Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

RPR "впитывает" лучшее

Даррин Вудс

Технология Ethernet -- королева корпоративных сетей, а технология SDH/Sonet -- царица сетевых инфраструктур операторов связи, хотя обе они далеки от совершенства. Сегодня 10-Гбит/с стандарт Ethernet обеспечивает скорости передачи, которые сравнимы со скоростями SDH/Sonet. Но означает ли это, что сетевые технологии движутся вперед, или мы всего лишь приделываем ракетный двигатель к "Студебекеру"?

Полную версию данной статьи смотрите в 5-ом номере журнала за 2003 год.

К недостаткам Ethernet относится отсутствие функций быстрого восстановления сети после отказов, средств QoS (Quality of Services) и возможностей управления полосой пропускания каналов связи. В технологии SDH/Sonet до сих пор не реализована сколь-нибудь эффективная поддержка передачи пакетного трафика и гибкая регулировка полосы пропускания каналов связи. SDH/Sonet приписывает данные к одному из виртуальных контейнеров/блоков, причем каждый такой блок может переносить только свои данные. Если данных для него нет, соответствующая полоса пропускания простаивает; она не может быть задействована другими информационными потоками. Такой подход вполне пригоден для речи и видео (они обычно передаются на постоянной скорости), но он малоэффективен для "взрывного трафика", характерного для корпоративных сетей.

Технология RPR (Resilient Packet Ring, или отказоустойчивое пакетное кольцо), сочетающая в себе лучшие качества SDH/Sonet и Ethernet, может превратить такой допотопный "Студебекер" в современный "Феррари". Хотя изначально RPR была предназначена для сетей операторов связи, городских и кампусных сетей, ее можно использовать везде, где необходимы высокая отказоустойчивость и эффективное расходование полосы пропускания каналов связи. Однако это вовсе не означает, что RPR полностью заменит технологии SDH/Sonet, но уж точно поднимет их на новый качественный уровень. SDH/Sonet же будет по-прежнему доминировать на сетях дальней связи.

И хотя первыми эту экономную технологию возьмут на вооружение операторы связи (например, компания AT&T анонсировала свой сервис Managed OptEring Service, предоставляемый на базе сети RPR), производители уже создают поддерживающие ее продукты для корпоративных сетей.

Внешность бывает обманчивой

Может показаться, что RPR -- это технология первого (физического) уровня. На самом же деле она представляет собой реализацию второго (канального) уровня и способна работать поверх уже неоднократно упоминавшихся сетей SDH/Sonet. Хотя RPR может функционировать и в сетях Gigabit Ethernet или 10 Gigabit Ethernet, большинство фирм-производителей предпочитаются использовать ее именно поверх SDH/Sonet.

Причина того, что технология RPR была разработана как протокол второго уровня, очевидна -- это более низкие затраты на ее реализацию. Поскольку RPR работает поверх существующих сетевых инфраструктур, операторам связи, сервис-провайдерам и владельцам корпоративных сетей не нужно выбрасывать дорогую аппаратуру -- они могут просто добавить оборудование RPR к уже имеющемуся. Трафик RPR может передаваться по сетям SDH/Sonet, используя их виртуальные контейнеры/блоки и не влияя на передачу другого трафика SDH/Sonet.

Комбинация технологии RPR с Ethernet несколько отличается от ее "содружества" с SDH/Sonet и может потребовать развертывание новой сети. Системы RPR способны инкапсулировать кадры Ethernet в свои собственные кадры RPR. Однако большинство устройств Ethernet рассчитаны на то, что процедуры Ethernet работают и на первом и на втором уровнях, и поэтому не будут обрабатывать кадры RPR. Таким образом, ядро сети должно быть основано на оборудовании RPR, а устройства Ethernet могут работать на уровне доступа, т. е. поставлять кадры в сеть RPR или принимать их из нее.

