個相鄰節(jié)點(diǎn)之間的鏈路，由方向相反的兩條鏈路組成。域（Domain）：多個連續(xù)的段和這些段上的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了域。西向端口：在 1 環(huán)上發(fā)送數(shù)據(jù)幀、在 0 環(huán)上接收數(shù)據(jù)幀的物理端口。東向端口：在 0 環(huán)上發(fā)送數(shù)據(jù)幀、在 1 環(huán)上接收數(shù)據(jù)幀的物理端口。邊（

5、Edge）：當(dāng)段或和段相鄰的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時，段不能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)就成為邊。環(huán)狀態(tài)：分為閉環(huán)和開環(huán)。不存在邊的環(huán)為閉環(huán)，存在邊的環(huán)為開環(huán)。RPR 數(shù)據(jù)操作在 RPR 環(huán)網(wǎng)中，節(jié)點(diǎn)與環(huán)配合完成數(shù)據(jù)操作，操作方式包括以下四種：上環(huán)（Insert）：節(jié)點(diǎn)把來自環(huán)網(wǎng)外的數(shù)據(jù)幀插入到 RPR 環(huán)網(wǎng)的數(shù)據(jù)流中；下環(huán)（Copy）：節(jié)點(diǎn)從 RPR 環(huán)網(wǎng)的數(shù)據(jù)流中接收數(shù)據(jù)幀，并將數(shù)據(jù)幀交給上層作相應(yīng)處理；過環(huán)（Transit）：節(jié)點(diǎn)將途經(jīng)本節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到下一個節(jié)點(diǎn)；剔除（Strip）：節(jié)點(diǎn)不再往下轉(zhuǎn)發(fā)途經(jīng)本節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)幀，即終止數(shù)據(jù)幀在 RPR 環(huán)網(wǎng)上的轉(zhuǎn)發(fā)。各節(jié)點(diǎn)分別采用上述基本數(shù)據(jù)操作及其組合來提供對單播、廣播、

6、組播以及未知單播的支持。單播實現(xiàn)圖 2 RPR 單播實現(xiàn)示意圖如 HYPERLINK l _bookmark1 圖 2所示，RPR對單播數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)方式如下：對數(shù)據(jù)幀在源節(jié)點(diǎn)執(zhí)行上環(huán)操作，將其插入 0 環(huán)或 1 環(huán)的數(shù)據(jù)流中；在數(shù)據(jù)幀途徑的每個中間節(jié)點(diǎn)，都對其執(zhí)行過環(huán)操作；當(dāng)數(shù)據(jù)幀到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)或其 TTL 值變?yōu)?0 時，對其執(zhí)行下環(huán)和剔除操作?？梢钥吹剑瑢τ趩尾チ髁?，RPR 采取的是目的節(jié)點(diǎn)剔除方式，不同于傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)技術(shù)的源節(jié)點(diǎn)剔除。目的節(jié)點(diǎn)剔除能夠有效提高帶寬的利用率，使得帶寬的空間重用技術(shù)更高效。廣播、組播和未知單播實現(xiàn)圖 3 RPR 廣播、組播和未知單播實現(xiàn)示意圖0環(huán)數(shù)據(jù)下環(huán) 剔除數(shù)據(jù)0

7、環(huán)數(shù)據(jù)上環(huán)數(shù)據(jù)剔除0環(huán)數(shù)據(jù)下環(huán)0環(huán)數(shù)據(jù)下環(huán)0環(huán)數(shù)據(jù)下環(huán)如 HYPERLINK l _bookmark2 圖 3所示，RPR對廣播數(shù)據(jù)幀、組播數(shù)據(jù)幀和未知單播數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)方式都相同，具體如下：對數(shù)據(jù)幀在源節(jié)點(diǎn)執(zhí)行上環(huán)操作，將其插入 0 環(huán)或 1 環(huán)的數(shù)據(jù)流中；在數(shù)據(jù)幀途徑的每個節(jié)點(diǎn)，只要其 TTL 值不為 0，就都對其執(zhí)行數(shù)據(jù)過環(huán)和下環(huán)操作；當(dāng)數(shù)據(jù)幀返回到源節(jié)點(diǎn)或其 TTL 值變?yōu)?0 時，對其執(zhí)行剔除操作。拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)RPR 通過拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)來收集環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目、環(huán)狀態(tài)、節(jié)點(diǎn)之間的排列順序等信息，并生成拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫。當(dāng)環(huán)網(wǎng)拓?fù)浞€(wěn)定后，對應(yīng)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫不再變化。拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫每個 RPR 節(jié)點(diǎn)都會維護(hù)一個拓?fù)?/p>

