MSTP精华摘要.docx

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MSTP精华摘要

MSTP特色：

（1）可以利用传统的网络体系，支持多种物理接口。

由于靠近接入网的边缘，MSTP系统必须尽可能多地提供各种物理接口来满足不同终端接入用户的设备要求。

在保证兼容基于传统SDH网业务的同时，能够提供多业务灵活接入可以大大减少现有SDH设备重新升级的成本，这对于运营商的设备升级低成本是很重要的。

典型的接口有：

电路交换接口（DS－1、DS－3）、光口（OC－3、OC－12）、ATMoc、以太网接口（10／100Base－T）、DSL和GE、FR、E1／T1等。

（2）简化网络结构，多协议处理支持。

新构建的MSTP系统要实现数据业务的高效传输，必须尽可能地减少IP与Optical间的网络层次，而不是在SDH系统上另一层协议的叠加，通过增加可扩展的更细粒度业务交换控制模块，保证多种协议高效地复用传输，有效地利用光纤带宽。

同时在MSTP系统中，接口与协议相分离，通过可编程ASIC芯片技术，可以实现对新业务的灵活支持，避免运营商对新业务的新设备投资。

典型的多业务主要有：

IP、ATM、SONET／SDH、Ethernet／FastEthernet／GigabitEthernet、TDM、FDDI、ESCON、FibreChannel。

而且，随着新一代宽带接入设备的应用还将会出现许多新业务。

　　（3）光传输的容量保证低成本的容量提升。

接入技术的发展刺激了用户更高的带宽需求，目前城域网核心带宽为240Gbit／s～400Gbit／s，边缘则为6Gbit／s～50Gbit／s。

传统的SDH系统在高带宽提供方面存在重置设备的高成本，而DWDM系统也存在接入端成本偏高的问题。

这样本着带宽有效利用的原则，MSTP系统提供带宽容量从OC－3／OC－12到OC－48／192、波长复用窗口从1310nm到1550nm的DWDM的平滑扩容，实现运营商的低成本扩容。

　　（4）传输的高可靠性和自动保护恢复功能。

MSTP要继承SDH的保护特性，实现99．999％的工作时间、硬件冗余、小于50ms的自动保护恢复，这对于网络用户对服务的满意程度至关重要。

（5）高度多网元功能性集成，有效带宽管理。

MSTP可集传统SDH网ADM／DXC／DWDM功能于一体，具有更细粒度的交换和交叉连接模块，网络拓扑结构（线、网、环）的逻辑结构与物理结构相分离，实现了线路连接的快速提供，在任意节点提供业务内部处理，这样避免了大量的手工线路连接和复杂的网络间协调，从而大大降低了运营商的管理运营成本。

技术

由于具有可靠的业务保护能力，SDH技术也正在成为城域传输网的一种选择。

但是令人感到棘手的问题是：

对于固定速率的业务（如传统话音业务），SDH很容易将其适配到固定容量通道中，但对于可变速率VBR业务和任意速率业务，SDH则显得不够灵活，特别是传送效率不高。

　SDH的高市场占有率以及城域网的巨大增值潜力使SDH的倡导者们费尽心思，在原有SDH的基础上加入对数据业务层的处理，比如以太网的二层处理、ATM的统计复用等功能，使其更适合数据业务的传送。

　　对于以太网业务，其在映射到VC之前需要经历处理的过程有：

二层交换、协议封装、映射前的处理等。

　　将以太网数据通过专用协议映射到SDH帧结构中，目前有三种方案：

（1）通过点到点协议PPP转换成HDLC帧结构，再映射到SDH的虚容器VC中，简称POS。

（2）将数据包转换成LAPS结构映射到SDH虚容器VC中，这是我国提出的IPoverSDH提案，已被正式批准作为国际电联标准，其标准号为X.85/Y.1321IPoverSDH。

（3）将数据包通过简化数据链路协议SDL的方式映射到SDH虚容器VC中。

　　POS技术比较成熟，适于多协议环境；但由于PPP并不是专为SDH运载设计的，POS效率并不理想；LAPS在HDLC净荷中省去填充字节PAD，因而对于短数据包，LAPS比PPP效率要高，并将扰码作为强制要求，而不像PPP那样是可选功能；SDL技术主要针对高容量的数据包及传输系统，效率很高。

