RPR與SDH保護機制的對比分析

RPR與SDH保護機制的對比分析

[摘要]RPR技術(彈性分組環)是一種新型的MAC層協議，它具有彈性的特點，即能夠實現50ms時間內的故障保護切換。RPR采用了SDH的環形結構，和SDH同樣具有故障自愈能力強的特點，但有一定的區別。文章分析了兩種保護機制的特點，比較了二者的聯系與區別。

[關鍵詞]RPR；SDH；保護機制
　　　　　　　　　　　　
RPR彈性分組環協議是一種新的MAC層協議。RPR是為優化數據包的傳輸而提出的，它吸收了千兆以太網的經濟性，SDH對延時和抖動的嚴格保障，可靠的時鐘和50ms環保護和恢復等特性，并具有空間復用，帶寬動態分配，支持業務級別等特點，成為當前光網絡上傳輸數據包的一種優化技術，是新一代城域網建設的首選。RPR協議已經被IEEE802.17工作組于2004年6月正式推出。

1RPR基本結構描述

與SDH拓撲結構類似，RPR為互逆雙環拓撲結構，環上的每段光路工作在同一個速率上。不同的是，RPR的雙環都能夠傳送數據。RPR外環的傳送方向為順時針方向，內環的傳送方向為逆時針方向。RPR的保護不需要專用的帶寬備份，其中的兩個環均可用于傳送數據，且可相互用作備份。它通過在環上廣播倒換控制消息的方式，使環上所有的節點確知發生故障的路由或節點。

2RPR的保護機制

RPR保護協議提供了對所有被保護業務小于50ms的可靠的保護倒換機制，即所謂的彈性。RPR支持兩種保護機制，它包括源路由保護倒換和回繞保護倒換。任意一種保護機制都可滿足RPR的保護要求，但前一種源路由保護對于RPR來說是必備的，而繞回保護則是可選的。

2.1源路由的保護機制(steering)

對于源路由的必備的保護，當檢測到故障時，節點并不在故障部分進行繞回，而是向各個節點發送保護請求信息告知鏈路故障，當各節點收到表示故障信息的保護請求信息時，各節點更新保護數據庫，發送業務的源節點負責將每個源站點的業務從外環或內環轉移到另外一個單向環，而避開失效的鏈路。在源站點的源數據庫沒有更新之前，因為沒有相關的機制，傳送包將在失效點丟失。采用源路由方式提供保護時，光纖中斷點兩端的每個業務的源節點會根據拓撲更新信息向反向倒換業務，業務仍然可根據RPR層終點MAC到達環路出口。源路由保護方式的優點在于大大提高了環路帶寬利用率，并且某條光纖上的業務保護倒換時，對此段另一條光纖上的業務沒有任何影響。源路由方式需要所有站點的支持，在接收到達某一目的站的通路失效的通知后，源節點切換單播業務到能繼續連接到目的站的環，對于諸如多播或廣播的傳輸，業務直接向內環和外環傳送從而到達環上所有站點。

2.2繞回的保護機制(Wraping)

在這種方式下，當檢測到故障時，故障鄰近的節點會把一個環上的業務繞回到另一個環上，繞回發生在故障處兩端節點，按保護倒換協議進行繞回。這種方法使數據流在經過很長一段路徑到達目的節點時，都會保持連通性。對于回繞保護，如果設備失效，從失效點進出的業務將回繞到沿反方向發送的環上。在保護倒換協議的控制之下，保護回繞發生于與故障點相鄰的站點，業務流將通過回繞保護從失效點重選路由。此時的路由不是最優化的路由，隨后，隨著新的環拓撲發現，一個新的優化的數據通道將會啟用。但拓撲發現和隨后的優化路徑選擇已不屬于保護倒換協議的范疇。當采用繞回方式提供保護時，可對RPRMAC層旁路，直接采用物理層的繞回。繞回保護方式的優點在于保護倒換時間相對快，分組流失少。如果分組為多播業務，則繞回保護方式不需要重新計算多播的復制點。繞回方式保護可根據具體支持的情況而定，是可選的方式，只有環上所有節點都提供支持的前提下才激活，業務在失效點直接切換到反向環以保證環上所有站點的連接，繞回方式保護對源站點是透明的。




