第三代MSTP的提出及其技术特点

恋々风

2003年是中国电信业的“城域年”，随着骨干网相继完善，与运营商业务收入休戚相关的城域网建设成为焦点，建立高效经济且支持多业务的城域网已经成为各大运营商的共同目标。上海贝尔阿尔卡特，作为一家提供全系列端到端光网络系统的供应商，在国内率先推出了基于先进的二层MPLS技术和分组环等新技术的第三代MSTP，支持业务端到端QoS，从而帮助运营商建设电信级的城域公网。

    第三代MSTP的提出

    MSTP是基于SDH的多业务传输平台，从各厂商商用的MSTP看，除了具有SDH功能外，还具有Ethernet功能和ATM功能。伴随着电信网络的发展，MSTP的技术也在不断进步，主要体现在对以太网业务的处理上，共经历了从支持以太网透传的第一代MSTP、支持二层交换的第二代MSTP和当前支持以太网业务QoS的第三代MSTP三步。

    第一代MSTP 以太网透传功能是指将来自以太网接口的信号不经过二层交换，直接映射到SDH的虚容器(VC)中，然后通过SDH设备进行点到点传送。第一代MSTP的特点在于保证以太网业务的透明性，包括以太网MAC帧，VLAN标记等的透明传送。第一代MSTP的缺点包括：不提供以太网业务层保护，完全基于SDH提供的物理层保护，需要预留保护带宽；支持的业务带宽粒度受限于SDH的虚容器，最小为2 Mbps ；不提供以太网QoS支持，无法满足不同业务的差异性应用；不提供多个业务流的统计复用和带宽共享，带宽利用率低；只提供物理层上的多用户隔离，不提供业务层(MAC层)上的多用户隔离，网络扩展能力差。

    正是第一代MSTP在支持数据业务时表现的不适应性，第二代MSTP应运而生。

    第二代MSTP MSTP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虚容器的点对点链路之间，实现基于以太网链路层的数据帧交换。第二代MSTP主要在多用户/业务的带宽共享和隔离方面进行了一定改善，但是，第二代MSTP的缺点也是明显的，不提供以太网QoS支持，只能提供有限的CoS能力；基于STP/RSTP的业务层保护时间太慢，根据网络的规模不同，收敛时间可能要花几十秒，同SDH的50ms自愈时间相比，以太网的故障恢复时间太长，不适于传送语音、视频数据；所提供的业务带宽粒度受限于VC，一般最小为2Mbps ；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；节点处在环上不同位置时，其业务的接入是不公平的；MAC地址的学习/维护以及MAC地址表影响系统性能；基于802.3x的流量控制只是针对点到点链路，不能提供端到端的流量控制；多用户/业务的带宽共享是对本地接口而言，还不能对整个环业务进行共享。

    从第一代MSTP和第二代MSTP的以太网业务支持上看，不能提供良好QoS支持的一个主要原因是现有的以太网技术是无连接的，尚没有足够QoS处理能力，为了能够将真正QoS引入以太网业务，需要在以太网和SDH/SONET 间引入一个中间的智能适配层来处理以太网业务的QoS要求，第三代MSTP由此产生。

    第三代MSTP技术及特点

    第三代MSTP的主要技术特征是引入了中间的智能适配层(1.5层)、采用GFP高速封装协议、支持虚级联和链路容量自动调整(LCAS)机制，因此可支持多点到多点的连接、具有可扩展性、支持用户隔离和带宽共享、支持以太网业务QoS、SLA增强、阻塞控制，公平接入以及提供业务层环网保护。

    在SDH不断融合数据业务的过程中，针对数据业务突发特征的各种技术也得到发展，包括GFP和虚级联/LCAS。G.7041定义的通用封装规程GFP作为高速的数据封装协议，与HDLC/LAPS相比有很多优点，目前已被802.17 内定为封装协议，国内外厂家在新一代MSTP系统中采用GFP也已达成共识。

    LCAS定义了一种改变传送网络中虚级联信号带宽的方法。在确定的虚级联带宽下，可以动态地通过网管系统指配业务带宽。只有各厂商的MSTP均支持标准的GFP和LCAS，不同厂商的MSTP之间的业务层互通才能成为可能，对运营商而言，大规模的建设MSTP网络才会不受限制，在中国电信总部和广东电信组织的MSTP测试中对于互联互通方面均提出了明确的需求。

    以太网新业务的QoS要求推动MSTP向第三代发展。从第一代和第二代MSTP的以太网业务支持上看，不能提供良好QoS支持的一个主要原因是现有以太网技术是无连接的，尚没有足够QoS处理能力，为了能将真正的QoS引入以太网业务，需要在以太网和SDH间引入一个中间的智能适配层来处理以太网业务的QoS要求；上海贝尔阿尔卡特在MSTP产品中采用二层MPLS作为智能适配层，同时使用先进的分组环(Packet Ring)技术实现业务层小于50ms的保护倒换。引入MPLS和分组环的MSTP具有以下优点：