　　以太网端口在接收到数据业务之后，需经过二层交换处理（可选），保障其高效传输。

另外，为了增强承载业务的灵活性，级联（Concatenation）技术在数据业务进入VC之前得到应用。

级联技术又分为连续（Contiguous）级联或虚（Virtual）级联两种。

以100M以太网的VC-12级联为例说明其原理：

该技术将n个VC-12捆绑在一起形成一个整体VC-12-n，在VC-12-n所支持的净负荷C-12-n中建立一个LAPS（或HDLC）链路在SDH网中传送。

当N个VC-12连续排列时为连续级联，通常以VC-12-n中第一个VC-12的POH作为级联后整体的POH，其缺点是n个VC-12必须地址相邻，带宽分配不灵活。

　　虚级联方式无需VC-12相邻，仅需通道终端设备提供级联功能即可。

这种方式需要通道业务起始端和终止端各增加相应处理功能，接收端需引入一个缓存器以增加额外时延。

　　对于ATM业务，系统提供统计复用功能，可对多个ATM业务流中的非空闲信元进行抽取，复用进一个ATM业务流，以提高其在SDH线路上的利用率，同时节约了ATM交换机的端口数。

另外，还可以在SDH环路上形成一个ATM的虚拟通道环，这样ATM的业务层面可以实现环保护

MSTP撑起城域数据业务

城域网是当前电信运营商争夺的焦点，目前城域网组网技术种类繁多，大致包括基于SDH结构的城域网、基于以太网结构的城域网、基于ATM结构的城域网和基于DWDM结构的城域网。

其实，SDH、ATM、Ethernet、WDM等各种技术也都在不断吸取其它技术的长处，互相取长补短，即要实现快速传输，又要满足多业务承载，另外还要提供电信级的QoS，各种城域网技术之间表现出一种融合的趋势。

新一代宽带城域网必须充分利用现有网络资源，实现从传统模式向纯数据通信模式的平滑演进。

同时又应该满足支持主流IP协议通信、支持开放的数据业务、保证城域网的自愈特性和QoS、融合以太网的低廉组网特点、利用DWDM的大带宽容量，以及ATM网络对传统电信业务的支持。

SDH是当前电信城域网的主要传送体制。

然而，由于DWDM这种更大容量传输技术的出现，SDH已经逐渐演变成为DWDM的接入网络，向网络会聚和边缘层转移。

这就要求SDH必须从传送网转变为传送网和业务网一体化的多业务平台，即融合的多业务节点。

MSTP的实现基础是充分利用SDH技术对传输业务数据流提供保护恢复能力和较小的延时性能，并对网络业务支撑层加以改造,以适应多业务应用，实现对二层、三层的数据智能支持。

即将传送节点与各种业务节点融合在一起，构成业务层和传送层一体化的SDH业务节点，称为融合的网络节点或多业务节点，主要定位于网络边缘。

MSTP可以将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、WDM终端、网络二层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备--即基于SDH技术的多业务传送平台（MSTP），进行统一控制和管理。

基于SDH的MSTP最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务，特别是以TDM业务为主的混合业务。

它不仅适合缺乏网络基础设施的新运营商，应用于局间或POP间，还适合于大企事业用户驻地。

而且即便对于已敷设了大量SDH网的运营公司，以SDH为基础的多业务平台可以更有效地支持分组数据业务，有助于实现从电路交换网向分组网的过渡。

所以，它将成为城域网近期的主流技术之一。

由于基于SDH的MSTP技术沿用了标准成熟的SDH，因此MSTP的标准化进程发展非常快。

目前，我国MSTP标准制定已经取得了一定的进展。

而且，烽火网络基于X.86标准推出的外置式MSTP十分适合我国特点，在IP通信的关键技术上取得了突破。

在我国，大多数已有的电信城域网是基于ATM+SDH结构的，建立在SDH网络上的MSTP让用户可以使用多种不同的网际协议，兼顾了用户对各种不同业务的需求。

满足了电信运营商网络支持多协议、多业务的要求，成为时下流行的支持IP数据业务的高效、高带宽、灵活管理的城域多业务承载平台。

链接城域网四大基础架构

以SDH为基础的多业务平台

　　SDH多业务平台最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务量特别是以TDM业务量为主的混合型业务量。

