指基于SDH平台MSTP技术的应用毕业论文.doc 25页

'指基于SDH平台MSTP技术的应用毕业论文目录1绪论51.1引言51.2SDH原理61.3MSTP的概念71.4MSTP的优势82MSTP技术82.1MSTP的引入82.1.1第一代MSTP92.1.2现有MSTP技术——第二代MSTP112.2MSTP技术特点132.2.1继承了SDH的诸多优点132.2.2支持多种物理接口132.2.3支持多种协议132.2.4支持多种光纤传输132.2.5提供集成的数字交叉连接交换132.2.6支持动态带宽分配142.2.7链路的高效建立能力142.2.8协议和接口的分离142.2.9提供综合网络管理功能142.3新一代MSTP的关键技术143MSTP技术的应用183.1新一代MSTP的应用183.1.1点到点的以太网透传业务183.1.2点到多点的以太网业务汇聚183.1.3点到多点的以太网业务交换183.2MSTP在城域网中的应用现状183.2.1MSTP应用模式分析193.2.2MSTP专线业务的竞争分析203.2.3MSTP做为IP新业务的承载网方案213.2.4MSTP和以太网的比较223.3MSTP技术在本地网的应用233.3.1实现对重点客户专线的可靠接入233.3.2实现传输网络与数据网络的融合243.3.3将MSTP作为数据业务网接入层的必要补充243.4MSTP技术在3G网络中的应用25结论28致谢28参考文献2825 1绪论1.1引言基于同步数字体系(SDH)的多业务传送平台(MSTP)是指基于SDH平台，实现TDM、ATM及以太网业务的接入处理和传送，并提供统一网管的多业务综合传送设备。MSTP设备是传统SDH设备的延续和发扬，它的出现延长了SDH的寿命。MSTP已有较成熟的产品，能在单一传送平台上对TDM、ATM及以太网业务进行统一处理和管理，但MSTP技术仍需要不断发展和完善。随着通用成帧规程(GFP)、虚级联(VCat)、链路容量调整(LCAS)、弹性分组环(RPR)、多协议标签交换(MPLS)、自动交换光网络(ASON)等技术的国际标准相继推出，新一代MSTP设备将逐步采用这些核心技术，面对新时期城域网TP业务大量兴起，MSTP逐步从简单透传、汇聚、共享开发展到带宽管理，提供面向数据优化的传送能力。新一代MSTP技术还处在不断发展和完善之中，如何有效地应用MSTP所提供的数据业务处理能力，并和城域数据网络有机结合，这也成为电信业内正在深入探讨的一个热点。1.2SDH原理SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM－N（SynchronousTransport，N=1，4，16，64），最基本的模块为STM－1，四个STM－1同步复用构成STM－4，16个STM－1或四个STM－4同步复用构成STM－16；SDH采用块状的帧结构来承载信息，每帧由纵向9行和横向270×N列字节组成，每个字节含8bit，整个帧结构分成段开销（SectionOverHead，SOH）区、STM－N净负荷区和管理单元指针（AUPTR）区三个区域，其中段开销区主要用于网络的运行、管理、维护及指配以保证信息能够正常灵活地传送，它又分为再生段开销（RegeneratorSectionOverHead，RSOH）和复用段开销（MultiplexSectionOverHead，25 MSOH）；净负荷区用于存放真正用于信息业务的比特和少量的用于通道维护管理的通道开销字节；管理单元指针用来指示净负荷区内的信息首字节在STM－N帧内的准确位置以便接收时能正确分离净负荷。SDH的帧传输时按由左到右、由上到下的顺序排成串型码流依次传输，每帧传输时间为125μs，每秒传输1／125×1000000帧，对STM－1而言每帧字节为8bit×（9×270×1）=19440bit（1-1），则STM－1的传输速率为19440×8000=155.520Mbit／s（1-2）；而STM－4的传输速率为4×155.520Mbit／s=622.080Mbit／s（1-3）；STM－16的传输速率为16×155.520（或4×622.080）=2488.320Mbit／s（1-4）。SDH传输业务信号时各种业务信号要进入SDH的帧都要经过映射、定位和复用三个步骤：映射是将各种速率的信号先经过码速调整装入相应的标准容器（C），再加入通道开销（POH）形成虚容器（VC）的过程，帧相位发生偏差称为帧偏移；定位即是将帧偏移信息收进支路单元（TU）或管理单元（AU）的过程，它通过支路单元指针（TUPTR）或管理单元指针（AUPTR）的功能来实现；复用则是将多个低价通道层信号通过码速调整使之进入高价通道或将多个高价通道层信号通过码速调整使之进入复用层的过程。1.3MSTP的概念MSTP是指基于SDH平台，同时实现TDM、ATM、以太网等多种业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。城域网MSTP建设方案是介于传统的“SDH+ATM”方案与未来全光智能网络之间的一种目前现实可行的城域网建设方案。MSTP明显地优于SDH，主要表现在多端口种类，灵活的服务提供，支持WDM的升级扩容，最大效用的光纤带宽利用，较小粒度的带宽管理等方面。由于它是基于现有SDH传输网络的，可以很好地兼容现有技术，保证现有投资。由于MSTP可以集成WDM技术，能够保证网络的平滑升级，从某种程度上也是Metro-WDM的低成本解决方案之一。