15第15章 RPR配置Word格式.docx

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15.6.2调试RPR15-21

15.7配置举例15-22

15.7.1配置RPR环基本功能示例15-22

15.8故障处理15-26

15.8.1RPR逻辑接口Down15-26

15.8.2报文转发故障15-27

第15章RPR配置

弹性分组数据环RPR（ResilientPacketRing）协议是工作在OSI（OpenSystemsInterconnection）协议栈第二层的介质访问控制MAC（MediumAccessControl）协议，可运行于SONET（SynchronousOpticalNetwork）/SDH（SynchronousDigitalHierarchy）、Ethernet和DWDM（DenseWavelengthDivisionMultiplexing）之上。

提供灵活高效的城域网解决方案。

下表列出了本章所包含的内容。

如果您需要……

请阅读……

了解RPR的基本原理和概念

简介

配置RPR基本功能

配置任务：

配置举例：

配置RPR环基本功能举例

使用RPR定时器

配置RPR定时器

使用RPR的保护倒换功能

配置RPR倒换及恢复功能

对RPR环网上的流量传输进行优化

配置RPR环优化特性

清除RPR的统计信息或调试RPR

维护

检测和排除RPR的运行故障

故障处理

15.1简介

本节介绍配置RPR所需要了解的知识，具体包括：

●RPR产生背景

●基本概念

●数据操作

●数据帧格式

●拓扑发现

●公平算法

●保护倒换

15.1.1RPR产生背景

1.传统的城域网方案

传统的城域网在数据链路层主要采用SDH/SONET或以太网，这两种技术用于城域网都有其优点但也存在一些缺陷。

SDH/SONET环网的优点是可靠性高，能够满足用户高带宽、低时延要求，提供保护和快速恢复机制。

但是SDH/SONET环网的点到点、电路交换的设计方式也带来了以下缺点：

●带宽在节点间链路中固定分配并保留，不能根据网络中流量的实际情况进行调节，不利于带宽的高效利用。

●不支持广播和组播。

发送广播和组播数据时需将数据复制多份，每份数据按单播方式发送给目的设备，浪费带宽。

●为实现保护机制，需要预留50%的带宽，造成带宽浪费。

以太网技术具有低成本、简单、易扩展、便于IP数据传输和处理的特点，但它在规模、端到端业务建立、质量保证、可靠性等方面还存在缺陷。

2.RPR技术

RPR技术综合了SDH/SONET和以太网以及其它一些环网技术的优点，集IP的智能化、以太网的经济性和光纤环网的高带宽、高可靠性于一体。

提供一种更优的城域网解决方案。

RPR具有电信级的可靠性，不仅能够处理面向数据的业务传送，同时可以提供处理多业务传送的综合传输解决方案。

RPR具有如下技术特点：

●物理层多样性

●带宽高利用率

●快速保护机制

●公平的节点带宽分配

●拓扑自动发现机制，支持即插即用

●有效支持组播和广播

●流量等级保证QoS（QualityofService），支持带宽预留的业务

15.1.2基本概念

与SDH类似，RPR采用逆向双环结构，数据沿环网在节点之间进行转发。

图15-1所示是一个典型的RPR环网，以下结合该图介绍几个RPR的基本概念。

图15-1RPR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”。

●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”。

●节点（Station）：

RPR环网上的设备，它负责接收和转发数据。

●链路（Link）：

连接相邻节点之间的一段传输通道。

相邻节点之间由方向相反的两条链路连接。

●段（Span）：

RPR环网上两个相邻节点之间的链路，由方向相反的两条链路组成。

●域（Domain）：

多个连续的段和其上的节点构成域。

●节点的东向连接段：

是指和节点相邻的一个段，该段位于节点的内环入接口所在的一侧。

●节点的西向连接段：

是指和节点相邻的一个段，该段位于节点的外环入接口所在的一侧。

15.1.3数据操作

在RPR环网中，节点与环配合，采用分组ADM（Add/DropMultiplexer）式数据交换，完成数据操作。

常用的基本数据操作包括：

●上环（insert）：

节点设备把来自环网外的数据帧插入到RPR环网的数据流中。

●下环（copy）：

节点设备从RPR环网的数据流中接收数据帧，并将数据帧交给节点上层作相应处理。