它不仅适合缺乏网络基础设施的新运营者，应用于局间或POP间，乃至大企事业用户驻地。

即便对于已敷设了大量SDH网的运营公司，以SDH为基础的多业务平台可以更有效地支持分组数据业务，有助于实现从电路交换网向分组网的过渡。

但从长远看，特别是数据业务成为网络的主导业务类型后，这种解决方案不是一种有效的方法。

城域网WDM方案

　　采用WDM后，容量有了大幅度的增加。

应用WDM后容许网络运营者提供透明的以波长为基础的业务。

这样用户可以灵活地传送任何协议和格式的信号而不受限于SDH格式。

最后，城域网WDM系统还应具备波长可扩展性，新的波长应能随时加上而不会影响原有工作波长。

这样，系统可以通过简单地增加波长而迅速提供新的业务。

城域网WDM系统的主要不足之处在于不能有效灵活地将低速率信号汇聚进较昂贵的波长通路；此外，不能动态地配置波长，实现光层灵活连接；目前其成本仍然较高。

基于以太网的方案

以太网是一种很简单的解决方案，只需要最少量的规划、设计和测试工作。

另外，以太网是标准技术，互换互操作性好，具有广泛的软硬件支持，成本低。

可以透明地与铜线对、电缆和各种光纤等不同传输媒体接口。

此外，以太网是具有很好扩展性的解决方案，其速率可以从10Mb/s、100Mb/s、1Gb/s一直扩展到10Gb/s。

从管理上看，由于同样的系统可以应用在网络的各个层面上，因此网络管理可以大大简化。

但只有解决了QoS等问题后，传统以太网才能顺利地应用于大型公用电信网环境。

以ATM为基础的多业务平台

　　以ATM为基础的多业务平台最适用于多业务电信环境以及服务质量要求较高的IP业务，主要应用于网络边缘多业务的汇集和一般IP骨干网。

由于其扩展性受限，高业务量下的性能表现不理想，ATMVP环也不支持网状网结构，因而以ATM为基础的多业务平台不太适合超大型IP骨干网应用。

MSTP构建全新活力的城域传输网

MSTP———城域传输网活力催化剂

　　MSTP技术在现有城域传输网络中备受关注，得到了规模应用，并且即将作为业界的一项行业标准而发布，它的技术优势与其它技术相比在于：

解决了SDH技术对于数据业务承载效率不高的问题；解决ATM/IP对于TDM业务承载效率低、成本高的问题；解决IPQos不高的问题；解决RPR技术组网限制问题、实现双重保护，提高业务安全系数；增强数据业务的网络概念，提高网络监测、维护能力；降低业务选型风险；实现降低投资、统一建网、按需建设的组网优势；适应全业务竞争需求，快速提供业务。

MSTP设备———城域传输网活力源泉

采用MSTP技术来构建城域传输网，对于基于MSTP技术体制下的设备提出了相应的要求，现有设备形态根据业务实现的功能、方式、程度不同可分为三个等级：

包括初级阶段的Access-ADM、第二阶段的Convergence-ADM、技术先进的第三阶段的B-ADM（Bandwidthshared-ADM）。

那么将来的发展趋势将是融合了智能光网络特性的I-ADM。

Access-ADM：

IP/ATM捆绑成Nx2M或直接映射进VC4，独占VC4通道，点对点透传。

Convergence-ADM：

节点具有以太/ATM二层交换功能，支持数据业务的汇聚和一定的带宽共享。

B-ADM（Bandwidthshared-ADM）：

完善环路传输特征（接入、共享、保护、管理等基本传输要素），融合SDH/RPR/VP-RING等新技术，SDH、RPR、ATM等多逻辑平面共存。

I-ADM（Intelligent-ADM）：

引入智能光网络特性。

带宽运营———城域传输网活力体现

　　信息时代的到来带动数据业务的快速发展。

城域范围内遇到大量高带宽需求的大客户，这些大客户带给我们运营商的收入将达到整体收入的80%以上。

集团用户特别是金融部门、大型企业、政府机构、事业单位等，各个分部都拥有自己的局域网，局域网之间需要可靠、安全的互联，形成全国乃至全球的集团用户内部网，来实现办公网络化，提高工作效率。

