最新城域网与RPRPPT课件.ppt
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1、9.1 引言引言n城域网的需求城域网的需求n业务需求:多种高带宽业务在城域范围分发业务需求:多种高带宽业务在城域范围分发n互连需求:大量局域网的城域互连互连需求:大量局域网的城域互连n城域网技术的现状城域网技术的现状n早期城域网技术:虽不完善,但提供了基础早期城域网技术:虽不完善,但提供了基础n目前构建城域网的主要技术:目前构建城域网的主要技术:SDHnSDH自愈环,支持单自愈环,支持单/多环多环n提供提供50ms的的APS的故障快速自愈机制的故障快速自愈机制n使用使用TDM技术,静态划分为多条固定速率电路技术,静态划分为多条固定速率电路n2Mb/s,155Mb/s、622Mb/s、2.5Gb
2、/s,10Gb/sn主要为语音服务,并不匹配数据业务主要为语音服务,并不匹配数据业务9.3.3 IEEE 802.17标准标准n802.17的制定过程的制定过程n2002/02:D0.1,草案第一版,草案第一版n2002/08:D1.0,2002/12:D2.0n2004/06:正式标准发布:正式标准发布n802.17的制定是一个长期的过程的制定是一个长期的过程n草案的统一:草案的统一:22个月个月n2000/03:工作组筹建正式开始:工作组筹建正式开始n2002/01:Darwin协议达成协议达成n正式标准的完成:是计划时间的正式标准的完成:是计划时间的2倍以上倍以上n草案第一版:草案第一版
3、:2002/02n最初计划完成时间:最初计划完成时间:2003Q1n标准批准:标准批准:2004/06/249.3.3 IEEE 802.17标准标准nIEEE 802.17-2004 nRPR access method and physical layer specificationsnIEEE 802.17a-2004nMAC Bridges - Amendment 4nSupport for bridging 802.17 MACs nIEEE P802.17b_D2.1nSpatially aware sublayer9.4 802.17 系统概要系统概要n9.4.1 双环结构双环结
4、构n9.4.2 系统特性系统特性n9.4.3 节点基本操作节点基本操作n9.4.4 环上数据传输环上数据传输n9.4.5 协议模型协议模型9.4.1 双环结构双环结构n通过双环互连一组站点(节点)通过双环互连一组站点(节点)n两个环分别称为环两个环分别称为环0和环和环1(ringlet0、ringlet1)n环环0/环环1均是传输方向相反的单向环路均是传输方向相反的单向环路n环环0/环环1均可传送数据分组与控制分组,互为备份均可传送数据分组与控制分组,互为备份n环上的节点数:最大环上的节点数:最大255n相关概念相关概念n跨距段(跨距段(span):环上两个邻节点之间的部分):环上两个邻节点之
5、间的部分n上上/下游:描述环上节点的相对位置下游:描述环上节点的相对位置 s0s1s2s3s253s254spanlinksringlet1ringlet09.4.2 系统特性系统特性n继承环型网的优点继承环型网的优点n最简冗余拓扑结构,双环同时作为工作环并互为备份最简冗余拓扑结构,双环同时作为工作环并互为备份n电信级故障自愈,业务切换时间小于电信级故障自愈,业务切换时间小于50msn灵活的带宽分配机制灵活的带宽分配机制n支持固定的带宽分配,也可针对业务动态分配带宽支持固定的带宽分配,也可针对业务动态分配带宽n拓扑自动发现与节点即插即用拓扑自动发现与节点即插即用n开放性的物理层接口开放性的物理
6、层接口n不依赖特定物理层,提供兼容不依赖特定物理层,提供兼容SDH与以太网的接口与以太网的接口9.4.2 系统特性系统特性n空间复用机制:非重叠复用和重叠复用两种空间复用机制:非重叠复用和重叠复用两种n环上允许多帧同传,可空间重用环上允许多帧同传,可空间重用n存储转发、目的地址剥离存储转发、目的地址剥离n针对大型高速网络优化:带宽利用更高效针对大型高速网络优化:带宽利用更高效n完全分布式访问控制完全分布式访问控制n无令牌概念,减少了单点故障无令牌概念,减少了单点故障n高效支持组播与广播高效支持组播与广播n环上仅有一个拷贝,由源节点负责剥离环上仅有一个拷贝,由源节点负责剥离n中间节点接收的同时传
