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MSTP城域网解决方案

多业务传送平台(MSTP)的出现使得电信运营商可以熟悉的传输体制,较低的成本来构建一个高效、可管理、业务的安全性和服务质量能够得到有效保障的城域传输网。

经过几年的发展,新一代的MSTP系统,在SDH平台上综合了多协议标签交换(MPLS)、弹性分组环(RPR)、通用成帧规程(GFP)、级联、虚级联(VC)和链路容量调整规程(LCAS)等新的技术和标准,使网络对于ATM、IP等多种业务的支持效率更高并且管理更灵活。特别是VC、LCAS和GFP等技术的使用,使新一代MSTP较传统的SDH对数据业务支持的灵活性、带宽利用率和可用性得到了根本性的提高。

MSTP是在SDH这一可靠而广泛应用的物理层平台上,通过发展原有技术,综合新的技术和标准而形成的一个跨越一层和二层的综合传输平台。GFP/VC/LCAS这3个新技术构成了新一代MSTP承载数据业务的基础,在此基础上MSTP综合MPLS、RPR和以太网二层交换等为分组业务开发的二层技术,实现了对带宽的统计复用、服务分级和业务的灵活支持。

MSTP依托于SDH平台,可基于SDH多种线路速率实现,包括155Mb/s、622Mb/s、2.5Gb/s和10Gb/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。

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。

1、MSTP内嵌RPR的技术优势

MSTP技术发展不可能一蹴而就,要求设备具备强大的扩展能力,可节约投资和具有相当的运营升值空间。从城域传送网组网需求和MSTP技术发展方向来看,今后一段时期内,MSTP应尽可能提供以下功能和新业务支持能力。

  • 灵活的VLAN组网能力

    由于运营商内容网络建设和业务细分的原因,必然要求MSTP能够按照业务和用户类型进行VLAN组网。可把相同类型的业务划分到相同的VLAN,并实现用户之间可控隔离、可控互通,这样可以使业务开展更灵活、更可靠、更科学。因此,要求MSTP设备具备灵活的VLAN组网能力和控制能力。

  • 一板解决方案

    具有丰富的光/电接口,提供10BASE-T、100BASE-TX、100BASE-FX、1000BASE-SX/LX可选的各种速率的业务接口,便于向下接入和向上汇聚。多种映射颗粒,提供VC12、VC3和VC4映射结构,支持连续级联或虚级联进行带宽指配。交换带透传,支持以太网专线(EPL)、以太网虚拟专用局域网(EPLAN)、以太网虚拟专线(EVPL)和以太网专用局域网(EVPLAN)多种业务模式实现灵活组网。

  • 灵活的业务分类和QoS控制能力

    在宽带接入业务多样化和内容丰富之后,对于任意接入用户和MSTP接入以太网而言,任何时刻均可能有多种业务在接入和传送,不同业务可能需要不同的业务质量保证。对时延敏感的业务和对完整性敏感的业务,如普通的网络浏览业务和视频业务等均要求不同的QoS处理和控制,而且这种控制需要在数据板内部从接入到输出均具备QoS能力,否则将不能满足运营商多业务发展的需要。

  • 真正的多业务传送

    城域网的爆炸式发展吸引了大量的设备商从事城域网多业务技术的开发,最初可能提供简单的TDM和以太网专线业务,要求为用户提供从接入、汇聚到骨干传送层的一揽子解决方案。城域网多业务传送节点应该是集TDM、IP、ATM传送技术于一身,为多业务的接入传送提供合适解决方案的技术,并最终向全IP化演进。

  • 与以太网、RPR和MPLS融合

    融合后的城域网在为语音业务服务的同时具备了强大的数据支持能力。以太网提供原始的接入带宽,建立廉价和有效的到接入网的连接、城区内各点之间的连接以及数据中心之间的连接。RPR技术可以经济高效地完成城域网用户的接入和汇聚,也可以用于骨干层业务调度。利用MPLSoverRPR支持RPR跨环业务能力,能够在IP网上更有效地提供虚拟专用网(VPN)服务,提供流量工程的能力,可以为用户提供端到端的、可靠的、电信级的以太网服务。