这就需要网络运营商来提供质优价廉的解决方案。

利用带宽运营思路发展运营业务，增加运营商收入。

　　MSTP使传输网络由配套网络发展为具有独立运营价值的带宽运营网络，利用自身成熟的技术优势提供质高价廉的带宽资源，满足城域带宽需求。

由于自身多业务的特性，利用B-ADM设备构建的城域传输网可以根据用户的要求提供种类丰富的带宽服务内容，MSTP技术体制下的B-ADM设备在网络调度、设备等一些方面融入运营理念、智能特性，实现业务的方便、快捷的建立，从而进一步保证带宽运营的可实施性，满足市场对于城域传输网络的需求。

　　综上所述，通过MSTP广泛应用于城域传输网络，激发了城域传输网络的活力，带给运营商更大的利益空间。

各大设备供应商也在不断针对MSTP进行研究与开发，MSTP的内涵也在逐步得到丰富。

相信MSTP的发展依然存在巨大的空间，本身技术的能量也同样具有巨大的潜力等待挖掘。

MSTP将在城域建设中起到决定性的作用，成为网络建设的首选方案。

MSTP为城域网带来什么

一、“城域裂缝”

在过去的几年中，为了适应快速增长的宽带业务需求，人们投入大量的精力改造了用户侧的接入网，目前的各种宽带接入技术如xDSL接入、以太网接入、HFC接入、LMDS接入等，都能够比较好地疏通接入网的瓶颈，具备提供各种宽带数据、视频、音频业务的能力。

另一个方面，由于DWDM技术的广泛应用，长途干线网的容量正向着T比特级进军，核心路由器的处理能力也达到了T比特级，干线网的巨大传输容量已经成为网络发展的坚实基础。

但是，在接入网和干线网高速发展的同时，传统的本地网的容量、接口能力都难以满足业务输导、汇聚的要求，于是出现了称之为MetroGap的“裂缝”。

对于传统的本地网来说，整个传送平台承载的业务主要是话音业务，接口种类局限于固定的E1/E3/STM-1/STM-4等固定的TDM接口，容量一般来说也比较有限（当然一些特大型枢纽城市的业务容量会比较大）。

随着宽带业务的不断发展，如何能够找到一种对这些迅猛发展的业务进行高效、可靠、低成本的承载方式？

传统的本地网在容量和接口种类上都难以满足要求。

虽然目前的宽带接入技术多种多样，我们透过纷繁的现象往本质看，会发现：

宽带接入技术的核心不是IP就是ATM。

如表1所示：

表1、各种宽带接入技术的核心

显然，对于将这些业务汇聚至骨干网的城域网平台来说，关键的承载要求在于ATM和IP这两种业务。

这里以DSLAM出来的ATM155M接口的承载需求来分析一下。

对于大多数地方的运营商来说，已经投入使用的SDH设备在建设初期都预留了比较丰富的扩容空间，但传输系统的通道普遍是按照2M级别进行划分使用，要想调整出整个本地网内端到端完整的ATM155M通道几乎是不可能的。

