MSTP(基于SDH的多业务传送平台)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。

多生成树(MST)使用修正的快速生成树(RSTP)协议,叫做多生成树协议(MSTP)。

MSTP充分利用SDH技术,特别是保护恢复能力和确保延时性能,加以改造后可以适应多业务应用,支持数据传输,简化了电路配置,加快了业务提供速度,改进了网络的扩展性,降低了运营维护成本。在PTN技术应用以前,MSTP技术是主要的传输承载网技术。

中文名

多生成树协议

外文名

Multi-Service Transfer Platform

基于

SDH多业务传送平台

用途

传输承载网技术

产生背景

(图)MSTP技术

随着不断增长的IP数据、话音、图像等多种业务传送需求使得用户接入及驻地网的宽带化技术迅速普及起来,同时也促进了传输骨干网的大规模建设。由于业务的传送环境发生了巨大变化,原先以承载话音为主要目的的城域网在容量以及接口能力上都已经无法满足业务传输与汇聚的要求。于是,MSTP(多业务传送平台)技术应运而生。

MPLS是1997年由思科公司提出,并由IETF制定的一种多协议标签交换标准协议,它利用2.5层交换技术将第三层技术(如IP路由等)与第二层技术(如ATM、帧中继等)有机地结合起来,从而使得在同一个网络上既能提供点到点传送,也可以提供多点传送;既能提供原来以太网尽力而为的服务,又能提供具有很高QoS要求的实时交换服务。

简要介绍

随着时代的发展,多种网络传输形式出现在网络的应用当中,如文件、影音、图片以及数据传输,导致一定区域的网络容量无法满足大量的业务传输需求,这使得MSTP核心技术得以发展,其是一种基于同步数字体系当中的多业务的传输平台。其能够为多种形式的网络业务提供节点,实现平台之间的相互传输。并且提供统一化的管理,促进业务的正常运行。所谓的平台就是局域某一个平台的扩展,使得平台之间的传输更加流畅。MSTP核心技术是基于同步数据体系进行建立,进行相关业务的扩展。在实际的技术应用当中,这项技术还没有形成统一的名字,没有明确定义,主要是根据各个行业的需要进行信息传输,MSTP核心技术特性和内容发展的现状与相关的保准要求是一致的。

(图)MSTP

MSTP(基于SDH的多业务传送平台),基于SDH的多业务传送节点除应具有标准SDH传送节点所具有的功能外,还具有以下主要功能特征。

(1)具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的接入功能;

(2)具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的传送功能包括点到点的透明传送功能;

(3)具有ATM业务或以太网业务的带宽统计复用功能;

(4)具有ATM业务或以太网业务映射到SDH虚容器的指配功能。

基于SDH的多业务传送节点可根据网络需求应用在传送网的接入层、汇聚层,应用在骨干层的情况有待研究。

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他技术的长处,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。

发展历程

第一阶段是MSTP核心技术发展的初期,也是相应的第一个发展阶段。在技术发展的初期,MSTP核心技术主要的使用方式是与以太网进行数据点对点的传输过程中,并且相应的数据受到颗粒的限制,在传输的过程中具有一定的片面性。在第一代技术成型并且运用的过程中,其对于流量的控制和多个以太网的业务数据的传输当中不能起到作用。在传输的技术上具有一定的阻碍作用,这使得对于以太网的传输层保护无法实现。 

第二阶段的发展通过改进和不断的完善,使得MSTP核心技术支持了以太网的二次交换。其由于科技的不断发展和完善,MSTP核心技术能够实现以太网用户和多个基于同步数字体系的虚荣点进行点对点的传输方式,实现了路径帧的交换。相对于第一代的技术,第二代的技术当中包含的更加全面。其能够实现网络控制以及多任务的用户的隔离手段。使得数据的传输过程中更加的全面,但是其同时存在一定的弊端,业务宽带的宽粒度依旧受到相应的限制,MSTP核心技术当中的VLAN功能也不能够适应大型城市的用网需求。 

第三阶段的MSTP核心技术是近年来经过改善和发展得来的,其重要的特点是支持以太网的QoS,在第三个发展阶段,其中加入了智能化的技术手段,引入了成帧规程(GFP:GenericFramingProcedure)高速封装协议以及智能适配层以及调控机制进行相应的技术应用,使得MSTP核心技术的发展更加全面,对于网络用户的隔离以及接入控制都有一定的推动作用,并且能够确保在传输的过程中做到以太网保护层的安全性。除此之外,在第三代的MSTP技术的发展过程中还具有相当强的可扩展性,是发展最为全面的MSTP技术,并且能够为以太网的发展提供强有力的支持。

