SDHMSTP设备以太网专线业务数据配置.docx

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SDHMSTP设备以太网专线业务数据配置

情景教学四：

SDH/MSTP设备以太网专线业务数据配置

任务描述：

某县电信分公司组建网络如图所示。

位于NE1的A、B两个公司需要通过MSTP设备传输数据业务到NE6，要求A、B公司的业务完全隔离，A公司和B公司均可提供100Mbit/s以太网电接口，A公司和B公司均需要10Mbit/s的带宽。

图1某县电信分公司SDH网络拓扑示意

任务分析：

以太网业务在MSTP网络中的应用形式有以太网专线EPL、以太网虚拟专线EVPL、以太网专用局域网业务EPLAN、以太网虚拟专用局域网业务EVPLAN四种。

本次任务采用OptiX2500+（METRO3000）设备，完成以太网业务的数据配置。

在这四种以太网业务类型中根据A、B公司要求业务完全隔离，各自需要10M带宽，所以将选择以太网专线。

那么将位于NE1的A、B两个公司的以太网交换机分别通过100Mbit/s以太网电接口分别连接到Optix2500+（Metro3000）设备上以太网接口板的100Mbit/s电接口—MAC1端口和MAC2端口上，位为NE5的A、B公司同样这样连接到MSTP设备上。

在NE1与NE6之间的线路上，A公司的业务通过一条VCTRUNK1通道传送，B公司的业务通过另一条VCTRUNK2通道传送，VCTRUNK1和VCTRUNK2均绑定5个VC-12。

相关知识点：

1、MSTP的概念和发展进程

MSTP是指基于SDH平台同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。

MSTP完整概念首次出现于1999年10月的北京国际通信展。

2002年底，华为公司主笔起草了MSTP的国家标准，该标准于2002年11月经审批之后正式发布，成为我国MSTP的行业标准。

它出发点是充分利用大家所熟悉和信任的SDH技术，特别是保护恢复能力和确保的延时性能，加以改造以适应多业务应用，支持数据传输，并减少了机架数、机房占地、功耗及机架间互连，简化了电路指配，加快了业务提供速度，改进了网络的扩展性，节省了运营维护和培训成本，还可提供如视频点播等新的增值业务。

MSTP技术发展到现在经历了三个阶段，新技术的不断出现是MSTP技术不断发展的根本基础。

各个阶段的特点如下所述：

第一阶段：

在SDH设备上增加支持以太网业务处理板卡，仅解决了数据业务在MSTP中“传起来”问题。

引入PPP和ML—PPP映射方式，实现点对点的数据传输，没有数据带宽共享和统计复用，所以分组数据业务的传送效率还是低，导致资源浪费；不支持以太环网，数据的保护倒换时间长。

第二阶段：

支持以太网二层交换为主要特征。

以太网二层交换功能是指在一个或多个用户以太网接口与一个或多个独立的基于SDH虚容器的点到点通道之间，实现基于以太网链路层的数据包交换。

这阶段的MSTP可保证以太网业务的透明性，以太网数据帧的封装采用GFP/LAPS或PPP；支持虚级联的VC通道组网；提供基于LCAS机制的带宽调整能力；可提供基于802.3x的流量控制、多用户隔离和VLAN（虚拟局域网）划分、基于STP（生成树协议）/RSTP的以太网业务层保护以及基于的优先级转发等多项以太网方面的支持和改进。

但第二阶段MSTP仍存在明显的缺陷：

不能提供良好的QoS支持；基于STP/RSTP的业务层保护倒换时间太慢，无法满足电信运营级要求；VLAN的4096地址空间使其在核心节点的扩展能力很受限制，不适合大型城域公网应用；带宽共享是对本地接口而言，不具备全局意义。

第三阶段：

支持以太网业务QoS为特色，在以太网和SDH中引入智能的中间适配层如RPR（弹性分组环）、MPLS（多协议标记交换）技术，并结合多种先进技术提高设备的数据处理与QoS支持能力，克服了第二阶段MSTP所存在的缺陷。

