RPR的关键技术

RPR的关键技术涉及网络结构与协议分层、基本MAC协议、流量控制、业务支持与带宽管理、拓扑发现、智能保护切换以及空间复用等多个方面，在此仅讨论如下几项技术。

带宽分配和公平算法（RPR-fa）

1．MAC层的服务

RPR定义了介质访问控制层（MAC层）的协议，环网上的所有发送结点都可以使用环网上的可用带宽。RPR的MAC层可提供四种服务访问点，以满足MAC客户实体之间交换协议数据单元（PDU）。这四种服务访问点可以提供高优先级、中优先级、低优先级和控制等四个逻辑通道的访问。MAC层提供的四种服务是：

　预留带宽服务——RPR的MAC层提供一种预留环上带宽的机制。这些带宽对RPR的公平算法是不可见的，必须由RPR的MAC客户实体完全控制。其他三个等级的业务不能使用这些预留的带宽，即使在这些带宽空闲时。RPR的MAC层会通过某种规则，把预留带宽服务的数据传送要求映射到已经静态预留的带宽上去。服务访问点也会为MAC客户提供底层通道的状态信息，如当前服务是否可用等。

　高优先级服务——RPR的MAC层提供一种高优先级的服务，这种服务可以支持对端到端时延和抖动要求比较高的业务。MAC层认为MAC客户已经在入口处对高优先级的服务整形，从而可满足承诺信息速率（Committed Information Rate，CIR）、突发信息速率（Burst Information Rate，BIR）和超额信息速率（Excess Information Rate，EIR）的要求。服务访问点会为MAC客户提供一些底层通道的状态信息，如当前服务是否可用、当前业务是否可以被接受等。

　中优先级服务——中优先级服务支持对时延不敏感但要求带宽保证的业务，同高优先级服务一样，MAC层期望MAC客户已经对业务流进行整形，以满足CIR和EIR的限制。RPR-fa根据业务流是否遵循CIR/EIR的限制，对业务流进行不同的处理。如果业务流遵循CIR/EIR的限制，那么这些数据帧就像高优先级业务一样，对RPR-fa不可见；反之，数据帧将在环的入口处被标识，这些不遵循CIR/EIR限制的数据帧无论是在环的入口处还是在环上的传输站点上，都会被计算在公平算法的处理之内。这些数据帧的级别等同于低优先级。服务访问点会为MAC客户提供一些底层通道的状态信息，如当前服务是否可用、当前业务是否可以被接受等。

　低优先级服务——这种服务支持那些对端到端的时延和抖动都不敏感的业务。同样，服务访问点会为MAC客户提供一些底层通道的状态信息，如当前服务是否可用、当前业务是否可以被接受等。

2．MAC公平算法

RPR-fa是局部的公平算法，它是一种保证环上所有站点之间公平性的机制，只应用于从MAC客户来的低优先级服务和超额中优先级服务（即中优先级服务中不遵循CIR/EIR限制的数据帧）的业务。

在RPR-fa中，如果一个结点发生阻塞，它就会在相反的环上向上行结点公布一个公平速率（Fare Rate）。当上行结点收到这个公平速率时，它们就调整自己的发送速率，以不超过公平速率。接收到这个公平速率的结点会根据不同情况做出两种反应：若当前结点阻塞，它就在自己的公平速率和所收到的公平速率之间选择最小值公布给上行结点；若当前结点不阻塞，它就可能不采取任何行动。

在RPR-fa中有一个多阻塞（Multi-choke）的概念，多阻塞机制应用于一个结点业务流的目的结点与阻塞链路相邻的情况下。进一步说，只要某个发送速率满足（不大于）源结点和目的结点之间所有阻塞结点的公平速率，RPR-fa就允许源结点以此速率给目的结点发送数据，这就是多阻塞机制的原理。

拓扑发现协议

RPR拓扑发现的实现是一种周期性的活动，但是也可以由某一个需要知道拓扑结构的结点来发起。也就是说，某个结点可以在必要时（例如，此结点刚刚进入RPR环中，接收到一个保护切换需求信息或者监测到光纤链路差错）产生一个拓扑发现分组。

在拓扑发现的过程中，每个结点都要把它的标识符传送给相邻结点，这样就产生了拓扑识别的累积效应。拓扑发现分组的头部有相应的信息表明这个分组是个拓扑发现分组，所经过的结点应该把此分组取下并且重新产生一个。重新产生分组时，结点需要把自己的标识符加到分组中标识符队列的开始处，并且去掉标识符队列末尾的冗余条目。

需要注意，拓扑图只包含可以到达的结点，并且在有环回时，一些结点会被记录两次。当需要定向（Steering）时，将利用所得到的拓扑信息来支持保护切换。

1．拓扑发现消息

发现消息是周期性发送的，这样做有以下几个目的：

　确定结点的活动——结点活动性的检测就是依靠像拓扑发现分组这样的“心跳”来完成的。

　拥塞控制——流量控制的协议将拥塞信息通知上行结点。

　发现插入点——拓扑发现消息使得结点可以选择最佳的插入点：在正常的操作中，选择最佳插入点使得源结点到目的结点的跳数最少；在非正常的操作中，选择最佳插入点可以避免不需要的保护环加入。

2．处理拓扑发现消息

拓扑发现消息用来累积拓扑信息，每个结点都把自己的标识符附加到所经过的发现消息中。

3．修剪拓扑发现消息

每个结点都要负责把标识符队列底部的冗余信息去掉。

智能保护切换

链路的失效会影响到那些要通过该链路的分组。RPR支持智能保护切换，即环自愈保护。邻近失效链路的结点能够很快产生环回，即把分组传送到另一个环上，而不是丢掉分组。

在保护机制中，环回可以使分组的丢失最少；但在应用定向机制以前消耗了大量的带宽，并且环回导致的环回数据流所产生的延迟会影响高优先级的分组业务。因此环回是一种过渡的策略，而定向才是更有效的，同时也是链路失效恢复协议的一部分。当环回链路上所有的分组都被传输以后，环回机制和定向机制的切换才是安全的。

如果一个链路被恢复了，也就是两个环都可以正常工作了，那么可以根据新的拓扑信息把业务发送到最优的方向。

空间复用机制

RPR采用空间复用技术，在一根光纤上可以分段传输。空间复用技术有两个概念：

　在同一个环上，不重叠的部分可以并行传输数据；

　在不同环上，重叠部分的两段线路可以并行传输数据。