光以太網彈性分組環技術

光以太網提出的背景

IP數據業務的快速發展，使以太網局域網飛速發展，這就需要一個高速的MAN或WAN把它們連接起來，很多廠商提出了IPoverATM或IPoverSDH的方案，利用的協議有MPoA和PoS，但是它們都有一個缺點，就是當第2層的服務進入第1層的WAN結構時，它們的帶寬是靜態分配的，這樣帶寬的利用率不高。一個好的解決方法是采用光以太網RPR技術（OpticalEthe.netRPR），它使RPR環上的設備共享環上的所有或部分的帶寬。

以太網IP數據采用盡力傳送的機制，是現在廣泛采用的局域網技術，具有很好的擴展性，很適應現在的突發性數據業務，但是，QoS沒有保障，保護倒換的能力也很差。SDH設備具有小于50ms的倒換時間，有多種保護方式，具有良好的QoS，但是SDH采用的是固定傳送帶寬，傳送IP數據業務的效率不高，造成很大的浪費（表1），SDH對數據業務的傳送不是最佳的選擇。

光以太網RPR綜合了以太網和SDH的優點，它定義了一個獨立的物理層——彈性分組環媒介訪問控制層，該標準將幫助網絡設計者設計網絡時不必依賴特定廠商的設備，該標準將給各個廠商提供互通性，從而增加競爭，降低用戶的投資。它提供了一個雙環結構，在環上傳送反方向的信號，并提供保護，它解決城域網中大量使用的環技術中的多業務傳輸問題，而以太網解決了點到點傳輸的問題。


彈性分組環

彈性分組環（RPR）就是要在城域網和廣域網中提出一個新的媒介訪問控制層，以延伸現在廣泛采用的以太網。它在終端用戶服務方面和以太網協議兼容，RPR補充終端用戶以太網業務，它提供一個有效的傳輸協議，使多位用戶的以太網原始數據在城域網上傳輸。RPR標準提供：
*空間重用（spatialreuse）：允許多個信息在環上同時發送。
*當環或節點失效時，高速度的網絡恢復（小于50ms）。
*在單個光通道上通過統計復用有效地利用光纖帶寬，為不同業務動態地分配帶寬。
*提供基于分組交換的網絡，對面向連接的電路交換業務進行簡化和降低成本。

RPR是一個高效的優化協議，可以在環網上傳輸IP數據業務，同時提供小于50ms的保護倒換。RPR將充分應用到城域網和廣域網中，提供高速、可靠的園區網和數據中心的連接。RPR還可以運行在SDH上，RPRMAC和第1層是獨立的，它可以在標準的以太網物理層和SDH幀傳輸上運行。RPR一個很大的應用就是應用在SDH環物理層上，另一個就是以太網物理層。RPR對SONET/SDH是一個補充，SONET/SDH分為獨特的兩層：靜態的時分復用層和監視映射層。RPR用統計的分組交換代替靜態的時分復用，用于控制從環或SDH傳輸層上的節點上下流量，同時提供小于50ms的恢復保護。


光以太網的關鍵技術

網絡都有其物理結構和邏輯結構，物理結構的選擇受到經濟可行性的限制，而邏輯結構的選擇則要依賴其運行的業務。網絡更需要一個彈性的邏輯結構，因為這樣更有利于業務的運行，即要求在物理結構上自由選擇邏輯結構。光纖環是一個非常有效的物理結構，而RPR就是在這種環上運行分組交換業務，它提供在這種環上選擇所有邏輯結構的彈性。在電路交換中，每個電路的帶寬是固定的，不可能根據業務的情況預先分配帶寬，這樣對于現在的數據業務，尤其是IP業務，利用率非常低，RPR通過分組的優先級動態地提供虛擬的帶寬分配表，以便充分地利用帶寬。RPR一個很大的優點就是有效的利用帶寬，它采用以下技術：

統計的空間復用技術

RPR協議的主要特征是統計空間復用技術（SpatialReuse），即空間的再利用能力，應用在環形的拓撲結構中增加環的傳輸效率。它容許信息在發送點和接收點沿著環雙方向傳送，并不利用環上其他段的帶寬，在接收節點把信息從環上剝離下來，環上其他段的帶寬可以被其他分組利用。接收點從環上剝離信息，和以前的基于環的協議如令牌環網、光纖分布數字接口（FDDI）不同，它會排除流量中被源節點占用的多余帶寬，信息剝離后并不占用帶寬?？臻g再利用的機制在城域網中是非常有用的，它大大提高了帶寬的利用率和有效帶寬。

