5.7.1. Основы концепции упругого кольца rpr.

Технология RPR (Resilient Packet Ring) стала решением, позволяющим избавиться от проблем нестыковки NGSDH с современным пакетным трафиком. Эта технология была призвана адаптировать специфику передачи современного пакетного трафика к системам передачи кольцевой топологии, в том числе и к NGSDH. На этом основании технология RPR в настоящее время также рассматривается как одна из возможных реализаций технологии NGSDH. Исторически технология RPR является довольно молодой, стандартизация RPR была завершена документом IEEE 802.17 в июле 2004 г.

Рассмотрим основные принципы, заложенные в технологию RPR. Как следует из названия, в основе RPR лежит использование систем передачи кольцевой топологии, чем и достигается близкая связь с технологией SDH. Как и в SDH, RPR использует двойное кольцо с передачей информации навстречу друг другу (рис. 5.49). RPR формирует три типа пакетов, передаваемых по сети:

• Пакеты данных (DATA)

• Пакеты управления (CONTROL)

• Пакеты глобального управления (FAIRNESS)

Пакеты PASS

ADD DROP

Рис 5.49. Три категории пакетов : ADD, PASS, DROP.

Пакеты данных DATA) рассматриваются системой как пакеты первого приоритета, поскольку именно они переносят трафик. Пакеты CONTROL используются для реконфигурации системы передачи, например, изменения параметров полосы пропускания, адресации и пр. Пакеты FAIRNESS используются в качестве средства управления распределенной транспортной сетью. Например, в системе RPR имеется алгоритм, согласно которому часть ресурса сети отводится для работы всех узлов. В результате такого алгоритма к узлам сети всегда есть доступ со стороны приема (по линии «вверх»). Если какой-либо из узлов RPR занимает слишком большую полосу передачи, центр управления может уменьшить ее, передавая на узел специальные пакеты FAIRNESS и тем подавляя его передатчик. Таким способом в сети RPR осуществляется борьба с перегрузками. Легко понять, что пакеты CONTROL и FAIRNESS относятся к классу управляющих сообщений, но они отличаются друг от друга по глубине управления. Можно рассматривать CONTROL как пакеты локального управления, а FAIRNESS как пакеты глобального управления.

На рис. 5.49 представлена схема работы системы RPR с пакетами DATA. Как следует из рисунка, узлы сети RPR имеют три функции: ADD, DROP и PASS. Пакеты DATA, поступающие от пользователей сети RPR, загружаются в систему

передачи (функция ADD). На стороне приемника данных выполняется функция выделения пакетов из системы передачи (функция DROP). В случае, если пакет проходит через узел системы передачи транзитом, узел не работает с пакетом (функция PASS).

В системе RPR реализовано дифференцирование нагрузки. Система поддерживает три класса качества передачи данных, обозначаемые соответственно: класс А (высокий приоритет), класс В (средний приоритет) и класс С (низкий приоритет.

Для трафика класса А обеспечивается гарантированная полоса передачи и малые параметры джиттера и задержки. Трафик класса А разделяется еще на два типа: класс А0 и А1. Для передачи трафика класса А0 в системе резервируется определенная полоса передачи, которая не может быть использована другими пользователями, даже если пользователь А0 не использует эту полосу. Для пользователей класса А1 также гарантирована полоса передачи, но в отсутствие трафика А1 эту полосу могут задействовать другие пользователи. Примерами трафика А являются: голосовой трафик, трафик видео, трафик TDM и пр.

Для трафика класса В также гарантирована полоса передачи, но выдержаны менее жесткие требования по джиттеру и задержке, чем для класса А. Примером трафика класса В является трафик данных от бизнес-приложений.

Трафик класса С представляет собой негарантированный трафик (трафик best-effort). Для него не гарантированы ни полоса, ни параметры задержки или джиттера. Оператор берет на себя обязательства прикладывать все усилия для передачи этого типа трафика (поэтому трафик и называют best-effort, т. е. «все усилия»), но именно передача трафика С останавливается, когда для передачи более приоритетного трафика не хватает полосы передачи. Примером трафика С является трафик Интернет обычных приложений.

Завершая введение в технологию RPR, рассмотрим две возможные схемы резервирования, реализованные в этой технологии. Напомним, что схема резервирования APS, применяемая в системах SDH, в настоящее время рассматривается как малоэффективная, поскольку требует 50% ресурсов сети. RPR позволяет выполнять резервирование, одновременно уменьшая необходимый для этого ресурс системы передачи.

В сетях RPR используется две схемы резервирования: схема заворота трафика (Wrapping) и схема автоматического переключения (Steering), представленные схематично на рис. 5.50. На представленном рисунке в нормальном состоянии трафик передается против часовой стрелки от А к В и С. Неисправность возникает на участке между В и С.

В случае использования алгоритма Wrapping при возникновении неисправности трафик по-прежнему передается от А к В, но затем

перенаправляется обратно к А. Так получается заворот трафика. Такая схема не требует какой-либо дополнительной функциональности узлов RPR и легко реализуема в оборудовании. В силу своей простоты алгоритм Wrapping обеспечивает высокую оперативность реконфигурации. Но у него есть и недостаток – двойное использование ресурса сети после реконфигурации, т. к. н екоторая часть трафика дважды передается от узла к узлу.

Приемник Приемник

С В С В

D A D A

Передатчик Передатчик

a) Wrapping b) Steering

Рис. 5.50. Принципы резервного переключения в сети RPR.

Алгоритм Steering предполагает, что на узле А имеется информация о возникшем сбое. Тогда узел А начинает передачу данных к С в направлении D, а не В. Заворота трафика не возникает, ресурс используется оптимально. Но возникает вопрос, каким образом оповестить узел А о возникшей неисправности. Обычно для этого используется система сигнализации в виде сигналов о неисправностях, например, AIS/RDI, используемых в SDH. Но тогда возникает задержка с реконфигурацией, поскольку нужно время для передачи информации на узел А, анализа информации и реконфигурации по новому маршруту. Следовательно, алгоритм Steering работает медленнее, чем алгоритм Wrapping.

Поскольку оба изложенных алгоритма имеют свои преимущества и недостатки, они оба могут применяться в системах RPR. В современном стандарте основным алгоритмом считается алгоритм Steering, алгоритм Wrapping рассматривается как дополнительный. Технология RPR допускает объединение двух алгоритмов с целью использования преимуществ каждого. При возникновении неисправности, когда критичным фактором является время реконфигурации, в RPR может использоваться сначала алгоритм Wrapping, а затем, когда реконфигурация уже проведена, используется алгоритм Steering с целью повышения эффективности использования ресурса системы передачи.