25 MSTP系列设备为城域网节点设备，是数据网和语音网融合的桥接区。MSTP可以应用在城域网各层，对于骨干层：主要进行中心节点之间大容量高速SDH、IP、ATM业务的承载、调度并提供保护；对于汇聚层：主要完成接入层到骨干层的SDH、IP、ATM多业务汇聚；对于接入层：MSTP则完成用户需求业务的接入。由于MSTP是基于SDH技术的，所以MSTP对于传统的TDM业务可以很好的支持；技术的难点是如何利用SDH来支持IP业务，也就是如何将IP数据映射到SDH帧中去。早期的MSTP利用PPP(RFC1661、RFC1662、RFC2615)来完成对IP数据的映射；它通过“IP包->PPP分组->HDLC封装->SDH相应VC”过程来实现IPoverSDH（或PacketoverSONET-POS），这种方法技术成熟，适于多协议环境，但由于它不是专为SDH设计的，在帧定位时开销较大，且传输效率与传输的内容有关，因此效率较低。1.4MSTP的优势(1)现阶段大量用户的需求还是固定带宽专线，主要是2Mbit/s10/100Mbit/s、34Mbit/s、155Mbit/s。对于这些专线业务，大致可以划分为固定带宽业务和可变带宽业务。对于固定带宽业务，MSTP设备从SDH那里集成了优秀的承载、调度能力，对于可变带宽业务，可以直接在MSTP设备上提供端到端透明传输通道，充分保证服务质量，可以充分利用MSTP的二层交换和统计复用功能共享带宽，节约成本，同时使用其中的VLAN划分功能隔离数据，用不同的业务质量等级（CoS）来保障重点用户的服务质量。(2)在城域汇聚层，实现企业网络边缘节点到中心节点的业务汇聚，具有节点多、端口种类多、用户连接分散和较多端口数量等特点。采用MSTP组网,可以实现IP路由设备10M/100M/1000MPOS和2M/FR业务的汇聚或直接接入，支持业务汇聚调度，综合承载，具有良好的生存性。根据不同的网络容量需求，可以选择不同速率等级的MSTP设备。25 2MSTP技术2.1MSTP的引入在以话音业务为主体的通信时代，SDH作为承载网，通过时隙映射和交叉连接功能以及端到端的质量保证机制很好确保了话音业务的实时性。然而，随着以包交换为传送机制的IP数据业务的大幅度、高速发展，以时分交换为机制的SDH网络很难在满足话音业务的同时，再实现高效率的承载IP业务。摒弃SDH技术重新建设承载网还是引入一些新的技术对SDH进行改造，将问题解决在网络的边缘（接入端），使IP业务在SDH网络中也能有良好的通过性，曾经是业界人士讨论的焦点。无疑，后者具有更大的操作价值，因为这不仅可以使现有的网络资源得到更为合理的利用，而且SDH本身具有的一些特性也可以弥补以太网的一些不足，例如QoS问题。于是MSTP的概念出现了，MSTP（Multi-ServiceTransportPlatform）——基于SDH的多业务平台（基于SDH的多业务节点），还有人称其为新一代的SDH。总之，它有别于传统的SDH设备。从网络定位上讲，MSTP应处在网络接入部分，用户侧——面向不同的业务接口，网络侧——面向SDH传输设备；形象的讲，MSTP就象一个长途客/货枢纽站，如何有效的将客货分离，按照不同的需求安全、快捷的运送到目的地，是其追求的目标。2.1.1第一代MSTP最初的MSTP只是为了解决IP数据包在SDH上实现端到端的透传，机理是将以太帧直接映射到SDH的容器（C）中。众所周知，SDH的不同容器的净荷装载单元大小是固定的，如表2-1表2-1SDH净荷装载单元 C-111.600Mbit/sC-122.176Mbit/sC-26.784Mbit/sC-348.384Mbit/sC-4149.760Mbit/sC-4单元的级联25 C-4-4C0.599Gbit/sC-4-16C2.396Gbit/sC-4-64C9.584Gbit/sC-4-256C38.338Gbit/s从表2-1中不难看出，无论是10/100MBase-T还是GE(千兆以太网)都很难理想的装载到SDH的容器中。而且作为端到端的透传机制，也无法实现流量控制、以太业务QoS、不同以太业务流的统计复用等功能，所以不具备任何商用价值。针对以上问题，如何实现SDH更有效的承载IP数据业务就是第一代MSTP要解决的。1、虚级联技术的引入要是能将VC单元级联起来组成适合的装载单元是一个有效的方法，例如将5个VC-12单元绑定即可以很好的承载10M以太业务。但新的问题同时产生，如果将相临的容器C级联形成VC-n-Xn，其只具有一列POH指示比特，级联后的装载单元在整个传输过程中将不得不保持相同的路由和连续的带宽，同时还要求途径设备也必须支持级联功能，确保整个级联后的装载单元端到端的传输。这无疑给长距离传输提出了过高的要求，并不利于业务的实际发展。虚级联技术的引入使这个问题得到了彻底的解决，它与相临级联技术不同之处在于：VC-n单元可分属于不同的STM-N中，具有自己独立的结构和相应的POH序列；通过虚级联的复帧标示符（MFI）、序列标示符（SQ）加以标示（其属于LCAS和VC控制帧），形成一个虚拟的大容器（VC-n-Xv）（或称为虚容器组）进行传输。这样每个独自的VC-n作为虚容器组的不同成员，可以通过不同的路径传输，只要在目的端汇聚即可，无须途径设备提供级联功能。回到表1可以发现，VC-n装载单元从2M到140M不等，这就好比我们可以将人员编组，货物打散装到大大小小不同容量的汽车中，通过不同的公路运到目的地再通过组号/货物编号重新集合。这种灵活的机制刚好可以最大限度的利用网络带宽。