7、递到下一个节点中间节点接收的同时传递到下一个节点n支持多种电信级业务类型:支持多种电信级业务类型:A、B、C类类9.4.3 节点基本操作节点基本操作n插入:插入:insertion发送发送n将其它接口发来的分组插入将其它接口发来的分组插入RPR环环n转发:转发:forwarding穿透穿透n将途径本节点的分组简单转发到下一将途径本节点的分组简单转发到下一个节点个节点n接收:接收:receivingn接收从环上来的分组并送交其它接口接收从环上来的分组并送交其它接口n剥离:剥离:strippingn将分组从环上剥离将分组从环上剥离n单播帧,目的节点剥离单播帧,目的节点剥离n多播多播/广播帧,源节点
8、剥离广播帧,源节点剥离RxRxTxTx下环下环上环上环RxRxTxTx9.4.4 环上数据传输环上数据传输n环的数据操作环的数据操作n环支持一个帧从源节点传输到目的节点环支持一个帧从源节点传输到目的节点n帧中目的节点地址可以是帧中目的节点地址可以是n单播单播MAC地址地址n组播组播MAC地址地址n广播广播MAC地址地址9.4.4 环上数据传输环上数据传输单播帧传输单播帧传输n源节点将帧插入到一个环上源节点将帧插入到一个环上n中间节点转发该帧到下游节点中间节点转发该帧到下游节点n目的节点接收并剥离该帧目的节点接收并剥离该帧n送到本地送到本地MAC客户实体或客户实体或MAC控制实体控制实体n鲁棒性
9、考虑鲁棒性考虑n若目的节点未能剥离该帧,则该帧的剥离也可在帧中若目的节点未能剥离该帧,则该帧的剥离也可在帧中TTL值减为值减为0时进行,或在源节点剥离时进行,或在源节点剥离s0s253s254ringlet1ringlet0s1s2s3插入插入转发转发复制复制剥离剥离9.4.4 环上数据传输环上数据传输组播帧传输组播帧传输n源节点将帧插入到一个或两源节点将帧插入到一个或两个环上个环上n环上节点快速执行转发,由环上节点快速执行转发,由硬件完成,并同时接收一份,硬件完成,并同时接收一份,送送Host/L3处理。处理。n组播组成员中的每一个节点组播组成员中的每一个节点拷贝该帧,送到本地客户实拷贝该帧
10、,送到本地客户实体或体或MAC控制实体控制实体n由源节点剥离帧或帧中由源节点剥离帧或帧中TTL值为值为0时剥离帧时剥离帧s5插入插入复制复制s1s2s3s4s6复制复制复制复制复制复制复制复制复制复制复制复制s5插入插入复制复制s1s2s3s4s6复制复制复制复制9.4.5 协议模型协议模型n协议参考模型协议参考模型nFig.5.1, 802.17-2004n子层:子层:MAC控制、控制、MAC数据通路、协调子层数据通路、协调子层n接口:接口:MAC服务、服务、PHY服务服务ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData linkPhysi
11、calOSI reference model layers RPR layers Physical layerMAC datapathFairnessTopology and protectionOAMMAC controlLogical link control(MAC client)Higher layersMediumMAC service interface PHY service interface Reconciliation sublayer802.17范围范围MAC子层子层 n功能功能n控制对物理介质的访问控制对物理介质的访问n控制控制MAC的数据通路的数据通路n帧的收发、排队
12、、速率控制帧的收发、排队、速率控制n环选择、环选择、 公平算法、拓扑发现、环保护公平算法、拓扑发现、环保护nMAC子层分两个子层:子层分两个子层:nMAC控制子层控制子层nMAC数据通路子层数据通路子层控制控制MAC数据通路子层数据通路子层维持维持MAC状态状态与环上其他节点的与环上其他节点的MAC控控 制子层间的协调制子层间的协调控制控制MAC层与其客户层之层与其客户层之 间的数据传输间的数据传输为每个环提供数据为每个环提供数据传输功能传输功能物理层物理层802.17标准:开放性的物理层结构标准:开放性的物理层结构不定义:任何新的物理层不定义:任何新的物理层并不定义直接使用物理介质的方法并不
