MSR---下一代光城域网架构与解决方案

2019-11-04 21:24:13

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供稿：网友

　　一、MSR的产生
　　目前，运营商的竞争重点正在从骨干网转向城域网。作为骨干网络到业务界面的桥梁，光城域网在整个电信网的作用越来越重要，其业务主体正在发生深刻变化。在已建成的传统的骨干网和城域网中，SDH/SONET毫无疑问占了绝大部分，它是传送语音的最好技术。另一方面，多年的应用实践证实，以太网是传送ip的最好技术之一。但现有城域网中为了承载和支持与IP相关的业务，目前绝大多数基于包的传输和交换需要经过SDH/SONET网。在此方面，烽火网络根据自己提出的国际标准X.86（EOS：Ethernet over SDH/SONET)开发的EOS芯片及系统设备，为以太网和SDH网络的融合以及实现数据和语音的一体化传输提供了一种简洁高效的二层技术。
　　其次，随着互联网多媒体业务的发展，人们上网已不仅仅满足于单纯地收发邮件和浏览网页，而是希望能够以更低的价格获取更多的宽带服务。目前，绝大多数基于包的传输和交换需要经过SDH/SONET网。SDH/SONET的业务是固定时隙的，而IP网业务流量具有突发性，两种网络的特性差异较大，现有的适配技术实现难度较大而且效率较低。
　　再者，从“三网合一”的角度看，IP已被公认为未来的网络统一平台，“IP over everything”和“Everything on IP”就是这种情况的写照。毋庸置疑，IP作为未来公用网的基石目前看来是最适宜的，但由于IP协议其所处的层次，决定了“三网合一”只能在较高的业务层面进行，这样无疑给相应模式下的网络设计与建设、尤其是相关设备的开发带来了相当的难度。例如，要在纯IP网上实现语音和视频业务，我们就只能考虑Voice over IP和Video over IP，但由于IP协议先天的不足，在如何保证这些实时业务的QoS时人们就不得不煞费苦心，虽研发出种种网络流量拥塞控制和业务质量保证技术，但实现起来成本居高不下，结果也是不尽人意。
　　为了从根本上解决以上不足，冲出现有光城域网架构与建网模式的束缚，对城域网的传输和交换进行完善和增强，需要寻求新的解决方案，而烽火网络代表中国政府提出、已经被ITU-T和IEEE两大国际权威标准组织接纳的多业务环（Multiple Services Ring，MSR）光城域网标准ITU-T X.87，就是解决上述问题的第一个系统级的答案。
　　
　　二、MSR的技术特点和功能
　　按照MSR的定义、架构和功能设计，MSR系统架构在RPR MAC层之上，它不仅继续了RPR诸多的优点：如空间复用、分布式带宽治理与拥塞控制功能、COS级的业务质量、对数据、语音和视频的多业务支持、电信级的保护倒换以及自动拓扑发现等等。而且在此基础上创造性地提出了支路(业务)的概念，并通过client PDU的方式对RPR的帧格式作了重大改进，因此具备了以下突出的系统特性和功能亮点：
　　◆在双纤环、链形和广播型拓扑光纤网中支持以太网、帧中继、同步和异步G.702 PDH、视频信号、语音信号以及基于ISDN的数字通道等协议的封装和传输。
　　◆基于业务或支路的50ms内的1+1, 1∶1和1∶?备份
　　◆基于业务或支路的组播以及基于站点的组播和广播
　　◆基于业务或支路的对称与非对称带宽限制
　　◆对称与非对称支路融合
　　◆基于支路或业务的线速过滤
　　◆基于支路或业务的性能监测
　　◆支持支路（业务）镜像
　　◆实现了从接入到骨干、基于帧的PPPoE和PPPoA透传。简化了计费机制（例如Radius），降低了维护工作量，改善了应用的响应时间（相对于2、3层交换机）。
　　从上面可以看出，基于支路的电信级功能是MSR的独到之处。采用MSR后为传统的RPR带来的性能和功能改善主要有以下几个方面：
　　◆就保护能力而言，RPR只能提供以环干线为单位的群路整体保护（50ms内），这样就要求环路上几十或几百个客户采用同样的保护策略，而对于每一个支路业务，尤其是不同的支路业务（如10/100M以太网，E1专线和MPEG等），无法实现保护策略的差异化（如1+1,1∶1和1∶?）。但MSR可以做到。
　　◆就组播能力而言，RPR过于细腻，只能提供以环节点为单位的单个包的组播，但MSR可以按照业务需求提供基于支路的组播和基于节点的组播，应用更为方便灵活。
　　◆就提供业务时以什么样的服务质量提供给用户而言，RPR没有这一能力，但MSR可以根据用户对QoS的要求灵活地、实时地提供和SLA相当的接入组网方式。
　　◆就提供业务的带宽不对称而言，RPR没有解决这一问题的能力。几乎大多数的SDH/SONET传输网络因为提供电路方式的不对称(如中心站到支路)，导致中心站本身的带宽全部用完，而其它反向带宽相对使用不充分。RPR无法解决这个问题，它提供的所有业务只能对称地使用带宽。但MSR可以根据业务需要以及网络流量优化策略提供非对称带宽业务。
　　◆当用户需要在一个物理支路上提供几倍于单个支路标准所规定的带宽时，RPR没有能力满足这一要求。例如E1专线，当需要时，MSR可以在一个E1(2.048Mb/s)或10/100M以太网的物理支路上提供几倍于E1支路标准所规定的带宽，但RPR向用户提供业务时没有这一功能。
　　◆当用户需要在一个物理支路上提供安全过滤措施时，RPR没有这一能力。例如以太网，当需要时，MSR可以在该业务支路信息的第二层、第三层、第四层或更高层上提供安全过滤策略，而RPR向用户提供业务时没有这一功能。
　　表1列举了基于RPR的MSR和传统RPR的比较。
　　　

