北电网络（中国）有限公司
一. 前言
随着互联网和宽带接入的日益普及，在愈来愈多的各级骨干传输网中，数据业务已逐渐超过语音业务，成为传输网的主导业务。在进行数据业务传输时，传统的SDH传输网络必须将数据业务适配进TDM网络，从而导致传输带宽利用率很低；而将适应数据业务的局域网简单地扩张到城域网和广域网，又无法提供相应的QoS和网络保护。因此，如何有效地提高数据业务传输的带宽利用率，从而节省设备投资和网络建设费用，是下一代传输网络必须面对和解决的主要问题之一。
RPR融合了传统SDH网络和数据网络的优点，构造了适应以太网数据传输的二层网络，可在现有的光网络上提供具备QoS管理和高效率的数据业务传输，是最有效的以太网数据业务传输方式。本文着重对RPR的带宽利用率进行分析，并分别与传统SDH和VCAT的带宽利用率进行比较，以作为规划和设计数据传输网络时的参考。
二. RPR的带宽利用机制
RPR作为改进的以太网二层协议，天生具备了适应以太网业务的统计复用功能，同时由于环形网络结构和量身打造的协议，RPR可在保证网络性能的同时，实现网络带宽的高效利用。RPR的带宽利用机制可描述如下：
· RPR环上任一节点上多个LAN端口在入环时的统计复用和负载均衡过程,使各节点能最大限度地利用入环带宽.
· 环上各个节点共享环上带宽的统计复用功能.
· 采用2层保护倒换机制, 无需预留保护带宽.
· 采用目的地剥离的RPR MAC协议, 实现传输带宽的空间再利用。
· 具备以太网业务的组播和广播功能，组播和广播业务无需通过人工指配，可由RPR帧头判别实现，从而可大大节省组播和广播通道。
由于具备了上述特点, RPR在传输数据业务时, 其带宽利用率可大大提高, 同时快速的环保护倒换及相应的QoS机制又保证了数据业务传输的性能质量，使其成为面向数据的城域网和广域网的主要解决方案之一．
相形之下，尽管SDH在物理上可以环网的形式出现，但其本质上采用的是点对点的业务连接方式，在进行数据业务传输时，也只能采用点对点的连接模式，即将数据业务映射进SDH虚容器后，建立点对点的SDH通道连接。显然，这种方式无法实现环上各点对于通道带宽的共享，同时由于SDH环网的保护必须占用一半的环网带宽，因此其带宽利用无法实现上述RPR第二和第三条的带宽利用机制；在某些网络业务连接的模式下，亦不可能实现第四条和第五条的带宽利用机制，其带宽利用远小于RPR方式。
RPR的带宽利用率分析：与传统SDH的比较
为了进一步考察和分析RPR对于带宽利用率的提高，可通过几种典型的业务模式和应用类型，比较RPR和传统的SDH传输方式的带宽需求情况。不失一般性，考虑一有六个节点的网络，根据其上的网络业务模式不同，分别讨论如下：
· 网络业务模式1(Any to Any): 该网络业务为完全均匀分布的点到点业务，即各节点间均有业务连接（Full Mesh），如下图1所示。设各点间带宽要求为1个GbE, 若采用传统SDH的点对点方式，则环上带宽容量需求约为5个GbE,考虑到保护带宽，要求有10个GbE的带宽容量。而采用RPR, 即使仅考虑环上的空间复用,在环上的任一截面上任一时刻的最大带宽容量需求为3个GbE, 故3个GbE的带宽容量即可满足带宽需求（在考虑统计复用情况下可进一步节省带宽）。
图1。完全均匀分布的点到点业务模式
· 网络业务模式2（Point to Multipoint）：该网络业务为汇聚型业务，即点对多点应用模式（见下图2）。在汇聚型业务模式下，点对点的带宽容量需求为3个GbE，考虑保护带宽则总容量为6个GbE。而在不考虑统计复用的情况下，RPR方案 只需3个GbE的带宽容量即可满足带宽需求。
