城域光网络技术 （下）

1. 城域光网络技术（下） 2003年11月

2. 基于RPR技术的城域光以太网 • 弹性分组环（RPR）技术概述 • 动态分组传输技术（DPT） • 弹性分组传输技术（RPT）

3. 弹性分组环技术概述 • 弹性分组环技术是一种全新的为IP数据业务设计的光纤传输技术。 • 采用环行组网技术，将数据、话音、图象业务合一，并解决了QoS分类、环保护等问题。 • 帧封装比POS更为简化和更灵活，同时具有空间复用机制和50ms环自愈保护特性。 • 可以承载具有突发性的IP业务，有的技术还能支持传统语音传送。

4. RPR的标准化 • 在国际上，有3个国际组织在进行RPR的标准化工作：IEEE,IETF和RPR联盟。这3个组织之间相互协作，各有分工。 • IEEE802.17负责RPR相关基本协议的标准化工作。 • IETF于2000年12月正式成立的 IPoRPR 工作组，研究RPR如何同动态路由协议和MPLS相结合，并制定多厂家互通标准。 • 2000年1月成立的弹性分组数据环联盟的工作目标在于支持IEEE802.17工作组的工作，促进RPR技术规范的制定，致力于电信界对RPR的认知和推广工作，加速支持RPR产品的推广过程。其工作侧重于多厂家互通标准制定及互通演示。

5. RPR标准化工作 • 1998年前后，Cisco开始推荐DPT和SRP • 2000年，IEEE成立Study Group • 在2001年3月举行的第一次正式会议上，确定了IEEE Work Group Project。同年11月IEEE 802.17工作组成立 • 2003年7月23日，RPR标准的Draft2.3被WG接受，经过修订，将以Draft2.4提交表决 • RPR联盟也在致力于RPR的标准化

6. IEEE 802.17 标准化进程 • Jan 2001 – Working Group Formed • Mar 2001 – First Working Group Meeting • Summer 2002- First draft • Winter 2002 – Working Group Ballot • Spring 2003 – IEEE 802 Sponsor ballot • Mid 2003 - Standard

7. RPR标准化目标 • 双向反向环结构，支持全双工、空间复用和多播、即插即用，具有防止分组死循环机制 • 媒质独立的MAC层，支持1～10Gbit/s速率 • 高效分组格式，将Ethernet帧映射到802.17帧格式中 • 定义MAC层的帧格式到下列物理层帧格式的映射： • GE、10GE； • STM-4/OC-48、STM-64/OC-192 • 50ms环保护恢复机制 • 支持L2/L3交换 • 支持CoS • 最大分组可达9×103bit

8. RPR三大解决方案 • Cisco——DPT • Nortel——IPT • Luminous、Synarc——RPT

9. 动态分组传输 （DPT） 技术 • 动态分组／包传输（DPT，Dynamic Packet Transport）是Cisco公司提出的一种面向数据分组／包进行优化的光网络解决方案。 • DPT 的核心是空间重用 SRP（Spatial Reuse Protocol）协议——这是一种新型 MAC 控制协议。 • DPT 技术将 IP 路由选择的带宽利用、业务能力与光纤环网丰富的带宽及自愈能力相结合，从而可以较低成本支持多种业务。

10. DPT的网络结构 • DPT环网包括两个方向相反的光纤环，每一个光纤环均可以用来传送数据分组和控制分组。

11. DPT 环网带宽复用 • DPT环网采用了几种有效的措施来获得更多的可用带宽，从而减少DPT环网的经济成本。 • DPT充分利用最新的MAC（媒介接入控制）层协议——空间重用协议（SRP）；以及两种专用的算法——SRP公平机制算法（SRP－fa）和智能保护交换（IPS）。

12. 空间重用协议（SRP） • 空间重用协议（SRP）是一种与媒体无关的MAC层协议，可以用于各种物理层技术之上。 • 空间重用协议SRP的核心是SRP公平机制算法（SRP-fa，SRP Fairness Algorithm）。 • SRP 的特点是“目的地剥离”，这与FDDI 等不同。由于每个环网中的节点都可以同时发送分组，因此提高了整个环网的带宽利用率。

13. 空间重用技术

14. SRP公平算法（SRP-fa） • DPT环网中的每个点都可以执行SRP公平算法（SRP-fa）的备份，以保证整个环网业务的均衡，本地带宽的优化，使DPT环网中的每一段带宽的使用都具有可扩展性。 • 全网公平性（Global Fairness） • 本地优化 （Local Optimization） • 可伸缩性（带宽缩放）