●过站（transit）：

节点设备将途经本节点的数据流转发到下一个节点。

●剥离（strip）：

节点设备不再往下转发途经本节点的数据，即终止数据帧在RPR环网上的转发。

对于单播、组播、广播流量，各节点分别采用上述基本数据操作及其组合来提供支持。

图15-2是单播的实现示意图。

图15-1RPR单播实现示意图

各节点的操作如下：

●源节点：

采用上环操作，使数据进入0环或1环中。

●目的节点：

对数据执行下环和剔除操作。

●中间节点：

只执行数据过环操作。

可以看到，对于单播流量，RPR采取的是目的节点剥离方式，不同于传统环网技术的源节点剥离。

目的节点剥离能够有效提高带宽利用率，使得带宽的空间重用技术更高效。

15.1.4数据帧格式

RPR有4种帧格式，包括：

●基本数据帧

●控制帧

●公平算法帧

●Idle帧

1.基本数据帧

RPR基本数据帧如图15-3所示。

图15-1RPR基本数据帧格式

以下介绍RPR基本数据帧中几个主要字段的含义。

●TTL（TimetoLive）：

TTL的值决定数据帧在RPR环网上被转发的最大跳数。

每经过一个节点，TTL值被减1，当TTL等于0时，数据帧被丢弃。

这种机制可以防止数据帧在环网上被无限制的循环转发。

●基本环控制：

包含选环信息、公平算法控制信息、帧类型、流类型（服务级别）、Wrap控制信息和奇偶校验位。

●目的MAC地址：

48位目的MAC地址。

对于单播报文，该字段在目的节点被删除；

对于多播报文，该字段在源节点被删除。

●TTL基数：

TTL的初始值。

在数据帧转发过程中，TTL基数保持不变。

用TTL基数减去TTL值，可以得到数据帧转发到当前节点经过的跳数。

●扩展环控制：

RPR报文扩展头，扩展帧标志、泛洪标志、泛洪类型、通过源节点标志、严格顺序帧标志和保留位。

●HEC（HeadErrorCheck）：

头部校验和，16位CRC校验。

头部校验和是对TTL、基本控制信息、目的MAC地址、源MAC地址、TTL基数和扩展控制信息6个字段的数据进行计算而得到的。

●协议类型：

当此值小于1536时表示帧的长度，当此值大于等于1536时表示数据载荷的协议类型。

协议类型和数值的对应关系如表15-1所示。

●FCS（FrameCheckSequence）：

帧校验序列，32位CRC校验。

是对协议类型和数据两个字段进行CRC校验得到的。

表15-1协议类型与数值的关系

Value

ProtocolType

0x0800

IPv4

0x86dd

IPv6

0x8847

TagUnicast

0x8848

TagMulticast

0x0806

ARP（AddressResolutionProtocol）

2.控制帧

RPR控制帧格式如图15-4所示。

图15-1RPR控制帧格式

控制报文的类型与数值的对应关系如表15-2所示。

0x01

Stationattributediscovery节点属性发现

0x02

Topologyandprotectionprotocol拓扑与保护协议

0x03

Topologyandprotectionchecksum拓扑与保护检验和

0x04

Linkroundtriptimemeasurementrequest链路往返时间测量请求

0x05

LinkRoundTripTimemeasurementresponse链路往返时间测量响应

0x06

Fairnessdifferentialdelay

0x07

OAMechorequest

0x08

OAMechoresponse

0x09

OAMflush

0x0A

OAMorganizationspecific

Allothers

Reserved

3.公平算法帧

RPR公平算法帧格式如图15-5所示。

图15-1公平算法帧格式

控制帧格式中主要字节的解释如下：

●源MAC地址：

当前节点或者拥塞节点的MAC地址。

●公平算法头：

Version＝0：

SingleChokeFairness，每个公平算法周期发送一个，点对点传输。

Version＝1：

MutiChokeFairness，每10个公平算法周期发送一个，广播传输。

●FCS：

32位CRC校验（不包含RingControlHeader）。

4.Idle帧

RPR的Idle帧格式如图15-6所示。

图15-1Idle帧格式

Idle帧用于调整节点间的速率同步，在相邻的两个节点之间进行点对点传输。

Idle负荷域默认为全0。

15.1.5拓扑发现

