CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ MAN-E
1.2 Các công nghệ truyền tải Ethernet trong MAN
1.2.2 Resilient Packet Ring (RPR)
RPR là một giao thức lớp MAC được thiết kế để tối ưu quản lý băng thông và dễ dàng triển khai dịch vụ dữ liệu trên một mạng ring. RPR được khởi nguồn từ khi Cisco sử dụng công nghệ DPT để tối ưu quản lý và phục hồi băng thông cho các mạng ring. Sau đó DPT được nhóm IEEE 802.17 nghiên cứu và đưa ra chuẩn RPR. RPR là giao thức lớp MAC vận hành ở lớp 2 của mô hình OSI, nó không nhận biết lớp 1 nên độc lập với truyền dẫn nên có thể làm việc với WDM, SDH hay truyền dẫn dựa trên Ethernet (sử dụng GBIC - Gigabit Interface Converter). Ngoài ra, RPR đi từ thiết bị đa lớp đến dịch vụ mạng thông minh lớp 3 như MPLS. MPLS kết hợp thiết bị rìa mạng IP lớp 3 với thiết bị lớp 2 như ATM, Frame Relay. Sự kết hợp độ tin cậy và khả năng phục hồi của RPR với ưu điểm quản lý lưu lượng và khả năng mở rộng của MPLS VPN và MPLS-TE được xem là giải pháp xây dựng MAN trên thế giới hiện nay
Hình 1.11: Mô hình mạng sử dụng RPR
Hình vẽ 1.11 chỉ ra mô hình triển khai RPR cơ bản. Các CMTS (Cable Modem Termination System – hệ thống đầu cuối điều giải cáp) tập hợp lưu lượng đến thông qua cáp đồng trục từ nhà khách hàng rồi chuyển tới router RPR. Có nhiều router RPR
kết nối với nhau bằng một ring OC48, sau đó lưu lượng được tập trung chuyển đến một hub trung tâm để thực hiện kết nối ra Internet.
Có thể nhận thấy RPR sử dụng các ruoter còn EOS sử dụng các swtich. Lí do bởi vì RPR xuất thân từ DPT của Cisco sử dụng router để thực hiện các dịch vụ định tuyến IP trên mạng ring. IEEE 802.17 có hướng làm RPR độc lập với lớp 2 và lớp 3, nhưng thực tế RPR được chấp nhận dành cho các dịch vụ lớp 3. Đồng thời cũng ít router hỗ trợ dịch vụ lớp 2.
Hoạt động xen, rẽ và chuyển tiếp gói RPR: RPR có ba hoạt động chính là xen, rẽ và chuyển tiếp gói tương tự như cơ chế add/drop trong SONET/SDH. Ở đây các kênh được thêm, bớt và kết nối chéo bên trong vòng ring.
IEEE 802.3 MAC xử lý các gói tại mỗi node của vòn ring bất kể node đích là nod kế tiếp. Ngược lại RPR 802.17 MAC chuyển tiếp gói tin trong vòng ring mà không thực hiện bất kỳ bước đệm hoặc chuyển mạch trung gian nào nếu như gói không thuộc về node. Do đó giảm thiểu được công việc của từng node.
Hình 1.12: Hoạt động thêm, bớt và chuyển tiếp trong RPR
Hình 1.12 minh họa hoạt động của RPR, lưu lượng không thuộc về node được chuyển tiếp trong vòng ring được thực hiện bởi IEEE 802.17 MAC. Trong hoạt động của Ethernet IEEE 802.3 MAC lưu lượng được xử lý, lưu đệm tại mỗi node để chức năng chuyển mạch xác định giao diện đầu ra.
Ưu điểm của RPR so với SONET/SDH là toàn bộ các gói đến vòng ring đều được chia sẻ đầy đủ băng thông, cơ chế quản lý băng thông của RPR cho phép tránh được nghẽn. Trong SONET/SDH mỗi khe thời gian được dành cho một kênh, băng thông dành cho kênh sẽ bị bỏ ra khỏi vòng ring khi không có lưu lượng nào.
Khả năng phục hồi của RPR: RPR cung cấp khả năng phục hồi bảo vệ trong 50ms. Khả năng phục hồi nhanh chóng cùng với tận dụng băng thông là đặc điểm nổi trội so với SONET/SDH và các cơ chế bảo vệ khác.
RPR thực hiện chức năng bảo vệ theo 2 cách:
Wrap: Một vòng RPR gồm hai vòng sợi quang truyền ngược chiều nhau. Nếu một thiết bị hay sợi quang bị phát hiện có lỗi, lưu lượng đi đến sẽ được chuyển sang hướng ngược lại trên vòng quang kia.
Steer: Khi phát hiện lỗi sẽ không thực hiện chuyển lưu lượng sang vòng khác. Node phát hiện lỗi đầu tiên sẽ khởi tạo bản tin báo lỗi gửi cho các node khác. Khi node nhận được tin bảo vệ, sẽ thực hiện tính toán lại đường đến đích và topology sẽ được cập nhật tương ứng.
Steer là kỹ thuật bảo vệ mặc định. Nếu các router trong vòng có hỗ trợ cả hai kiểu bảo vệ thì kiểu Steer sẽ được chọn. Mọi router trong vòng phải chạy cùng một kiểu bảo vệ. Tất cả hoạt động cảnh báo và chuyển lưu lượng được thực hiện không quá 50 ms.
Hình 1.13: Bảo vệ trong RPR
Đối với cơ chế bảo vệ SONET/SDH UPSR có một đường hoạt động và một đường dự phòng, chỉ có 50% dung lượng được sử dụng. Với RPR cả hai đường đều được sử
dụng để truyền đồng thời. Khi xảy ra lỗi, vòng ring được chuyển sang đường còn lại và cô lập vị trí lỗi.
Như vậy RPR có các đặc điểm chính sau đây: - Kết nối theo cấu hình Ring
- Khôi phục đường truyền nhanh khi có sự cố (<50ms) - Hỗ trợ đa dạng phân lớp dịch vụ
- Sự linh hoạt của lớp vật lý: có thể tương thích với các tiêu chuẩn lớp vật lý khác nhau như Ethernet, SONET/SDH và DWDM.
- Cho phép truyền tải lưu lượng theo phương thức quảng bá. - Điều khiển băng thông tránh tắc nghẽn.