VC虚级联更好地解决了与传统SDH网互联的问题，同时提高了带宽的利用率；GFP提高了数据封装的效率，更加可靠，多物理端口复用到同一通道减少了对带宽的需求，支持点对点和环网结构，并实现不同厂家间的数据业务互联；LCAS大大提高了以太网透传业务的可靠性和带宽的利用率；RPR/MPLS解决了基于以太网二层环的公平接入和保护的问题，并通过双向利用带宽大大提高了带宽利用率。

多协议标记交换（MPLS）是一种可在第二层媒质上进行标记交换的网络技术，它吸取了ATM高速交换的优点，把面向连接引入控制，是介于2-3层的层协议，它结合了第二层交换和第三层路由的特点，将第二层的基础设施和第三层的路由有机地结合起来。

第三阶段MSTP技术可有效地支持QoS,多点到多点的连接、用户隔离和带宽共享等功能，能够实现业务等级协定（SLA）增强、阻塞控制以及公平接入等。

此外，第三阶段MSTP还具有相当强的可扩展性。

可以说，第三代MSTP为以太网业务发展提供了全面的支持。

2、MSTP的功能原理

多业务传送平台（MSTP）是指基于SDH平台，同时实现TDM、ATM、以太网等业务接入、处理和传送功能，并能提供统一网管的多业务传送平台，其功能模型如图2所示。

图2MSTP的功能模型

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改变。

一方面，MSTP保留了固有的TDM交叉能力和传统的SDH/PDH业务接口，继续满足话音业务的需求；另一方面，MSTP提供ATM处理、Ethernet透传以及EthernetL2交换功能来满足数据业务的汇聚、梳理和整合的需要。

对于非SDH业务，MSTP技术先将其映射到SDH的虚容器VC，使其变成适合于SDH传输的业务颗粒，然后与其它的SDH业务在VC级别上进行交叉连接整合后一起在SDH网络上进行传输。

MSTP支持话音、GE、ATM等多种业务接口。

对于ATM的业务承载，在映射入VC之前，普遍的方案是进行ATM信元的处理，提供ATM统计复用，提供VP/VC（虚通道/虚电路）的业务颗粒交换，并不涉及复杂的ATM信令交换，这样有利于降低成本。

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。

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。

下面分析该任务中以太网业务在MSTP网络中的实现方式：

以太网信号经以太网处理模块完成流控、VLAN处理、二层交换、性能统计等功能，在利用GFP（通用成帧规则）、LAPS（链路接入规程-SDH）、PPP等协议封装映射到SDH系统不同的虚容器中。

以太网接入功能可以分为透传、二层交换、环网等。

1）以太网业务在MSTP上的透传

最简单的一种功能，成本也最低。

对于客户端的以太网信号不做任何二层处理，直接将数据包封装到SDH的VC容器，如图3所示。

图3以太网业务透传功能基本模型

2）二层交换

基于MSTP网络可以支持以太网二层交换功能，即能够在一个或多个用户侧以太网物理接口与一个或多个独立的系统侧VC通道之间，实现基于以太网链路层的数据包交换功能，其功能模型如下图4所示。

图4以太网二层交换功能基本模型

3）以太环网功能

利用SDH的VC容器作为虚拟环路，实现所有环路节点带宽动态分配、共享。

部分MSTP设备可利用二层交换实现简单的以太环网，但存在无法保证各个节点带宽的公平接入的缺点，以及对于环路业务的Qos也无法实现端到端的保证。

因此目前国际上比较认可的解决方案是弹性分组环（RPR）技术。

RPR可以实现业务优先级处理和带宽的公平使用。

在MSTP设备中可采用内嵌RPR来实现以太环网功能，支持拓扑自动发现和环网智能保护，支队数据业务提供小于50ms的快速分组环保护，可以保护由于节点失效或链路失效产生的故障。