拓扑发现（TopologyDiscovery）协议可以收集环网节点的数目、每个节点的能力、节点之间的排列顺序，并生成拓扑数据库。

1.拓扑数据库

每个RPR节点都有一个拓扑数据库。

拓扑数据库中保存着整个RPR环网的拓扑信息，是节点生成选环表的主要依据。

当环网拓扑稳定后，对应的数据库不再变化。

拓扑数据库包含3个部分：

●环网的拓扑信息，如：

MTU、节点个数、拓扑类型和可用带宽。

●本节点的拓扑信息，如：

MAC地址、保护类型、段保护状态、节点名称、本节点的拓扑信息校验和以及邻居节点的拓扑信息校验和。

●其它节点的拓扑信息，如：

MAC地址、有效状态、可达状态、保护类型、节点索引、保留带宽和节点名称。

2.使用的控制帧

拓扑发现协议使用的控制帧主要有以下三类：

●TP（TopologyProtection）帧：

拓扑保护帧，用于快速拓扑发现和保护倒换，实现50ms内的倒换，并保证严格顺序帧没有乱序和重复。

用于收集实时的拓扑数据库信息，包含节点保护状态、保护配置信息。

●ATD（AttributeDiscovery）帧：

属性发现帧，用于传递非实时的拓扑数据库信息，包含基本的节点参数和可选的信息。

●TC（TopologyChecksum）帧：

用于校验邻居节点和本节点的拓扑数据库是否匹配，以判断RPR环网拓扑是否稳定。

TP帧、ATD帧主要用于传播RPR环网的拓扑信息，TC帧主要用于维护RPR环网拓扑。

3.控制帧的发送周期

TP、ATD、TC帧都是周期性发送。

TP、TC帧的发送周期有两种：

●快发发送周期

●慢发发送周期

当环网拓扑发生变化时，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。

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，以快周期发送4个TC帧后，再以慢周期发送。

15.1.6公平算法

保守模式（Conservative）公平算法需要测量SCFF（SingleChokeFairnessFrame）从拥塞起始节点到拥塞结束节点的传输时间，FRTT（FairnessRoundTripTime）的时延分为两部分：

●LRTT（LoopRoundTripTime）：

高优先级控制帧从拥塞起始节点到拥塞结束节点的时延，提高保守模式公平算法性能的时延值。

●FDD（FairnessDifferentialDelay）：

低优先级控制帧重拥塞结束节点到拥塞起始节点的时延。

SCFF报文还可以实现KeepAlive功能，当在某个特定的时间内没有收到任何报文，将产生KeepAlive中断。

图15-7所示“Topologyandprotection”部分是TP、ATD、TC和LRTT报文在MAC控制层中的位置。

图15-1拓扑与保护和OSI参考模型的对应关系

15.1.7保护倒换

在RPR环网中，如果发生节点故障，根据故障的类型和节点上的设置，环网选择采用的保护方式。

●如果发生节点故障，节点进入直通模式（Pass-Through），使流穿过故障节点；

●如果发生光纤故障，可以采用Wrapping方式，将流量环回到另一个方向相反的环；

或者采用Steering方式，改变流量的方向。

RPR环网的保护机制可实现事件检测、快速自愈、以及在光纤或节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，保证业务不中断。

1.Pass-Through

节点的某些故障可能会导致节点的三层转发能力暂时停止，但在MAC层仍可转发报文。

这种情况下，用户可以对RPR逻辑接口执行shutdown操作，设置路由器进入pass-through状态，将节点置于直通模式。

这时，到达该节点的任何报文都以透明方式直接转发，且该节点在环网的拓扑图中不可见，如图15-8所示。

图15-1Pass-Through模式

2.Wrapping和Steering

如果故障是由于光纤断开导致的，系统可采取两种故障自愈模式：

Wrapping或Steering。

（1）Wrapping模式

故障点临近的两个节点处自动环回，即把外环和内环连在一起，形成一个闭合单环。

如图15-9所示，原来从A到B的0环上的流量，将被从0环送到紧邻故障线路的节点，环回到1环传输。

图15-1Wrapping模式

Wrapping模式可以保证节点快速倒换，报文基本不会丢失，但会浪费一半的带宽。

（2）Steering模式

当RPR环网上的某段链路或某个节点发生故障时，相邻节点首先更新本节点的拓扑数据库，然后发送TP帧给RPR环网上的其它节点，其它节点根据收到的拓扑信息更新拓扑数据库。

