RPR技術(shù)及其在數(shù)據(jù)網(wǎng)中的應(yīng)用

【摘要】本文主要探討了RPR技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題，進(jìn)而分析了RPR技術(shù)在數(shù)據(jù)網(wǎng)中的應(yīng)用，以期能夠?yàn)镽PR技術(shù)更好的應(yīng)用于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中提供有意義的參考和借鑒，提高RPR技術(shù)應(yīng)用效果。

【關(guān)鍵詞】RPR技術(shù)；數(shù)據(jù)網(wǎng)；應(yīng)用

一、前言

RPR技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)網(wǎng)，需要明確二者之間的聯(lián)系，分析RPR技術(shù)的主要技術(shù)特點(diǎn)，并探討數(shù)據(jù)網(wǎng)發(fā)展中應(yīng)用RPR技術(shù)的可能性，以及需要重點(diǎn)開(kāi)展的工作。

二、RPR的發(fā)展及特點(diǎn)

RPR（彈性分組環(huán)）是IEEE802.17工作組（局域網(wǎng)/城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)）正在標(biāo)準(zhǔn)化的一種新的MAC層技術(shù)，是一個(gè)工作在OSI協(xié)議棧第二層的介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）協(xié)議，具有和物理層的無(wú)關(guān)性，可運(yùn)行于SONET/SDH、Ethernet和DWDM之上。

RPR技術(shù)吸收了千兆以太網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，吸收了SDH的電信級(jí)特性與以太網(wǎng)面向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高帶寬分發(fā)、靈活性、可擴(kuò)展能力和APS故障自愈的高可靠性等特性，RPR不僅支持IP業(yè)務(wù)，而且支持傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)。RPR將用以取代SDH來(lái)組建以數(shù)據(jù)為中心的城域網(wǎng)絡(luò)，為運(yùn)營(yíng)商提供彈性、快速故障自愈能力、性能監(jiān)視能力，是一種很好的組網(wǎng)方案。RPR基于環(huán)型拓?fù)涮峁?shù)據(jù)優(yōu)化的帶寬管理、高性價(jià)比多業(yè)務(wù)傳輸解決方案，RPR是針對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特征而提出的對(duì)現(xiàn)有城域網(wǎng)和核心網(wǎng)的技術(shù)演進(jìn)方案。

三、RPR原理

1.RPR的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

設(shè)RPR網(wǎng)由4個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含3個(gè)緩存器，即接收緩存、發(fā)送緩存和轉(zhuǎn)發(fā)緩存（或稱插入緩存）。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠趦蓚€(gè)正反方向的光傳輸環(huán)，相鄰節(jié)點(diǎn)通過(guò)一對(duì)光纖相接，節(jié)點(diǎn)間使用光纖連接，也可用WDM進(jìn)行擴(kuò)容。RPR的內(nèi)環(huán)和外環(huán)都作為傳送RPR封裝的數(shù)據(jù)幀和控制幀的工作通道。RPR支持點(diǎn)到點(diǎn)傳輸，也支持組播傳輸。因而對(duì)數(shù)據(jù)傳輸更有利。

2.RPR分層參考模型

RPR的協(xié)議分層模型仍遵守開(kāi)放式系統(tǒng)互連（OSI）參考模型，但作了一些補(bǔ)充，通過(guò)研究得知，RPR的主要功能是OSI七層模型中的下兩層，即它必須支持物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能。其中物理層可采用以太網(wǎng)技術(shù)、SDH技術(shù)或WDM技術(shù)，因此物理層對(duì)上層是透明的。鏈路層由MAC和LLC子層組成。其中MAC子層為媒體接人控制，用于控制多種媒體的接入方式；LLC為鏈路邏輯控制，用于流量控制、業(yè)務(wù)等級(jí)支持（SIA）、拓?fù)渥詣?dòng)識(shí)別，以及保護(hù)倒換等功能。

3.基本MAC協(xié)議

RPR的基本結(jié)構(gòu)就是一個(gè)緩沖插入環(huán)（BIR），在RPR網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都存在3個(gè)緩沖存儲(chǔ)器（接收、發(fā)送、轉(zhuǎn)發(fā)）。當(dāng)報(bào)文到達(dá)某節(jié)點(diǎn)時(shí)，經(jīng)地址匹配認(rèn)為本地就是目的地，則把該報(bào)文存人本地的接收緩存器；如果目的地不在本地，則經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)緩存器發(fā)出；如果本地有要發(fā)送的幀，則通過(guò)發(fā)送緩存器發(fā)出。