左圖是故障前的正常數據流，從節點1到節點4，走外環，路徑為1－2－3－4；

中圖為故障后繞回保護方式，故障發生后，在故障鏈路兩端的節點上通過光路環回，數據路徑也在此環回，總的路徑為1－2－1－6－5－4－3－4；

右圖為故障后源路由保護方式，從A節點到D節點的數據流量改源路由道，走另外一個環(這里是內環)到達目的節點，路徑為1－6－5－4。

2.3兩種方式的比較

RPR規定的兩種故障保護Wrapping和Steering，各有優缺點，Wrapping倒換快，無數據丟失，但是，由于繞行，帶寬比較浪費。而Steering，無需繞回和繞行，沒有帶寬浪費問題，但是由于機制決定，保護稍慢，有一定包丟失。

目前大部分廠商設備同時支持繞回和源路由這兩種方式，并且結合這兩種方式各自的優點，取長補短，配合應用，采取先用繞回方式，后轉用源路由方式的保護流程。當RPR鏈路故障出現時，立即啟動繞回方式進行保護，不中斷業務；當各節點的各種狀態數據(拓撲信息等)重新收斂并穩定下來后，切換到源路由方式，以便節省帶寬。這樣可以到達最佳的保護和利用效果。
3SDH保護機制的研究

SDH的保護屬于物理層的技術，它通過冗余的帶寬和冗余的網絡設備來實現網絡的保護切換，使得網上因網絡失效而受影響的業務能夠自動恢復。

3.1點到點的SDHAPS保護機制

SDH的APS機制，可以提供點到點的保護。APS具體實現可以采取1 1，1：1或1：N保護倒換幾種方式。

1 1方式是指發端在主/備用兩個信道（一般是位于兩根不同的光纖）上發送同樣的業務流，收端在正常情況下從主用信道接收業務流。當主用信道故障時，收端將切換到從備用信道上接收業務流，從而使業務流得以恢復。此種方式優點是倒換速度快，缺點是信道利用率低，只有50%。

1：1方式是指在正常時發端在主用信道上發送主用業務流，而在備用信道上發送額外業務流（可被中斷的低優先級業務數據）。當主用信道故障時，發端把主用業務流橋接到備用信道發送，額外業務流將被丟棄。而收端將從備用信道接收主用業務流，從而使主用業務得到恢復。此種方式倒換也可以保證100%的業務恢復，而且信道利用率較高，但速度比1：1方式要慢。

1：N方式類似于1：1方式，只不過是N條主用信道共享1條備用信道。因此當有兩條以上的主用信道故障時，卻只有1條主用業務可以得到恢復。這種方式進一步提高了信道的利用率，為N/（N＋１），但降低了系統的可靠性，不能保證100%的業務恢復。

3.2SDH自愈環SHR

對于環形拓撲結構，SDH提供了強大的自愈環（SHR）保護功能。所謂自愈，就是指不需要人為的干預，網絡就能在極短的時間內從失效故障中自動恢復所傳送的業務，使用戶感覺不到出了故障。自愈環結構可以劃分為兩大類，即通道倒換環和復用段倒換環。對于通道保護環，業務量的保護是以通

【RPR與SDH保護機制的對比分析】相關文章：

電力系統微機保護算法的對比分析03-28

中美物理教學的對比分析03-10

MFC中消息映射機制分析03-18

中外酒店員工激勵機制對比研究初探03-07

中日鋼琴教育理念對比分析03-15

水工混凝土與建工混凝土的對比分析06-02

公司治理機制選擇的權變性分析03-18

城市發展的環境效應機制分析03-24

中英文化風俗對比與分析論文12-12