8、數(shù)據(jù)庫，其中保存著整個 RPR 環(huán)網(wǎng)的拓?fù)湫畔?，是?jié)點(diǎn)生成選環(huán)表的主要依據(jù)。拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫包含三個部分：環(huán)網(wǎng)的拓?fù)湫畔?，如：?jié)點(diǎn)個數(shù)、環(huán)狀態(tài)和可用帶寬等。本節(jié)點(diǎn)的拓?fù)湫畔?，如：MAC 地址、保護(hù)類型、節(jié)點(diǎn)保護(hù)狀態(tài)、節(jié)點(diǎn)名稱、本節(jié)點(diǎn)的拓?fù)湫畔⑿ｒ灪鸵约班従庸?jié)點(diǎn)的拓?fù)湫畔⑿ｒ灪偷?。其它?jié)點(diǎn)的拓?fù)湫畔?，如：MAC 地址、有效狀態(tài)、可達(dá)狀態(tài)、保護(hù)類型、節(jié)點(diǎn)索引、保留帶寬以及節(jié)點(diǎn)名稱等。拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)過程在 RPR 的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)過程中，主要通過 TP（Topology Protection，拓?fù)浔Ｗo(hù)）幀、ATD（Attribute Discovery，屬性發(fā)現(xiàn)）幀和 TC（Topology Checksum，拓?fù)湫?/p>

9、驗和）幀來傳播拓?fù)湫畔ⅲ篢P 幀用來廣播各節(jié)點(diǎn)的配置和狀態(tài)信息，其它節(jié)點(diǎn)則根據(jù)收到的 TP 幀來更新自己的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫，最后使得環(huán)上的每一個節(jié)點(diǎn)對環(huán)的拓?fù)湫畔⒍加幸粋€一致的認(rèn)識。ATD 幀用來傳遞節(jié)點(diǎn)的 MAC 地址、名稱等屬性信息，這些屬性信息也會保存在拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫中。TC 幀用來在相鄰節(jié)點(diǎn)間傳遞拓?fù)湫畔⑿ｒ灪?，用于校驗鄰居?jié)點(diǎn)和本節(jié)點(diǎn)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫是否匹配，以判斷 RPR 環(huán)網(wǎng)拓?fù)涫欠穹€(wěn)定。這三種幀都是周期性發(fā)送的，且周期長度都可以進(jìn)行配置。其中，TP 幀和 TC 幀有兩種發(fā)送周期快速發(fā)送周期和慢速發(fā)送周期：當(dāng)環(huán)上節(jié)點(diǎn)初始化，或者環(huán)上節(jié)點(diǎn)檢測到拓?fù)浒l(fā)生變化時，將觸發(fā) TP 幀的快速發(fā)送，迅速將網(wǎng)

10、絡(luò)拓?fù)湫畔鞅檎麄€網(wǎng)絡(luò)。以快周期發(fā)送 9 個 TP 幀后，再以慢周期發(fā)送。當(dāng)環(huán)網(wǎng)拓?fù)浞€(wěn)定并收斂后，將觸發(fā) TC 幀的快速發(fā)送，以快周期發(fā)送 5 個 TC 幀后，再以慢周期發(fā)送。無論拓?fù)淝闆r如何，ATD 幀都是按用戶設(shè)置的周期定時發(fā)送。故障響應(yīng)方式RPR 故障自愈能力非常強(qiáng)，其保護(hù)機(jī)制可實現(xiàn)事件檢測、快速自愈，以及在光纖或節(jié)點(diǎn)故障后業(yè)務(wù)快速恢復(fù)，從而使網(wǎng)絡(luò)能夠迅速檢測到故障并作出適當(dāng)反應(yīng)，保證業(yè)務(wù)在 50ms 內(nèi)可以快速恢復(fù)。RPR 支持的故障響應(yīng)方式有以下兩種：PassthroughPassthrough方式主要用于節(jié)點(diǎn)故障。當(dāng)節(jié)點(diǎn)檢測到內(nèi)部故障時，可以進(jìn)入Passthrough狀態(tài)，此時節(jié)點(diǎn)