2、LCAS技术的引入25 然而，虚级联技术只是提供一个更为有效的组合装载单元的可能方案，保证IP数据业务在SDH承载网上实现端到端的高效传送还需要一种真正的管理机制。就象有了四通八达的公路，有了各式各样的汽车，没有一个好的调度站，依然无法形成一个良好的运输体系一样，关键的环节在于如何有效的管理和调配，特别是虚级联不象相邻级联，虚容器VC-n可以属于不同的STM-N中，存在着各种各样的组合方式，没有一种良好的调配机制，后果将不堪想象。这就引入了LCAS技术（LinkCapacityAdjustmentScheme）——链路容量调整机制。简单的说，LCAS技术，就是建立在源和目的之间双向往来的控制信息系统。这些控制信息可以根据需求，动态的调整虚容器组中成员的个数，以此来实现对带宽的实时管理；从而在保证承载业务质量的同时，大大提高了网络利用率。其帧结构如图2-1 MFISQCTRLGIDRS-AcKMSTCRC复帧标示符序列标示符控制命令域组鉴别比特返回序列确认比特成员状态码差错校验码VC（虚级联）信息LCAS信息图2-1LCAS和VC控制帧结构在高阶虚级联（VC-3/4）过程中LCAS和VC控制帧被H4字节中传输，在低阶虚级联（VC-12）采用K4字节传输LCAS和VC控制帧。LCAS工作机理虚级联的建立/清除、成员的增加/减少是通过改变LCAS和VC控制帧中控制命令域里状态字段中的指令，在源和目的间建立通信进程来实现的。其中命令状态包括：IDLE（空闲状态）、NORM（正常状态）、ADD（增加指令）、REMOVE（删除指令）、EOS（结束状态）、DNU（路径失效状态）。至此，从整体技术角度讲，虚级联技术和LCAS机制使得SDH高效承载IP业务成为了可能，也就形成了具有实际应用价值的第一代MSTP，其功能结构见图2。然而在细节上，为了使IP业务无缝的映射到VC容器中还存在一个不可或缺的过程——IP包的封装，即图2中红色方框部分。封装方式目前大致有以下三种：HDLC（HighLevelDataLinkControl）——高级数据链路控制GFP（GenericFramingProcedure）——通用成帧规程(ITU-T标准号为G.7041)LAPS（LinkAccessProcedureSDH）——在SDH上的链路接入规程协议帧(ITU-T标准号为X.86)25 作为封装方式，三种协议都有各自的特点，无可厚非，但就应用范围来讲GFP应用更为广泛，其成帧方式也更有效一些，因为其采用类似于ATM信元的帧定界封装方式，可以透明的封装各种数据信号，具有良好的扩展性。2.1.2现有MSTP技术——第二代MSTP得益于MSTP高品质的商用价值，也使MSTP技术本身得到了进一步发展。1、RPR技术的引入RPR（ResilientPacketRing）弹性分组环，RPR工作于MAC层，它的出现是为了更好的解决在环状拓扑结构上传送数据流的问题。众所周知，环状网络与星型网络、总线型网络或树型网络比较，具有节约投入成本，便于管理等优点。其实，早期的令牌环技术就是为了解决这个问题。但在令牌环网络中数据包将漫游整个网络，随着网络中的节点增加，网络中的共享带宽就会急剧下降，这就制约了它的发展。RPR技术很好的解决了这个问题，在结构上它采用双环结构，每两个相临节点间都存在两条物理路径，保证了高可靠性；在传送机制上它采用环路带宽空间重用机制，单播数据可在环的不同部分同时传送，这样整个环的容量将被增加，从某种程度上缓解了因加入节点带来的带宽下降问题；而在环的拓扑结构发生变化的时候，它具有网络拓扑结构自动发现、更新能力，可避免手工配置带来的人为错误，便于管理和维护；另外，在带宽管理方面，它采用带宽动态分配和统计复用原则，每个节点维护通过自身的数据负载量，并把相应数据发送给环上相临节点，这样其他节点根据这些信息就可以获得在源节点上有多少可利用带宽。还有一点要说明的是，由于RPR采用双环结构，单播数据在环上不同部分同时传送，因此环上任意两个节点间最大路由也仅为半个环，这样大大减少了数据流在环上的运行过程；而它的网络拓扑发现、更新能力是通过采用类似OSPF（OpenShortestPathFirst）——开放式最短路径优先的算法交换拓扑识别信息实现的，这样可以有效的避免分组死循环，增加环路自愈能力，可谓一举两得。将RPR引入MSTP，可以增加MSTP的健壮性，使MSTP的组网方式更为灵活。其关键特性是将以太网业务适配到RPRMAC层，然后在映射到SDH的VC通道中传送。现在，我们已经可以在http://www.RPRallinance.org网站上看到RPR在北美应用的商业范例，通过与传统的SDH比较，其大大降低了接入成本。2、MPLS技术的引入25 MPLS（MultiprotocolLabelSwitching）多协议标签交换MPLS是一种结合三层路由、二层交换的数据传送技术，基于标签交换分组的机制，把路由选择和数据转发分开，由标签来规定一个分组通过网络的路径，实现了由面向无连接的IP业务到面向连接的标签交换的转变。其技术特点主要体现在以下几个部分：流量工程、负载均衡、故障恢复、路径优先级等。其在以太网中的典型应用是基于MPLS的VPN，优点是：可为用户内部网提供无缝连接；可限制VPN路由信息的传播，只在VPN成员内部采用MPLS前转，保证安全性；通过嵌入二层MPLS技术，允许不同的用户使用同样的VLANID，扩展了VLAN的地址空间；并且能够实现VPN内部的多级业务，建立VPN间不同的优先级等。