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05-RPR配置
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传统的城域网在数据链路层通常采用以太网技术或SONET（Synchronous Optical Network，同步光网络）/SDH（Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列）技术，这两种技术各具优缺点：
· 以太网技术：具有成本低、简单易扩展等优点。但在大规模组网、质量保证、可靠性等方面还存在不足。
· SONET/SDH技术：优点是可靠性高，能满足高带宽、低延时要求，能提供保护和快速恢复机制。缺点如下：
RPR（Resilient Packet Ring，弹性分组环）技术集IP的智能化、以太网的经济型和SONET/SDH的高带宽、高可靠性于一身，提供了一套高效、灵活的IP城域网解决方案。
RPR采用逆向双环结构，数据沿环网在站点之间进行转发，如图1-1所示。
图1-1 RPR环网结构示意图
· 0环：RPR双环中，数据帧发送方向为顺时针的称为0环，也称外环（Outer Ring）。
· 1环：RPR双环中，数据帧发送方向为逆时针的称为1环，也称内环（Inner Ring）。
· 站点（Station）：RPR环网上的设备，负责接收和转发数据帧。
· 链路（Link）：连接相邻站点的单向传输通道。
· 段（Span）：RPR环网上两个相邻站点之间的链路，由方向相反的两条链路组成。
· 西向接口：在0环上接收数据帧、在1环上发送数据帧的物理接口。位于LSUM1SPMAEC0业务底板上1号接口子卡槽位的RPR物理接口为西向接口。
· 东向接口：在0环上发送数据帧、在1环上接收数据帧的物理接口。位于LSUM1SPMAEC0业务底板上2号接口子卡槽位的RPR物理接口为东向接口。
· 边（Edge）：当段或和段相邻的站点出现故障时，段不能转发数据就成为边。
· 环状态：分为闭环和开环。不存在边的环为闭环，存在边的环为开环。
本地设备上的东向接口必须与对端设备的西向接口相连，本地设备上的西向接口必须与对端设备上的东向接口相连。
RPR通过拓扑发现来收集环网站点的数目、环状态和站点之间的排列顺序等信息，生成拓扑数据库。当环网拓扑稳定后，对应的拓扑数据库不再变化。
每个RPR站点都会维护一个拓扑数据库，该库中保存着整个RPR环网的拓扑信息，是站点生成选环表的主要依据。拓扑数据库包含三个部分：
· 本站点的拓扑信息，如：MAC地址、保护类型、站点保护状态、站点名称、本站点的拓扑信息校验和以及邻居站点的拓扑信息校验和等。
· 其它站点的拓扑信息，如：MAC地址、有效状态、可达状态、保护类型、站点索引、预留带宽以及站点名称等。
在RPR的拓扑发现过程中，主要通过TP（Topology Protection，拓扑保护）帧、ATD（Attribute Discovery，属性发现）帧和TC（Topology Checksum，拓扑校验和）帧来传播拓扑信息：
· TP帧用来广播各站点的配置和状态信息，其它站点则根据收到的TP帧来更新自己的拓扑数据库，最后使得同一环上每个站点都拥有相同的拓扑信息。
· ATD帧用来传递站点的MAC地址、名称等属性信息，这些属性信息也会保存在拓扑数据库中。
· TC帧用来在相邻站点间传递拓扑信息校验和，用于校验邻居站点和本站点的拓扑数据库是否匹配，以判断RPR环网拓扑是否稳定。
这三种帧都是周期性发送的，且周期长度都可以进行配置。其中，TP帧和TC帧有快、慢两种发送周期：
· 当环上站点初始化，或环上站点检测到拓扑变化时，将触发TP帧的快速发送，迅速将网络拓扑信息传遍整个网络。站点先以快周期发送8个TP帧后，再以慢周期发送。
· 当环网拓扑稳定并收敛后，将触发TC帧的快速发送。站点先以快周期发送4个TC帧后，再以慢周期发送。
· 当ATD中的内容变化时，会触发ATD帧的立即发送，然后站点再以用户配置的周期定时发送。
每个RPR站点都会维护选环表，并根据选环表中的内容来决定到环上某个目的站点的数据帧从哪个子环发送，即决定该数据帧的发送路径。选环表条目包括目的站点MAC地址、数据帧从哪个子环发送等信息。RPR选环表有以下几种：
· 静态选环表：由用户手工配置，到达指定目的站点的数据帧从0环还是从1环发送。
· 动态选环表：是RPR协议根据拓扑数据库的内容动态生成的选环表，又称最短路径选环表。
· 综合选环表：该表由静态选环表、动态选环表和默认选环表综合而成。在闭环情况下，静态选环的优先级最高，对于指定的环上目的站点，如果已经配置了有效的静态选环，静态选环条目将加入到综合选环表中。如果没有配置静态选环，则根据动态选环表来决定发送路径；当存在两条最短发送路径时，将根据默认选环生成最终发送路径，并将该条路径加入到综合选环表中。站点在发送数据帧时将会到综合选环表中查找到目的MAC的发送路径。当RPR环中有链路发生故障而处于开环状态时，综合选环表只由动态选环表生成。
在RPR环网中，站点与环配合完成数据操作，操作方式包括以下四种：
· 上环（Insert）：站点将来自RPR环网外的数据帧插入到RPR环网的数据流中。
· 过环（Transit）：站点将RPR环网上途经本站点的数据帧转发给下一个站点。
· 下环（Copy）：站点从RPR环网的数据流中接收数据帧，并将数据帧复制一份给与本站点上层作相应处理。下环操作并不会终止数据帧在RPR环网上的转发。
· 剥离（Strip）：站点删除数据帧，终止其在RPR环网上的转发。
下环和剥离是两个独立的操作：下环只是将数据帧复制一份给本站点，如果数据帧不在本站点被剥离，该数据帧将继续在RPR环网上被转发给下一个站点。
各站点分别采用上述基本数据操作及其组合来提供对单播、广播、组播以及未知单播的支持。