  • 具备故障诊断、线路预检功能

    作为二层交换设备,MSTP应尽可能具备端口镜像功能,可以将一个端口的流量自动复制到另一端口,以供网络管理员在判断网络问题时在不干预在线业务的情况下对端口流量进行实时分析,为网络管理人员提供一种监测手段。如远程利用PING命令测试功能,通过配置相应的模块协议、目标地址与远端设备建立连接,由终端PC发起对目标地址的PING命令测试,用于定位广域网(WAN)方向的链路连通性和软件运行情况。有些厂家的MSTP设备支持物理端口的环回,提供很好的局部故障诊断手段。

  • 互连互通

    采用通用成帧协议(GFP)具有与净荷无关的安全性和传送效率,具有通用的快速以太网/千兆比以太网(FE/GE)端口来降低互连设备成本,提供支持G.7041的链路容量调整(LCAS)协议进一步增加了业务的可靠性和容灾能力,以及通过网管在不损伤在线业务的情况下进行带宽的动态增减等诸多优势。MSTP互连互通条件已经基本成熟,在新的技术路径上,采用国内外通用芯片或自主研发都应遵循国际标准和考虑今后的互通实现,开发兼容性强、便于扩展功能的产品,有助于MSTP设备在城域网上大规模应用。

2、MSTP内嵌MPLS的技术优势

  • 在MSTP中引入交换功能

    在MSTP中,交换功能的实现有多种方式。最简单也最直接的就是二层交换,然而这种方式在实际应用中面临很多问题。三层交换采用路由协议,尽管功能强大,但配置较为繁琐,同时不能完全透明地承载以太网业务,在某些应用场合受到限制。采用MPLS技术实现2.5层数据交换则可使MSTP具有多种性能优势。随着用户对QoS要求的增加,在MSTP中内嵌MPLS可以显著提高MSTP设备支持以太网数据业务传送的能力。

  • 增强MSTP的QoS处理能力

    为了能够将真正的QoS引入MSTP,从而支持新兴的各种业务,需要在业务和SDH间引入一个中间层来处理业务的QoS要求。MPLS可在多种二层媒质上进行标签交换,为进入网络中的IP数据包分配标签,并通过对标签的交换来实现IP数据包的转发。在网络内部,MPLS在数据包所经过的路径沿途通过交换标签来实现转发,将IP分组转换为采用标签标识的流连接,提供服务质量、流量控制、虚拟专用网、组播等功能。内嵌MPLS技术的MSTP相当于在业务和SDH之间引入了一个中间智能适配层,根据业务要求适配、映射到SDH通道上,同时支持GFP高速封装协议、虚级联、LCAS以及二层交换等技术。

  • 基于MPLS的MSTP网络

    当以太网接口作为UNI时,进入以太网接口的数据直接或经二层交换后适配到MPLS层;当以太网接口作为网络节点接口(NNI)时,进入以太网接口的数据首先去除MPLS封装开销,然后直接或经二层交换后适配到MPLS层;适配到MPLS层的以太网业务直接或经标签交换后,通过GFP等协议封装,再适配到SDH虚容器中传送。

    在内嵌MPLS时,将网络侧的与LSP相连接的端口定义为一个网络逻辑端口,网络逻辑端口面向的物理通道可以是SDH级联/虚级联通道;当一个以太网接口作为NNI接口时,网络逻辑端口面向的物理通道也可以是以太网通道。

    基于MPLS的MSTP网络具有以下技术特点:支持动态建立链路和标签转发,简化转发机制使得路由器易于扩展;数据传输与路由计算分离,能提供有效的QoS保证;支持大规模层次化的网络拓扑结构,具有良好的网络扩展性;标签合并机制支持不同数据流的聚合传输;支持流量工程、服务类型(CoS)、QoS和大规模VPN。

