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多业务传输平台(MSTP)技术简介

浏览:12713  来源:通信人在线  日期:2018-11-07

多业务传送平台(MSTPMultiple Service Transmit Platform)是指可同时实现TDMATM、以太网等多种业务的接入、处理和传送,并提供统一网管的平台。目前的MSTP一般都基于SDH,即MSTP over SDH

MSTP可提供的业务有PDH/SDHATM、以太网/IP、存储区域网络(SAN)、图像业务等。基于SDHMSTP可以对TDM业务提供很好支持,而对于IP业务,则需要把IP数据映射到SDH帧中去,映射可采用点对点协议(PPP)、链路接入协议(LAPS)或通用成帧规程(GFP)等。在PPP中,IP over SDH是通过IP over PPP/HDLC over SDH来实现的,相关标准是互联网工程任务组(IETF)的RFC 1661RFC 1662RFC 2615标准。LAPS的标准是ITU-T X.86GFP的标准是ITU-T G.7041,它提供透传或帧封装两种方式,透传适合于处理实时业务(如视频信号)和块状编码的信号(如存储业务);帧封装没有固定的帧长,接收到一完整的帧后再进行处理,可以用来封装IP/PPP或以太网媒体访问控制(MAC)帧。

为了进一步提高带宽利用率,MSTP还采用了弹性分组环(RPR)、虚级联(VC)、链路容量调整机制(LCAS)等技术。其中,RPR利用空间复用、拓扑自动识别等技术,可提高带宽利用率,实现网络的快速恢复;VC把多个小的容器级联起来并组装成为一个比较大的容器来传输数据业务,从而实现对带宽的灵活配置;LCAS可在不中断数据流的情况下动态地调整虚级联的个数,以便适应实时变化的数据流带宽。

MSTP可较好地适应话音、数据、图像、IP业务的传送要求,适用于城域网的多业务接入和汇聚。MSTP技术特点汇总于下表0中,体现在5个方面。

0MSTP技术的特点

一、MSTP技术的发展

一般认为MSTP的发展经历了几个阶段:

最初,MSTP设备在原有SDH设备基础上,增加了以太网、ATM接口。利用PPP/ML-PPP协议将数据业务映射到SDH的虚容器,实现以太网业务的点到点透明传输;并能利用级联能力接入ATMPOS的高速接口等。在传送数据业务的过程中需建立点对点路由,没有数据带宽共享,系统带宽利用率不高,不支持以太环网。

目前,大多数MSTP设备采用了VC虚级联、LCAS(链路容量调整机制)、GFP(通用成帧规程)等技术,进一步支持在TDMIPATM之间的带宽灵活配置;实现了以太网的二层交换,支持以太网业务的带宽共享、业务汇聚及以太网共享环等功能,从而使得带宽利用率大大提高。另外,通过实现RPR(弹性分组环)的处理功能,可以实现以太环网带宽的统计复用、公平的带宽分配、更加严格的CoS(服务分类)、对数据业务具有更好的支持能力,同时支持ATM VP/VC交换和ATM业务汇聚。

后来,MSTP设备引入了MPLS等机制,进一步增强对数据业务的处理能力,并增加GMPLS智能化的控制层面,采用自动交换传送网络(ASTN)技术,实现网络拓扑自动发现、带宽动态申请和释放、用户管理和业务的端到端配置。

二、MSTP技术的分类

MSTP主要有三大类:第一类以SDH为核心的SDH-MSTP;第二类以分组交换为核心的Package-MSTP,主要指以太网;第三类以WDM基础的城域WDM

1SDH-MSTP

SDH技术是国家通信基础设施的核心技术。因此SDH-MSTP仍将在相当长的一段时间内占据城域网建设主体的地位。发展趋势是提供更丰富、更经济的多业务承载能力。目前,已经实现的技术包括VC级联和虚级联、链路容量调整方案(LCAS)和GFP/LAPS/PPP等标准封装协议。这些技术的作用详见下表2-1。具有更高的智能也是基于SDH-MSTP的一个重要的发展方向,实现带宽按需分配,进一步将客户层网络对带宽需求的变化和节点的带宽调整动作关联起来,逐步向ASON演进。

2-1SDH-MSTP实现三种技术的作用

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2Package-MSTP

基于分组的多业务传送技术是城域网从计算机网发展而来的本来方式,技术比较成熟(简捷、高效),但局限也比较明显(安全、服务质量)。现发展为三种方式:改进的以太网技术、弹性分组环(RPR)技术和工作于RPRMAC层之上的MSR(多业务环)技术。三种方式的特点如下表2-2所示。

