多业务传输平台在城域传输网中的与应用

　　1 引 言

　　目前我国电信市场不断发展，城域网络作为接入网和骨干网之间起衔接作用的网络，接入业务的种类日趋多样化，包括语音业务、以太网业务、帧中继业务、存储区域网业务以及专线业务等，其带宽颗粒包括2 M带宽的TDM，34M带宽的WDM，100 M带宽的以太网业务和1000 M带宽的以太网业务等，而骨干网络上的承载层其的带宽颗粒为155 M[1，2]。所以如何把多业务类型、多速率的接入业务和类型简单的高速骨干网合理、经济地衔接起来就是城域网络急需解决的首要任务。

　　SDH技术发展至今已经是一种成熟、标准的技术。利用SDH 同步复用、标准化的光接口、强大的网管能力、灵活的网络拓扑能力和高可靠性的优点，多业务传输平台MSTP在传统SDH的基础上实现了TDM，ATM，以太网等业务的接入、处理和传送，提供饿统一网管的多业务节点，其功能模型如图1所示。

　　MSTP可以在以太网和SDH之间引入智能的中间适配层如RPR和 MPLS技术，并结合多种技术来提高设备的数据处理与QoS支持能力，并通过GFP协议完成以太网帧到SDH虚容器的封装映射，同时利用虚级联和LCAS技术增强虚容器带宽分配的灵活性和效率。

　　2 城域网中MSTP的技术

　　MSTP保留了SDH的传统优势并在不断地进行着技术更新，自2001年发展至今已经经历过3次大的飞跃，下面对其当前的技术进行简要介绍。

　　2．1 VC级联

　　VC级联的概念是在ITU-T G．7070中定义的，分为连续级联和虚级联2种。连续级联是将几个相连的容器结合成一个大的容器并通过SDH系统传输，各个VC在SDH的帧结构中是连续的，共用相同的通道开销(POH)，有时也直接简称其为级联[3，4]。

　　VC虚级联是指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。通过连续级联和虚级联技术，可以实现对以太网带宽和SDH虚通道之间的速率适配。尤其是虚级联技术，克服了级联由于带宽颗粒较大导致传输效率较低的缺点，可以分别映射各独立的容器到一个虚的级联链路，将从VC-4到VC-12等不同速率的小容器进行组合利用，提供了更精细的带宽颗粒度，较大的提高了传输效率，如表1所示。

　　此外，他能使运营商根据用户业务需要有效地调整传输容量。采用VC虚级联技术，还可以实现多径传输。VC虚级联特点是将不连续的SDH同步净荷(数据)按级联的方法，构成一个虚级联信号组(VCG)进行传输，以达到匹配业务带宽的目的。在SDH网络中，VC虚级联的实现比较简单，惟一要注意的是确保参与VCAT的虚容器序列号SQ的传送，要保证在系统的接收端能够将传送信号的VC进行正确的排队重组。

　　2．2 链路容量调整机制LCAS

　　LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme)是在ITU-T G．7042中定义的，可以根据业务流量对所分配的虚容器带宽进行动态调整，并且在调整过程中不会对数据的传送性能有影响。LCAS是一个双向的协议，他通过使用请求／应答机制实时地在收发节点之间交换表示状态的控制分组来动态调整业务带宽。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，无需人工介入[5]。

　　LCAS和虚级联VCAT功能的实现都是通过同一个字节来完成的，其控制包结构如图2所示。在VC-3／VC-4中采用H4字节，由其构成2个复帧，个复帧由16帧组成，第二个复帧的长度为256帧。要完成一组VC控制信息的传输至少需要16帧，即2 ms的时间[6]。

　　而在VC-12中，LCAS的实现是通过K4字节中的比特2完成的，其中比特1传送信号标志，即VC-12承载的信号类型。比特2传送虚级联序号SQ和LCAS控制信号。K4是4帧的复帧结构，周期为500 μs。LCAS控制信息由32复帧构成，完成一组LCAS信息的单向传送需要16 ms，因此当由于"断纤"或"缺陷"等原因导致删除虚级联组成员时，VC-3／4虚级联组对业务的影响时间短一些，而VC-12虚级联组的业务受损时间要长一些。

　　2．3 通用成帧协议(GFP)