Являясь протоколом второго уровня, RPR определяет новый MAC-формат кадров, в которые инкапсулируются пакеты данных сетевого уровня (рис. 1). Размер MAC-заголовка RPR составляет 24 байта. Первые два байта образуют поле RC (Ring Control, или "Контроль кольца"). Это поле разбито на семь подполей: TTL (Time To Live, "Время жизни кадра"), P (Parity, "Четность"), WE (Wrap Eligible, "Разрешение свертывания колец"), FT (Frame Type, "Тип кадра"), FE (Fairness Eligible, "Разрешение сброса кадра в режиме "справедливой" передачи"), RI (Ring ID, "Идентификатор кольца"), SC (Service Class, "Класс обслуживания"). Содержимое подполя "Класс обслуживания" определяет приоритет обслуживания пакетов в сети, а содержимое подполя "Тип кадров" указывает на то, содержатся ли в кадре пользовательские данные, запросы на "справедливое" обслуживание или служебные сведения для других узлов. Технология RPR поддерживает функцию автообнаружения сетевых устройств и узлов: новые узлы заявляют о себе своим ближайшим соседям с помощью служебных сообщений и распространяют сведения об изменениях в своих конфигурационных настройках или об изменениях топологии.

Два следующих поля размером 6 байтов каждое содержат адреса источника и приемника. Это аппаратные адреса как определено в разделе 5.2 стандарта IEEE 802-1990 (см. http://standards.ieee.org/reading/ieee/ std_public/description/lanman/802-1990_desc.html). Следующие два байта занимает поле ERC (Extended Ring Control -- "Расширенный контроль кольца"). Из них первый байт -- это базовое время жизни (TTL Base), т. е. исходное время TTL, не подлежащее декрементированию, а во втором байте содержатся подполя EF (Extended Frame, или "Расширенный кадр"), FF (Flooding Form, или "Вид потока данных"), PS (Past Source, или "Мимо источника"), SO (Strict Order, или "Строгий порядок следования кадров") и три зарезервированных бита в конце, которые заполняются нулями.

Поле EF информирует о том, каким является кадр -- базовым (Base Data Frame) или расширенным (Extended Data Frame). Базовые кадры данных используются любым трафиком, проходящим от исходной до конечной точки своего пути по одному и тому же кольцу. Если для того, чтобы попасть в узел назначения, трафику необходимо "перейти" из одного кольца в другое, то используется расширенный кадр данных, включающий исходный адрес источника и конечный адрес приемника, которые размещаются сразу же за полем HEC (Header Error Check, "Проверка заголовка на ошибки"). Биты FF показывают, передаются ли данные по кольцу в одном направлении или в двух направлениях. Бит PS используется при работе в режиме сворачивания колец, указывая на то, что данный кадр на обратном пути к приемнику проходил мимо своего источника. Поле SO задействуется, когда необходимо сохранить исходный порядок следования кадров.

Два следующих байта содержат поле HEC, позволяющее контролировать целостность заголовка с использованием циклического избыточного кода (Cyclical Redundancy Check -- CRC). Поле PT (Protocol Type, "Тип протокола") занимает тоже два байта. Если значение записанного в этом поле числа меньше 1535, то оно соответствует длине данного кадра. Если значение числа равно или превышает 1536, то оно указывает тип клиентского протокола. Величина этого числа определена в регистре IEEE Type Field Register. Поле PT всегда обозначает что-нибудь одно -- либо тип протокола, либо длину кадра. И, наконец, вслед за полезной нагрузкой кадра (Payload -- PL) размещается последнее поле заголовка RPR -- контрольная последовательность кадра (Frame Check Sequence, FCS).

По кольцу вокруг сети

И сеть SDH/Sonet, и сеть RPR имеют кольцевую топологию, но отличаются способом передачи трафика. В большинстве сетей SDH/Sonet трафик передается по кольцевой сети только в одном направлении. Системы RPR обеспечивают двунаправленную передачу трафика, удваивая, таким образом, его объем. Данные выводятся из RPR-кольца в пункте их назначения. Некоторые кольцевые технологии, такие, как FDDI, сохраняют данные в кольце до тех пор, пока они снова не вернутся к источнику, где и удаляются окончательно. Если бы узел назначения находился недалеко от источника, а трафик выводился бы из кольца только после его полного обхода, то пустая трата полосы пропускания была бы просто колоссальной.