13、定义直接使用物理介质的方法只定义:只定义:MAC物理接口和协调子层物理接口和协调子层MAC物理接口:物理接口:MAC physical interface映射物理层服务原语与物理层实体使用的标准电接口映射物理层服务原语与物理层实体使用的标准电接口协调子层:协调子层:Reconciliation sublayer为为MAC层提供协调统一的服务接口层提供协调统一的服务接口协调协调MAC子层与各种物理传输技术子层与各种物理传输技术只需定义相应的协调子层即可适应新的实际传输技术只需定义相应的协调子层即可适应新的实际传输技术9.5 802.17技术要点技术要点n9.5.1 带宽分配带宽分配n9.5.2
14、空间复用空间复用n9.5.3 拓扑自动发现与即插即用拓扑自动发现与即插即用n9.5.4 自动保护自动保护n9.5.5 公平机制公平机制9.5.1 带宽分配带宽分配n根据业务类型分配带宽根据业务类型分配带宽n业务类型:业务类型:nA类:数据速率、端到端延迟、抖动都有保证类:数据速率、端到端延迟、抖动都有保证n分两个子类:分两个子类:A0类(预留分配带宽)和类(预留分配带宽)和A1类(带宽可回收)类(带宽可回收)nB类:类:nB-CIR:数据速率、端到端延迟、抖动都有保证,带宽预留:数据速率、端到端延迟、抖动都有保证,带宽预留nB-EIR:数据速率没有保证;带宽没有保证,可回收:数据速率没有保证;
15、带宽没有保证,可回收nC类:尽力传送类:尽力传送n未被使用的已分配带宽可以被回收未被使用的已分配带宽可以被回收n仅针对仅针对A1类和类和B类流量的带宽而言类流量的带宽而言n用于没有被分配带宽的低优先级业务流量用于没有被分配带宽的低优先级业务流量n任何情况,带宽回收不能影响高优先级业务的任何情况,带宽回收不能影响高优先级业务的QoS9.5.2 空间复用空间复用n空间复用机制:提高带宽利用率空间复用机制:提高带宽利用率n前提:存储转发、目的节点删除前提:存储转发、目的节点删除n空间不重叠:带宽独享空间不重叠:带宽独享n空间重叠:带宽共享空间重叠:带宽共享9.5.3 拓扑自动发现与即插即用拓扑自动发
16、现与即插即用n拓扑自动发现拓扑自动发现n环上各节点均能检测拓扑的变化环上各节点均能检测拓扑的变化n及时知道所有的节点标识及相应的连接关系及时知道所有的节点标识及相应的连接关系n环上每个节点都掌握一个全局的拓扑数据库环上每个节点都掌握一个全局的拓扑数据库n环上每个节点都参与计算和维护环上每个节点都参与计算和维护n环上节点定期发送环上节点定期发送TP分组(拓扑发现分组)分组(拓扑发现分组)n新加入的节点主动发送新加入的节点主动发送TP分组分组n环上所有节点都接收这些信息并更新和维护自己的环上所有节点都接收这些信息并更新和维护自己的数据库数据库n为即插即用和环保护功能的实现提供了基础为即插即用和环保
17、护功能的实现提供了基础 9.5.4 自动保护自动保护n自动保护自动保护n环故障的快速自愈环故障的快速自愈nL2保护机制,提供小于保护机制,提供小于50ms的保护倒换的保护倒换n节点或者链路故障时,节点或者链路故障时,50毫秒恢复环网的连通性毫秒恢复环网的连通性n自愈机制可以是直达或环回:自愈机制可以是直达或环回:n定向:默认,自愈较慢、带宽节约定向:默认,自愈较慢、带宽节约n环回:可选,自愈快、带宽浪费环回:可选,自愈快、带宽浪费n基础基础n双环,控制信息的异环冗余传输双环,控制信息的异环冗余传输9.5.4 自动保护自动保护n环回:环回: wrappingn环回保护发生在与故障点相邻的节点上环
18、回保护发生在与故障点相邻的节点上n在环上故障点的邻节点处自动绕回、将内外环连成闭合单环在环上故障点的邻节点处自动绕回、将内外环连成闭合单环n经由故障点的业务将环回绕行到对端节点后,再继续沿原方向传送经由故障点的业务将环回绕行到对端节点后,再继续沿原方向传送n环回保护对源节点透明环回保护对源节点透明n环自愈相当快,但由于业务分组在环上绕行而浪费带宽环自愈相当快,但由于业务分组在环上绕行而浪费带宽n但不会丢失帧但不会丢失帧环回保护环回保护光纤断光纤断s5s1s2s3s49.5.4 自动保护自动保护n定向:定向:steering(转向转向?)n发现故障的节点立即发发现故障的节点立即发Steering
19、消息到环上各节点,相应更消息到环上各节点,相应更改拓扑结构改拓扑结构nSteering消息:含故障点、故障类型等消息:含故障点、故障类型等n原双环结构通常变为了两个开口的单环(非闭合双环)原双环结构通常变为了两个开口的单环(非闭合双环)n通过新拓扑直接发送数据到目的节点,无需在故障点环回通过新拓扑直接发送数据到目的节点,无需在故障点环回n对单播帧,源节点直接将帧转移到另一个环上对单播帧,源节点直接将帧转移到另一个环上n对组播帧和广播帧,则将帧发送到两个环上对组播帧和广播帧,则将帧发送到两个环上n环自愈稍慢并可能丢失少量分组,但不会浪费带宽环自愈稍慢并可能丢失少量分组,但不会浪费带宽s5s1s2