15. SRP-fa 概述 • 当一个SRP节点遭遇拥塞时，它将通过对应环路向上行节点公布其使用情况计数器的数值。使用计数器通过一种低通过滤功能运行以便稳定反馈信息。上行节点将调节传输速度，使其不超出公布的数值。节点还向与其紧密相连的上行邻点广播所接收到的公布数据。接收公布数值、同时也向遭遇拥塞的节点广播其传输使用情况以及公布使用情况中的较低者。 • 当低优先级转接缓冲器达到拥塞门限时，可检测出拥塞。 • 定期生成使用数据包来承载公布的数值，并用做保活信息来通知上行链路有有效数据链路。 • SRP-fa仅适用于低优先级数据包。高优先级数据包不遵从SRP-fa规则，只要有足够的转接 缓冲器空间，可随时传输。高优先级数据包的速度可在被发送到环路前通过承诺接入速度（CAR）等特性加以限制。

16. SRP 节点框图

17. SRP 运行情况 ——接收 • 如果数据包的目的地址（DA）与该节点相匹配，进入节点的入局数据包会被拷贝到接收缓存中； • 如果与DA相匹配的数据包还是单播数据包，则该数据包被剥离并被传输到适当的更高层流程中； • 如果下述条件成立，则该数据包被放置在转接缓冲器 (TB)中以便被转发到下一个节点。 • 该数据包的 DA与节点地址不匹配； • 该数据包是组播数据包且该数据包的源地址(SA)与节点地址不匹配； • 数据包通过保活时间及循环冗余检查(CRC)测试。

18. SRP 运行情况 ——发送 • 节点发送的数据包可以是来自TB的转发数据包，也可以是由节点发送且通过Tx缓冲器的传输数据； • 首先发送的始终是高优先级转发数据包。只要低优先级转接缓冲器（LPTB）尚有空间，就可以发送高优先级传输数据包； • 一组使用计数器可监视低优先级传输数据及转发数据的发送速度。低优先级数据只有在下述情况下才能被发送，即使用情况计数器在SRP-fa规则允许的范围内且LPTB没有超出低优先级门限。

19. 保护切换和恢复 • DPT环利用一整套称为智能保护切换（IPS）的技术，在环路节点或光纤发生故障时，提供主动的链路性能监视、快速自愈和IP业务恢复功能。 • 与SDH的APS相似，IPS也提供下列功能： • 通过SONET/SDH的开销字节进行主动的性能监测、检测和故障隔离； • 在第一层检测到事故时，经过环网的环回实现50ms的自愈； • 当同时发生多个故障或事件时，根据故障程度的不同，按不同的优先级实施保护倒换。

20. 保护切换和恢复 • IPS还提供其它一些分组优化的功能 ： • 不依赖于SONET/SDH开销字节，允许在非SONET/SDH的结构中使用。例如裸光纤、WDM等。 • 不需要第三层路由协议的重新汇聚，提供50ms的IP业务恢复。 • 不需要专门的保护带宽，并且在环网环回时对回到发送端的分组优化其所选的路径。 • 提供多层标识。 • 提供即插即用功能。

21. SRP 的标准化 • 作为DPT基础的空间重用协议 (SRP)，是由Cisco开发的，并于1999年末作为标准建议被提交给IETF，文档编号RFC 2892。 • 越来越多的供应商开始提供基于SRP的产品，包括芯片、测试设备、系统和软件。 • Cisco已经向2000年成立的为RPR技术制定802.17标准的IEEE工作组递交了SRP，以期它能被确认为RPR的业界标准。

22. DPT的主要特点 • DPT环前所未有的带宽 • DPT采用环形的光纤结构，DPT环由两个分别沿不同方向传送的光纤环所组成。在SDH环中，最多只能连接16个路由器，而在DPT环中，最多可连接256个千兆位高速路由器。 • DPT中，由于两根光纤环中的所有带宽都可以同时用来传输I P数据分组和控制分组，因此，DPT能最大限度的利用光纤带宽。