3、MSTP的关键技术

1）以太网业务的封装协议

以太网业务的封装，是指以太网信号在映射进SDH的虚容器VC之前所进行的处理。

因为以太网业务数据帧长度是不定长的，这与要求严格同步的SDH帧有很大区别，所以需要使用适当的数据链路层适配协议来完成对以太数据的封装，然后才能映射进SDH的虚容器VC之中，最后形成STM-N信号进行传送。

目前主要有三种链路层适配协议可以完成以太网数据业务的封装，即点到点协议PPP、链路接入SDH规程LAPS与通用成帧规范GFP。

GFP（GeneralFramingProcedure）是目前流行的一种比较标准的封装协议，它提供了一种把信号适配到传送网的通用方法。

业务信号可以是协议数据单元PDU如以太网MAC帧，也可以是数据编码如GE用户信号。

GFP既可以应用于传送网元如SDH，也可以应用于数据网元如以太网交换机。

当用于传送网元时，网元可以支持多种数据接口，若数据为PDU信号，则采用帧映射GFP-P方式，若数据为8B/10B编码信号，则采用透明映射GFP-T方式；当用于数据网元时，采用帧映射GFP-F方式。

相对于PPP和LAPS，GFP协议更复杂一些，但其标准化程度更高，用途更广。

GFP帧的结构比较复杂，如图5所示。

44～65535字节

核心报头

净负荷

224～640～655354字节

PDU长度指示（PLI）

核心报头HEC

净负荷报头

净负荷

净负荷FCS

220～602字节

类型

类型域HEC

扩展报头

扩展报头HEC

图5GFP帧的结构

GFP封装的特点：

（1）支持多种业务信号

GFP既可以应用于传送网元，也可以应用于数据网元；既支持多种PDU信号如以太网、IP业务信号等，又支持对延时性能要求较高的超级码块信号，如GE、DVBASI、FICON、ESCON用户业务信号。

（2）强大的扩展能力

GFP帧可以进行三种形式的扩展，即无扩展、线性帧扩展、环形帧扩展，从而可支持点到点、点到多点的链型网或环形网。

（3）PLI减少了边界搜索时间

GFP在帧头提供了PLI，用于指示帧中PDU的长度，所以在接收端可方便地从数据流中提取GFP帧中的PDU，而且根据PLI可以很快地找到GFP的帧尾，大大减少了边界搜索的时间。