MPLS引入MSTP除了能使MSTP具备MPLS以上的优势外，更为重要的是MSTP具有MPLS功能，将不需要在IP网络的边缘进行添加标签/去除标签的过程，直接与具有标签交换功能的核心路由器相连，实现真正意义的端到端标签交换。2.2MSTP技术特点2.2.1继承了SDH的诸多优点如良好的网络保护倒换性能、对TDM业务较好的支持能力等。2.2.2支持多种物理接口由于MSTP设备负责业务的接入、汇聚和传输，所以MSTP必须支持多种物理接口，从而支持多种业务的接入和处理。常见的接口类型有：TDM接口（T1/E1、T3/E3）、SDH接口（OC－N/STM-M）、以太网接口（10/100BaseT、GE）、POS接口。2.2.3支持多种协议MSTP对多业务的支持要求其必须具有对多种协议的支持能力，通过对多种协议的支持来增强网络边缘的智能性；通过对不同业务的聚合、交换或路由来提供对不同类型传输流的分离。2.2.4支持多种光纤传输MSTP根据在网络中位置的不同有着多种不同的信号类型，当MSTP位于核心骨干网时，信号类型最低为OC－48并可以扩展到OC－192和密集波分复用（DWDM）；当MSTP25 位于边缘接入和汇聚层时，信号类型从OC－3/OC－12开始并可以在将来扩展至支持DWDM的OC－48。2.2.5提供集成的数字交叉连接交换MSTP可以在网络边缘完成大部分交叉连接功能，从而节省传输带宽以及省去核心层中昂贵的数字交叉连接系统端口。2.2.6支持动态带宽分配由于MSTP支持G.7070中定义的级联和虚级联功能，可以对带宽进行灵活地分配，带宽可分配粒度为2MB，一些厂家通过自己的协议可以把带宽分配粒度调整为576kbit/s，即可以实现对SDH帧中列级别上的带宽分配；通过对G.7042中定义的LCAS的支持可以实现对链路带宽的动态配置和调整。2.2.7链路的高效建立能力面对城域网用户不断提高的即时带宽要求和IP业务流量的增加，要求MSTP能够提供高效的链路配置、维护和管理能力。2.2.8协议和接口的分离一些MSTP产品把协议处理与物理接口分离开，可以提供“到任务端口的任何协议”的功能，这增加了在使用给定端口集合时的灵活性和扩展性。2.2.9提供综合网络管理功能MSTP提供对不同协议层的综合管理，便于网络的维护和管理。2.3新一代MSTP的关键技术相比于初期的仅支持以太网透传或二层交换功能的MSTP来说，新一代MSTP是以支持GFP封装协议、VC虚级联和链路容量自动调整机制(LCAS)以及弹性分组环(RPR)和多协议标签交换(MPLS)等关键技术为特征，更好地提供了对以太网业务的透传、汇聚和二层交换处理功能。新一代MSTP的功能结构如图2.2所示。25 PDH接口ATM接口STM-N接口以太网接口ATM层处理二层交换二层交换MPLS处理MPLS处理RPRMAC处理复用段开销处理复用段开销处理GFPVC映射交叉连接复用段开销处理再生段开销处理STM-N接口STM-N接口图2.2基于SDH的MSTP的功能框图(1)GFP封装协议是ITU-TG.7041规范的一种通用成帧规程，可透明地将上层的各种数据信号封装映射到SDH/OTN等物理层通道中传输。GFP有2种映射方式，即帧映射(GFP-F)是面向协议数据单元(PDU)的，透明映射(GFP-T)是面向8B/10B块状编码的。GFP具有通用、简单、灵活和高效等特点，标准化程度高，是目前正在广泛应用的、先进的数据封装协议，大多数厂商的MSTP产品都采用GFP封装方式，中国几大电信运营商组织的多次MSTP互通测试已充分验证了其互通性。(2)ITU-TG.707规范的VC虚级联技术就是将多个VC捆绑在一起作为一个虚级联组(VCG)形成逻辑链路，为了标识同一个虚级联组中的不同成员，在SDH帧的通道开销中定义了复帧指示器(MFI)和序列指示器(SQ)。虚级联组中的各个成员可以通过不同的路径到达接收端，接收端通过这两个指示器可以将经过不同路径，有着不同时延的成员正确地组合在一起。VC虚级联的最大优势在于为SDH传送网提供了一种更加灵活的通道容量组织方式，避免了带宽的浪费，更好地满足了数据业务的传输。(3)LCAS是ITU-TG.7042规范的一种可以在不中断数据流的情况下，动态调整VC虚级联组成员数量的功能，提供了平滑地改变传送网中虚级联信号带宽以自动适应业务带宽需求的机制。LCAS技术是建立在VC虚级联基础之上的一个源、宿端之间的双向握手协议，使得VC虚级联的管道变得有“弹性”25 。LCAS一方面解决了承载业务的安全性问题，即当在不同路径传输的VCG中的部分成员失效时，LCAS可以自动检测并删除失效成员，调整链路带宽，而保证业务的继续传输。另一方面，实现了带宽的按需分配，即可以根据用户数据流量的变化通过网管来灵活地调整链路容量，实现了在VCG组内增加或删除VC成员时对业务无损伤。总之，GFP，VC虚级联和LCAS三种技术的结合使得基于SDH的MSTP对数据业务的传送更加高效、灵活和富有弹性。(4)RPR是IEEE802.17定义的一种在环形结构上优化数据业务传送的新型MAC层协议。内嵌了RPR功能后，增强了新一代MSTP设备的以太网业务带宽共享和公平竞争性，其亮点是实现具有动态公平共享、业务分类和快速保护的以太环网。在此之前，MSTP的以太环网功能一般是利用二层交换来实现(如单生成树、基于VLAN的多生成树或其它私有协议)。与此相比，RPR实现的以太环网在业务处理速度、扩展性、CoS、保护倒换时间、带宽利用率、抑制广播风暴、拓扑自动发现等多方面都具有较强优势，特别是具有了环路带宽的公平分配机制，克服了生成树(STP)的固有缺陷。