    将MPLS技术融入MSTP网络中,还能提供更多的业务保护恢复功能,如复用段保护(MSP)、子网连接保护(SNCP)、MPLSLSP线性保护或重路由甚至弹性分组环(RPR)保护等。当然,在实际应用中必须注意这些保护机制的相互协调。此外,MPLS技术还有利于拓展RPR技术的应用。RPR技术仅适合单环结构,网络扩展能力有限,在环与环相连接时,不可避免地要引入三层路由设备,且无法提供VLAN地址重用和扩展,不支持端到端QoS能力,因此需要结合MPLS技术来保证网络扩展能力与QoS。

  • MPLSVPN与MSTP的技术组合

    MPLSVPN在MSTP中的实现存在二层和三层两种方式。三层MPLSVPN技术比较成熟,但在实际应用中,要综合考虑网络的运营、维护和管理,以及边界路由器需要存储的客户路由信息,建议实施前对网络进行一定的规划。二层MPLSVPN将成为MPLSVPN的重要分支,可以实现帧中继、ATM、以太网、VLAN、点到点协议/高速数据链路(PPP/HDLC)、SDH链路仿真服务和多种二层链路技术的互通,是迈向IP/MPLS全业务网的关键步骤。

  • MPLS在MSTP中的自愈

    内嵌MPLS的MSTP应支持MPLS保护功能,具体包括:支持ITU-TY.1720规范的单向1+1和1∶1两种LSP保护倒换机制;支持MPLS快速重路由保护机制,其实现机理应遵从IETF文稿的规定。

    对于有内嵌MPLS的MSTP节点所承载的以太网业务来说,需要经过一个分层的处理过程,即以太网/MPLS/SDH。不同层次的处理技术能够提供不同类型的业务保护机制,如位于数据链路层和网络层的MPLS保护机制和物理层的SDH保护倒换机制。不同层次的保护机制具有不同的保护特性,一般来说,低层的保护机制保护的速度较快,而高层的保护机制所能保护的路径更长。因此,在内嵌MPLS的MSTP网络内,存在多层保护机制的协调问题。两个保护层间的配合规则如下:

    当传送以太网/MPLS业务的SDH通道发生故障时,即出现SDH层告警时,首先启动SDH层的保护倒换动作;如果SDH层保护倒换失败,再启动MPLS层的保护倒换。

3、可持续升级的MSTP技术

  • MSTP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。如果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,如果忽略控制平面,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800Mb/s甚至600Mb/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,问题的关键在于,如果流量变化太过实时,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“五大管理功能”。如果ASON控制平面再发生刚才提及的“震荡性”,长期依赖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。

  • MSTP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比较特殊,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-TSG13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(BearerNetwork);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、业务规划

    由于网络最新技术的不断应用,网络业务呈现多样化,对业务的可靠承载传送和带宽的高效利用提出了更高的要求,需要通过技术手段加以解决。利用多业务传送节点(MSTP)、内嵌弹性分组环(RPR)和多协议标签交换(MPLS)技术所具有的业务分类传送、快速保护倒换、公平接入机制及高效带宽利用的特点,在城域网组网中实现了专线业务、IPTV业务、VoIP业务、VoD业务等多种业务的开展和优化应用。MSTP内嵌RPR技术及MPLS-VPN技术适合当前IPTV、VoD、VoIP、远程教学、电子商务、互联网接入等应用,可实现不同类型业务综合应用的高效可靠传送。

  • 快速提供大客户专线业务

    由于专线业务应用范围的扩大和业务种类的增加,MSTP除了要求提供以太网专线(EPL)业务方式外,还要求能够提供以太网虚拟专线(EVPL)及以太网虚拟专网(EVPLAN)业务。利用MSTP内嵌RPR进行组网,可以非常灵活地根据用户需要分配带宽,业务接入开通迅速,可以根据用户业务性能要求提供分类传送,实现数据、视频会议等业务的传送,丰富了城域网业务应用。此外利用QinQ(VLAN堆叠)技术对接入用户业务进行隔离,简单有效,可保障用户数据在网络传送的安全性。