（4）先进的定帧方式

PPP与LAPS利用一些特殊字符如帧标志F进行定帧和提供控制信息。

GFP采用类似于ATM中基于差错控制的定帧方式，即利用cHEC字段和它之前的2字节的相关性来识别帧头的位置；避免了PPP与LAPS透明处理带来的带宽不定的问题。

（5）可提供端到端的带内管理

GFP的用户管理帧可以提供用户信号的一些相关管理信息，而控制帧中的管理帧可以提供更多的OAM信息，从而可实现端到端的各种管理功能。

GFP也存在一些缺点，如协议比较复杂，GFP帧占用的开销比较大，所以封装效率较低。

2）虚级联技术

所谓虚级联，就是将分布在不同STM-N中的X个VC（可以同一路由，也可不同路由）用字节间插复用方式级联成一个虚拟结构的VCG进行传送。

也就是把连续的带宽分散在几个独立的VC中，到达接收端再将这些VC合并在一起。

与相邻级联不同的是，在虚级联时，每个VC都保留自己的POH。

虚级联利用POH中的H4（VC3/VC4级联）或K4（VC12级联）指示该VC在VCG中的序列号。

虚级联写为VC4-Xv、VC12-Xv等，其中X为VCG中的VC个数，v代表“虚”级联。

以太网典型业务信号的映射方式可参考表1：

表1以太网典型业务信号的映射方式

以太网信号

虚容器级联组（VCG）

10Mb/s、100Mb/s

VC-12-Xv

VC-3

VC-3-2v

VC-4

1Gb/s

VC-4-7v

作为MSTP核心技术之一的虚级联技术，使传送数据业务的带宽得到进一步细化和优化，克服传统SDH设备的业务颗粒限制。

虚级联的使用，更降低了对中间传送系统的要求，使承载数据业务的VC（虚容器）可以顺利通过现有网络，满足全程全网和后向兼容的要求。

同时，虚级联还能更充分地利用网络剩余带宽，从而有效降低组网成本，为SDH传送网提供了一种更加灵活的通道容量组织方式，以更好的满足数据业务的传输。

但是虚级联的实现技术比较复杂，需要特殊的硬件支持；而且业务提供速度相对较慢，还可能产生传输时延。

因为处于不同STM-N中的VC的传送路径可能不一样，所以到达接收端可能会产生时延；根据虚级联工作方式，相应网络设备接受端为了重组虚级联组中的虚容器，必须具有补偿时延和确定虚容器在虚级联组中唯一序列标号两个功能；并且单一物理通道的损坏可能会对整个虚级联产生致命影响。

为了增强虚级联的健壮性和安全性，出现了链路容量调整方案LCAS。

3）链路容量调整机制（LCAS）

●简介

链路容量调整机制LCAS（LinkCapacityAdjustmentScheme），就是利用虚级联VC中某些开销字节传递控制信息，在源端与宿端之间提供一种无损伤、动态调整线路容量的控制机制。

高阶VC虚级联利用H4字节，低阶VC虚级联时利用K4字节来承载链路控制信息，源端和宿端之间通过握手操作，完成带宽的增加与减少，成员的屏蔽、恢复等操作。

LCAS包含两个意义，一是可以自动删除VCG中失效的VC或把正常的VC添加到VCG之中，即当VCG中的某个成员出现连接失效时，LCAS可以自动将失效VC从VCG中删除，并对其他正常VC进行相应调整，保证VCG的正常传送；失效VC修复后也可以再添加到VCG中。

二是自动调整VCG的容量，即根据实际应用中被映射业务流量大小和所需带宽来调整VCG的容量，LCAS具有一定的流量控制功能，无论是自动删除、添加VC还是自动调整VCG容量，对承载的业务并不造成损伤。

LCAS技术是提高VC虚级联性能的重要技术，它不但能动态调整带宽容量，而且还提供了一种容错机制，大大增强了VC虚级联的健壮性。

●链路容量自动调整

LCAS可以根据VCG中的成员状态自动调整VCG容量。

（1）VCG容量添加（添加成员）

当业务流量需求变大时，需要在VCG中添加成员VC，或当因失效而被删除的VC修复后，将自动把该VC添加到VCG中。

添加一个成员VC时，该成员将被分配一个新的序列号，该序列号比当前在CTRL代码中为“EOS”或“DNU”状态的最高序列号大“1”。

利用ADD命令实施成员的添加。

在ADD命令之后，相应MST＝OK的第一个成员将被分配一个新的最高序列号，并改变它的CTRL代码为“EOS”；与此同时，原来占用最高序列号的成员VC将更改其CTRL代码为“NORM”。

（2）VCG容量减少（删除成员）

当业务流量需求变小时，需要在VCG中删除成员，或VCG中某成员出现失效，需要将其删除。

当宿端检测出VCG的某成员VC失效时，便把后向控制包中该成员的MST置为“失效”，源端收到后就将该VC的CTRL代码改为“DNU”，并把它从VCG中删除；VCG中最后一个成员的VC的CTRL代码将被置为“EOS”。

总之，伴随虚级联技术的大量应用，LCAS的作用越来越重要。

它可以通过网管实时地对系统所需带宽进行配置，在系统出现故障时，可以在对业务无任何损伤地情况下动态地调整系统带宽，不需要人工介入，大大提高了配置速度。

4）内嵌弹性分组环（RPR）的MSTP

RPR技术是一种在环形结构上优化数据业务传送的新型MAC层协议，能够适应多种物理层（如SDH、以太网、DWDM等），可有效地传送数据、话音、图像等多种业务类型。

它融合了以太网技术的经济性、灵活性、可扩展性等特点，同时吸收了SDH环网的50ms快速保护的特点，并同时具有拓扑自动发现、环路带宽共享、公平分配、严格的业务分类（COS）等技术优势，目标是在不降低网络性能和可靠性的前提下提供更加经济有效的城域网解决方案。