图1-2 RPR单播实现示意图
(1) 对数据帧在源站点执行上环操作，将其插入0环或1环的数据流中；
(3) 当数据帧到达目的站点或其TTL值变为0时，对其执行下环和剥离操作。
可以看到，对于单播流量，RPR采取的是目的站点剥离方式，不同于传统环网技术的源站点剥离。目的站点剥离能够有效提高带宽的利用率，使得带宽的空间重用技术更高效。
图1-3 RPR广播、组播和未知单播实现示意图
如图1-3所示，RPR对广播数据帧、组播数据帧和未知单播数据帧的转发方式都相同，具体如下：
(1) 对数据帧在源站点执行上环操作，将其插入0环或1环的数据流中；
(2) 在数据帧途径的每个站点，只要其TTL值不为0，就都对其执行数据过环和下环操作；
(3) 当数据帧返回到源站点或其TTL值变为0时，对其执行剥离操作。
RPR故障自愈能力非常强，其保护机制可实现事件检测、快速自愈，以及在光纤或站点故障后业务快速恢复，从而使网络能够迅速检测到故障并作出适当反应，保证业务在50ms内可以快速恢复。RPR支持的故障响应方式为保护倒换：当站点不再具有转发数据帧的能力，比如掉电或光纤断开等原因造成的故障，站点就需要进入保护倒换方式。保护倒换可分为以下两种模式：
· Wrapping模式：当RPR环网上的某段链路或某个站点发生故障时，故障点两端的两个站点处自动环回（即把0环和1环连在一起），形成一个闭合单环。该模式可保证站点快速倒换，数据帧基本不会丢失，但比较浪费带宽。对于本设备而言，暂不支持本模式。
· Steering模式：当RPR环网上的某段链路或某个站点发生故障时，故障点两端的两个站点先更新自己的拓扑数据库，再快速发送TP帧给RPR环网上的其它站点，其它站点根据收到的拓扑信息更新拓扑数据库，此后，各站点将按照新的拓扑发送数据帧。该模式避免了带宽的浪费，但由于需要重新收敛，恢复时间较长，可能会造成一些业务的中断以及部分数据帧的丢失。
如图1-4所示，正常情况下，数据通过0环由Station D传输到Station B，传输路径为Station D—Station E—Station A—Station B。当Station A与Station E之间的链路发生故障后，进行保护倒换：
· 在Wrapping模式下，故障点两端的两个站点（Station A和Station E）上分别进行自动环回，新的数据传输路径为Station D—Station E—Station D—Station C—Station B—Station A—Station B。
· 在Steering模式下，数据将直接切换到另一个环（本例中是1环）上进行传输，新的数据传输路径为Station D—Station C—Station B。
RPR的保护倒换包括六个状态，按照其对应的优先级从高到低依次为：
· FS（Forced Switch）：强制倒换
· SF（Signal Fail）：信号失败，与当前物理状态相关
· SD（Signal Degrade）：信号衰减，与当前物理状态相关
· MS（Manual Switch）：手工倒换
· WTR（Wait to Restore）：等待恢复
· IDLE：空闲
保护倒换发生的条件是保护请求，即只有环上站点发出保护请求时，RPR环才会进行保护倒换。保护请求的取值和优先级与保护倒换一致。其中，FS和MS是手工配置的保护请求，SF、SD和WTR是自动保护请求。若多个保护请求同时发生，优先级较高的将被优先处理，譬如：
· 当站点发出MS保护请求时，若环上存在优先级更高的保护请求，MS保护请求将不被处理。需要指出的是，本地站点物理端口上的FS保护请求可以被本地站点相同物理端口上发出的MS保护请求抢占。
· 当由于链路故障引发SF或SD等自动保护请求时，若当前链路已存在人工保护请求FS，由于FS保护请求的优先级比SF和SD高，因此SF和SD保护请求不能被立即执行，只有FS保护请求被清除后，SF和SD保护请求才能被处理。
RPR接口从形态上可分为逻辑接口和物理接口两类，从功能上又可分为主接口和从接口两类，以下分别进行解释。
· RPR逻辑接口只允许携带VLAN Tag的报文通过。
· RPR逻辑接口允许通过的VLAN不能与二层以太网接口所在的VLAN相同，即RPR逻辑接口与二层以太网接口之间的报文只能进行三层转发。
RPR逻辑接口用来帮助实现RPR功能。用户对RPR逻辑接口所作的配置将同步到RPR物理接口上，从而简化了配置过程。系统会自动将RPR逻辑接口与RPR物理接口绑定。RPR物理接口包括两种类型：RPRXGE和RPRPOS。每一个RPR物理接口都有一个对应的MATE口，MATE口用于在RPR物理接口之间传输RPR环上的数据报文和协议报文。
所有与RPR协议运行相关的计算都在主接口上进行，包括执行配置命令、处理站点发生的保护事件、在拓扑不稳定的状态下控制RPR协议报文的发送等；主接口计算完成后，会将计算结果同步到从接口上，保证主从接口数据一致。单块单板上RPR物理接口号小的是RPR主接口，RPR物理接口号大的是RPR从接口。
一个RPR站点对应一个RPR逻辑接口和两个RPR物理接口，每个RPR物理接口又各自有一个MATE口。RPR物理接口是底层用来收发数据帧的接口，用户可以在RPR逻辑接口下进行各种配置操作。
集中式RPR：当一个RPR站点的RPR逻辑接口对应的两个RPR物理接口位于同一块单板的两块接口子卡上时，称为集中式RPR。对于集中式RPR来说，当RPR物理接口所在单板down掉后，该RPR站点将无法工作。
与RPR相关的协议规范有：
· IEEE802.17：Resilient packet ring (RPR) access method and physical layer specifications
· 仅LSUM1SPMAEC0业务底板支持RPR功能。该单板为业务底板，需安装LSR1DRUP1L1接口子卡才能正常使用，且该接口子卡不支持热插拔。