設(shè)置這3個(gè)緩存器是為了提高帶寬的利用率。由于RPR網(wǎng)是采用爭(zhēng)用方式共享網(wǎng)絡(luò)帶寬的，有了緩存，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)帶寬正被占用（不空閑）時(shí)，數(shù)據(jù)就暫存在緩存中；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)帶寬有空閑部分時(shí)，就可讓數(shù)據(jù)由緩存轉(zhuǎn)發(fā)，這就提高了帶寬利用率。

四、RPR應(yīng)用及解決方案

RPR主要在城域網(wǎng)骨干和接入方面應(yīng)用，同時(shí)也可以在分散的政務(wù)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)和校園網(wǎng)中應(yīng)用，還可應(yīng)用于IDC和ISP之中。RPR環(huán)網(wǎng)的主要目標(biāo)是建立低成本高性能的城域網(wǎng)，作為城域網(wǎng)中IP業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)絡(luò)，由于其具有較好的QOS特性和帶寬保證，因此也可應(yīng)用于接入網(wǎng)和VPN業(yè)務(wù)。

1.城域網(wǎng)骨干應(yīng)用

RPR網(wǎng)絡(luò)可通過(guò)裸光纖直接相連，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，節(jié)省用戶對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的投資；網(wǎng)絡(luò)具有高的可靠性，可提供50ms電信級(jí)的快速保護(hù)倒換；同時(shí)RPR環(huán)網(wǎng)可提供高的速率，以及很高的帶寬利用率，滿足城域網(wǎng)骨干的需要。

匯聚層和骨干層可建立各自的RPR環(huán)網(wǎng)，同時(shí)支持以太網(wǎng)和SONET/SDH物理層，可接入以太網(wǎng)交換機(jī)和路由器。

2.城域網(wǎng)接入應(yīng)用

RPR可為城域網(wǎng)中分布較散的商業(yè)樓、居民樓以及住宅區(qū)用戶提供低成本、高性能接入功能，用戶可以從中獲取寬帶接入、VPN、VoIP等多種不同級(jí)別的服務(wù)，服務(wù)商可根據(jù)用戶的需求和費(fèi)用的情況，開(kāi)展不同的業(yè)務(wù)。

在接入部分，RPR對(duì)不同用戶網(wǎng)絡(luò)使用時(shí)段的不同提供了一個(gè)很好的解決方案，行業(yè)客戶白天網(wǎng)絡(luò)流量大一些，而居民小區(qū)則在晚上大一些。同時(shí)可利用RPR的公平機(jī)制，可保證接入用戶帶寬的公平性，不會(huì)出現(xiàn)部分用戶的擁塞，具有很好的可管理性。

環(huán)節(jié)點(diǎn)的可擴(kuò)展性能夠很好地解決了分散客戶接入的不確定性，使網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃變得簡(jiǎn)單，即插即用的特點(diǎn)大大縮短了業(yè)務(wù)的開(kāi)通時(shí)間，提高了業(yè)務(wù)提供的靈活性和服務(wù)質(zhì)量。

3.區(qū)域網(wǎng)應(yīng)用

RPR可為具有分散機(jī)構(gòu)和分支的區(qū)域網(wǎng)，如政務(wù)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)和校園網(wǎng)提供組建核心層的功能，提供各辦公機(jī)構(gòu)用戶、數(shù)據(jù)中心、Internet等連接，提供對(duì)現(xiàn)有FDDI環(huán)網(wǎng)的一種邏輯優(yōu)化，并保留自愈環(huán)的特性。

RPR具有的穩(wěn)定性高、管理性好、可靠性高的特點(diǎn)，可為企業(yè)網(wǎng)用戶建立低成本、高效、安全的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)支持MPLS，可開(kāi)展VPN業(yè)務(wù)。在使用MPLSVPN時(shí)，MPLS標(biāo)簽在環(huán)上不改變，每個(gè)LSP將整個(gè)環(huán)作為一跳，既加快前傳速度，又減少每節(jié)點(diǎn)的MPLSLSP表的大小。

