RPR应用及测试 肖磊肖磊一、RPR技术简介二、RPR的应用三、RPR的测试一.RPR技术简介以太网IP数据采用尽力传送的机制，是现在广泛采用的局域网技术，具有很好的扩展性，很适应现在的突发性数据业务，但是它没有QoS保障，保护倒换的能力也很差。SDH设备具有小于50ms的倒换时间，有多种保护方式，具有良好的QoS，但是SDH采用的是固定传送带宽，传送IP数据业务的效率不高，造成很大的浪费，SDH对数据业务的传送不是最佳的选择。服务提供商和企业需要一种扩展性好、能够健壮地应用在城域网和广域网上、以千兆的速度传输IP信息包的技术。因此，2000年11月正式成立了IEEE 802.17 弹性分组数据环工作组(RPRWG)，希望开发一个RPR (Resilient Packet Rings) MAC标准，优化在LAN、MAN和WAN拓扑环上数据包的传输。RPR技术现在已在中国和世界上逐步进入成熟发展期。它很好地将数据交换的灵活性和传输网络的可生存性结合在一起。该技术一方面吸收了以太网技术的优点，如经济、灵活和可扩展性好；另一方面吸收了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。一.RPR技术简介弹性分组环（RPR，Resilient Packet Ring）是IEEE 802.17 工作组制定的一种第2 层媒介访问控制（MAC）技术。RPR 可以用于局域网、城域网和广域网。RPR 与媒介无关，它没有定义新的物理层。RPR 定义了两种协调子层以太网协调子层和SDH/SONET 协调子层，可以使用以太网物理层和SDH/SONET 物理层。内嵌RPR 的基于SDH 的MSTP 可以解决城域网中话音和数据业务传输之间的矛盾：传统SDH 技术支持TDM 业务的传输，保证窄带业务的传输质量；而RPR 技术则保证数据业务高效地传输。二.RPR的应用1.工程案例2.用以太网技术实现方案3.用RPR技术实现方案4.RPR的特点总结 1.工程案例l某工程业务需求如下： 1.站点个数约10个左右。2.中心局需200M带宽传递各站的实时监控业务（每个站 点同传4个高清摄像头信号）。3.中心局需小带宽传递实时控制信号。4.各站间需小带宽传递多类业务信息。l业务情况分析：1.实时监控业务要求带宽大，时延低。2.实时控制信号要求优先级高，必须保证最小带宽。3.多类业务信息要求业务隔离，采用多条VLAN。 2.用以太网技术实现方案A.采用星形组网方式，大汇聚比。1.对中心局来说，与各站互通实时监控业务就需要9x200M的带宽，带宽压力很大。2.如果实时控制信号和多种业务信息再走独立的WAN口通道，则中心局必须更大汇聚比的机盘(WAN10-18)，且还需占用更多带宽。3.如果与监控业务共享通道，则必须保证实时控制信号的最小带宽。（可提高优先级解决）WAN1WAN9本站带宽太大,汇聚比也太大 2.用以太网技术实现方案B.采用环形组网方式，破环成链。1.如果采用环网，为防止广播风暴，需起用STP生成树。但收敛较慢，业务中断时间长(数10秒)2.如果采用链形组网，则不具备以太环网保护功能，一断俱断。3.如果将实时监控设为高(或着同级)优先级，则控制信号和其他业务可能被完全挤占带宽，导致业务中断。(起用二层流保证带宽还不够完善)4.如果将实时控制信号设为最高优先级；实时监控业务设为中等优先级。则实时监控业务会经常丢帧，画面卡。WAN1WAN2WAN1WAN2(共享)通道保护性差，低优先级业务带宽无法保证。 3.用RPR技术实现方案拓扑结构：环1环01.可采用Steering或Wrapping方式保护。业务中断保护时间小于50ms.2.根据业务特点，实时监控业务设为A类业务，保证低延时。3.实时控制信号可设为A类或B类业务。保证最小带宽。4.各站的普通业务信息可设为B类或C类业务。 3.用RPR技术实现方案具体配置：环1环01.交叉配置(2个VC-4)：W.1-2 to T.1-2 E.1-2 to T.9-102.单盘配置：3. 每个节点配置不同的RPR节点地址，如：4. 00 00 00 00 00 015. 每个节点配置A类业务保证带宽200M，配置B类业务保证带宽10M。6. 