另一个方面，由于覆盖范围和开通率的实际限制，每个155M通道内的业务流量普遍偏低，带宽利用率不高。

对于以太网的接入而言，传统的本地传送网无法进行直接承载。

从容量上来说，传统的以STM-1/4为主体的本地网很难应付宽带业务的爆炸性增长。

可见，传统的本地网难以肩负汇聚、输导各种宽带业务的使命。

二、MSTP的使命

2.1多种MSPP技术选择

人们提出了多种方案来解决上述的MetroGap问题，总的称之为MSPP（Multi-ServiceProvisioningPlatform）。

在目前来说，MSPP主要包含三个流派：

WDM流派、SONET/SDH流派、纯数据流派。

这些技术又分别有一些支流。

如图1所示：

图1：

多种多样的MSPP技术流派

不论是哪一类的MSPP技术，总的来说都具有多种业务承载能力集于一身的特点，而且容量普遍比较大，还有就是可解决网络的可靠性问题。

DWDM应用在干线系统，要解决的是长距离传输问题。

在城域网内则不同，城域网的覆盖范围比较小，重点解决的是多业务的承载和低成本、高可靠性传输。

多业务承载方面，目前的城域多业务DWDM系统提供除SDH接口以外的多种数据接口，典型的如GE/SAN系列接口。

如果需要对数据业务进行快速保护，城域DWDM需要光通道层、光复用段层的保护机制，目前光通道层的保护已经进入实用化阶段。

低成本问题关键是考虑近距离传输对DWDM器件的要求大幅度降低，可以通过放宽器件技术指标的途径来有效控制成本。

如果考虑将WDM的波长间隔增加到20nm以上，那么这样的WDM就称之为粗波分复用（CWDM）。

当然考虑到城域网的传输距离近，可以扩大CWDM的频段范围来增加容量。

CWDM的成本对网络建设者有着巨大的诱惑力。

随着光纤传输在以太网中的广泛使用，全双工以太网可以传输的距离达到上百公里，因此，组建纯粹基于以太网方式的城域传送网成为严格控制成本的建设者的首选。

但是即使有备份路由，基于生成树协议的倒换机制远不能达到50ms的电信级保护要求，虽然目前有公司宣称可以通过改进生成树算法来达到快速保护，但是尚且没有成为市场主流。