(5)由于MPLS技术在端到端的业务配置，QoS，VPN等方面具有优势，因此已成为新一代MSTP技术发展的一个趋势，它优化了传统MSTP基于VLAN的业务流分类和QoS能力，解决了VLAN的可扩展性问题，并使MSTP提供端到端的L2VPN业务成为可能。内嵌MPLS的MSTP是把以太网业务或VLAN业务加上内层MPLS标签(VClabel)，形成虚拟电路(VC)，并将源地址和目的地址相同的多个VC加上外层MPLS隧道标签(TunnelLabel)后进行复用，建立一条MPLS的标记交换路径(LSP)，以太网业务和VLAN业务在LSP中按外层MPLS标签进行转发。隧道标签用于标识MPLS数据包从源节点传送到目的节点，VC标签用于标识以太网数据从入口UNI传送到出口UNI。近年来，RPR和MPLS两个技术正在融合以催生新一代MSTP的应用和发展。二者的结合主要是提高MSTP能以太网业务提供能力，并解决QoS方面的要求。另一方面，利用MPLS还可实现RPR的跨环组网能力，有利于全网端到端业务的配置、保护和网络资源优化。在新一代MSTP的产品化方面，已有五、六个国内外厂家的STM-64或STM-1625 MSTP设备支持内嵌RPR功能，两个国内厂家还可提供内嵌RPR功能的STM-1/4MSTP产品。目前，各厂家产品都支持RPR环路的自动拓扑发现功能、业务分类(COS)、STEERING(源路由)或WRAP(环回)保护以及RPR保护和SDH环保护之间的协调。但在某些方面还不完善，如在RPR环路带宽的配置方面，目前一般是支持VC4-4V/C或1个VC4，VC-3，还不能充分实现灵活的颗粒和带宽分配，只有少数产品支持相对完善的环路带宽公平算法，大多数还不能支持基于节点权重的公平机制。另外，RPR的环间互联和跨环组网能力相对较弱，目前仅1个厂家的MSTP设备可支持两个RPR相切环或相交环组网，而其他厂家在跨环时均需终结以太网业务，即通过以太网业务口转接。在RPR的维护管理方面，大多数厂家的网管还不能支持RPR业务拓扑的管理和环路带宽资源的统计。在内嵌MPLS功能方面，由于国内外的标准化工作正在进行，因此各厂家的实现情况差异较大。目前，已有三、四个厂家的MSTP产品可实现MPLS标签的静态指配和交换，部分厂家还支持1：1的LSP端到端保护。相信随着标准化的完善，MPLS技术将逐渐在MSTP设备研制和城域传送网络建设中得到广泛应用。25 3MSTP技术的应用3.1新一代MSTP的应用运营商在建设新一代城域传送网时，要考虑充分适应今后网络和业务的发展趋势。从网络演进来看，必将朝着网络结构简单化、业务接入综合化和容量增大化的方向发展。从业务发展来看，虽然目前国内运营商的业务仍以TDM业务为主，但数据业务必将成为今后发展的重点，特别是银行、证券等集团用户对各分支机构之间的业务数据传送需求正在，快速增长。集团用户的数据专线互联是当前经济收益较高的一种业务，城域电信运营商应借助新一代MSTP的技术优势，大力发展企业的VPN业务，实现网络增值。随着新一代MSTP技术的不断完善和城域网业务的发展，新一代MSTP的应用将会逐渐明朗，并可提供以下几种城域以太网业务的应用方案，实现城域传送网和数据网的紧密有机结合。3.1.1点到点的以太网透传业务是一条点对点的以太网业务连接，类似于传统的TDM专线，区别是用户的UNI接口是一对以太网端口。运营商可以在城域MSTP设备的任意两个端口之间开通以太网专线，点到点透传方案适合于对业务服务质量、带宽保证和安全性要求较高的客户。3.1.2点到多点的以太网业务汇聚由于城域数据业务多呈星型分布，因此需要实现多个节点到中心节点的以太网业务的汇聚，例如银行、大型企业需要实现分支机构到总部的互联。新一代MSTP可通过二层交换、VLAN或MPLS等多种方式支持此应用方案。3.1.3点到多点的以太网业务交换在多个节点之间实现以太网业务的互联，该应用方式适用于构建集团用户内部的数据专用网、企业局域网等。新一代MSTP可通过二层交换或以太环网技术来实现。3.2MSTP在城域网中的应用现状25 3.2.1MSTP应用模式分析MSTP吸收了以太网、ATM、MPLS、RPR（弹性分组环）等技术的优点，在SDH技术的基础上，对业务接口进行了丰富，并且在业务接口板增加了以太网、ATM、MPLS、RPR等处理能力，从而成为统一以上业务的多业务传送平台。MSTP技术是分阶段性不断发展的，最早的MSTP设备核心技术主要是GFP、VCAT、LCAS等基于SDH传输层面的功能。2003年下半年中国电信北京研究院对16个厂家的MSTP设备进行了测试，测试结果是10个厂家支持标准的GFP封装并实现了互通，9个厂家实现了VC-12/VC-3/VC-4的VCAT的互通，7个厂家实现了VC-12/VC，3/VC-4的LCAS的互通。GFP、VCAT、LCAS互联互通标志着MSTP发展进入了一个新阶段，意味着以后城域网的建设即使在多厂商SDH环境下，FE、GE也成为透明通道。MSTP技术在随后几年中迅速发展，以太网二层交换、ATM交换、静态MPLS交换、内嵌RPR等功能逐渐完善，新一代的MSTP设备日益成熟。中国电信北京研究院、信息产业部电信传输研究所等单位先后对MSTP设备的以太网功能进行了相关的测试，包括基于VLAN的汇聚、MPLS的互通、MSTP提供跨省以太网专线的测试（EPL/EVPL专线）、MSTP提供跨境以太网专线（EPL专线）的测试等，测试结果表明即使在多厂家的环境下，MSTP也能提供各种类型的以太网专线，并且不仅在城域范围内，甚至可跨长途网和跨国际网。