4.IDC應(yīng)用

IDC可提供虛擬主機(jī)和主機(jī)托管業(yè)務(wù)，在大量Web服務(wù)器和內(nèi)容服務(wù)器集中上網(wǎng)的場(chǎng)合，環(huán)網(wǎng)可提供有效的解決方案，提供內(nèi)部的高速連接。通過(guò)RPR網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)器，可靠性高，無(wú)單點(diǎn)故障，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，公平機(jī)制使得節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)不會(huì)出現(xiàn)擁塞。

路由器的RPR接口支持VLAN802.1Q，支持VLAN的透?jìng)鳎梢园葱枰獙⒃撐锢斫涌谕ǖ阑癁槎鄠€(gè)邏輯接口，為同一物理端口上的多個(gè)子網(wǎng)提供有效的隔離，同時(shí)大大節(jié)省IP地址。

5.ISP應(yīng)用

傳統(tǒng)的POP點(diǎn)內(nèi)的連接通常采用快速以太網(wǎng)的交換和點(diǎn)到點(diǎn)的連接，其缺點(diǎn)主要是設(shè)備組成復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)部件較多、帶寬利用率不高、負(fù)載不均衡、不易擴(kuò)展等。通過(guò)改造使用RPR環(huán)網(wǎng)，可使網(wǎng)絡(luò)拓樸簡(jiǎn)潔，IP地址得到節(jié)省，光纖資源得到較高利用，可靠性也得到提高，同時(shí)，IP環(huán)網(wǎng)RPR的公平性也使得核心設(shè)備的端口壓力得到很大緩解。

五、公平算法

環(huán)網(wǎng)的資源在結(jié)點(diǎn)之間是共享的，RPR將提供一種整個(gè)環(huán)網(wǎng)級(jí)別的全局公平算法，以保證節(jié)點(diǎn)間公平享用帶寬，同時(shí)又盡力提高帶寬的最大利用率。RPR環(huán)網(wǎng)結(jié)點(diǎn)將監(jiān)測(cè)自身帶寬資源的使用情況，同時(shí)在節(jié)點(diǎn)間提供顯式的反饋機(jī)制。對(duì)于公平算法的Congestion Dectection，除了具有通過(guò)Transitbuffer門限判斷擁塞外同時(shí)，RPR還加入了ingressheadoflinetiner以及l(fā)owpriority+excess lowpriorityoutpu-tratemonitor兩個(gè)判斷條件，使算法更加有效。

公平算法能夠自動(dòng)動(dòng)態(tài)的對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行調(diào)控，盡量避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，對(duì)于突發(fā)的大數(shù)據(jù)流量進(jìn)行有效地調(diào)節(jié)，保證用戶正常地使用網(wǎng)絡(luò)。

RPR使用獨(dú)特的技術(shù)來(lái)合理的利用現(xiàn)有的帶寬，提高帶寬利用率，具體分為以下三個(gè)部分：

確定節(jié)點(diǎn)擁塞的門限；確定節(jié)點(diǎn)向其它節(jié)點(diǎn)廣播的速率；確定節(jié)點(diǎn)本地能允許上環(huán)的速率。

其原理是：當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)有擁塞發(fā)生，它將通過(guò)與傳送數(shù)據(jù)相反方向的結(jié)點(diǎn)發(fā)送擁塞公告（Advertise），告知一個(gè)Advertise速率，上游節(jié)點(diǎn)利用這個(gè)Advertise速率，通過(guò)反壓信號(hào)通知Host/L3，來(lái)調(diào)整自己允許上環(huán)的速率，以不超過(guò)擁塞節(jié)點(diǎn)Advertise速率，如果該節(jié)點(diǎn)也發(fā)生了擁塞，就同樣計(jì)算其Advertise速率發(fā)到其上游節(jié)點(diǎn)。

帶寬管理只作用于低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包，對(duì)于高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包和控制包不起作用，可以保障高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

六、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，RPR技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中，一定要更加重視RPR技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)和難點(diǎn)，針對(duì)RPR技術(shù)的特點(diǎn)，提出應(yīng)用的方案，將RPR技術(shù)應(yīng)用到數(shù)據(jù)網(wǎng)中，一定要采取更加有效的方法。

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