20、s3s4正常情况正常情况定向保护定向保护光纤断光纤断s5s1s2s3s49.5.5 公平机制公平机制n公平机制公平机制n通过公平算法通过公平算法RPR-Fa保证环网中各节点公平使用带宽保证环网中各节点公平使用带宽n即使环网负载很重或发生拥塞即使环网负载很重或发生拥塞n公平算法仅处理公平算法仅处理B-EIR流量和所有的流量和所有的C类流量类流量n控制流量、控制流量、A类及类及B-CIR流量不受公平算法约束流量不受公平算法约束n使用预留带宽使用预留带宽n基本思想:基本思想:n某节点检测到拥塞时,向其上游节点发送公平算法控制帧,通告自某节点检测到拥塞时,向其上游节点发送公平算法控制帧,通告自己的公平
21、速率己的公平速率n上游节点计算出自己的带宽值,同时再向自己的上游节点通告上游节点计算出自己的带宽值,同时再向自己的上游节点通告n上游节点逐个重复此过程上游节点逐个重复此过程n直到所有节点公平共享带宽直到所有节点公平共享带宽9.8 RPR的应用的应用n9.8.1 几种环网技术的比较几种环网技术的比较n9.8.2 RPR的应用特点的应用特点n9.8.3 RPR的应用举例的应用举例9.8.1 几种环网技术的比较几种环网技术的比较nRPRn带宽利用率高带宽利用率高n完全分布式访问控制方法完全分布式访问控制方法n目的节点剥离帧目的节点剥离帧n空间重用空间重用n保护倒换时间短保护倒换时间短n适于实时业务及
22、高优先级业务适于实时业务及高优先级业务n严格的业务等级分类,动态的严格的业务等级分类,动态的带宽策略以及可靠的时延和抖带宽策略以及可靠的时延和抖动保障动保障n双环互为备份双环互为备份n具有电信级的故障自愈功能具有电信级的故障自愈功能nFDDIn带宽利用率低带宽利用率低n令牌方式工作令牌方式工作n源节点剥离帧源节点剥离帧n保护倒换时间较长保护倒换时间较长n不利于实时业务和高优先级不利于实时业务和高优先级业务业务9.8.1 几种环网技术的比较几种环网技术的比较nRPRn适于实时业务和数据业务适于实时业务和数据业务n采用分组交换技术采用分组交换技术n业务等级严格分类业务等级严格分类n带宽利用率高带宽
23、利用率高n多种技术高效利用带宽多种技术高效利用带宽n自动保护倒换不需牺牲带宽自动保护倒换不需牺牲带宽n即插即用即插即用n只需一个拷贝在环上传输即只需一个拷贝在环上传输即可完成广播和组播业务可完成广播和组播业务nSDHn主要针对话音业务,不适合主要针对话音业务,不适合数据业务数据业务n采用电路交换技术采用电路交换技术n带宽利用率相对低带宽利用率相对低n链路带宽固定,时分复用链路带宽固定,时分复用n自动保护倒换须牺牲一个环自动保护倒换须牺牲一个环的带宽来作为备用带宽的带宽来作为备用带宽n点到点链路,广播和组播业点到点链路,广播和组播业务需要多个拷贝务需要多个拷贝9.8.2 RPR的应用特点的应用特
24、点nRPR城域网技术城域网技术n主要用于城域核心层,也可用于城域接入层主要用于城域核心层,也可用于城域接入层nRPR+SDH:是一种较好的组网方案:是一种较好的组网方案n不需淘汰现有的不需淘汰现有的SDH设备设备nSDH技术成熟稳定技术成熟稳定n整个核心网已经全是整个核心网已经全是SDHn现阶段脱离现阶段脱离SDH不切实际不切实际n可为可为SDH环提供数据业务环提供数据业务n有人称为:第三代有人称为:第三代MSTP技术技术n采用纯采用纯RPR技术构建完整网络投资相当大技术构建完整网络投资相当大n以太网已经开始对以太网已经开始对RPR形成重大挑战形成重大挑战9.8.3 RPR应用举例(自学)应用
25、举例(自学)RPRGSRRouterGSRPOSGE出口出口智能小区智能小区商业楼商业楼酒店酒店学校学校接入服务器接入服务器PSTN拨号用户拨号用户9.8.3 RPR应用举例(自学)应用举例(自学)n大型大型RPR应用应用相切环相切环n以环的形式直接接入骨干以环的形式直接接入骨干RPR环,形成相切环环,形成相切环9.8.3 RPR应用举例(自学)应用举例(自学)n大型大型RPR应用应用相交环相交环n对等对等RPR环,将关键节点设计成两环的共同节环,将关键节点设计成两环的共同节点,形成相交环点,形成相交环9.8.3 RPR应用举例(自学)应用举例(自学)n大型大型RPR应用应用配合其它链路配合其
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