目前，各个主流传输设备厂家，如华为、中兴、烽火、阿尔卡特、爱立信、北电、思科等都能提供成熟商用的MSTP设备。如北京、广州、南京、杭州等大部分中大型城市都已建设了MSTP网络，并且开展了丰富的业务。由于MSTP网络是在SDH网络的基础上，在接入层新增具有MSTP功能的设备，对SDH核心网无需改动，因此从SDH网络过渡到MSTP网络难度不大。目前对于MSTP的应用主要有以下几种：1.IP城域网，采用MSTP的GE透传实现路由器之间的互连。2.新建小区，采用MSTP的FE透传实现DSLAM到BRAS的互连。3.写字楼等大客户的互联网接入专线，采用MSTP的FE透传功能实现客户交换机到IP城域网边缘路由器的互连。4.银行等大客户的数据专线，采用MSTP的VLAN汇聚功能实现分支到总部的互连。25 从以上应用可以看出，MSTP设备已经深入城域网的各个层面，核心层层面承载了路由器的互连，汇聚层承载了DSLAM到BRAS的互连，接入层承载了大客户的互联网接入和数据专线。但是，MSTP的许多功能并没有得到充分利用，如MSTP二层交换功能、内嵌RPR功能、MPLS功能等。除了个别由于设备功能限制以外，主要是由于以下几个原因：1.专线目标客户不明确，MSTP提供的以太网专线和其他多种专线技术不能区分，商业模式不清晰。2.承载新业务方案不明确，对于NGN、3G等业务没有成熟的组网方案。3.运维体制不明确，传统的传输和数据专业分开维护，对于MSTP提供城域网业务没有维护经验。因此，有必要对MSTP在具有多种业务传送要求的城域网中的应用模式进行深入讨论。3.2.2MSTP专线业务的竞争分析MSTP在城域网中的一个重要功能就是提供专线服务，包括互联网接入专线和企业互连专线。其竞争业务主要有：（1）传统的DDN、FR等低速专线；（2）传统的E1、E3、STM，1等数字专线；（3）ATM专线；（4）新兴的MPLSVPN等。各类专线的对比分析见表3-1。表3-1各类专线的对比分析专线类型MSTP专线DDN、FRPDH/SDH数字专线ATM专线MPLSVPN接口方式FE、GE、E1、E3、STM-1/4/16DDN/FR专用接口、E1E1、E3、STM-1/4/16E1、E3、STM-1/4FE、GE速率2-4000Mbit/s2Mbit/s以下2Mbit/s、45Mbit/s、155Mbit/s、622Mbit/s、2.5Gbit/s2Mbit/s、45Mbit/s、155Mbit/s、622Mbit/s0-1000Mbit/s隔离方式传输层隔离传输层隔离（DDN），数据链路层隔离（FR）传输层隔离数据链路层隔离IP层隔离带宽保证是是是是否25 复用方式时分复用时分复用（DDN），分组复用（FR）时分复用信元复用分组复用灵活调整带宽是否否是是资费-------低-------高高对于第一类、第二类专线，如果客户侧接口是DDN、FR专用的低速接口，可以利用MSTP设备提供此类接口，做成DDN、FR、N×64kbit/s仿真业务。如果客户侧接口是FE接口，MSTP设备提供数据接口，直接和客户的交换机/路由器接,替代以前的PDH设备和协议转换器。目前，应用最广的是MSTP提供2-100Mbit/s的点到点以太网透传专线（EPL），代替固定速率的PDH/SDH专线。对于第三、第四类专线，MSTP和ATM、MPLSVPN在技术上各有特点：1.MSTP的特点是接口丰富，有严格的带宽保证和安全隔离，可以组简单的二层网络，具有50ms的网络自愈性。缺点是配置复杂，没有路由功能，互通性差，二层处理能力受限。2.ATM的特点是综合了电路交换和分组交换的优点，能灵活地分配带宽，但是设备昂贵。3.MPLSVPN的特点是二、三层处理功能强大，配置简单，互通性好，缺点是没有严格的带宽保证和安全隔离，网络自愈时间长。因此三者在应用中，目标客户各有侧重。MSTP主要为对业务连续性和网络安全性要求高，有一定支付能力的客户提供专网服务，如政府、银行、税务、大型企业等，可以充分发挥其多业务能力，实现视频会议、信息共享、内部VoIP等业务。同时可以共享一个互联网出口，减少分开接入互联网的专线成本，真正实现无地域限制的虚拟局域网。3.2.3MSTP做为IP新业务的承载网方案MSTP作为新业务的承载网，对于NGN、3G等业务均可以承载。以NGN为例，MSTP对AG上行的承载主要有以太网汇聚的方式和MSTP内嵌RPR环网的方式，如图3-1所示。25 IP城域骨干网IP城域骨干网GEGEFE/GEAGFE/GEAGIADAGFE/GEMSTP/SDH网MSTP内嵌RPR环FE/GEAGAGAGFE/GEFE/GEIAD图3-1MSTP承载NGN业务组网前者各AG上行的FE/GE业务将承载在MSTP的不同VC通道，独占带宽，可以保证各类业务的QoS和安全，在核心节点处通过GE汇聚进入到骨干路由器。后者利用MSTP的部分VC开通RPR环网，RPR技术提供QoS，支持公平算法和业务优先级。这两种方式都可以利用LCAS对业务带宽进行平滑调整，满足业务发展的需求。同时，MSTP网络还提供了其他业务的接入，网络利用率进一步提高。在具体的组网中，应根据网络情况进行选择。如果若干个AG可以接入一个MSTP环网，则MSTP内嵌RPR方案是最优方案。如果若干个AG接入到不同的MSTP环网或者MSTP设备没有条件组环，则通过汇聚型的MSTP以太网专线的方式接入到骨干路由器，这是一种比较灵活的方案。