Каждая кольцевая сеть RPR поддерживает до 255 узлов. Вы можете развернуть многокольцевую инфраструктуру, подключая узлы к двум сетям RPR (или большему их числу) таким образом, чтобы они направлялиь пакеты из одной сети в другую, соседнюю.

При передаче трафика по кольцу RPR ему назначается один из трех классов обслуживания (приоритетов): высокий, средний и низкий. За трафиком с высоким приоритетом резервируется определенная полоса пропускания, которую не может использовать никакой другой трафик, даже если эта полоса "простаивает". Низкоприоритетный трафик не способен резервировать полосу пропускания, он использует только незадействованную полосу. Трафик со средним приоритетом может резервировать полосу пропускания, но любая неиспользуемая часть ее сразу же становится доступной другому трафику, имеющему средний или низкий приоритет. Средний класс обслуживания больше всего подходит для передачи взрывного или чувствительного к задержкам трафика. При этом для передачи всплесков взрывного трафика выделяется достаточно широкая полоса пропускания, а в периоды низкой его интенсивности полоса пропускания становится доступной другому трафику.

Если трафик с низким приоритетом может занять все 100% полосы пропускания кольца, то высокоприоритетному трафику выделяются максимум 50% этой полосы. Доставка высокоприоритетного трафика гарантируется даже в том случае, когда происходит обрыв волокна. Здесь следует еще раз подчеркнуть, что для передачи трафика технология RPR задействует два параллельных кольца одновременно, тогда как SDH/Sonet -- только одно кольцо, другое же остается резервным. В случае разрыва кабеля в сети RPR, высокоприоритетный трафик из одного кольца направляется в другое кольцо. Конечно, для этого должна иметься в наличии достаточная полоса пропускания -- ведь по второму кольцу тоже может передаваться высокоприоритетный трафик.

Поскольку низкоприоритетный трафик способен занимать любую неиспользуемую часть полосы пропускания сети RPR, какой-нибудь один из ее узлов может захватить всю свободную полосу пропускания, ничего не оставив другим узлам. Чтобы исключить возможность такой ситуации, разработана процедура справедливого доступа к сети, которая позволяет поделить неиспользуемую полосу пропускания между узлами.

Если при обрыве оптоволоконного кабеля или в процессе нормальной работы сети интенсивность средне- или низкоприоритетного трафика превышает пропускную способность узла, последний активизирует процедуру Weighted Fairness (Взвешенная справедливость). Эта процедура базируется на использовании весовых коэффициентов, присвоенных каждому узлу сети и определяющих приоритет конкретного узла при доступе и передаче трафика по кольцам. Любой узел RPR может послать сообщение об активизации процедуры Weighted Fairness, однако при перегрузке узла с высоким приоритетом доступа к кольцу, он будет высылать сообщение другим узлам с предложением "притормозить" передачу их трафика для беспрепятственной передачи своего. Когда узлы получают запрос на справедливую передачу (fairness request), то те из них, которые пересылают свои данные через запрашивающий узел, помещают в очередь или сбрасывают пакеты, помеченные в заголовках с помощью поля Fairness Eligible (FE). Высокоприоритетный трафик не подлежит сбросу ни при каких обстоятельствах, поэтому значение поля FE в заголовках его кадров просто игнорируется. После ликвидации перегрузки узла другие узлы могут получить назад причитающуюся им долю доступной полосы пропускания.

Разорванное кольцо

В случае обрыва оптоволоконного кольца технология RPR позволяет использовать для доставки трафика по адресу назначения один из двух методов: Wrap (сворачивание кольца) и Steer (выбор оптимального кольца). Компании Cisco Systems и Corrigent поддерживают метод Wrap, а фирма Nortel Networks является сторонницей технологии Steer. Хотя разработчики стандарта RPR решили поддержать оба метода, но по умолчанию используется Steer (рис. 2).