每个节点配置保护方式为Steering。W.1-2E.1-2W.1-2E.1-2 3.用RPR技术实现方案具体配置： 4.RPR的特点总结 相对与以太网的优点共享通道，节省带宽。支持业务分类，具备带宽分配调节能力提供环网保护功能。 RPR技术的局限只支持双环的网络拓扑；不是所有的应用环境都能发挥优势；业务的处理颗粒度还不够细。 RPR弹性分组环概括的说就是以太网环网，提供共享的通道带宽。为了解决竞争带宽，加入了业务分类及公平算法功能；为防止环网广播风暴，加入了环选择功能；为了提高安全性，加入了环网保护功能；并因此加入了拓扑功能，对环选择、环保护等提供支持基础。三.RPR的测试1.RPR层次,功能结构2.根据功能结构,分块测试 1.RPR层次,功能结构内嵌RPR 的基于SDH 的MSTP 功能框图透传 1.RPR层次,功能结构RPR与OSI 参考模型的关系图 1.RPR层次,功能结构 CXE1000Maple MadridDatamapperPM5307用户侧，8个100M口，2个1000M口2个1000M内口，聚合业务分类SPI3接口，使用3个通道RPR功能SPI3接口，使用2个通道映射功能 RPR2500盘基本模块 1.RPR层次,功能结构L2SW接口转换业务分类流控RPRVC4 VC12 EOS背板总线速率适配2GESPI3SPI32.5G8FE+2GERPR 2500 单盘基本框图RPR模型的关系图 1.RPR层次,功能结构内嵌RPR 的基于SDH 的MSTP 环和节点的结构从小环1 发送、从小环0 接收的物理层标识为西向物理层（west PHY）从小环0 发送、从小环1 接收的物理层标识为东向物理层（east PHY） 1.RPR层次,功能结构从小环1 发送、从小环0 接收的物理层标识为西向物理层（west PHY）；从小环0 发送、从小环1 接收的物理层标识为东向物理层（east PHY）；当环上某个节点SX 的输出直接输入到节点SY，节点SY 就称为SX 的下游（downstream）。当节点SY 称为SX 的下游（downstream）时，SX 就是SY 的上游（upstream）。例如，在小环0 上，节点2 是节点1 的下游。在小环0 上，节点1 是节点2 的上游。 环0及环1的定义 1.RPR层次,功能结构L2 SWLAN1-LAN10WAN9-10(GE)聚合方式2G带宽东向接口VC-4通道916西向接口VC-4通道18 机盘内通道示意图交叉配置(8个VC-4)：W.1-8 to T.1-8 E.1-8 to T.9-16注意：不需要指定WAN口 1.RPR层次,功能结构上环下环及过环转发L2 SW环选择环0通道环1通道西向接口东向接口环0环0环1环1过环转发上环下环 2.根据功能结构,分块测试a)SDH物理层适配测试 主要检测数据适配到SDH层传送并指配SDH虚容器作为传送通道的功能。b)RPR业务适配功能测试 主要检测以太网业务适配到RPR MAC 层的功能；应该支持单播、组播、广播多种数据传输方式；c)RPR MAC层功能测试d)五大功能块拓扑发现、环选择、保护、公平算法、 OAM。 2.根据功能结构,分块测试L2SW接口转换业务分类流控RPRVC4 VC12 EOS背板总线速率适配2GESPI3SPI32.5G8FE+2GERPR 2500 单盘基本框图RPR模型的关系图 2.根据功能结构,分块测试a)SDH物理层适配测试 b) 节点上环及下环带宽测试测试节点上环的最大带宽以及下环的最大带宽RPR环路最大带宽测试 测试RPR环路可以达到的最大带宽容量（环0和环1带宽之和） 带宽映射颗粒调整测试测试RPR环路带宽对映射方式VC-4/3/12的支持情况，及不同映射方式下的带宽利用率。 2.根据功能结构,分块测试a)SDH物理层适配测试 b) L2 SW环选择环0通道环1通道西向接口东向接口环0环0环1环1上环下环测试上环及下环带宽测试RPR环路最大带宽 2.根据功能结构,分块测试b)RPR业务适配功能测试 RPR接入侧的单播、组播、广播帧等测试测试RPR对以太网几种转发方式的支持情况RPR地址动态学习、老化、地址表容量等功能测试测试RPR关于地址表的几项性能 2.