基于RPR的城域网结构及关键技术分析

1 引言

城域网概念是由计算机网络演化而来的，是指介于广域网和局域网之间，在城市及郊区范围内实现信息传输与交换的一种网络。从较严格的定义来看，城域网跨接于长途网与接入网之间，它们在城域范围内（即企业间、局间的城域连接）疏通业务以及传送出入汇接点（POP）的业务。其结果是，城域网受两个关键因素的推动，即用户要求和支持这些要求的技术。城域环境是通信网中最复杂的环境，城域网必须包容各种不同的网络协议和信道速率。目前，城域网的解决方案十分活跃，有基于SONET／SDH的、基于ATM的，也有基于以太网或WDM的以及MPLS和RPR（弹性分组环技术）等。其中，基于RPR的城域网解决方案在未来具有非常广阔的应用前景。

2 城域网的发展

城域网概念是由计算机网络演化而来的，是指介于广域网和局域网之间，在城市及郊区范围内实现信息传输与交换的一种网络。从较严格的定义来看，城域网跨接于长途网与接入网之间，它们在城域范围内（即企业间、局间的城域连接）疏通业务以及传送出入汇接点（POP）的业务。其结果是，城域网受两个关键因素的推动，即用户要求和支持这些要求的技术。城域环境是通信网中最复杂的环境，城域网的特点是，必须包容各种不同的网络协议和信道速率。

今天的城域网正在发生巨大的变化，技术和用户的机制发生了转变，城域市场正在迅速成为一个激烈竞争的场所。长途DWDM容量与IP带宽需求的剧增把城域网推到了十字路口。近年来，城域网中引入多种先进技术，速率不断提高，业务趋于多样化。城域网所提供的带宽已从155Mbps、622Mbps向2.5Gbps以及10Gbps发展。一些运营商不仅提供更大带宽，而且还向用户做出服务质量承诺。城域网正在朝着一个能够承载话音、数据和视频等所有比特流的多业务网演变。要变成一个必须包容所有协议、速率和业务的中间环节，其地位变得越来越重要。因此，必须用新的思路、新的方案、新的技术去支持它，不让城域网成为处在LAN与WAN之间妨碍发展的瓶颈。总的来说，下一代城域网应该满足以下几个技术特点：

(1) 网络体系结构的对IP优化，对IP分组转发的优化－L2 domain的扩展。

(2) 有效承载传统专线业务，提供不同等级的QoS服务。

(3) 具有可靠的稳定性、自愈能力和可扩展能力。

(4) 动态带宽分配，具有严格的拥塞控制和服务保障机制。

3 基于RPR的城域网结构及特性

众所周知，SONET和以太网都不是环形网络上处理数据业务的理想方式。SONET在环形拓扑上既无优势可言，也不能有效的处理数据业务，同时还浪费带宽。以太网尽管天生适合传送数据业务，事实上却难以在环上实现，也不能充分利用环形拓扑的网络容量。如图1所示弹性分组环正是为满足以包为基础的城域网的需求而设计的一种网络体系结构和技术。与建立在以太交换或SONET 分叉复用基础上的正规体系结构不同，弹性分组环以一种清洁的平台解决了城域网的瓶颈问题。

图1 基于RPR的城域网应用实例

RPR在城域核心被用来改进SONET／SDH或DWDM环的数据处理特性，并具备非常快（小于50ms）的保护切换能力，更重要的是它同时传送MPLS标签交换信息。除了传输的可靠性，它还能有效地保证中央环上的各个节点公平地共享带宽，减少了广播业务对带宽的要求，并且提供有效的本地CoS和QoS能力，是构成端到端QoS解决方案的一部分。RPR物理层的灵活性允许它与旧的技术（SONET、DWDM甚至裸光纤）很好地集成。在有SONET／SDH环存在的地方，RPR能在SONET环上全部或者部分地被部署；在运营商安装了DWDM设备的情况下，RPR能简单运行在一个或者几个波长上；在只有裸光纤的情况下，RPR也能直接运行在裸光纤上。在所有情况中，它都保持了一个独立的基础设施以支持语音业务，我们可以认为基础设施在物理层“收敛”了，这是一种既切合实际又成本低廉的声音和数据融合方法。RPR的协议栈层次如图2所示：

图2 RPR协议栈结构图

RPR技术具备了新一代城域接入网应有的特点，其中包括：

技术的先进性

弹性分组数据传送以IP业务为核心，适用网络发展的方向。RPR充分简化网络层次， 避免了ATM和SDH层的开销，提供了空间复用技术和统计复用功能，保证高带宽的高利用率，相对TDM网络可大大提高带宽利用率。 　　

网络的可靠性

RPR的网络具有完善的网络性能监测、错误定位等网管功能。现在的RPR的设备都采用数据通道和控制通道冗余备份设计，保证了网络设备运行具有电信级的可靠性。当光纤中断或网络设备发生故障时，通过50ms的环自愈和快速倒换保护关键业务，并按服务等级依次倒换非关键性的业务。

可管理性

RPR能根据配置信息自我设置，还支持综合电信管理标准的故障、设置、计费、动态的带宽管理功能、性能监测和安全(FCAPS)要求。

质量保证

RPR提供多等级、可靠的分级服务，QOS机制可以在高速光网络层入口/出口的接口处提供延时控制、数据包丢失和各种混合业务类型的运营模式，并提供必要的带宽保证。

支持传统业务

RPR支持语音业务，可以对直接支持T1/E1，或者对语音信号分组后（例如IP化后）传输，满足传统业务需要的QoS和接口要求，使得传统业务能逐步地转移到为专门为传输数据而优化的光网络上，网络运营商在建设了面向IP为核心的城域网的同时，既可提供VoIP业务，又可承载传统的PSTN业务。

低成本

弹性分组环技术通过最优路径选择、空间再利用、统计复用和两个同时工作的环路，最大程度地提高光环路的工作能力，将初期和增长投资都降到最低。RPR设备高度集成提供了低成本的运行管理、维护和操作费用。

兼容性

各厂家弹性分组设备都支持标准的接口10/100BaseT和千兆以太网接口，有的还支持E1/T1和STM-N。

以弹性分组环技术为基础的城域网可以提供语音、专线业务、各种数据业务的支持，提供了三网合一的平台基础，对于电信网络运营者，尤其是不断涌现的新电信运营商来说，弹性分组数据环（RPR）技术以其各方面的优势提供了一个良好的IP城域网组网方案。随着IEEE802.17协议标准的更新和出台，预计RPR技术将以其各方面的优势，在新一代城域网的建设中得到广泛应用。