工作原理

(图)MSTP技术

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。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。

主要特点

(1)业务的带宽灵活配置,MSTP上提供的10/100/1000Mbit/s系列接口,通过VC的捆绑可以满足各种用户的需求;

(2)可以根据业务的需要,工作在端口组方式和VLAN方式,其中VLAN方式可以分为接入模式和干线模式:

端口组方式:单板上全部的系统和用户端口均在一个端口组内。这种方式只能应用于点对点对开的业务。换句话说,也就是任何一个用户端口和任何一个系统端口(因为只有一个方向,所以没有必要启动所有的系统端口,一个就足够了)被启用了,网线插在任何一个启用的用户端口上,那个用户口就享有了所有带宽,业务就可以开通。

VLAN方式:分为接入模式和干线模式。

其中的接入模式,如果不设定VLANID,则端口处于端口组的工作方式下,单板上全部的系统和用户端口均在一个端口组内。

如果设定了VLANID,需要设定“端口VLAN标记”。这是因为交换芯片会为收到的数据包增加VLANID,然后通过系统端口走光纤发到对端同样VLANID的端口上。比如某个用户口VLANID为2,则对应站点的用户端口的VLANID也应该设定为2。这种模式可以应用于多个方向的MSTP业务,这时每个方向的端口都要设置不同的VLANID。然后把该方向的用户端口和系统端口放置到一个虚拟网桥中(该虚拟网桥的VLANID必须与“端口VLAN标记”一样)。

(3)可以工作在全双工、半双工和自适应模式下,具备MAC地址自学习功能;

(4)QoS设置:

QoS实际上限制端口的发送,原理是发送端口根据业务优先级上有许多发送队列,根据QoS的配置和一定的算法完成各类优先级业务的发送。因此,当一个端口可能发送来自多个来源的业务,而且总的流量可能超过发送端口的发送带宽时,可以设置端口的QoS能力,并相应地设置各种业务的优先级配置。当QoS不作配置时,带宽平均分配,多个来源的业务尽力传输。

QoS的配置就是规定各端口在共享同一带宽时的优先级及所占用带宽的额度。

(5)对每个客户独立运行生成树协议。

主要优势

(图)MSTP的应用

(1)现阶段大量用户的需求还是固定带宽专线,主要是2Mbit/s、10/100Mbit/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。

缺陷

(1)MSTP技术借助SDH的虚容器进行以太网信号的传输,由于SDH虚容器的带宽是不变的,MSTP传输以太网业务时带宽应为虚容器的整数倍。因此,MSTP的带宽调整能力较差,在承载数据业务时,带宽利用率不高。

(2)MSTP技术的QoS能力较弱。

(3)传输以太网业务时,OAM能力不强。

关键技术

(图)MSTP的应用

MSTP技术源于SDH,是在传统的SDH设备上增加了以太网和ATM业务的接入、处理、传送能力,并提供统一网管的多业务节点。它既继承了SDH稳定、可靠的特性,又融合了数据网灵活、多样的业务处理能力。MSTP的关键技术主要有以下几项:

1.级联

VC级联的概念是在ITU-TG.707中定义的,分为相邻级联和虚级联两种。相邻级联指SDH中用来承载以太网业务的各个VC在SDH的帧结构中是连续的,共用相同的通道开销(POH);虚级联指SDH中用来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。

2.通用成帧规程GFP

GFP是ITU-TG.7041定义的一种链路层标准,是一种对于以帧为单位组织的数据业务的简单有效的封装方式,它既可以在字节同步的链路中传送长度可变的数据包,又可以传送固定长度的数据块,是一种简单而又灵活的数据适配方法。GFP采用了与ATM技术相似的帧定界方式,可以透明地封装各种数据信号,利于多厂商设备互联互通。

3.