23. DPT的主要特点 • DPT高度的灵活性和兼容性 • DPT 利用 SDH 的成帧格式同时加上新定义的第二层（MAC 层）协议，即空间重利用协议（ SRP），作为 IP 分组层与光通路层之间的适配。 • 由于 DPT 使用了 SDH 成帧格式，因此 DPT 可以在目前所有的光纤传输基础设施上运行，包括： • 裸光纤（ Dark fiber）； • 波分复用设备（DWDM）； • SDH/SONET 点到点通路或自愈环。 • DPT 还可以在混合了上述三种光传输通路的设施上传输。

24. DPT的主要特点 • DPT高效利用带宽 • 空间重用技术。DPT的SRP技术克服了源删除技术的缺陷，其带宽利用率提高了一倍。 • DPT的统计复用，可弹性地处理突发性业务。 • 使用 SRP 协议的目的是在 SDH 的级联净荷中识别出各个 IP 分组，并提供带宽重用/复用功能和其他控制功能。

25. DPT环和SONET/SDH环的比较

26. Cisco 7500 Series Cisco 10700 Series ONS 15104 10000 Series Cisco uBR 7200 Series Cisco 7600 Series Cisco DPT/RPR 产品线 ONS 15194 Cisco 7200 Series Cisco 12000 Series And Growing...

27. 应用举例：郑州有线电视台宽带综合业务网络 • 该网络是亚洲第一个动态包传输（DPT）网络，1999年11月建成，可提供IP 语音、IP 会议电视、IP 视频监控、IP/TV 视频点播、VOD 视频点播和 VPN 等多种服务。 • 郑州广电宽带IP城域网由市内11个节点（4个骨干节点，7个边缘节点）和7个郊县节点组成，构成覆盖整个郑州市及郊县的宽带综合网络平台。网络核心节点均选用了GSR12008千兆交换路由器，配置SRP模块，构造速率为2×622Mbps的DPT双向环结构，4个市内边缘节点和1个郊县节点也分别以速率2×622Mbps的DPT双向环与骨干网相连。

28. 应用举例：郑州有线电视台宽带综合业务网络

29. 应用举例：上海市高速公路通信网 • 上海市高速公路通信网为全市高速公路、快速路的通信、联网监控和收费管理等提供统一的通信平台。 • 网络骨干为2×622Mbps的DPT双向环结构，计划配置15个节点。 • 系统在各条高速公路路段设置一个通信节点，配置一台支持DPT/IP的路由交换机，可提供高宽带IP 业务，包括VPN、Internet接入以及Voice over IP 及Video over IP业务等，为实现联网监控和联网收费提供大容量、灵活的信道。

30. 应用举例：上海市高速公路通信网

31. 弹性分组传输技术（RPT） • RPT（Resilient Packet Transport）是基于RPR环形结构的一种具有空间重用机制的传输方式。 • RPT技术是一种全新的、千兆 IP 直接 over 光纤的技术。它吸收了千兆以太网的经济性、SDH 对延迟和抖动严格保障、可靠的时钟和50ms的环保护等特性，具有比 POS更简化、灵活的封装模式。 • 同MPLS相结合，简化IP 前传，同时具有第 3 层路由功能。 • 可以承载具有突发性的IP业务，同时支持传统语音传送。

32. RPT vs DPT • RPT和DPT同属IEEE802.17工作组研究内容，工作原理相似，但RPT在性能和服务上比DPT技术先进很多： • RPT有同步机制和严格的延迟和抖动的保障，可对传统语音提供服务；而DPT不支持。 • RPT提供严格的CoS分类，可靠保障高优先级业务的服务；而DPT则提供相对严格的服务等级分类。 • RPT控制信令可沿光纤环同向传送，不依赖反向光纤；而DPT则沿反向光纤传送控制信息。这样利用RPT可组成单纤环。 • RPT提供基于源路由的50ms环网保护机制，相对于DPT环保护的“折回”方式更节约带宽。

33. 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 MAC参考模型和业务模型 OSI 参考模型 更高层 逻辑链路控制层（LLC） 层管理 RPR MAC控制 保护 拓扑 媒质存取控制层（MAC） RS PCS PMA PMD 媒质

34. MAC层提供的服务 • 一个端节点中本地LLC子层与对等LLC子层实体之间交换数据； • 一个端节点中本地LLC子层与本地MAC实体交换弹性分组环参数； • 一个网桥中的中继实体与网桥中本地MAC实体交换数据； • 一个端节点中非LLC的MAC客户子层与对等MAC客户子层实体之间交换数据。