  • 实现IPTV业务的快速有保障传送

    IPTV服务网络由内容分发网络(CDN)和用户运营支撑系统构成。CDN由数个DSLAM与视频播出系统相连共同组成一个CDN网(提供高带宽,且服务质量得到保证),CDN网的主要业务单元包括:直播服务器、流媒体服务器、宽带接入服务器(BAS)和DSLAM等,其上可传输n套TV节目的组播媒体流。为保证IPTV组播业务传送的QoS要求,目前在城域网中使用分路传输方式,通过专门的传输网来承载组播业务。内嵌RPR利用MSTP网络的广覆盖性和良好的可扩展性,从核心节点到DSLAM接入点,都可以使用内嵌RPR构建起完整的IPTV组播传送网络,而且这种组播方式建立时只需要网络带宽等于组播业务带宽。业务接入节点扩展时无需增加网络带宽,业务开通快捷、简便,扩展性好,可以提供端到端的快速转发功能,保证组播业务的QoS。

  • 满足用户VoD点播业务的需求

    VoD点播业务的开展需要网络带宽和QoS的保障。用户通过多种宽带接入方式连接MSTP骨干网络,通过标准以太网QoS或MPLS流量控制机制访问VoD服务提供端,通过浏览器随心所欲地点播自己爱看的节目,包括电影精品、流行的电视剧集、新闻、体育节目等。随着用户数量的不断增长,网络对于并发数量巨大的实时流媒体访问必然存在压力,采用基于MSTP的MPLS技术可以充分利用MPLS的流量工程控制方式,在保证用户VoD访问无抖动的同时,为网络中其他关键业务提供正常、可靠的访问。

  • 提供远程多媒体教学的业务

    远程多媒体教学可以为学生提供基于视频、语音甚至交互式的课件学习,对于传统的多媒体教学可以采用宽带接入方式下载至本地,并在学习时间实现脱网运行,而最新的交互式学习则要求长时间占用带宽。基于MSTP的MPLS技术可以充分利用MPLS的流量工程控制网络流量的带宽及延时,保证利用有限的带宽将图、文、声等多媒体教育信息以交互的方式进入普通家庭、学校和企事业单位。

  • 远程监控

    针对城市交通、安全的远程监控技术是今年发展的重点,远程监控对于网络的要求具有双向性、实时性、可靠性,基于MSTP的MPLS技术可以充分利用MPLS的流量工程控制网络流量的带宽及延时,保证远程监控网络的实时可靠。在对远程的实物进行监控时,授权用户在WEB方式下自由控制镜头的转动、调焦等操作,实现实时的监控管理功能。监控系统采用数字监控方式与计算机网络结合在一起,充分发挥宽带城域网的优势,将成为未来监控系统的发展趋势。


CiscoONS15454平台

Cisco公司不仅在传统IP路由、交换领域是技术和市场的领先者,其在MSTP城域网市场中也占有绝对的份额。CiscoONS15454平台更同时是涵盖MSTP和DWDM两大技术领域,为城域网的建设提供更加灵活、多样的解决方案。

特性 优点
多业务功能 CiscoONS15454可以有效地汇聚和集中IP、以太网、语音和存储服务,并且在整个城域光传输网络中进行优化传输。
TDM传输 CiscoONS15454可以通过TDM接口(例如E1、E3和DS3)传输TDM业务。
集成化的、灵活的光传输网络 同一个机箱可以支持从STM-1到多波长STM-64的多种光传输速度,并且可以在不影响正常业务的情况下进行系统升级,以满足不断增长的网络需求。
高等级服务质量 CiscoONS15454ML系列卡可以为城域电信运营商提供高等级业务质量,从而让他们可以调整网络性能,创建多种服务水平协议。其中包括包的分类(流量类型)、带宽策略、优先级标记、队列和调度机制。
卓越的汇聚功能 CiscoONS15454支持点对点、环路和格状拓扑。还可以有效地创建弹性分组环(RPR),以汇聚IP和以太网流量。
电信级系统可靠性 可靠性高达99.999%,网络恢复时间低于50ms
全面高效的网络管理 通过CiscoTransportManager,可以方便地对进行A-Z电路创建配置。此外,网络管理可以通过DCN网进行连接和用户可以对于TDM、以太网进行管理和访问,大大简化了管理网络。
DWDM集成 CiscoONS15454可以利用DWDM拓展光网络,并且最多可以支持32个STM-16/64波长通道。

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