    *MSTP 系统可以突破由于传统以太网4，096个VLAN地址造成的网络用户数量的限制，实现有效用户区分(customer separation)和地址重用，即使在相同的VLAN ID的情况下，仍能够区分不同用户的业务流，从而适应电信公网应用。

    *实现以太网多业务等级。MSTP系统不仅支持传统的Best Effort业务，而且能够支持保障(Guaranteed)/规整(Regulated)业务。保障带宽的业务具有严格的延时和抖动保障机制，其业务速率恒定，无论在从用户接口上环或者在经过某个节点时，都会被优先处理，几乎没有抖动，延迟也相当小。

    *实现以太网业务公平性接入。MSTP系统克服传统以太网在网络发生阻塞时，不能保证业务公平接入的难题，可以在保证业务质量的基础上根据用户的最初约定来公平的提供带宽接入，实现端到端的流量控制。

    *实现细微的带宽颗粒配置。MSTP系统除支持传统 VC12/VC3/VC4业务基本颗粒外，还可以提供更灵活的带宽颗粒，实现100kbps的带宽颗粒，运营商可以为用户提供更小颗粒带宽的业务租用。

    *提供分组环保护。MSTP系统支持分组环保护，可以在不需要SDH层面保护的情况下实现以太网分组环小于50ms的业务保护，提高带宽利用率。

    基于现有以太网接口/构架大量存在且易于使用的情况，越来越多的具有QoS要求的业务将依托以太网平台。因此以太网新业务必将得到飞速发展，在MSTP系统中提供以太网新业务支持也将是一个必然趋势。上海贝尔阿尔卡特OMSN系列产品通过嵌入ISA(集成业务适配器)系列盘，提供融合智能适配层新技术的第三代MSTP，满足城域新业务的需求，为运营商提供从边缘接入到核心的具有QoS保证的城域网解决方案。

    MSTP的市场应用

    长期以来，国内建设城域网络的思路一直是业务网络和传输网络彻底分离，传输网络往往只是数据网络的纯粹的透明通道，现阶段的实际应用是传输网络只需要为数据设备提供相应的数据接口，采用点对点透明传送的方式。MSTP提供的以太网业务和ATM业务的交换功能在国内并没有大规模的被采用。但是，近几年来，许多欧美电信发达国家的运营商和设备商纷纷认识到城域以太网业务的广阔前景，相关的技术和产品也纷纷的推出，其中包括融合MPLS和分组环技术的第三代MSTP。MSTP不仅为数据网络提供传输通道，而且应该提供更加优化的组网方案和保证城域以太网新业务的实施。国际上的技术标准组织和论坛如MEF(城域以太网论坛)、IETF(互联网工程工作组)和ITU-T(国际电信联盟)等对城域以太网新业务框、 Ethernet Over MPLS以及弹性分组环RPR等新业务和技术进行了标准规范的制定，为MSTP设备的大规模使用提供了技术依据。

    欧美运营商在MSTP的应用上取得的一些经验可以作为国内MSTP应用的参考。意大利电信采用阿尔卡特的MSTP产品OMSN进行组网，在OMSN中集成了ISA-ATM对网络中的 DSLAM 业务进行汇聚，然后在城域核心节点将 DSLAM 业务传送给骨干ATM交换机，通过MSTP提供的ATM的汇聚交换功能，省略了边缘ATM交换机，减少了ATM核心节点的接口数量，与传统ATM组网相比节约了20%的建设成本。西班牙电信也采用了阿尔卡特的MSTP的产品进行建设，在OMSN中集成了ISA以太网解决方案建设城域以太网，为该网络的用户提供Voice over IP 、 Video on Demand 、 Fast Internet和Broadcast TV等新业务。第三代MSTP的MPLS和分组环技术为二层业务的保护和以太网业务的QoS提供了支持。除了以上的运营商外，阿尔卡特还和新加坡电信、意大利的 Fastweb 、瑞典的Gothnet 、巴西的Furnas和马来西亚电信等国外的运营商在MSTP方面进行合作。

    从2002下半年开始，国内的一些先进的运营商纷纷组织进行MSTP测试，为MSTP的大规模使用做准备。上海贝尔阿尔卡特积极地参加国内MSTP的相关交流活动，希望将先进的技术和方案推荐给国内的用户。相信通过运营商和设备商的共同努力，适合中国的城域网新业务会不断推出，MSTP的应用会掀起高潮。