5、以太网业务类型

根据ITU-T，MSTP承载以太网业务的类型有4种：

EPL、EVPL、EPLAN、EVPLAN业务，通过对华为以太网板卡性能分析可知EFSO（快速以太网交换处理板）板均能支持这些业务。

在华为设备中这4种业务描述如下：

（1）EPL业务

即以太网专线，可采用点到点的透传、共享MAC端口的业务汇聚、共享VCTRUNK3种方式。

其中点到点的透传方式，EPL业务有两个业务接入点，实现对用户MAC帧点到点的透传，在线路上独享带宽，业务延迟小，且和其它业务完全隔离，安全性高，这种业务适合于对价格不太敏感、对QoS十分关注的重要客户（如政府机关、金融、证券、公安等大客户）的专线应用。

共享MAC端口的EPL业务可汇聚实现点到多点的组网，通过VLAN标签的识别，可以使多条EPL业务共享MAC端口或共享VCTRUNK，节省端口资源和带宽资源，共享带宽的用户以自由竞争的方式来抢占带宽，适用于业务高峰错开的不同用户共享（如小区用户和网吧用户，业务高峰分别在晚上和白天）。

（2）EVPL业务

即以太网虚拟专线，不同用户可共享VCTRUNK通道带宽，通过使用VLAN嵌套、MPLS（MultiprotocolLabelSwitching）标签等实现通道共享技术，提供带宽共享，对共享通道中的相同VLAN数据进行标识、区分，实现点到点或点到多点的业务。

EPVL与EPL的区别：

EPL提供了多个用户的数据虽然可以共享同一个VCTRUNK通道带宽，但共享通道中不能有所带VLAN相同的不同用户的数据，否则单板将不能从相同的VLAN数据中区分出属于不同用户的数据（或者不同的PORT端口接入的数据中不能含有相同的VLANID，则单板将不能区分出属于不同PORT端口的数据），因此EVPL业务通常用于多个用户VLANID相同的情况下，业务通过MPLS标签隔离，采用MartiniMPLSL2VPN封装格式，支持外层标签（Tunnel）和内层标签（VC）的识别。

（3）EPLAN业务

即以太网专用局域网业务，该业务由多条EPL专线组成，实现多点之间的业务连接。

通过虚拟网桥（VB）可以实现以太网数据的二层交换，并可以实现以太网业务的多点动态共享，符合数据业务的动态特性，节省了带宽资源。

为了避免广播风暴，对于以太网EPLAN业务不设置成环，如果以太网EPLAN业务配置成环，则在网络中必须启动生成树RSTP协议，避免广播风暴的出现。

（4）EVPLAN业务

即以太网虚拟专用局域网业务，可以实现多点业务的动态共享，并且通过MPLS标签隔离可支持相同VLAN数据接入。

EVPLAN与EPLAN相比，增加了MPLS的封装，利用MPLS的标签对相同VLAN的数据进行再次区分，实现在同一个VCTRUNK上传送来自不同VB的相同VLAN的数据，实现不同用户多点带宽动态共享和彼此数据隔离的需求。

EVPLAN业务通过VLANID和MPLS标签的双重隔离，达到不同用户的业务隔离和同一用户间不同部门的业务隔离。

与EPLAN的不同之处在于以太网业务在网络中任意两点之间必须有相连接的LSP（LabelSwitchPath），形成MESH网络结构，此外EVPLAN的业务特性还可以有效的避免广播风暴。