· RPR逻辑接口上不支持使能MPLS和VRRP协议。
表1-1 RPR配置任务简介
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配置RPR基本功能 |
配置RPR物理接口 |
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配置RPR逻辑接口 |
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改变RPR物理接口的类型 |
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配置RPR站点名称 |
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配置RPR保护倒换恢复模式 |
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配置RPR保护请求 |
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配置RPR选环表 |
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配置RPR公平算法 |
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配置RPR定时器 |
配置ATD帧定时器 |
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配置Hold Off定时器 |
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配置Keepalive定时器 |
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配置TC帧定时器 |
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配置TP帧定时器 |
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配置WTR定时器 |
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配置站点报文扩展模式 |
可选 |
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配置站点链路权重值标准模式 |
可选 |
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测试RPR站点间的连通性 |
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RPR物理接口包括RPRXGE和RPRPOS 2种类型，缺省情况下，RPR物理接口的类型为10GPOS接口。
表1-2 配置RPRXGE接口
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进入RPRXGE接口视图 |
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缺省情况下，接口的期望带宽＝接口的波特率÷1000（kbit/s） |
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进入RPRPOS接口视图 |
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（可选）配置Keepalive报文的发送周期 |
缺省情况下，Keepalive报文的发送周期为10秒 |
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flag c2 flag-value |
缺省情况下，信号标记字节C2的值为0x16 |
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flag j0 { sdh | sonet } flag-value |
缺省情况下，系统使用SDH帧格式的缺省值，SDH帧格式下再生段踪迹字节J0的缺省值为空 |
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缺省情况下，系统使用SDH帧格式的缺省值 SDH帧格式下通道踪迹字节J1的缺省值为空 |
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frame-format { sdh | sonet } |
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（可选）配置当前接口的SD告警门限和（或）SF告警门限 |
threshold { sd sdvalue | sf sfvalue } * |
缺省情况下，SD门限值为10e-5（即value取值为5），SF门限值为10e-3（即value取值为3） |
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缺省情况下，接口的期望带宽＝接口的波特率÷1000（kbit/s） |
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进入RPR逻辑接口视图 |
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缺省情况下，接口的期望带宽＝接口的波特率÷1000（kbit/s） |