链路容量调整

机制LCAS

LCAS可以在不中断数据流的情况下动态调整虚级联个数,它所提供的是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方法。LCAS可以将有效净负荷自动映射到可用的VC上,从而实现带宽的连续调整,不仅提高了带宽指配速度、对业务无损伤,而且当系统出现故障时,可以动态调整系统带宽,无须人工介入,在保证服务质量的前提下,使网络利用率得到显著提高。

4.多协议标签交换MPLS

MPLS是一种多协议标签交换标准协议,它将第三层技术(如IP路由等)与第二层技术(如ATM、帧中继等)有机地结合起来,从而使得在同一个网络上既能提供点到点传送,也可以提供多点传送;既能提供原来以太网的服务,又能提供具有很高QoS要求的实时交换服务。MPLS技术使用标签对上层数据进行统一封装,从而实现了用SDH承载不同类型的数据包。基于MPLS的MSTP设备不但能够实现端到端的流量控制,而且还具有公平的接入机制与合理的带宽动态分配机制,能够提供独特的端到端业务QoS功能。通过嵌入二层MPLS技术,允许不同的用户使用同样的VLANID,从根本上解决了VLAN地址空间的限制。此外,由于MPLS中采用标签机制,路由的计算可以基于以太网拓扑,大大减少了路由设备的数量和复杂度,从整体上优化了以太网数据在MSTP中的传输效率,达到了网络资源的最优化配置和最优化使用。

广泛应用

(图)MSTP的应用

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。它的技术优势与其他技术相比在于:解决了SDH技术对于数据业务承载效率不高的问题;解决了ATM/IP对于TDM业务承载效率低、成本高的问题;解决了IPQoS不高的问题;解决了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,由于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地针对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。

注意事项

(图)MSTP的应用

(1)必须明确MSTP技术的应用模式与业务网之间的关系

MSTP技术是目前数据业务高速增长的环境下发展的产物,它正不断地朝着面向业务的趋势发展,而这种发展趋势不可避免地会在定位上与数据网之间形成部分重叠。因此,在引入MSTP时应明确,要充分发挥MSTP平台的业务功能,并不是简单地与数据业务网发生重叠,而是通过与数据业务网络的紧密结合,从全面意义上实现一个低成本而又充满竞争力的城域网;要明确MSTP技术的应用模式与业务网之间的关系,充分考虑与城域IP网、本地SDH网的统筹规划。

MSTP主要定位在城域网的汇聚层与接入层,为业务网提供接入与延伸手段,而不是完全替代业务网。在本地网络规划时,应根据现有的网络结构、目前的业务需求以及今后的业务定位,进行自我分析和自我定位,通过与数据业务网络的紧密结合,充分发挥MSTP平台的业务功能,使网络整体性能和总成本实现最优化。

(2)做好MSTP设备的选型工作

目前大部分厂商的MSTP产品对数据业务的支持能力各有不同,有的只能实现对数据业务的透明传输,而有的则具有二层交换能力;有的只支持以太网业务,而有的则同时支持以太网、RPR和ATM。并且由于以太网映射方式和带宽管理等有着不同的实现方式,目前不同厂家的设备还无法实现互连互通。因此在设备选型时应充分考虑MSTP产品对不同高层业务的支持方式以及与现有网络的互联互通等问题,要测试MSTP产品是否适用于运营商的应用环境。通过对技术和产品进行深入探讨,平衡技术和产品的先进性和成熟度的关系,才能够挑选出最为理想MSTP的产品和技术的组合,从全面意义上实现一个低成本而又有竞争力的城域网。在MSTP设备的选择上,应尽量采用同厂商设备,以加强业务的互通性和可管理性,并注意与现有主流设备的兼容。

(3)充分利用现有资源,提高传输设备的利用率

在应用MSTP技术时,还需根据业务需要和光缆资源情况来选择合适的组网方案,要充分考虑现有资源的消化利用、新增投资的最小化、网络的安全稳定性以及技术的可实现性等问题,坚持以应用推动网络建设的原则,积极整合和优化现有传输设备、传输通路组织和光缆线路资源,并注意与现有设备的融合。能够利用现有设备升级而代价又比较小的话,应尽量采取升级方式来实现MSTP功能,努力提高传输设备和通道的利用率。如:南平本地网SDH环网||期建于2002年,使用的是华为公司Optix2500+设备,不具备MSTP特性。而南平本地SDH环网|||期工程使用华为公司Optix2500+(Metro3000)设备,具有MSTP特性。在南平本地SDH环网|||期工程建设时,就充分利用||期传输网的剩余通道以及设备的空闲槽位,在七个利旧站点中通过更换原有设备的主控板,并进行单板、系统软件版本升级来实现MSTP功能,同时在原有设备上增配ET1板(以太网处理板),实现了IP业务的接入和处理,最大限度的发挥传输网的效率。