11、就類似于一個中繼，本地不再接入任何的業(yè)務(wù)，到達(dá)該節(jié)點(diǎn)的任何數(shù)據(jù)幀都以透明方式直接轉(zhuǎn)發(fā)，且該節(jié)點(diǎn)在環(huán)網(wǎng)的拓?fù)鋱D中不可見，如 HYPERLINK l _bookmark3 圖 4所示的Station A。圖 4 Passthrough 方式示意圖保護(hù)倒換如果節(jié)點(diǎn)不再具有轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的能力，比如掉電或光纖斷開等原因造成的故障，節(jié)點(diǎn)就需要進(jìn)入保護(hù)倒換方式。保護(hù)倒換可分為 Wrapping 和 Steering 兩種模式：Wrapping 模式當(dāng)RPR環(huán)網(wǎng)上的某段鏈路或某個節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時，故障點(diǎn)臨近的兩個節(jié)點(diǎn)處自動環(huán)回，即把外環(huán)和內(nèi)環(huán)連在一起，形成一個閉合單環(huán)。如 HYPERLINK l _bookmar

12、k4 圖 5所示，原來從Station B到Station A的 0 環(huán)上的流量，將在故障鄰節(jié)點(diǎn)處環(huán)回到 1 環(huán)傳輸。圖 5 Wrapping 模式示意圖Wrapping 模式可以保證節(jié)點(diǎn)快速倒換，數(shù)據(jù)幀基本不會丟失，但比較浪費(fèi)帶寬。Steering 模式當(dāng)RPR環(huán)網(wǎng)上的某段鏈路或某個節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時，故障點(diǎn)臨近的兩個節(jié)點(diǎn)首先更新自己的拓?fù)鋽?shù)據(jù)庫，然后快速發(fā)送TP幀給RPR環(huán)網(wǎng)上的其它節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的拓?fù)湫畔⒏峦負(fù)鋽?shù)據(jù)庫。有了新的拓?fù)湫畔ⅲ?jié)點(diǎn)只需要直接按新的拓?fù)浒l(fā)送數(shù)據(jù)幀即可。如 HYPERLINK l _bookmark4 圖 6所示，原來從Station A到Station B的

13、 0 環(huán)上的流量，將從 1 環(huán)發(fā)送。圖 6 Steering 模式示意圖Steering 模式避免了帶寬的浪費(fèi)，但是由于需要重新收斂，恢復(fù)時間較長，可能會造成一些業(yè)務(wù)的中斷及部分?jǐn)?shù)據(jù)幀的丟失。RPR 的保護(hù)倒換包括六個優(yōu)先級，按照優(yōu)先級從高到低的順序依次為：FS（Forced Switch）：強(qiáng)制倒換；SF（Signal Fail）：信號失效，與當(dāng)前物理狀態(tài)相關(guān)；SD（Signal Degrade）：信號衰減，和當(dāng)前物理狀態(tài)相關(guān)；MS（Manual Switch）：手工倒換；WTR（Wait to Restore）：等待恢復(fù)；IDLE：空閑。保護(hù)倒換發(fā)生的條件是保護(hù)請求，即只有環(huán)上節(jié)點(diǎn)發(fā)出保護(hù)請求時，RPR 環(huán)才會進(jìn)行保護(hù)倒換。保護(hù)請求的取值和優(yōu)先級與保護(hù)倒換一致。其中，F(xiàn)S 和 MS 是手工配置的保護(hù)請求，SF、SD 和 WTR 是