MSTP在城域传输网中的发展和应用

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    中国网通上海分企业规划技术部  王元盛
    MSTP是Multi-ServiceTransportPlatform的缩写，它可以将传统的SDH、以太网、ATM、POS、RPR等多种技术有机融合，通过将多业务汇聚、并高效适配的方式实现多种业务的综合传送。城域网具有覆盖范围广、投资大、业务种类多、竞争激烈且用户的发展难以预测的特性，基于SDH技术的MSTP所具有的多业务综合接入和传送的特点使其能够在城域网灵活、低价地提供多种业务。
一、MSTP的分阶段的发展和演进
    MSTP的演进和部署并非一日之功，不能寄希翼于一步到位，而是通过最终用户、运营商和设备厂商间不断磨合，技术、市场和成本控制的不断互动，必须切合运营商具体的业务需求和网络现状，稳步渐进地部署、更替和演进。MSTP的演进大致可以分为以下四个阶段。
    1.初始阶段
    采用以太网或ATM业务透传的方式，采用数据业务的VC映射实现点到点的传送。采用业务透传的方式初步满足了数据业务的传送，但是基于固定时隙结构的透传方式不具备无级动态带宽分配特性，用来传输数据业务时导致网络效率低下，导致传输网的汇聚层以及核心层大量的带宽浪费，且难以适应业务的突发性与速率可变性特点，最终使得数据传送效率相当之低。
    2.简单交换和汇聚阶段
    对应于第一阶段的不足，采用以太网或ATM业务的二层交换的方式，并进行业务接入和汇聚，实现数据传送的统计复用。二层交换技术的引入有效地提高了传送效率，同时鉴于交换技术的成熟和低价，有效地保证了二层交换的方式的可靠和成本可控，这也是目前应用最为广泛的MSTP模式。但是对应于电信级数据服务的高要求，单纯的二层交换也存在其明显的不足，主要表现在节点间业务流量的公平性难以保证、无法满足在流量拥塞的情况下保持高的带宽利用率和转发量、无法满足在传输线路和网元节点故障时业务快速恢复等。以太网依赖于生成树协议进行故障恢复，可能要花数十秒的时间，与SDH的50ms倒换时间相去甚远，因而缺乏强有力的业务保障能力。
    3.动态带宽共享阶段
    针对第二阶段的不足，将RPR（弹性分组环）处理机制和功能融入MSTP，以实现以太网带宽的统计复用、公平的带宽分配、更加严格的CoS和QoS以及更为安全的用户隔离。RPR是一种新的MAC层协议，用以太网技术为核心，目前正由IEEE802.17工作组进行标准化。RPR机制已经为众多设备制造商和电信运营商所接受，逐步成为当前MSTP未来发展的主流技术。
    具体的做法是，在SDH层上抽取部分时隙（可以根据需要灵活配置，目前主要为1或4×VC-4，即形成的RPR环为155Mbit/s或622Mbit/s速率等级）采用GFP或HDLC-like两个标准进行RPR到SDH帧结构的映射，构建RPR逻辑环，运用RPR机制，实现全环带宽的统计复用、公平分配。这里的RPR环的实现是通过SDH设备上新增的RPR板卡，与SDH的其它部分，如核心交叉连接矩阵、各类其他业务类型端口等没有影响，保护了已有投资以及现有业务不受影响。RPR板卡的对外业务接口为FE或GE等，可以连接以太交换机的上联端口，也可以从MSTP设备的以太网交换或透传板卡的端口上转接数据业务。之所以称为逻辑环，是因为RPR环不必与SDH环的节点完全重合，可以选择同一SDH环的若干节点、也可以跨不同SDH环选择节点，灵活组成RPR环，并且能够快速插入和删除节点，提供即插即用的机制，体现出其对于业务发展的高度适应性。
    4.智能化服务阶段
    加城域网的智能化的控制层面，快速相应业务带宽的需求，根据实际运营的需要建立、更新、拆除业务连接，并提供了更为智能化的策略。目前MSTP系统以及城域传输网正在尝试进行局部的和较为简单易行的智能化，通过设置的预先策略，提供有限的如自动找寻空闲端口、时隙以及分配VLAN号等业务配置功能，从而有效地提高业务反应速度，并降低运维压力和成本。