2-2Package-MSTP三种技术的特点

3WDM-MSTP

WDM系统,在具有大容量特点的同时,还具有组网灵活、易扩展和易管理等优点。城域WDM系统包括城域DWDMCWDM(粗波分复用)。城域网WDM逐步演进为OADM光自愈环,最终引入OXC互连大量的光自愈环形成光网状网结构,从而带来网状网结构的大量好处,引入ASON功能实现动态分配部署波长提供端到端波长业务。CWDMDWDM在原理上完全相同。CWDM以扩大波长间隔,减少波长数量作为代价,降低成本。

三、MSTP中的几项关键技术

MSTP技术的发展主要体现在对以太网业务的支持上,从最开始的支持以太网点到点透传,支持以太网二层交换,到支持以太网QoSMSTP。在最新的MSTP中,引入了虚级联(VCAT)、链路容量调整机制(LCAS)和通用成帧规程(GFPgeneric framing procedure)、智能适配层等多项新技术,以更灵活、有效地支持以太网业务。

1、虚级联

ITU-T G.707中定义了级联和虚级联的概念。从原理上讲,可以将级联和虚级联看成是把多个小的容器组合为一个比较大的容器来传输数据业务的技术。级联和虚级联的含义详见下表3-1。通过级联和虚级联技术,可以使SDH给数据业务提供合适大小的通道,避免了带宽的浪费。G.707中定义的最小可分配粒度为2 Mbit/s。同时由于每个虚级联的VC在网络上的传输路径是各自独立的,这样当物理链路有一个路径出现故障的话,不会影响其它路径传输的VC。由此可见,当虚级联和LCAS协议相结合时,可以从虚级联的VC中删除故障路径对应的VC,利用无故障路径继续传送数据,以提高整个传送网络的可靠性与稳定性。

3-1:级联和虚级联的含义

2、链路容量调整机制

LCAS是一种可以在不中断数据流的情况下,动态调整虚级联信道组成员,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是一个双向的传送层信令协议,它通过实时地在收发节点之间交换表示状态的控制包来动态调整业务带宽。控制包所能表示的状态有6种,即:固定带宽、增加组成员、正常传输、EOS(表示这个VC是虚级联信道的最后一个VC)、不使用和空闲。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,不需人工介入,在保证服务质量的前提下显著提高网络利用率。总之,LCAS的实施是以虚级联技术的应用为前提的,实现在现有带宽的基础上动态地增减带宽容量,满足虚级联业务的变化要求,还可以增强虚级联业务的健壮性,提高业务的传输质量。

3、通用成帧规程

GFP是在ITU-T G.7041中定义的一种链路层标准。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,是一种简单又灵活的数据适配方法。GFP中定义了GFP-F(帧映射GFP)与GFP-T(透明GFP)两种映射模式。这两种模式的特征详见下表3-3中。

3-3GFP-FGFP-T的特征

4、智能适配层

现有的以太网技术是无连接的,为了能够在以太网业务中引入QoSMSTP需要在以太网和SDH/SONET之间引入一个智能适配层,并通过该智能适配层来处理以太网业务的QoS要求。目前智能适配层的实现技术主要有弹性分组环(RPR)和多协议标记交换(MPIS)两种。

1)弹性分组环

RPR协议作为一种新MAC层协议,它综合了以太网和SDH/SONET的优点,具有吉比特以太网的经济性和SDH/SONET系统50 ms环保护特征,是为优化数据包在环网上的传输而提出的技术。在拓扑结构上它和SDH/SONET一致,采用双光纤环配置,内外环传输的数据方向相反。环中节点为分组交换节点,这些节点将来自于环路周围的分组业务聚合到与网络边缘相连的一条或多条高度集中的链路中,然后映射到RPR环中某一条数据流进行传输。相对于SDH/SONET和以太网技术,RPR具有以下表3-4-1所示的优点。另外,由于RPR环路每个节点都掌握环路拓扑结构和资源情况,并根据实际情况调整环路带宽分配情况,所以网管人员并不需要对节点间资源分配进行太多干预,减少了人工配置所带来的人为错误。

3-4-1RPR所具有的优点

2)多协议标记交换

MPLS是由IETF制定的一种多协议标记交换标准协议。它通过标记对上层数据进行统一封装,以实现用SDH/SONET承载不同类型的数据包。这一过程的实质就是通过中间智能适配层的引入,逻辑上将路由器边缘化,同时又将交换机置于网络中心,通过“一次路由、多次交换”的方式将以太网的业务要求适配到SDH信道上。MPLS技术的特征体现如下表3-4-2所示。

3-4-2MPLS技术的特征

RPRMPLS有机的结合,一方面通过RPR的双环业务传送、统计复用、带宽共享、公平接入等多种技术提高传送效率,通过严格的业务类型(CoS)和业务优先级保证用户业务的服务质量,另一方面采用MPLS,通过LSP标记栈解决VLAN的可扩展性、提供虚拟专用网(VPN)业务,为以太网业务QoSSLA的增强提供支持,可为RPR提供跨环组网能力,以利于全网端到端业务的配置、保护和网络资源的优化利用。

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