　　
　　三、MSR的应用和组网
　　MSR应用于光城域网可望在以下方面带来革命性的突破：
　　●低成本地实现具有电信级QoS的“三网合一”
　　MSR可以在RPR或以太网上融合多种业务。它在数据链路层将各种业务（包括数据、语音和视频），以支路和汇聚管道的形式聚合起来，实现了各类数据和业务的底层统一封装（如数据通过Ethernet、GE等承载，语音采用TCE(TDM电路仿真)承载，视频通过DVB等承载）
　　MSR还可以直接作为以太网MAC的客户层，由于以太网是目前应用最广泛的网络，在成本以及应用性方面具有很强的优势。
但现阶段解决以太网上多业务传输的方案大都有局限性，MSR技术的出现能较好地解决这个问题。它能够将一个用户的语音、数据和视频等信息集成到一根光纤上进行传输，这对于用户会有更强的吸引力。而且只需对普通路由器和交换机稍作改进，就能在原有以太网上实现多业务传输。
　　由于MSR对业务是透明的，根据MSR通用帧格式的定义，数据，视频和TDM可集成在一块芯片上，如能大规模应用，则可以低成本地实现高可靠性的三网融合。同时，由于MSR通用帧格式中具备控制信令字段，并采用了RPR的QoS方式，可有效地为实时业务提供服务质量保障。另外，MSR还能灵活地根据不同支路上的不同业务提供相应的保护和安全措施。
　　●克服现有IP城域网组网模式的弊端，提高网络性能和资源利用率，实现SLA要求的QoS和个性化网络服务
　　采用MSR组网后，我们可以将IP层以上的QoS问题放到MAC层上来解决，而且网络系统也成为简单的二层模式（支路层、群路层），其中群路可为多种业务、VLAN和IP分组共用，以满足电信级IP网可控、可配、可治理、计费、QoS保证、安全，差异化的SLA等级的要求。MSR可实现静态和动态资源治理和避免拥塞的动态机制；兼顾连接(业务)和无连接(IP)业务；屏蔽不同业务的特点和属性差异，还可通过桥接组建大城域网，实现跨拓扑连接。
　　采用MSR后，运营商可根据用户和业务对服务质量、网络安全、网络可用性等SLA的具体要求，灵活地采用支路分离、地址分离、拓扑分离、业务分离等X.87特有的机制真正为用户提供差异化、个性化的网络服务。
　　●将传输和数据交换融于一体，降低运营商的综合成本，提高其竞争力
　　传输和数据交换的融合促成了MSTP（多业务传送平台）的产生，MSTP的主要特点是在一个平台上同时支持TDM和数据的传输。在2001年国内行业标准《基于SDH多业务传送节点技术要求》中定义的MSTP是一种基于TDM的MSTP技术规范。实际在具体实现方式上可以多样化，从现有网络来看可以是基于TDM、或是基于分组的形式。
　　MSR提供了基于分组的MSTP的全网解决方案。由于实现了各类数据和业务的底层的统一封装，因此对于新组建的光城域网，可以集传输和数据交换为一体，有效地降低采用传统传输设备和数据交换设备时的复杂性，也降低组网的复杂性，减少网络层次，优化和均衡网络流量。
　　按照MSR的功能和定义，MSR既可用于光城域网的核心层或骨干环，提供一个大容量、高速率的城域网骨干通道；也可用于城域网汇聚层，作为多业务的汇聚设备并提供链路收敛通路；还可用于城域网的接入层，直接支持Ethernet、SDH/SONET、ATM、RPR、帧中继、DDN、DSL等业务的接入（图1），甚至可以直接支持MSR终端设备的接入，以实现端到端的QoS和安全保障。
　　