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· 改变RPR物理接口的类型后接口板会自动重启并切换到新类型，该接口上的原有配置将丢失；如果该接口原先被分配给非缺省MDC，在接口类型切换后该接口会被归还给缺省MDC，请重新进行配置。
· 改变RPR物理接口类型后，新类型的RPR物理接口会自动绑定到RPR逻辑接口。
· 本配置仅对10GPOS和10GE的RPR物理接口起作用。
通过改变RPR物理接口的类型，可将其物理层模式切换为10GE或10GPOS类型。
表1-5 改变RPR物理接口的类型
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进入RPR物理接口视图 |
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改变RPR物理接口的类型 |
rpr port-type { 10ge | 10gpos } |
缺省情况下，RPR物理接口的类型为10G POS接口 |
表1-6 配置RPR站点名称
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进入RPR逻辑接口视图 |
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配置RPR站点的名称 |
缺省情况下，RPR站点没有配置任何名称 |
RPR有两种保护倒换的恢复模式：
· Revertive：可恢复模式，即当WTR定时器超时后，站点立即恢复为IDLE状态。
· Non-revertive：不可恢复模式，即当WTR定时器超时后，站点维持自动保护状态，直到环上其它地方发生高优先级保护请求时才恢复为IDLE状态。
表1-7 配置RPR保护倒换恢复模式
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进入RPR逻辑接口视图 |
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rpr reversion-mode non-revertive |
用户可通过发送FS或MS保护请求来触发保护倒换，也可通过发送IDLE保护请求来清除本站点上手工配置的保护请求。
表1-8 配置RPR保护请求
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进入RPR逻辑接口视图 |
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在指定子环上配置RPR保护请求 |
rpr admin-request { fs | idle | ms } { ringlet0 | ringlet1 } |
缺省情况下，子环上没有配置RPR保护请求 |
静态选环配置的路径只有在RPR环是闭环的状态下才会有效。
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进入RPR逻辑接口视图 |
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用户可以通过本配置来指定默认选还，默认选环就是指数据帧的缺省发送子环。
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进入RPR逻辑接口视图 |
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配置RPR的默认选环为1环 |
缺省情况下，RPR的默认选环为0环 |
通过配置RPR公平算法，可以更好地保证RPR环上的传输质量。
RPR把业务分为A、B和C三类，优先级依次降低。
· A类又分为A0和A1两个子类。RPR可以为A0类业务预留环上带宽，并且当环上发生流量拥塞时，即使A0类的预留带宽未被完全利用也不能被低优先级业务占用；而对于A1类业务，RPR配置的是速率限制，即若带宽未被完全利用则可被低优先级业务占用。
· B类业务也可以分为B-CIR和B-EIR两个子类业务，二者的区别是：如果实际传送的业务量超过了预先设置的速率限制，则超出部分成为B-EIR类业务，其它的为B-CIR类业务。B-EIR类业务要受公平性算法的控制，与C类业务完全相同。
· C类业务级别最低，受到公平性算法控制。
配置了A0类业务的站点，为A0类业务预留的带宽总和不能超过环路带宽（即RPR逻辑口的带宽）。
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进入RPR逻辑接口视图 |
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rpr rate-limit { high | low | medium | reserved } { ringlet0 | ringlet1 } value |
缺省情况下，A0类业务的预留带宽占总带宽的0‰，A1类业务的速率限制值为2‰，B-CIR类业务的速率限制值为0‰，B-EIR类业务和C类业务的速率限制值为1000‰ |
RPR采用共享带宽方式实现各站点对带宽资源的利用。数据流量较小时，环网可以满足所有站点流量的上环需求；但是当流量较大的时候，往往会出现流量拥塞情况。为防止有些站点利用自身位置优势或时间优势过多地霸占带宽，影响其它站点对带宽的享用，RPR为此提供专门的公平算法，实现带宽的公平共享和调度。
公平算法主要对B-EIR类和C类业务的上环流量进行控制。用户可通过配置链路权重来控制本站点的流量占RPR环非预留带宽的百分比。
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进入RPR逻辑接口视图 |