虽然Cisco公司的动态包传输（DPT）、Luminous公司的RPT名字各不相同，但实际上大同小异，它们全都是基于弹性分组环（RPR）的技术。

RPR对于数据业务的承载性能要大大优于SDH，有望在未来的纯数据网络中争得主流。

人们没有放弃目前的主流传输技术SDH，并对其作了各种改动，以期能够适应多业务的承载环镜。

改动SDH的方向有两个：

一个是简化，另一个是增强。

简化的SDH在这里姑且称之为SDHlite。

SDHlite简化主要体现在两个方面：

首先是简化SDH的开销处理，其次是修改APS协议，使单个的SDHlite环能够容纳更多的节点，而不是目前的16个。

在国内，主要的SDH改进形式是增强其功能，主要是增加宽带业务的承载和处理能力，我国的行业标准称之为MSTP（基于SDH的多业务传送平台）。

2.2MSTP是目前切实可行的城域传送网建设方案

那么到底选择哪一种MSPP技术作为城域网的传送平台呢？

在对比各种MSPP技术之前，先对比较的标准进行大致解释。

毫无疑问，多业务承载能力是比较各种MSPP技术的首要条件，其次是网络可靠性、网络容量、成本、技术成熟程度。

各种MSPP技术的大致比较如表2所示：

表2：

各种MSPP技术的简明对照

这里对比较的结果做一点解释，后面将对MSTP和纯数据方式做进一步的对比。

无论现阶段在城域网中引入WDM是否在经济上可以承受，从总体趋势上来看，WDM进入城域网领域是个方向。

WDM作为基础传送平台，和其它两类的技术存在互补性。

对于纯粹以太网方式组件城域网的方式，由于网络的保护机制所限，适用于需要严格控制成本的场合。

需要注意的是，目前的电信网的主要收益来源于话音，因此组件城域网必须考虑传送平台对话音业务的支持能力。

从这个角度来看，毫无疑问，基于SDH的方案是最合适的。

其中，简化型的SDH缺乏标准，难以使国内的用户建立信心，由简化所带来的成本降低很可能会因为难以规模生产而抵消，而且很多改进用途有限，在国内的应用前景并不乐观。

总体上来说，目前比较切合实际的技术是MSTP。

三、MSTP技术要点

从上文的介绍可以看到，MSTP是对SDH的增强，且主要在多业务处理能力上下功夫。

下面对MSTP的情况进行大致的分析。

图2是MSTP的原理框图：

图2：

MSTP原理框图

由图中可以看出，MSTP的关键就是在传统的SDH上增加了ATM和以太网的承载能力，其余部分的功能模型没有任何改变。

对于以太网承载，应满足对上层业务的透明性，映射封装过程应支持带宽可配置。

在这个前提之下，可以选择在进入VC映射之前是否进行二层交换。

不论是否交换，对于二层交换功能，良好的实现方式应该支持如STP、VLAN、流控、地址学习、组播等辅助功能。

我国行标中规定可以选用三种以太网映射方式中的一种：

LAPS方式（ITU-TX.85）、PPP方式（IETF系列RFC）、GFP方式（ITU-TG.704）。

目前有个别厂家采用三层静态路由的方式。

对于ATM接口，在映射入VC之前，提供ATM统计复用和VP、VC交换功能。

对于宽带数据业务的映射，MSTP还应该支持低阶和高阶的VC级联功能，包括相邻级联和虚级联。

四、MSTP中以太网处理给城域网建设带来的影响

我们在这里对以太网的承载分为带二层交换功能和不带二层交换功能两种类型。

不论是那一种类型，都是对传统承载方式的革命性变革。

首先看不带二层交换功能的以太网承载方式的影响。

从边缘汇聚起来的IP业务可以选择以下几种接口进行远距离传输：

10Mbps/100Mbps/1000Mbps接口，V.35口，E1口，POS口。

对传统的不支持以太网接口能力的SDH设备来说，要承载这些业务可以选择的接口智能是E1口和POS口。

而E1口对于以太网来说，即使增加了N×E1捆绑功能，传输带宽也不足以承载接入侧汇聚上来的业务流量，会造成网络的瓶颈。

而POS口的成本相对比较高，并不适合在接入侧使用。

MSTP设备不但可以直接提供各种速率的以太网口，而且支持以太网业务在网络中的带宽可配置，这是通过VC级联的方式实现的。

也就是说，我们可以突破传统的限制，用若干个VC的带宽在逻辑上捆绑成为一个更大的容器，灵活地承载不同带宽的业务。

例如，以VC-12为单位进行级联时，可以使用5×VC-12来承载10Mbps以太网业务，而不会形成单一VC-12承载时造成的网络瓶颈，也不会形成VC-3承载时造成的浪费。

VC的级联分为相邻级联和虚级联两种。

简单地说，相邻级联就是SDH中用以承载以太网业务的各个VC在SDH的帧结构中是连续的，公用相同的POH。

这种方式实现简单，缺点是这些捆绑的VC必须作为一个整体处理，要求端到端所经过的所有设备必须支持该功能。

虚级联就是SDH中用以承载以太网业务的各个VC在SDH的帧结构中是独立的，其位置可以灵活处理。

这种方式使用灵活，但是比较复杂，对于高速率的以太网业务处理比较困难。

图3：

相邻级联和虚级联示意

MSTP上提供的10Mbps/100Mbps/1000Mbps系列接口，解决了以太网承载的瓶颈问题，给网络建设带来了充分的选择空间。

图4：

支持点对点传输以太网的MSTP组网

但是，城域之内的业务汇聚点往往比较多。

如果每个汇聚节点占用特定的带宽到中心局，迅速消耗MSTP的网络资源。

这里举一个例子，假如图4所示为一个STM-16环网，共8个远端节点，每个节点分别占用100M带宽，那么总共就要消耗800M带宽，考虑STM-16需要预留一般的容量进行保护，剩余的能够提供给其它业务的容量就很有限了。

但是，实际情况是每个点对点的100M通道的利用率都不会很高。

这样，就需要在MSTP中使用二层交换功能。

带二层交换功能的MSTP是指在将以太网业务映射入VC之前进行二层交换，入图5所示。

图5：

带二层交换的MSTP功能框图

　　这个功能的增加使得不同的站点可以共享一个以太网通道，有效利用了传输带宽并节约了局端端口，组网如图6所示：

图6：

带二层交换功能的MSTP组网

　请注意图6和不带二层交换功能的MSTP有如下几个变化：

以太网业务在每个节点进行封装、解封装，并进行二层交换，使得各个节点可以共享共同的传输通道，局端接口也得以节约。

对于STM-1系统，由于只能采用通道保护环的形式，环上的时隙是相互通信的节点间独占的，不能重复利用，那么这时是否能够使用带二层交换功能的MSTP呢？

这时仍然可以考虑采用通道重用的方式，只是对于以太网业务就只能利用以太网的生成树协议（ST