Объяснение технологии многократного использования волновых каналов

RPR

В значительной мере исходя из описанных опасений, провайдеры приступили к разработке нового протокола, который был бы лучше приспособлен к кольцевой архитектуре. Этот протокол, получивший название устойчивой (динамической) кольцевой сети для обмена пакетами (resilient packet ring — RPR), исходит от рабочей группы ШЕЕ 802.17. Указанный стандарт уходит корнями в одну из технологий компании Cisco Systems, Inc., которая называется протоколом многократного использования волновых каналов путем их пространственного разнесения (spatial reuse protocol — SRP), или просто — протоколом многократного использования каналов, и фигурирует под торговой маркой протокола динамической передачи пакетов (dynamic packet transport — DPT). Иногда его также называют «оптическим Ethernet*, хотя, если не считать того, что в блоках RPR устанавливаются порты Ethernet, этот протокол имеет мало общего с настоящим Ethernet.

RPR совершает три вещи, каждая из которых нашла свое отражение в названии этого протокола. Термин «resilient» (эластичный, т.е. динамичный) означает способность протокола организовывать обходы сбойных участков за счет одновременного использования по крайней мере двух колец, работающих в противоположных направлениях (counterrotating), аналогично DTM. При отказе одного кольца узлы RPR переключаются на резервное кольцо и продолжают работу. Как и в DTM, в RPR используется технология многократного использования каналов, так что полоса пропускания не «закрепляется» жестко за этим кольцом. Вместо этого пропускная способность, используемая для передачи данных в одной части сети, может повторно использоваться для передачи других данных в другой части сети при условии, что они не взаимодействуют друг с другом (см. рис. 8.6).

Технология основана на использовании кадров, или пакетов (packet), что и дало начало второй части названия RPR. Однако, в отличие от Ethernet, протоколом RPR предусмотрено три уровня встроенного качества службы. Так, класс синхронного трафика (synchronous traffic class — STC) позволяет провайдерам передавать по RPR высококачественный голосовой трафик. Класс гарантированного трафика (guaranteed traffic class — GTC) дает провайдерам возможность предоставлять услуги в области высококачественной передачи цифровых данных, беря на себя обязательства по обеспечению оговоренного уровня качества службы. Третий класс — класс предоставления трафика с наименьшими доступными затратами (best effort traffic class — BETC) — будет использоваться для обслуживания передачи цифровых данных без каких-либо конкретных гарантий качества службы.

Точное функционирование протокола является предметом некоторых споров. Одни его сторонники доказывают, что узлам RPR не должна предоставляться информация относительно доступной пропускной способности в сети. Вместо этого они должны просто получать входящие пакеты Ethernet и упаковывать их в кадры RPR. Кадр снабжается меткой, обозначающей определенный приоритет трафика, и пересылается в сеть. Кадр проходит транзитом кольцо, где его адрес назначения и приоритет проверяются каждым узлом сети. После достижения кадром своего конечного пункта назначения в кольце станция удаляет транзитный кадр (transit frame) из кольца для доставки к следующему пункту назначения.

Единственным исключением из приведенного выше описания является случай многоадресного трафика (multicast trtaffic). Многоадресная передача означает передачу одного кадра многочисленным получателям. В случае многоадресной передачи оба подхода требуют, чтобы удаление кадра из сети осуществлялось передающей станцией.

Просто, не так ли? Но что произойдет в том случае, когда станция должна передать два кадра: один — транзитный (transit frame) и еще один — собственный кадр станции RPR, или передаваемый кадр (transmit frame)? Для подобных случаев в каждом узле RPR предусмотрены высоко- и низкоприоритетный транзитные буферы. После того как станции проверят адрес транзитного кадра и решат, что он не должен удаляться из сети, кадр помещается в соответствующую транзитную очередь. Первыми обслуживаются высокоприоритетные транзитные кадры, а затем— высокоприоритетные кадры, передаваемые самим узлом. Для низкоприоритетных транзитных и передаваемых кадров используется алгоритм равноправного обслуживания очередей (fair-queuing algorithm), предоставляющий всем кадрам равные возможности доступа к сети. Если очередь низкоприоритетных транзитных кадров начинает переполняться, коммутатор передает другим станциям сигнал, извещающий о том, что они должны замедлить передачу. После очистки очереди и истечения определенного промежутка времени станции вновь начинают увеличивать скорость передачи.

В альтернативном подходе делается попытка избежать подобного риска, связанного с использованием буферов большой емкости. В рамках этой модели узлам известно значение доступной пропускной способности в сети. После получения кадра и проверки его адреса он помещается в транзитный буфер для передачи в кольцо. На этот раз размер транзитного буфера значительно меньше и соответствует лишь максимально возможному размеру кадра RPR. Если имеется другой кадр, который необходимо передать, приоритет предоставляется транзитному кадру. Если такая ситуация происходит слишком часто и подлежащие передаче данным узлом RPR кадры не могут быть переданы, коммутаторы извещают другие узлы, расположенные вдоль (или против) направления движения трафика в кольце, о необходимости изменения параметров доступа к сети, чтобы сделать возможной передачу высокоприоритетного кадра.

Раскол в рядах сторонников RPR может создать серьезные проблемы для технологии. Этот тезис приобретает особую актуальность из-за наличия серьезного конкурента в лице Ethernet. Несмотря на то что Ethernet не предназначен, для кольцевых сетей, как RPR, он борется за рынок региональных сетей. Легкости использования этого протокола в сочетании с его низкой стоимостью оказалось вполне достаточно для нанесения поражения протоколам Token Ring и ATM в корпоративных сетях. И хотя такие факторы, как отсутствие QoS, и замедлят разворачивание Ethernet в региональных сетях, он, несомненно, будет для RPR опасным конкурентом.