有了新的拓扑信息，节点只需要直接按新的拓扑发送数据帧即可。

如图15-10所示，原来从A到B的0环上的流量，将被直接重定向到1环上传输。

图15-1Steering模式

由于实现机制所限，Steering模式保护稍慢，有一定包丢失。

3.保护优先级

RPR的保护倒换包括6个优先级：

●FS（ForcedSwitch）：

强制倒换，手工输入。

●SF（SignalFail）：

信号失效，与当前物理状态相关，包括KeepAlive、Mate故障等故障。

●SD（SignalDegrade）：

信号质量变差，和当前物理状态相关。

●MS（ManualSwitch）：

手工倒换，手工输入。

●WTR（WaittoRestore）：

等待恢复。

●Idle：

空闲。

保护倒换的优先级为FS>

SF>

SD>

MS>

WTR>

Idle。

15.2配置RPR基本功能

15.2.1建立配置任务

1.应用环境

本节介绍应用RPR所需要进行的基本配置。

2.前置任务

在配置RPR的基本功能之前，需完成以下任务：

确定RPR“0”环和“1”环所需连接的物理接口及光纤连接正确。

3.数据准备

在配置RPR的基本功能之前，需准备以下数据：

序号

数据

1

RPR逻辑接口的接口编号

2

RPR逻辑接口的静态MAC地址和IP地址

3

RPR物理接口的接口编号

4.配置过程

配置RPR逻辑接口

配置RPR逻辑接口与物理接口的绑定

配置静态ARP

4

检查配置结果

15.2.2配置RPR逻辑接口

步骤

操作

命令

进入系统视图

system-view

创建RPR逻辑接口并进入其接口视图

interfacering-ifinterface-number

配置RPR逻辑接口的静态MAC地址

rprmac-addressmac-address

配置RPR逻辑接口的IP地址

ipaddressip-address{mask|mask-length}[sub]

5

启用接口

undoshutdown

15.2.3配置RPR逻辑接口与物理接口的绑定

进入RPR接口视图

interfacerprinterface-number

绑定接口作为RPR逻辑口的西向或东向接口

rprbindring-ifinterface-number{west|east}

注意：

配置绑定接口作为RPR逻辑口的东向或西向接口时，应与实际的接口连线相符合，否则网络不通。

15.2.4配置静态ARP

配置静态ARP映射表

arpstaticip-addressmac-address

15.2.5检查配置结果

查看RPR拓扑数据库信息

displayrprtopoinfo[interfacering-ifinterface-number[ringinfo|local|topoentry[ridring-idhopshops-number[detail]]]]

查看RPR节点发送和接收帧的统计信息、错误信息

displayrprtraffic[interfacering-ifinterface-number]

15.3配置RPR定时器

15.3.1建立配置任务

TP和TC帧的快发定时器为协议处理和拓扑维护模块提供定时处理功能。

TP和TC帧的慢发送定时器，用于RPR适配定时向产品适配查询底层状态，以防止底层上报信息丢失。

ATD帧定时器用于周期性发送ATD报文。

keepalive时间用于判断邻居状态，如果在该时间内没有收到邻居信息，则认为邻居故障，进行SF（SignalFail）处理。

在配置RPR定时器之前，需完成以下任务：

配置RPR逻辑接口。

在配置RPR定时器之前，需准备以下数据：

TP和TC帧的快发定时器超时时间

TP和TC帧的慢发定时器超时时间

ATD帧周期发送定时器时间间隔

本地节点的keepalive超时时间

过程

配置TP和TC帧的发送定时器

配置ATD帧的发送定时器

配置keepalive的超时时间

15.3.2配置TP和TC帧的发送定时器

进入RPR逻辑接口视图

配置TP/TC帧的快发定时器超时时间

rprprotectiontimerfast-timeoutvalue

配置TP/TC帧的慢发定时器超时时间

rprprotectiontimerslow-timeoutvalue

15.3.3配置ATD帧的发送定时器

配置ATD帧的发送定时器时间间隔

rprprotectiontimeratd-timeoutvalue

15.3.4配置keepalive的超时时间

rprprotectiontimerkeepalive-timeoutvalue

15.3.5检查配置结果

查看RPR定时器配置信息

displayrprtimer[interfacering-ifinterface-num]

15.4配置RPR倒换及恢复功能

15.4.1建立配置任务

当RPR环上的节点或链路出现运行异常时，可以通过配置的保护模式来减小对环上帧传输受的影响。

在配置RPR倒换及恢复功能之前，需完成以下任务：

配置RPR基本功能。

在配置RPR倒换及恢复功能之前，需准备以下数据：

节点的等待恢复时间