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缺省情况下，站点在0环和1环上的链路权重均为1 |
ATD帧定时器定义了ATD帧的发送周期。
表1-13 配置ATD帧定时器
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进入RPR逻辑接口视图 |
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配置ATD帧定时器 |
rpr timer atd atd-value |
缺省情况下，ATD帧定时器的值为1秒 |
Hold Off定时器定义了站点物理层检测到链路故障到上报保护请求的时间间隔。
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进入RPR逻辑接口视图 |
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配置Hold Off定时器 |
缺省情况下，Hold Off定时器的值为0毫秒 |
站点通过周期性发送SCFF（Single Choke Fairness Frame，公平算法帧）通知其邻站点本站点处于正常工作状态。如果某站点未收到SCFF帧，会启动Keepalive定时器，该定时器超时后若还未收到SCFF帧，将上报SF保护请求。
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进入RPR逻辑接口视图 |
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配置Keepalive定时器 |
缺省情况下，Keepalive定时器的值为3毫秒 |
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进入RPR逻辑接口视图 |
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TC帧快发定时器和慢发定时器分别定义了发送TC帧的快周期和慢周期。当拓扑校验和发生改变后，站点将按快周期发送TC帧4次；当环网拓扑稳定后，站点再按慢周期发送TC帧。
表1-17 配置TC帧定时器
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进入RPR逻辑接口视图 |
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配置TC帧快发定时器 |
rpr timer tc-fast tc-fast-value |
缺省情况下，TC帧快发定时器的值为10毫秒 |
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配置TC帧慢发定时器 |
缺省情况下，TC帧慢发定时器的值为100毫秒 |
TP帧快发定时器和慢发定时器分别定义了发送TP帧的快周期和慢周期。当环上站点开始初始化或检测到拓扑变化时，站点将按快周期发送TP帧8次；当环网拓扑稳定后，站点再按慢周期发送TP帧。
表1-18 配置TP帧定时器
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进入RPR逻辑接口视图 |
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配置TP帧快发定时器 |
rpr timer tp-fast tp-fast-value |
缺省情况下，TP帧快发定时器的值为10毫秒 |
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配置TP帧慢发定时器 |
缺省情况下，TP帧慢发定时器的值为100毫秒 |
当站点由于链路故障而发生保护倒换时，站点将进入自动保护状态；待链路故障恢复后，站点将进入IDLE状态。WTR定时器定义了站点从自动保护状态进入IDLE状态的时间间隔。
表1-19 配置WTR定时器
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进入RPR逻辑接口视图 |
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配置WTR定时器 |
缺省情况下，WTR定时器的值为10秒 |
· 与S9500E设备组成RPR环网时，必须配置该功能。其他组网情况建议使用缺省配置。
· RPR环网上，对本产品的该功能配置请保持统一。
RPR站点转发数据帧时，有两种不同的封装模式：
· 标准模式：RPR站点在处理上环的数据帧时，不会改动数据报文的任何内容，将整个数据报文作为RPR数据帧的有效载荷进行转发；报文发送到目的RPR站点下环时，站点将RPR数据帧的有效载荷直接交给该站点进行处理。
· 扩展模式：RPR站点在处理上环的数据报文时，会将数据帧CRC字段之外的部分作为RPR数据帧的有效载荷进行转发；报文发送到目的RPR站点下环时，站点将RPR数据帧的有效载荷取出，计算出有效载荷CRC并封装在报文中，还原成上环前的数据帧后再交给该站点进行处理。
表1-1 配置站点报文扩展模式
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操作 |
命令 |
说明 |
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进入系统视图 |
system-view |
- |
|
进入RPR逻辑接口视图 |
interface rpr interface-number |
- |