3G的NodeB到RNC之间的传输和NGN中AG上连的传输方式一样，只不过NodeB提供的传输接口为IMA2Mbit/s或者STM-1（ATM），MSTP则提供E1/STM-1等速率的ATM透传电路和VPRing2种方案，2种方案的考虑和NGN中组网的考虑一致。3.2.4MSTP和以太网的比较尽管MSTP具有了以太网、ATM等二层的处理能力，但是必须看到：25 1.MSTP是一种以电路交换为主的承载网络，目前对于数据帧的处理还只是在接口板上，必须经过GFP封装进入SDH的帧，然后进行传送，因此处理能力有限，效率不高。2.即使是采用了以太网环网或者RPR环网技术，所有端口的业务可以共享环网带宽，但是带宽的增长必然受到SDH环网带宽的限制，统计复用能力有限。至今为止，MSTP内嵌RPR的技术在城域网中还没有得到应用。3.MPLS是MSTP向前发展的一个方向，但是目前MSTP设备中MPLS作用仅限于提供VLAN之外的第二层标签，目的是进行业务隔离。真正能和路由器互通的MPLS功能并没有在MSTP设备上实现。相比之下，以太网的数据处理能力强大，带宽调整灵活，可以通过增加板卡和光纤连接迅速扩容，统计复用的效率高，某些交换机具备了三层功能，可以和路由器联合组网，缺点是QoS问题一直没有很好的解决方案。3.3MSTP技术在本地网的应用MSTP技术可支持多样化的业务端口配置，并提供带有QoS保护的业务延伸手段，可以灵活地融合到现有业务网的接入层或汇聚层。在本地网中，可将MSTP技术应用于重点客户专线的接入以及城域网的接入层或汇聚层。3.3.1实现对重点客户专线的可靠接入本地网的大客户专线主要有数据专线和传输电路专线两大类，尤其是E1专线在当前的企业专网中得到了普遍应用。为了节约成本，大客户专线在初期建设时多采用PDH光端机和光纤直连方式实现低成本的接入，并使用了大量的E1/V.35、E1/Ethernet接口转换器以及光电转换器，在组网上则多采用星型网络和光纤直驱方式（如2M业务通过独立的SDH、PDH设备传输，IP、ATM业务通过光纤直连）。由于企业用户的分布比较分散，在建网时也无法预期下一个新增加的企业用户的地理位置，不同大客户的专网多为独立组建，结构复杂凌乱，不但消耗了大量的光纤资源，而且无法提供端到端QoS保证。25 考虑到大客户数量较多，地点分布零散，业务需求各不相同，如果把所有大客户专网纳入统一的传输平台，则投资成本过高。因此，目前可针对大客户业务的种类、数量并考虑到服务等级、投资成本等因素，分期、分层对大客户网络进行优化、改造，在部分大客户专网中引入MSTP设备，采用环形和星形网络拓扑结合的方式，逐步实现对不同等级客户的不同服务质量保障，具体方案如下：将大客户网络分为核心层和接入层，将业务发展良好、业务集中、业务种类复杂的大客户专网和重点客户纳入核心层。通过对光缆线路资源进行优化，在核心层引入MSTP设备组成环网，建立专有的大客户专线业务网，提供丰富的业务种类和可定制服务（ATM、Ethernet以及2M专线等业务），网络的结构、容量、管理和发展均以满足大客户业务的开展为基准；将业务数量少、业务种类较单一、节点多且分布零散的大客户分支机构及小型客户纳入接入层，出于成本考虑，接入层仍保持星型组网或光纤直连方式，今后可根据客户业务的发展，逐步进行改造。总之，对本地大客户网络的优化应结合业务自身的应用特点，采用多种技术实现方式，使大客户网络具有很大的灵活性和可扩展性，能够适应用户端数量和位置不断增长变化的市场需要，并达到差异性服务的要求。3.3.2实现传输网络与数据网络的融合在本地网络规划时，可考虑利用MSTP所提供的对多种业务的综合支持能力，对多种技术进行优化组合，实现传输网与数据网络的融合。在与IP网络的融合及业务延伸方面，MSTP设备可以提供以太网透传、二层交换及汇聚模式，通过标准的FE、GE接口实现与IP核心网的连接或边缘层的延伸和融合；而在与基础数据网络的融合及业务延伸方面，MSTP可以提供155M、622M的ATM接口以及E1接口来分别实现与ATM交换网、DDN数据网的连接，并提供标准的用户侧ATM接口和V.35接口，在不新建基础数据网络的情况下完成业务网络的延展，灵活地满足客户的特定需求。目前可结合传输、数据网络的整合优化工作，在充分利用现有网络资源的情况下，在光纤资源紧张、并且有新增语音业务和数据专线业务等多种业务需求的节点引入MSTP设备。并结合传输网的发展，逐步把部分大量使用光纤的数据业务通过传输设备接入，以解决光纤大量使用后难于管理，不易维护，而且安全性较低等问题。3.3.3将MSTP作为数据业务网接入层的必要补充25 数据网和传统的PSTN网络所面对的用户的分布情况不同，数据网是根据客户的分布情况进行覆盖，而不象PSTN或移动网络那样以地域进行覆盖，因此很难在真正意义上实现普遍服务的用户覆盖。并且数据网的星型接入方式对近距离的接入比较理想，成本低廉，但对于远距离客户的接入，一般会出现较多的光纤转接，维护和安全性能也无法保证等问题。因此，在本地网络规划时，可考虑将MSTP技术作为数据业务网接入层的必要补充，使数据网可以提供末梢远距离组网和安全保证，实现端到端的全业务覆盖。例如，利用MSTP技术可将多个以太网业务汇聚在同一光路上传送，并可通过物理隔离、逻辑隔离、流量限制的方法实现最终用户的各种接入，既解决了光纤不足的问题，也解决了L2汇聚造成的隔离和流量控制问题，可实现城域用户密集区域的覆盖；利用已经存在的MSTP网络（假设运营商已经因PSTN网络或大客户专线覆盖了SDH网），以增加以太网单板的方式，可实现DSLAM设备的接入，甚至可以实现DSLAM设备到最终用户侧的以太网接入，解决由于布点距离受限（光纤直连距离存在光口传送距离和长距离维护的限制）的本地网或城域用户分散区域的覆盖。