RPR技术（应用于城域网和广域网的优化协议）

背景

IP数据业务的快速发展，使以太网局域网飞速发展，这就需要一个高速的MAN或WAN把它们连接起来，很多厂商提出了IP over ATM或IP over SDH的方案，利用的协议有MPoA和PoS，但是它们都有一个缺点，就是当第2层的服务进入第1层的WAN结构时，它们的带宽是静态分配的，这样带宽的利用率不高。一个好的解决方法是采用光以太网RPR技术（Optical Ethernet RPR），它使RPR环上的设备共享环上的所有或部分的带宽。

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，QoS没有保障，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。

关键技术

网络都有其物理结构和逻辑结构，物理结构的选择受到经济可行性的限制，而逻辑结构的选择则要依赖其运行的业务。网络更需要一个弹性的逻辑结构，因为这样更有利于业务的运行，即要求在物理结构上自由选择逻辑结构。光纤环是一个非常有效的物理结构，而RPR就是在这种环上运行分组交换业务，它提供在这种环上选择所有逻辑结构的弹性。在电路交换中，每个电路的带宽是固定的，不可能根据业务的情况预先分配带宽，这样对于现在的数据业务，尤其是IP业务，利用率非常低，RPR通过分组的优先级动态地提供虚拟的带宽分配表，以便充分地利用带宽。RPR一个很大的优点就是有效的利用带宽，它采用以下技术：

统计的空间复用技术

RPR协议的主要特征是统计空间复用技术（Spatial Reuse），即空间的再利用能力，应用在环形的拓扑结构中增加环的传输效率。它容许信息在发送点和接收点沿着环双方向传送，并不利用环上其他段的带宽，在接收节点把信息从环上剥离下来，环上其他段的带宽可以被其他分组利用。接收点从环上剥离信息，和以前的基于环的协议如令牌环网、光纤分布数字接口（FDDI）不同，它会排除流量中被源节点占用的多余带宽，信息剥离后并不占用带宽。空间再利用的机制在城域网中是非常有用的，它大大提高了带宽的利用率和有效带宽。

环级汇聚

RPR第二个特征是环级汇聚（Ring-level Aggregation）而不是节点级的汇聚，宽环汇聚容许通过统计复用容纳更多的用户，提供统计的流量，容许高的带宽预定率。RPR环中每一个节点都执行SRP公平算法。

拓扑的自动识别技术

在RPR环中，每个节点掌握着环的状态信息，在平时，节点没有任何拓扑更新的信息，当环初始化、新节点加入、环保护切换时，自动识别模式启动，节点触发器向环中的所有具有逻辑地址的节点发出Layer2消息，各个节点根据这个消息判断发生状态变化的节点和它的链路状态。这样在非常短的时间内，所有RPR环上的节点都收集到环的状态信息，其中包括在环的两个方向上到达另外节点需要的段数、环上每个光纤的状态。

消除备份带宽的技术

RPR为SDH传输提供了快速的保护和检测能力。另外，RPR提供这些能力时，并不需要额外的备份带宽，这点不同于SDH。这样可以节省环上50%的保护带宽备份。

多等级业务的保护机制

RPR非常适合在MAN和WAN的环境中提供业务保护。RPR在监控网络性能的同时，快速的恢复网络、保护倒换的时间小于50ms，类似SDH中

用例

随着时间的推移，特别是Internet的超常规发展，网络所承载的业务流量发生了很大的变化。一方面网络中的业务流量持续不断呈指数型增长；另一方面数据业务流量渐渐超过其他的业务而成为网络中占主导地位的业务流量。面临着这些改变，现有的城域网技术也渐渐暴露出了很多问题。因此，很多运营商都意识到必须将他们现有的针对话音优化的网络演变成针对数据优化的网络。近两年来各种新一代的城域网技术层出不穷，其中弹性分组数据环（RPR -Resilient Packet Ring）技术以其技术的先进性、投资的有效性、性能的优越性、支持业务的多样性，提供了一个很好的解决方案。

众所周知，SDH和以太网在处理城域网环形结构上的数据业务时都不是很理想。SDH具有环形拓扑结构的优势，但是不能很有效地处理数据业务，浪费环上的带宽。以太网本身很适合数据业务的传输，但却很难在环网上提供电信级的服务。RPR技术吸收了SDH和以太网技术的优点，为运营商和专网用户提供了一个面向IP分组优化、又同时支持TDM业务交换的解决方案。RPR技术从2001年起一经提出，就名列世界10大电信热点技术之一，在2002年更被评为世界10大电信热点技术之首。

RPR的具体实现方案可以分为三类：独立式的基于2层的RPR实现方案；基于路由器的单卡RPR实现方案；基于MSTP的RPR实现方案。对于这三种RPR的实现方案，都各有厂家推出相应的产品。独立式的基于2层的RPR实现方案主要适用于IP城域网的接入层和汇聚层，是目前最成熟的一种解决方案。有的厂家将MPLS技术、时钟同步技术、CWDM技术和电视视频广播技术与这种2层的实现方案结合在一起，从而提供面向IP优化，并同时支持TDM业务的宽带多业务解决方案。另外，有的厂家推出的基于2层的RPR产品具有很强的组网能力，可以支持线性、相切环、相交环等拓扑结构以及双节点互连（DNI）跨环保护等。具有这些增强功能的基于2层的RPR产品也可以应用于小城市中IP城域网的核心层。

基于路由器的单卡RPR实现方案主要应用于IP城域网的核心层和汇聚层，多数厂家都是以现有的路由器产品为平台，通过增加板卡来实现RPR的功能。这种实现方案可以看作是对现有路由器组网的一种优化，在节省光纤资源的同时，可以大大加强其保护性能，获得50ms的环路保护功能。

基于MSTP的RPR实现方案，实际上是在MSTP环网带宽上划分出独立的通道来支持RPR技术。与传统SDH相比，虽然MSTP引入了2层交换技术以实现以太网业务的带宽共享，并通过GFP实现以太网帧到SDHVC容器的映射，以及采用了虚级联和LCAS技术增强虚容器带宽分配的灵活性和可靠性。但是由于以太网技术应用于环型网时固有的缺点，很多厂家都在考虑将RPR技术引入新一代的MSTP中，从而为支持数据业务提供全面的解决方案。

在TDM业务占主导地位时，基于MSTP的RPR实现方案将成为最佳的多业务传输平台，但是其产品的商用还有待时日；而在数据业务占主导地位时，独立的基于2层的RPR实现方案将成为最佳的多业务传输平台，目前这种实现方案已经有了较成熟的产品并得到了大量的应用。在IP城域网中由于处理的业务主要是数据，所以可以预计独立的基于2层的RPR实现方案以及基于路由器的RPR实现方案作为一种很好的优化解决方案将广泛应用于IP城域网的建设中。