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配置站点报文扩展模式 |
rpr encapsulation extend |
缺省情况下，站点使用标准模式 |
· 与S9500E和S9500设备组成RPR环网时，不需要配置该功能。
· 与使用标准模式封装和解封装ATD帧中携带的链路权重值的设备组网时，需要配置该功能。
RPR站点封装和解封装控制报文ATD帧中的链路权重字段有标准和私有2种不同模式。
RPR组网时，要求RPR环上所有站点控制报文ATD中的链路权重字段封装和解封装模式必须配置成同一种模式。
表1-2 配置站点链路权重值标准模式
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操作 |
命令 |
说明 |
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进入系统视图 |
system-view |
- |
|
进入RPR逻辑接口视图 |
interface rpr interface-number |
- |
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配置站点链路权重值标准模式 |
rpr weight standard |
缺省情况下，站点使用私有模式 |
用户可以使用Echo Request/Echo Response报文来测试两个站点之间的连通性，并进行故障点的定位。如果目的站点可以收到源站点在指定子环上发送的Echo Request报文，且源站点也可以收到目的站点在指定子环上发送的Echo Response报文，即只有当源站点和目的站点同时在指定发送子环和指定接收子环上连接正常时，才会认为源站点与目的站点在指定子环之间连通，否则就认为出现故障。
如果没有指定发送子环和接收子环，源站点将根据综合选环表选择相应的子环发送Echo Request报文，目的站点也将根据综合选环表选择相应的子环发送Echo Response报文。
表1-20 测试RPR站点间的连通性
|
进入RPR逻辑接口视图 |
||
在完成上述配置后，在任意视图下执行display命令可以显示配置后RPR的运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果。
在用户视图下执行reset命令可以清除RPR的统计信息。
表1-21 RPR显示和维护
· 由五个站点Station A、B、C、D和E组成RPR环网，默认工作在Steering保护倒换模式。
· 通过配置静态选环，使得在RPR环没有发生Edge保持闭环的前提下，Station A向Station B发送的数据帧走1环。
图1-5 RPR静态选环配置组网图
# 在Station A的RPR逻辑接口RPR4/0/1上配置到达Station B的数据帧从1环发送。
[StationA] interface rpr 4/0/1
[StationA-RPR4/0/1] rpr static-rs 000f-e257-0002 ringlet1
[StationA-RPR4/0/1] quit
# 在Station A上显示环网的拓扑信息。
[StationA] display rpr topology ring
Ring-level topology information on interface RPR4/0/1:
Number of stations on Ringlet0: 4
Number of stations on Ringlet1: 4
Total number of stations on the ring: 5
Jumbo preference: Jumbo
Ring topology type: Closed ring
# 在Station A上显示静态选环表的信息。
[StationA] display rpr rs-table static
Static ringlet selection table on interface RPR4/0/1:
MAC address Ringlet ID Status
-----------------------------------
000f-e257-0002 1 Valid
# 在Station A上显示综合选环表的信息。
[StationA] display rpr rs-table overall
Overall ringlet selection table on interface RPR4/0/1:
MAC address Ringlet ID TTL Type IP address Station name
-------------------------------------------------------------------------------
000f-e257-0002 1 4 Static -
000f-e257-0003 0 2 Dynamic -
000f-e257-0004 1 2 Dynamic -
000f-e257-0005 1 1 Dynamic -
--- Entries in total: 4 ---
RPR物理接口状态为DOWN或者出现RPR物理接口频繁UP、DOWN。
· 请检查插接在RPR物理接口的光纤是否接错。正常情况下应该有两根光纤，分别负责接收和发送，并且不能接反。
· 请检查LSUM1SPMAEC0业务底板上的2个物理接口以及与本产品的设备对接的RPR物理接口的端口类型是否一致，如果不一致请使用rpr port-type命令将端口类型改成一致。
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