图2。汇聚型业务模式
· 网络业务模式3（Broadcasting）：该网络业务为广播方式（见图3）。在广播方式下，SDH点对点连接方案要求环带宽容量为5个GbE, 考虑保护带宽则总容量为10个GbE. 而RPR方案 只需1个GbE的带宽容量即可满足带宽需求。
图3。 广播应用模式
在上述比较中，三种应用均只利用了RPR环的空间复用，广播功能及保护带宽节省，而未涉及RPR的统计复用特性。事实上，如在上述应用比较中利用RPR的统计复用特性，则可进一步提高RPR的带宽利用率，减少投资按成本。一般说来，统计复用可提高2~6倍的带宽利用率，若按3：1的统计复用效率考虑，则在上述应用模式中的带宽应用情况比较可总结如下表1：
显然，RPR的带宽利用率优势与网络的业务模式很有关系。考虑到在实际应用中，现有的以太网城域网，区域网和省干网大多为汇聚型（点到多点）和网状网(任意点对点)模式业务，故在仅考虑这两种网络业务模式的情况下，同时考虑到根据CoS和保证QoS而预留的某些带宽裕量，可以认为其带宽利用率可大约提高6倍（假定统计复用的带宽利用效率为3：1）。
RPR的带宽利用率分析：与VCAT的比较
在下一代SDH的平台上，除了RPR以外，还在传统SDH技术的基础上发展了某些新技术，如GFP, VCAT/LCAS等。这些技术主要针对SDH网络中的数据业务传输，其中VCAT的着眼点亦在于提高传统SDH平台传输数据业务的带宽利用率。
VCAT对于提升带宽容量利用率的贡献体现在两个方面：
-通过将SDH虚容器的级联细化，即将原有的VC12, VC4, VC4-4c,VC4-16c细分成VC12-nv, VC4-nv, 从而可根据业务容量的大小，配置相应的虚容器级联，以便通过量体裁衣方式提高带宽利用率；
-由于级联的颗粒细化，易于对不同的业务进行指配汇聚，从而使得SDH虚容器的填充度提高；
尽管VCAT可以有效地提高带宽利用率，但这种提升存在着两个反面的限制：首先，SDH虚容器的最小颗粒为VC12，无法通过进一步的颗粒细化实现更精确的量体裁衣；其次，VCAT作为SDH层面上的技术，采用的是TDM复用，虚容器容量的配置均需人工指配，本质上不适应数据业务的随机性，突发性，无法做到带宽资源的统计复用。
相比之下，RPR则具有更小的颗粒，同时具有统计复用特性，可以实现带宽资源的自动共享。图四所示为VCAT与RPR比较的一个简单示例。由图中可看出，由于VCAT不具备统计复用的功能，不同的节点或端口的以太网业务必须占用不同的SDH管道；而RPR的统计复用功能则使不同节点或端口的以太网业务可以共享相同的带宽资源，从而可大大提高网络带宽的利用率。
事实上，VCAT作为传统SDH连续级联的改进，本质上仍然采用点对点的方式建立传输通道，因而在前一章中所作的若干分析依然适用于VCAT的情形。
图四。RPR与VCAT的对比示例
需要特别指出的是，RPR与VCAT并不矛盾和冲突。事实上，VCAT是SDH层即物理层上的技术，RPR则是数据层上的技术，两者完全可以共存共荣，在将RPR映射到SDH层面时，可以利用VCAT, 以进一步提高数据业务传输的带宽利用率。
结论
本文对RPR的带宽利用率进行了讨论。分析结果表明，RPR的带宽利用率较传统的SDH方式有显著提高，即使采用VCAT，其传输效率也难以与RPR相匹敌。传输带宽的节省，意味着网络建设投资的节省。在数据业务迅速增长的今天，广泛地采用RPR技术对于数据传输网络的建设无疑有着极为重要的意义。
摘自光纤新闻网