Метод Wrap аналогичен технологии BLSR (Bidirectional Line Switched Ring), используемой в сетях SDH/Sonet при обрыве оптоволоконного кабеля. Трафик отправляется на узлы, расположенные на любом конце разорванного кабеля, затем переводится в другое кольцо (с противоположным направлением передачи пакетов) и направляется к узлу-приемнику. Механизм Wrap лишен какой-бы то ни было интеллектуальности: трафик просто перенаправляется в точке разрыва в другое кольцо без учета расположения узла назначения. Метод же Steer наделяет узлы-источники определенным уровнем интеллекта. В случае обрыва оптоволоконного кабеля узел-источник выбирает оптимальный маршрут до узла-приемника и передает пакеты по соответствующему кольцу, независимо от того, какому кольцу этот трафик предназначался.

Метод Wrap предъявляет к узлам не столь высокие требования, зато вносимые им задержки передачи трафика являются более значительными. Это может создавать проблемы при передаче чувствительного к задержкам трафика, такого, как речь и видео. Метод Steer позволяет минимизировать задержки трафика, однако повышает требования к ЦПУ узлов-источников. Каждый узел-источник должен определить, на каком конце оборванного оптоволоконного кабеля находится узел-приемник и направить пакеты по оптимальному кольцу. Должны учитываться также приоритет каждого пакета и доступная полоса пропускания выбранного кольца. Алгоритмы Wrap и Steer могут функционировать на каждом узле одновременно, а при создании сетевого соединения ему может назначаться один из этих алгоритмов, который и будет использоваться в случае разрыва кольца.

Варианты технологии RPR

На сегодняшний день уже многие компании предлагают решения, реализующие принципы RPR. Так, стремясь повысить ценность своих продуктов, компания Corrigent, комбинирует технологии RPR и MPLS. Устанавливая соединения из конца в конец (end-to-end), технические решения Corrigent позволяют упростить процесс обработки трафика узлами сети и уменьшают объем ручной работы по предоставлению услуг. Добавление MPLS -- это превосходный способ предоставления сквозного сервиса TDM (Time Division Multiplexing) поверх сети RPR.

Поскольку технология RPR все еще находится на стадии разработки, члены альянса RPR Alliance используют сегодня несколько ее вариантов. Например, компания Luminous Networks предлагает решение RPT (Resilient Packet Transport) -- расширенный вариант технологии RPR, включающий службу тактовой синхронизации для сервисов TDM. При внедрении механизма синхронизации в сеть Ethernet, такие сервисы TDM, как доставка речи и видео, могут быть реализованы с таким же качеством, как и в сети SDH/Sonet, т. е. без проявления эффекта "джиттера".

Компания Cisco продвигает свой вариант технологии RPR -- DPT (Dynamic Packet Transport), реализуемый в большинстве ее продуктов Gigabit Ethernet и SDH/Sonet. Технология DPT была разработана на базе протокола SRP (Spatial Reuse Protocol) и позволяет эффективно использовать свободную полосу пропускания каналов связи. Протокол SRP входит в предварительный вариант спецификации RPR.

Все производители продуктов RPR в один голос заявляют о том, что поддержат окончательный вариант этой спецификации после его принятия весной текущего года.





  
5 '2003
СОДЕРЖАНИЕ

инфраструктура

• Системы питания постоянного тока

• Выбираем 19-дюймовые монтажные шкафы

• Тестируем коммутаторы 10 Gigabit Ethernet

информационные системы

• Повышение производственных показателей call-центров

• Базы данных с открытым исходным кодом

• Управление Web-проектами с помощью CVS

• Российский рынок систем аудиоконференц-связи

• Управление Web-проектами с помощью CVS

сети связи

• Проснись, VoIP зовет

• RPR "впитывает" лучшее

кабельные системы

• Основные вопросы, касающиеся СКС для жилых зданий

• Технология IEEE 1394 и СКС

новые продукты

• Коммутаторы Cisco для сетей Industrial Ethernet


• Калейдоскоп



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх