MSTP的应用与发展

    作者:袁飞

    摘要：多业务传送平台(MSTP)和数据设备的关系是联合组网、长期并存的关系，运营商的运维体制必须改革，不能仍将传输设备和数据设备截然分开进行建设；互连互通涉及到业务层、封装层、数据处理层、SDH承载层、SDH线路侧，

    要害词：多业务传送平台；弹性分组环；多协议标签交换；自动交换光网络

    Abstract:SincetheMulti-ServiceTransport Platform (MSTP) and data equipment have a relationship of combined networking and long-time coexistence, Operators should change the PResent O&M system in which the transfer equipment and data equipment are deployed sharply separated. Operators should pay attention to the interconnection and interworking issue that is related to the service layer, encapsulation layer, data processing layer, SDH bearing layer, SDH line side equipment of a communication system. The next improvement of MSTP is to add an Automatically Switched Optical Network (ASON) control plane and the bandwidth should be well assigned for the transport plane and control plane to support data services. MSTP may have two development trends: gradually exiting the core layer of transport network, or virtually becoming bearer network equipment aiming at supporting packet switching.

    KeyWords:multi-servicetransportplatform; resilient packet ring; multi-protocol label switching; automatically switched optical network

    1.MSTP及其采用的要害技术

    目前，多业务传送平台(MSTP)在全球范围内可谓炙手可热。其实，国外最早出现的概念是MSPP，即多业务指配平台。“平台”的提法比较贴切，就是依托于某种技术平台进行扩展，而衍生出新的功能和应用。MSTP就是依托于同步数字体系(SDH)技术平台，进行数据和其他新型业务的功能扩展。众所周知，SDH最适合承载时分复用(TDM)业务，对数据业务的承载效率不高。改造成MSTP以后，状况就大不相同了，SDH好似获得了新生，众多运营商不再建设纯粹SDH的传输网，并且一窝蜂地开始研究和应用MSTP技术和网络。SDH厂商也对自身的MSTP产品进行重新包装。尽管如此，MSTP仍然是一个没有被标准化的名词，在光传输标准组织定义的术语中没有这个词语，ITU-T SG15也只是定义了基于以太网传送网的系列标准，没有正式提及MSTP。究其原因，可能是大家主观上认为MSTP属于通信产品或设备的范畴，在严谨的技术标准中出现类似的名词不太合适，但实际上，技术标准规范的内容和实际的MSTP产品特性是一致的。

    不管是ITU-T还是中国的行业标准[1—6]，MSTP中融入了数据业务功能，包含了异步传输模式(ATM)、以太网、弹性分组环(RPR)和多协议标记交换(MPLS)等技术。厂商推出的MSTP产品也或多或少涵盖了上述功能。

    迄今为止，MSTP的ATM功能应用较少；以太网的透传功能应用最为广泛；以太网的桥接(或通常称作的二层交换)功能应用次之；RPR的应用正受到强烈关注；MPLS的应用还未正式兴起，但受到广泛瞩目，前景被一致看好。

    MSTP依托于SDH平台，可基于SDH多种线路速率实现，包括155 Mb/s、622 Mb/s、2.5 Gb/s和10 Gb/s等。一方面，MSTP保留了SDH固有的交叉能力和传统的PDH业务接口与低速SDH业务接口，继续满足TDM业务的需求；另一方面，MSTP提供ATM处理、以太网透传、以太网二层交换、RPR处理、MPLS处理等功能来满足对数据业务的汇聚、梳理和整合的需求。当前，多数MSTP首选通用成帧规程(GFP)作为优良的封装规程，而虚级联和链路容量调整策略(LCAS)则适应了不同的带宽颗粒需要，并且可以在一定范围内进行链路容量调整。除以太网功能外，MSTP的RPR功能模块克服了原有以太网倒换速度慢的缺点，可以实现50 ms之内的迅捷的保护倒换，此外，RPR还提供了公平算法来保证链路带宽的合理利用，最大程度防止链路拥塞的情况。

    利用MPLS功能可以将MSTP的组网能力从环网延伸到格形网，可以通过伪线(PW)方式将客户端的多种业务(包括以太网、ATM和帧中继)进行接入和汇聚，再通过隧道(Tunnel)方式汇聚到核心数据网络，最终形成全程全网的MPLS，将MPLS的优势发挥到极致。

    长期以来，大客户数据专线/专网业务是部分运营商的重要收入来源，采用MSTP设备可实现数据业务的点对点、点对多点以及多点对多点的组网，可以开展以太网专线(EPL)、以太网虚拟专线(EVPL)、以太网专网(EPLAN)、以太网虚拟专网(EVPLAN)等业务，并根据客户的具体需要提供相应的业务分类(CoS)及服务质量(QoS)能力，尤其是利用MPLS功能组建的二层VPN相对传统的TDM专线，性价比要高得多。

    2.MSTP应用中要注重的问题

    2.1MSTP和数据设备的关系

    勿庸置疑，MSTP和数据设备是联合组网、长期并存的关系。MSTP设备主要用于城域汇聚和接入层的网络中，与低端数据设备，比如接入层的ATM交换机、以太网交换机、RPR交换机存在一定的市场竞争，但多数情况下，运营商是根据他们的网络实际情况来选择系统设备的。尽管MSTP相对于纯粹的数据设备具备节省机房占地面积、高性价比和综合网管等优点，然而，假如运营商的运维体制没有进行改革，即传输设备和数据设备是截然分开进行建设的，那么MSTP的应用效果将大打折扣。

    另一方面，MSTP的网管通信接口沿用SDH的Qx/Q3乃至Corba接口，而数据设备一般采用简单网络治理协议(SNMP)。随着MSTP应用规模的逐步扩大，越来越多的运营商提出要将低端MSTP设备通过SNMP接入到中、高端数据设备的网管平台中实现统一治理。显然，这种治理只需治理MSTP中的数据单板和构件，无需对MSTP中的SDH部分进行治理。

    2.2MSTP的互连互通问题

    MSTP的互连互通涉及到多个层次的问题。首先，在业务层面，要考虑到业务专线和专网的互通问题，比如EPL/EVPL和EPLAN/EVPLAN的互通问题，假如是内嵌MPLS的应用，就是虚拟专用线业务(VPWS)和虚拟专用网业务(VPLS)的互通问题。其次，在封装层面，要考虑到主流封装协议，比如GFP的互通问题。再次，在数据处理层面，ATM的互通因为应用很少，不会太多考虑。RPR因为只应用在单环情况下，对于多厂家的互通也不会考虑，因为多个厂家的设备同时配置到一个RPR环网上的概率几乎为零。以太网的互通因为应用很广泛，要重点进行考虑，不过以太网是存在了几十年的技术，MAC层的互通不会有太大的障碍。MPLS的互通包括静态配置和动态配置两种，静态配置依靠网管系统主动进行标记交换通道(LSP)或伪线(PW)的建立，问题不大；动态配置要考虑到信令协议和路由协议的互通，假如考虑到跨多域的应用和故障情况下的重路由恢复，问题则会变得非常复杂。

    MPLS的互通还必须考虑到LSP和伪线两个层面的互通，在结合VPWS和VPLS的应用时这个问题就尤为重要。第四，在SDH的承载层面，要考虑到虚级联和LCAS的互通问题，当然就牵扯到一些开销字节的规范使用和协议的处理问题。最后，在SDH的线路侧，要考虑STM-n的互连互通问题，当然，这也是SDH的老问题和原则性问题。

    3.MSTP的下一步发展

    3.1MSTP和ASON的结合

    MSTP的进一步发展是加载自动交换光网络(ASON)控制平面。目前，ASON控制平面处理的颗粒主要是VC-4/3颗粒或者VC-4/3的连续级联或者虚级联颗粒。因为接入到MSTP的数据业务主要通过VC-n的虚级联来传递，比如一个千兆比以太网(GE)业务可以通过8个VC-4的虚级联来承载和传送。假如将以太网的客户层面和MSTP的服务层面严格分开，那么一个GE呼叫对应着一个GE连接，但是却对应着8个VC-4连接，这就是一个呼叫包含多个连接的问题或者多层呼叫和连接的问题，也是在严格的网络层次分割环境中务必要考虑和解决的问题。

    由于一个客户设备所需的GE业务可以通过8个VC-4的虚级联来承载和传送，假如忽略控制平面，MSTP传送平面的任意一个VC-4有故障，可以在网管系统的操纵下，在传送平面依靠LCAS机制来进行带宽调整，这是已经实现的成熟技术。考虑到未来ASON的应用主要是按需提供带宽(BoD)以及光虚拟专网(O-VPN)，则需要考虑依靠控制平面来实现BoD功能，而且不一定是在故障情况下。比如GE接口处的实际流量已降低为800 Mb/s甚至600 Mb/s，已经不是GE的满流量，在检测到此情况后，能否通过用户网络接口(UNI)发起新的连接请求将8个VC-4的带宽降低为6个甚至4个？在传送平面已经支持LCAS的情况下，控制平面实现此功能是没有什么问题的，问题的要害在于，假如流量变化太过实时，则会引起控制平面的带宽反复调整，这种“震荡性”对于成熟稳定的ASON应用应该不会带来风险，但在ASON应用初期会导致一些问题。举例来说，原来业务设备所需要的SDH电路在网管界面上都会有明晰的显示，电路的建立、修改、释放都在网管操作人员的掌控之中，电路矩阵图也可以在网络规划之后预先得到，但在ASON环境中，电路资源的发现是自动进行的，电路的建立、调整和释放是由客户设备提起申请的，在绝大多数情况下，网管并不需要参与到这些过程中，而只是进行更加宏观的“五大治理功能”。假如ASON控制平面再发生刚才提及的“震荡性”，长期依靠网管的运维人员会有某种不适应，由“不适应”到“适应”再到“得心应手”将不是一个短期的过程。

    3.2MSTP和下一代承载网的关系

    目前的电信网络遵循开放系统互连(OSI)的7层机制，SDH和波分复用(WDM)划归物理层；ATM、帧中继(FR)、以太网、RPR被划归到数据链路层，即第二层，所以人们经常说以太网的交换是二层交换；MPLS比较非凡，被划归到二层与三层之间，属于一种隧道(Tunnel)技术，但总体上，属于二层的成分比较多；第三层就是IP层，再往上的层次跟物理层的传送网关系不大，这里无需赘述。谈到下一代电信网络，众口一词的观点就是层次要精简，业界普遍认可的层次为3层(ITU-T SG13目前规范的初步架构也是3层)。首先，传送层依然要保留，但主体不是SDH或MSTP，而是以WDM制式为主的光传送层面；承载层将把当前OSI中的二层和三层进行融合，相应的网络也称作基于包交换的承载网(Bearer Network)；再往上一个层次就是业务层。在承载网中，目前业界的观点是MPLS会一统天下，但会否结合以太网、RPR、MPLS以及IP的优势，创造出一种新的标准制式，仍然没有定数。

    MSTP已经融入了众多的二层数据技术，像ATM、以太网、RPR乃至MPLS都相继成为MSTP的重要功能模块，运营商在建设城域传送网时选择的余地也越来越大。当然，这几种制式和功能模块之间不是相互排斥的关系，而是优势互补的关系。MSTP尽管具备顽强的生命力，但在“下一代网”的浪潮中，也会有两种转向：一是，逐步退出传送网络的核心层，在边缘网络中发挥作用；二是，MSTP把数据处理的比重逐渐加大，演化成为事实上的以分组交换为核心的承载网设备。

    对于下一代网络的控制平面，可以认为：由于SDH制式的逐渐退出、真正光层面的崛起、数据层面融合的加剧、承载层面的诞生、网络层次的精简以及控制平面技术的全面成熟，会逐渐淡化ASON的概念，重叠模型会逐步让位与对等模型，通用多协议标记交换(GMPLS)或其他某种成熟的控制平面技术将统一控制业务层设备、承载层设备以及光传送层设备。

    4.参考文献

    [1]ITU-TG.8010/Y1306.Architecture of Ethernet Layer Networks [S].

    [2]ITU-TG.8011/Y1307.EthernetServices Framework [S].

    [3]ITU-TG.8012/Y1308.EthernetUNI and Ethernet over Transport NNI [S].

    [4]ITU-TSG13(讨论稿).未来基于包交换的承载网系列 [S].

    [5]YD/T1238-2002.基于SDH的多业务传送节点技术要求 [S].

    [6]YD/T1276-2003.基于SDH的多业务传送节点测试方法 [S].

    作者简介：

    袁飞，中兴通讯股份有限公司传输系统部光传输产品副总工兼标准研究总监，长期从事光传输产品的研究开发、技术支持、战略策划以及标准研究工作。(张翀编辑)