35. MAC层的四个逻辑通道 MAC子层设有四个逻辑通道 • 高优先级通道 • 中优先级通道 • 低优先级通道 • 控制通道

36. MAC子层的服务访问点（SAP） • 保障型服务（Provisioned Service） SAP • 高优先级服务（High Priority Service） SAP • 中优先级服务（Medium Priority Service） SAP • 低优先级服务（Low Priority Service） SAP

37. MAC Peer-to-Peer 服务 • 802.17的RPT 网络是以环为基础的共享型网络，因此每个节点的MAC层必须具有转接服务功能。 • 这些被转接业务在下列三个通道的一个通道上通过节点的MAC子层： • 高优先级转接通道 • 低优先级转接通道 • 控制通道

38. RPR HEADER DESTINATION MAC ADDRESS SOURCE MAC ADDRESS PROTOCOL TYPE FIELD HEADER CHECKSUM PAYLOAD FCS MAC 帧格式 2字节 6字节 6字节 2字节 2字节 n字节 4字节

39. RPR 分组头格式 LSB MSB 76543210 Time To Live （TTL） TYPE RI PRI IOP

40. RPR 控制帧格式 RPR HEADER（TYPE=101） 2字节 DESTINATION MAC ADDRESS 6字节 SOURCE MAC ADDRESS 6字节 PROTOCOL=RPRControl 2字节 HEADER CHECKSUM 2字节 CONTROL VERSION 1字节 CONTROL TYPE 1字节 CONTROL TTL 2字节 RPR CONTROL DATA n字节 FCS 4字节

41. RPR 公平帧（Fairness Frame）格式 RPR HEADER（TYPE=0x6） 2字节 SOURCE MAC ADDRESS 6字节 FAIRNESS CONTROL HEADER 2字节 CONTROL VALUE 2字节 FCS 4字节

42. RPR 的同步 • 每个节点处于“自由运行”（Free-run）模式： • 接收时钟从接收信号中提取； • 发送时钟由本地振荡器产生。 • 节点间的时钟频率差异通过在每个节点输出流中插入少量的空闲带宽来“吸收”； • 每个节点发送时钟的频率准确度应优于200ppm； • 每个节点应确保在相邻节点发生最大时钟偏差时能够正常工作。

43. Luminous 的 RPT 同步机制 • Luminous 的RPT 技术支持时钟同步，能从高等级时钟源提取或从线路上提供同步时钟信号； • 环上有且仅有一个节点被设置为CO节点，CO节点上可设两个外时钟源，一个为主时钟，一个为次时钟，其他节点设置为CPE节点，CPE跟随CO提供的时钟。 • RPT以最高优先级分组的方式发布晶振时钟信号（每125us向线路上插入一个8 bit的控制信息“tick” ）。

44. 城域多业务传送平台 • 城域多业务传送平台的界定 • 多业务传送平台的功能模型 • 以太网业务多厂商设备互通 • 基于SDH多业务传送设备的功能特征

45. 城域多业务传送平台的界定 • 城域多业务传送平台即在一个SDH平台上传送IP、ADM、TDM等多种业务，具有协议终结和转换功能，使运营者可以在网络边缘提供多种不同业务，而同时将这些业务的协议转换成其特有的骨干网协议。 • 基于多业务传送平台的新的网络体系结构既要有传统的1层功能（电路交换和复用），又要能实现2层、3层功能（基于信元和分组的交换和路由选择）。

46. 多业务传送平台的功能模型 VC映射 交叉连接（VC-N） 复用段开销处理 再生段开销处理 STM-N 接口 PDH接口 ATM接口 ATM接口 以太网 接口 PPP/ LAPS/GFP 二层交换 STM-N 接口 STM-N接口 （支持级联） 再生段 开销处理 复用段 开销处理

47. 以太网业务多厂商设备互通 • 不同厂商MSTP进行以太网业务互通基本有三种方式： • 以太网接口直接互联 • 以太网业务穿通其它厂商SDH网络的互通，两端SDH为同一个设备厂商 • 不同厂商以太网映射和封装协议互通 • 前两种已能实现，第三种尚未实现。

48. 基于SDH多业务传送设备的功能特征 • SDH功能 • ATM功能 • 以太网功能 • 流量疏导技术

49. 城域网技术选择 • 已经有了一批可供选择的技术： • 基于SDH的多业务平台 • 基于Ethernet的城域网方案 • DWDM/CWDM光网络 • 基于ATM的多业务平台 • 应该如何选择？ • 各种方案比较