任务实施

1、工程准备

开始配置设备前，需检查以下准备项目是否完成：

网元侧，检查各网元的ID设置正确。

设备已安装完毕，并完成单站调测；设备的纤缆、电缆连接正确，无R-LOS等紧急告警。

各网元的以太网单板及其接口板已经正确安装完毕。

华为T2000网管侧服务器端程序可以正常启动，客户端程序可以正常启动，网管与网关网元之间的通信正常（检查在网管计算机能Ping通网关网元的IP地址）。

文件检查：

工程规划信息已经具备。

T2000客户端可使用F1键调用联机帮助。

设备随机手册与T2000随机手册已经具备。

2、工程规划

（1）各网元的单板信息

根据增加的业务类型和业务量，需要在网元上增加以太网单板。

NE1和NE5各增加1块EFS0板，其它网元不变。

NE1的单板信息如图6所示，NE5的单板信息如图7所示。

图6NE1的配置信息

图7NE5的配置信息

（2）SDH组网图

采用Optix2500+（Metro3000）设备，其组成的SDH组网图如图8所示。

图8SDH组网图

（3）以太网业务组网图

本次任务中实现以太网业务组网和端口分配如图9所示。

图9以太网业务组网和端口分配

（4）SDH时隙分配图

RING（环）

站点

时隙

NE1NE2NE3NE4NE5NE1

6-S16-15-S16-1

6-S16-15-S16-1

6-S16-15-S16-1

6-S16-15-S16-1

6-S16-15-S16-1

2＃VC-4

VC12：

1-10

4-EFSO：

1-10

LINE（链）

站点

时隙

NE5NE6

9-SL4-19-SL4-1

2＃VC-4

VC12：

1-10

4-EFSO：

1-10

业务穿通（转接）

业务上下

图10以太网业务的SDH时隙分配图

注：

4-EFSO：

1-10表示网元中第4板位的EFSO板，占用1—10＃VC-12时隙。

9-SL4：

表示网元中第9板位的SL4板（单路STM-4光接口板）

（5）以太网业务配置图

NE1、NE5网元的以太网业务配置如下图所示

图11NE1、NE5以太网业务配置图

（6）数据配置过程

1）配置以太网单板：

选用单板类型EFSO（快速以太网交换处理板），槽位第4板位，配置过程如图12所示。

图12配置以太网单板

2）配置以太网接口板：

网管侧逻辑接口板类型选择EMT8。

配置步骤如图13所示。

图13配置以太网接口板

（3）创建出子网光口

其配置步骤如图14、图15所示。

图14创建出子网光口

图15创建出子网光口

（4）配置以太网接口：

选择“外部端口”，对PORT1和PORT2进行设置，端口使能设置为“使能”，工作模式为“100M全双工”，TAG属性为“TAGaware”。

●配置NE1的以太网接口

配置步骤如图16、17所示。

图16配置NE1以太网接口

图17配置NE1以太网接口

●配置NE5的以太网接口

配置步骤如图18所示。

图18配置NE5的以太网接口

（5）创建以太网专线业务

首先在网元1上进行配置，配置步骤如图19、20所示。

图19创建以太网专线业务

网元5也按照上述方式进行配置。

图20创建以太网专线业务

（6）配置绑定通道：

VCTRUNK1绑定2#VC-4的1-5#VC-12，VCTRUNK2绑定2#VC-4的6-10#VC-12。

配置步骤如图21所示。

图21配置绑定通道

图22NE1的VCTRUNK1绑定通道配置

图23NE1的VCTRUNK2绑定通道配置

7）配置SDH交叉连接：

在NE1建立4#EFSO板与5#S16板2#VC-4中1-10时隙的交叉连接；NE5建立6#S16板与9#SL4板穿通业务；NE1建立4#EFSO板与9#SL4板的交叉连接。

评价

通过对下面所列评分表的各项内容的考核，综合学生学习讨论过程中的表现，评定出学生的成绩。

评价总分100分，分三部分内容：

（1）过程考核共30分，从工作计划提交、仪器仪表使用规范、操作熟练程度方面考核；

（2）结果考核共20分，从任务完成情况、技术报告方面考核；（3）综合能力考核占50分，从知识掌握能力、成果讲解能力、小组协作能力、创新能力四个方面进行考核。

表1考核项目指标体系

评价内容

自我评价

教师评价

其他评价

过