    目前，上述第二阶段的技术和产品已经相当成熟并被广泛商用，第三阶段的产品也已经由设备供应商逐渐推出。应当指出的是，各个阶段的技术和产品并不是孤立的，而是有着内在的关联和持续演进的，如以太网业务交换是在以太网业务透传（以PPP、GFP或LAPS等协议格式进行封装和VC映射）的基础上引入了二层交换，而RPR环则是在以太网交换已经对本地业务有效交换和汇聚的基础上，对于全环的数据业务实现进一步收敛和公平带宽分配，从而更好地提高传送效率。图1说明了不同的MSTP的业务处理方式。

   
             图1不同的MSTP业务处理方式示意图
    笔者认为，并不存在最好、而只有最合适的MSTP解决方案，后一阶段的技术和产品的出现并不意味着前一阶段的技术和产品的淘汰，而是在不同的情境下，各自发挥自身的特点和优势，在不同业务层面上生存发展，从而使网络整体性能和总成本实现最优化。只有根据运营商自身现有的网络、目前的业务需求以及今后的业务定位，平衡技术和产品的先进性和成熟度以及投资额度和能确保的投资效益，才能够遴选出最为理想MSTP的产品和技术的组合。必须认识到，提出MSTP的初始原因时为了利用成熟可靠的SDH技术，保护现在网上数以千亿计的SDH设备投资，并逐步满足日益增长多种业务的需求。SDH技术中使用VC映射、复用和交叉连接的内核并没有改变，语音为主、数据为辅的特点和现状也没有随之改变，目前的MSTP产品尚不易接入和处理高速数据业务流。相信认识MSTP的本质，有助于更好地利用和部署该项技术和产品。
二、有效利用MSTP获取更大的收益
   通过上述分析，MSTP系统将会更多、更广泛地在城域网中部署，那么电信运营商如何充分利用MSTP平台，开发并支撑更多种类的应用和业务，从而为企业获取更大的收益是尤为值得关注的问题。大家认识到，有效利用MSTP技术和产品将具有以下功能。
    1.有效地保护现有传输网的投资，充分利用稳定的SDH技术和产品，在依旧很好地支撑TDM业务的同时，支撑日益增加的城域数据网业务。
    2.提供TDM和数据业务的综合接入，符合电信运营商集约式发展的规律，对应于电信拆分后的竞争格局尤其如此。数据业务网络往往是根据客户需求分布而设计规划的，很难做到普遍和完整的用户区域覆盖，如果有新的潜在的客户需求被激发，则很难实现快速部署，尤其是实现目前越来越多的企业集团多个节点的组网。利用MSTP之后，数据设备（如路由器）只需要被部署于相对少数的边缘节点，数据业务流通过MSTP以二层方式上传，从而有效地实现了数据网在接入层的延伸。
    3.提供基于二层以太网的专线业务，通过对端到端的带宽控制和QoS保障，具有良好的性价比。当前由于企业信息化的迅猛发展，应用于企业内联网的大带宽高等级数据专线需求增长很快，传统的DDN、FR等业务方式由于带宽和价格的限制已经难以满足需求，尽管使用数据网的一些新业务模式，如MPLS－VPN等也能够达到用户的要求，但是由于部分最终用户对于运营网络并非完全信任，尚未放心使用这些新业务。而针对这样的需求，依托MSTP的以太网专线除了能够提供大带宽（可达百兆，甚至千兆）和带宽管理（针对不同端口、VLAN号等进行带宽限速，目前已经可以精确至kbit/s级别），还具备数据网业务所没有的高度安全性、透明性和实时可恢复性的特点，从而能够提供全方位的SLA服务，充分满足这些大客户的需求，高等级数据专线可望成为目前MSTP的核心应用之一。