環級匯聚

RPR第二個特征是環級匯聚（Ring-levelAggregation）而不是節點級的匯聚，寬環匯聚容許通過統計復用容納更多的用戶，提供統計的流量，容許高的帶寬預定率。
拓撲的自動識別技術
在RPR環中，每個節點掌握著環的狀態信息，在平時，節點沒有任何拓撲更新的信息，當環初始化、新節點加入、環保護切換時，自動識別模式啟動，節點觸發器向環中的所有具有邏輯地址的節點發出Layer2消息，各個節點根據這個消息判斷發生狀態變化的節點和它的鏈路狀態。這樣在非常短的時間內，所有RPR環上的節點都收集到環的狀態信息，其中包括在環的兩個方向上到達另外節點需要的段數、環上每個光纖的狀態。

消除備份帶寬的技術

RPR為SDH傳輸提供了快速的保護和檢測能力。另外，RPR提供這些能力時，并不需要額外的備份帶寬，這點不同于SDH。這樣可以節省環上50%的保護帶寬備份。
多等級業務的保護機制

RPR非常適合在MAN和WAN的環境中提供業務保護。RPR在監控網絡性能的同時，快速的恢復網絡、保護倒換的時間小于50ms，類似SDH中的自動保護倒換。但和傳統的時分復用的SDH不同，RPR不需要額外的備份帶寬。當故障發生時，節點根據狀態信息（環的兩個方向上到達另外節點需要的段數、環上每個光纖的狀態）進行基于源路由的業務倒換。故障點兩側的節點向其他的節點廣播故障信息，然后每個節點根據業務等級進行保護倒換。倒換的時間小于50ms，并依據新的拓撲結構圖恢復保護級別低的和無保護的業務。這就是RPR基于源路由的保護切換和多等級可靠的QoS服務。

業務的等級分為四等，結合幀結構中的MPLS標簽的CoS字節標識：
*快速傳送業務。具有嚴格的時延、抖動和保護、時鐘同步?？梢詡魉蛯崟r性E1語音業務和圖像業務。
*保障傳輸業務1。用于對時延和抖動無特殊要求，但有帶寬承諾，無突發的圖像、數據業務。*保障傳輸業務2。用于有帶寬承諾，突發型數據業務。采用盡力傳送機制。
*盡力傳送業務。

快速擴展技術

數據業務用戶通常抱怨要花太長的時間開通業務，例如對于DS1和DS3業務用戶，需要6個星期到6個月的時間，而對于OC－3就要花費更長的時間，這些都由SDH的幀結構和電路交換的模型決定。

而RPR系統提供了一個非常簡單的服務模型，環作為一個公共的傳輸媒介，所有的節點共享分組環上的所有帶寬，每個節點可以預見自己可以利用的帶寬，不需要一個點到點、連接到連接的計劃和流量工程。網絡運營商可以輕松地控制網絡的流量和業務質量。RPR網絡可以彈性分配業務，網絡運營商可以為用戶提供多種帶寬的服務，如可以從1M升級到2M、5M、10M或更寬的帶寬。


光以太網結構

RPR光環網采用雙環的結構，在一個環上傳送業務，在另一個環上反方向傳送業務，并互相提供備份。

光以太網RPR可以看做由分布式網橋組成，RPR環上終端設備可以看做一個簡單的以太網段，即RPR協議把光纖環轉換成邏輯上的以太網段。當以太網的IP（或IPX或AppleTalk）信息到達RPR環上的NE端口時，RPR協議給它們分配帶寬，剩余的帶寬還可以提供給其他面向電路交換的傳統業務使用。即可以高效地傳輸數據業務，也可以高效地傳輸實時性的語音業務。

在三種IP在WAN中傳播的方案（PacketoverSDH、ATMoverSDH和光以太網RPR）中，RPR技術的成本最低，對現有的IP協議兼容，結合MPLS協議，可以提供多種業務。

原文轉自：http://www.kjueaiud.com