根据功能结构,分块测试b)RPR业务适配功能测试 RPR数据帧结构 2.根据功能结构,分块测试c)RPR MAC层功能测试拓扑发现功能环选择功能Steering和Wrapping保护功能公平协议功能网管的操作、管理和维护(OAM) 2.根据功能结构,分块测试拓扑发现功能测试 RPR具有拓扑管理功能，能识别各个节点， a) 确定/检验环路中节点间的连接与顺序。 b) 保证环路中所有节点在一个环路流通周期内生成一个统一的当前拓扑映象。 c) 环路中无需主节点 d) 独立于且无需管理系统。 e) 支持环路中节点的动态加入与删除。 f) 检测节点间的错误连接。RPR拓扑发现协议用于节点间物理链路配置的发现。它并不负责动态链路状态信息的检测。拓扑发现协议被RPR保护及拥塞防止等其它协议用到。 2.根据功能结构,分块测试环选择功能测试 环选择的主要作用是为每一个上环的数据帧选则一个适当的环标识。这个选择是根据数据帧的环标识参数，当前MAC保护参数，和当前拓扑和状态数据库做出决定的。本地业务上环选择根据最短路径原则选择内环或外环作为输出环； 2.根据功能结构,分块测试Steering和Wrapping保护功能测试 A. Steering 保护在Steering保护中，当节点检测到失效时，不需要进行倒换过程，而是向环网上每个其他节点发送一个保护请求消息，并在保护请求消息中指示故障的发生；其他节点收到该消息后，根据消息内容更新自己的Steering数据库。数据库内容将决定业务将发生0环还是1环，并最终使得业务不再通过失效的链路。在数据库更新之前，已发送的帧如果要通过失效的链路，他们将会被丢弃。在Steering保护中，一旦链路失效触发保护，多播帧就要向两个环发送，并且多播帧的TTL字段应设置为发送节点到达故障节点之间的节点数。在故障恢复后，复制的帧就不能被接收。 B. Wrapping 保护在支持RPR Wrap 保护的环网，如果设备检测到故障，通向失效处的业务被倒换到反方向的另一个环上。并且在保护协议的作用下，在失效方向的相邻节点上也发生Wrap倒换。所有通向失效处的业务将被环回。 2.根据功能结构,分块测试A.源节点导向方式源节点导向方式（Steering）B.环回方式环回方式（Wrapping） 2.根据功能结构,分块测试公平协议功能测试 公平协议支持RPR 环路中各节点带宽的动态公平分配；为了确保环路带宽的最大利用率，采用带宽的公平分配必须对数据流量的变化作出快速响应。 A. RPR MAC 层具有服务等级分类功能。层具有服务等级分类功能。上环数据被分为三种业务类型： ClassA 业务是一种分配了固定的带宽(CIR)，它提供最小的端到端延时和抖动。ClassB 业务是也分配了固定带宽，并为该带宽之内的数据流量提供可控的延时和抖动；而ClassB 中超过固定带宽的那部分业务流量做为剩余带宽（EIR）业务。ClassC 业务没有分配固定的带宽。做为EIR 的ClassB 业务和lassC 业务一起，被MAC 实体做为可公平的（FE）业务发送，这部分业务不提供时延和抖动的保证。 B. RPR MAC 层具有按服务等级调度业务的能力。层具有按服务等级调度业务的能力。RPR公平算法RPR各节点采用的一种公平机制，被用来保证RPR环网出现拥塞或负荷严重时，各节点发送业务的公平性。RPR公平算法只应对可公平的业务，即EIR的lassB业务和classC业务起作用。公平业务（FE）的传送是随机的，它使用线路带宽中未被分配的带宽和或者是收回的未用分配带宽传送业务。公平业务不提供最小带宽和最大抖动的保证。加权的公平算法能根据节点的优先级来分配各节点的提供的公平业务带宽。 2.根据功能结构,分块测试RPR的操作/管理和维护(OAM)RPR 的管理功能包含三个部分： a) 配置管理配置管理负责操纵、识别各节点和各节点之间的链路，并从中提供和收集数据。配置管理负责节点的安装和配置，并使网络可用。 b) 故障管理故障管理负责检测、隔离和纠正网络中的异常情况。它负责检测和处理网络中的故障，并向管理系统上报。 c) 性能管理性能管理分析和上报各节点的运行，网络的效率和各节点提供的服务。性能管理提供衡量服务质量的机制，并向管理系统上报统计信息。 谢 谢！