    值得关注的是，随着MSTP功能的日益完善，在成熟的SDH网管基础上，数据业务的网络管理和性能监测也迅速得到发展，目前已经能够对于具体端口的基本性能参数（如业务流量、带宽占用率、拥塞状况等）进行读取并存储。众所周知，以太网技术以前主要应用于局域网，对于业务的性能管理较为简单和粗略，一旦移植到城域网中，就难以达到电信服务网管的高要求，而SDH的性能管理正好弥补了这样的不足。在完成业务封装和映射之后在城域网中传送的全过程可由传统SDH的网管负责监控，而数据业务的网管则主要针对数据业务的接入、交换和汇聚的环节，合理的分工和规范能够保证快速而准确的故障定位，并对上层净负荷的传送质量做出基于SLA的严格说明。MSTP的网管正在进一步发展和完善之中，相信不久将能够针对不同的VLAN、用户类型、QoS级别等做出性能分析，同时也可以就跨越城域网的每条数据业务连接做出性能说明，真正做到以客户和业务为中心的网络管理和性能监测。
    三、MSTP的不同层次在城域网中的功能定位和部署策略
    在明确了MSTP的应用价值之后，如何在城域传输网的不同层面灵活有效地完成网络部署是运营商思考的至为重要的问题。众所周知，SDH产品分为10Gbit/s、2.5Gbit/s、622Mbit/s、155Mbit/s等不同的速率和等级，那么作为SDH技术的发展，MSTP技术也可以在不同层次的设备上实现，其设计特点、功能效用和部署成本则各不相同。
    从目前的实际产品看，10Gbit/s系统的MSTP功能主要是提供高速数据业务端口（如GE接口）的接入、封装、映射和点到点传送，包括使用VC（虚）级联和LCAS技术，以保证高速数据业务在传输核心层传送的效率和可靠性。而622M/155M系统由于业务容量和系统成本的限制，其MSTP功能主要是以业务透传或交换的方式完成较低速率的数据业务接入、汇聚和上联，应用较为简单。
    值得注意的是，目前较为丰富的MSTP功能的实现主要依托于属于城域汇聚层的2.5G系统，同时为了使得MSTP更接近于业务源头，即众多的企业网、校园网等，设备供应商将2.5G系统小型化、模块化，研发出紧凑型2.5G产品，将其开始应用于接入网是个普遍的趋势，从而使得MSTP成本降低，更灵活和易于部署，更能适应城域网中复杂多变的业务环境。对于高档写字楼密集的商业区域，部署紧凑型2.5G产品尤为适宜，充分利用其业务端口丰富、业务功能完善、传送容量大、可扩展性强、性价比较高的特点，为高端的商业客户提供一流电信服务。
    对于紧凑型2.5G产品的在传输接入层中的部署策略，笔者认为应当采用“性能、业务、成本各要素综合权衡，多种接入手段相结合”的思路。首先，对于SDH环，节点数不能超过16个，同时随着节点的增加，带宽的空分复用能力不断下降；此外，同一环上的节点数越多，则意味着故障点越多，虽然SDH可提供环保护，但毕竟会对业务造成不良影响，并且，如果同时出现多处故障，则必然有业务丢失；再者，与155M/622M产品相比，即使是紧凑型的2.5G产品也较为昂贵，出于成本考虑，2.5G产品也不宜部署过多。
    因此，考虑在业务较集中、发展潜力大、且机房条件较好的区域首先部署紧凑型2.5G产品，再采用622M/155M的设备或者EPON、VDSL等多样化的接入技术对周边业务进行有效汇聚是较为理想的选择，符合“大容量少站点”的原则，每个SDH环能保持6～10个节点的规模比较适宜，同时注意实现与汇聚层衔接时的双节点过环，保障业务的安全。图2说明了各个等级的MSTP产品的组网关系。

            
                     图2各个等级的MSTP产品的组网关系
    四、总结
    总之，MSTP平台是传统的SDH技术和产品在目前数据业务高速增长的环境下丰富和发展的产物，能够更好地利用现有SDH广泛覆盖的网络，有利地推动城域传输网络新的发展，消除宽带网络在城域网中存在的带宽瓶颈和性能保障缺陷，使得宽带网络更好和更低价地连接企业和千家万户。运营商在部署MSTP时，应当进行自我分析和自我定位，并对技术和产品做出深入探讨，平衡先进性和成熟度的关系，才能选定最适合自身发展的MSTP方案。