3.4MSTP技术在3G网络中的应用基于SDH的MSTP多业务平台很好地融合了SDH，ATM，IP技术，能够提供多种业务接口和处理能力，可以根据网络的发展来动态调整ATM，IP，TDM网络的容量，实现高效的传送。目前，国内主流制造商的MSTP设备在城域接入/汇聚层网络中得到了广泛应用，运行稳定。3G网络需要承载诸如384kbit/s的高速数据业务，需要考虑数据业务具有突发性强、峰值/均值比高的特点，在R99和R4版本上，用户数据采用ATM封装格式。ATM交换技术本质上是一种信元交换技术，可以提供对业务的统计复用能力。通过ATM统计复用，可更好满足突发的无线数据业务，降低峰值/均值比，从而提高传输网的带宽利用率。这样可以采用MSTP多业务平台的多种业务接口和处理能力，组网来满足3G网络的传输需求。在采用MSTP承载3G业务的具体实施过程中，由于MSTP平台具有ATM信元的处理能力，可以提高ATM数据通道的带宽利用率，其涉及到不同形式的汇聚功能。因此，在城域传送网的接入层和汇聚层中什么地方进行ATM信元处理则关系到带宽利用率的提高程度和设备成本的高低。为此，下面将对MSTP承载3G业务时的不同汇聚方案，即接入点采用ATM处理、汇聚点采用ATM处理和透明传输(不采用ATM处理)进行分析比较：1．接入点采用ATM处理25 接入点采用ATM处理的汇聚方案如图3.2所示。此时，NodeB提供STM-1(ATM)接口或N×E1(IMA)，在接入点的MSTP设备处进行ATM信元的处理。此时，在接入层提供ATMVP-Ring来提高带宽利用率。此方案的优点是每个接入层MSTP设备都提供ATM处理，带宽利用率高，此外网络管理和升级方便，而且RNC仅需要有STM-1(ATM)接口。但同时带来的缺点是，接入侧若采用STM-1速率，无法提供额外业务，但若采用STM-4，成本较高；接入点数量很大，若都采用ATM处理，则整体成本很高，每块具有IMA处理功能的ATM处理板价格几乎等同于接入点设备本身(紧凑型)；现在基站接入系统无法应用，需要改造等。所以，由于提供了STM-1接口，此汇聚方案可适用于业务量很大的地区或3G业务的高速发展时期。图3.2接入点ATM处理2．汇聚点采用ATM处理汇聚点采用ATM处理的汇聚方案如图3-3所示。此时，NodeB仅提供IMA的ATM2M接口,传送网的接入层MSTP设备并不进行ATM有关的处理，而是把ATM处理的任务留给汇聚层MSTP节点来进行。此时，在传送网汇聚层可形成ATMVP-Ring来提高带宽利用率。此方案的优点是，只需要在汇聚节点进行ATM处理，而且RNC只需提供STM-1(ATM)接口，节省了RNC设备的端口数量，这样成本较低；由于已经进行了ATM汇聚和复用，可以减轻RNC设备的数据处理压力；接入层只需要STM-1速率传送，充分利用现有基站设备；具有一定的数据汇聚比；网络管理和业务升级灵活等；而且汇聚节点相对于接入节点数目较少，增加ATM处理功能不会增加较大投资。25 图3-3会聚点采用ATM处理3．透明传送透明传送的汇聚方案如图3-4所示。此时，传送网络并不进行ATM信元相关的处理，而把ATM信元的处理功能完全留给了RNC来进行。此时，传送网的带宽利用率不高(此时依然可采用LCAS，VC和GFP等技术，依然可提高带宽利用率和动态带宽管理)，而且RNC的ATM信元处理负担相对增加(即所有交换功能都在RNC进行处理)。如果RNCE1端口数量不足且不支持信道化STM-1接口，则可通过在RNC所处传输节点配置支持IMA反向变换功能和ATM处理功能的板卡，RNC设备提供非信道化STM-1接口来解决。图3-4透明传送25 综上所述，对于采用MSTP平台承载3G业务的汇聚方式，不同运营商可根据自身网络情况选择适合的方案。对于已经拥有基于SDH技术组网的基础传输网络的运营商，建议在3G网络建设初期采用第三种方案，即RNC-NodeB之间采用传统基于传统SDH技术的MSTP组网，采用E1或IMAE1透传方式解决3G基站接入传输。随着3G网络发展和数据业务的增加，可采用第二方案，在汇聚层面处进行ATM信元处理和统计复用。从WCDMA的发展情况来看，目前的商用化的版本R99，R4网络采用ATM协议体系，将来向全网IP模式逐步演进。届时，对于采用MSTP平台的组网方式，只须更换或增加相关的模块，不必对传输网进行重大改动，同时可灵活选用不同的组网保护技术(VP-Ring，RPR，SDH保护等)以满足业务传送需要。MSTP可实现多种业务在统一传输平台的传送，在与3G组网时，可通过灵活地配置相关模块，满足3G多种信号的传输要求。因此，MSTP，尤其是引入ATM功能的MSTP，可以实现传输和ATM处理的结合，是3G传输需要重点考虑的技术。25 结论通过这次毕业设计论文的写作，我学到了如何去搜集资料并从中找到有用的内容来完成自己论文。这是一次难得的锻炼机会，使我学到了很多书本以外的知识，而且还不仅仅是专业相关的知识，这种能力对我以后的学习、工作和生活都有着莫大的帮助。同时我还学到了很多重要的专业知识，这是目前社会上新兴的技术。综上，通过这次论文的写作，使我在诸多方面的都受益非浅。致谢感谢在我写作过程中所有给与我帮助的老师和同学们，在这里我忠心感谢她们的支持和帮助。参考文献1曹蓟光吴英桦《多业务传送平台(MSTP)技术与应用》人民邮电出版社，2003年11月。2王建全等《城域MSTP技术》机械工业出版社，2005年5月。25'