　　目前MSTP行业标准中定义了3种标准封装以太网帧的协议：PPP(Point-to-Point Protocol)，LAPS(Link Access Proce-dure-SDH)，GFP(Generic Framing Proce-dure)。从3种数据封装映射方式来看，相对于PPP和LAPS，GFP协议的标准化程度更高，适用程度更广，是数据业务封装映射到SDH／OTN的标准方式之一，具有良好的市场前景。通用成帧规程GFP是一种通用映射技术，他可将变长或定长的数据分组，进行统一的适配处理，实现数据业务在多种高速物理传输通道中的传输。一方面，GFP采用灵活的帧封装以支持固定或可变长度的数据，GFP能对可变长度的用户协议数据单元PDU进行全封装，免去对数据的拆分、重组和帧的填充，简化了系统的操作，提高了系统的处理速度和稳定度；另一方面，GFP不像LAPS以特定字符7E填充帧头来确定帧边界，GFP使用类似于ATM中基于差错控制的帧定界方式，以帧头错误检验HEC为基础，通过2字节的当前帧净荷长度和2字节的帧头错误检验来确定帧的边界，这种方式可减少边界搜索处理时间，对于有较高同步需求的数据链路来说相当重要，同时他也克服了靠帧标志定位带来的种种缺点，进一步加快了处理速度，适应下一代MSTP高速的要求。

　　GFP标准定义了2种模式：透明映射模式和帧映射模式。透明映射的GFP(GFP-T)是一种面向块状码的数据流模式，用透明映射的方式及时处理而不必等待整个帧的到达，实现对时延敏感的存储区域网SAN的线路码的高效和透明地传输，他面对的是光纤通道(Fiber Channel)接口的数据流。帧映射的GFP(GFP-F)是一种面向PDU的数据流模式，可以将客户信号帧完全地映射进一个可变长度的GFP帧，支持包颗粒级别的速率适配和复用，以便实现虚容器级别的流量工程和汇聚。他用作传输IP协议、和以太网的数据流。

　　2．4多协议标记交换(MPLS)及弹性分组环(RPR)

　　为了满足客户层对以太网业务的需求，更好地引入QoS，实现带宽的公平使用，MSTP在SDH和以太网之间引入了智能适配层，其实现技术主要有MPLS和RPR两种。MPLS技术通过LSP,标签栈突破了VLAN在节点的4096地址空间限制，并可以为以太网QoS和网络资源优化提供很好的支持[7]。内嵌MPLS功能的MSTP可以较好地实现VLAN地址扩展并提供电路端到端的QoS保证，而且可以提供新型以太网业务(如L2VPN)，灵活控制带宽颗粒。

　　RPR技术为全分布式接入，提供了快速分组环保护，支持功态带宽分配、空间重用和额外业务。内嵌RPR功能的MSTP支持环内的带宽共享与统计复用，结合空间重用技术(SRP)，使得环网的带宽利用效率得到很大提高；通过快速的环网保护机制实现了50 ms的电信级保护[8]；执行公平算法，实现了环路带宽的公平利用；内嵌RPR可以将基于端口、VLAN ID，VLAN优先级、MAC地址等不同特征的业务，分类映射进A，B，C三种业务等级。通过对承诺速率(CIR)、额外信息速率(EIR)的设置，实现与小旧等级业务相对应的QoS保证。

　　3 MSTP的主要应用及未来发展

　　3．1 MSTP可以提供以太网的透明传送功能

　　MSTP可以将来自用户以太网的信号不经过L2交换，直接映射到SDH的虚容器(VC)中，然后通过SDH网络进行点到点传送。目前，10 Mb／s，FE甚至GE业务可以通过多种途径在网络中传送，比如10 Mb／s和FE、业务可以采用VC-12或VC-3的虚级联方式承载，而GE业务则可采用VC-4或VC-3／STS-1连续级联的方式来承载[9，10]。

　　3．2 MSTP可以提供ATM处理模块

　　对于ATM业务接入，比如多点DSLAM接人到ATM骨干交换机的应用场合，通过VP／VC信元交换和统计复用功能，可以将若干节点分别接入的多个155 Mb／s时隙收敛到SDH环的一个155 Mb／s时隙，实现1∶N业务收敛功能，节省了带宽资源，同时所有业务可以共享ATM的VP-Ring保护。若SDH的通道或复用段保护启用，则可以方便的屏蔽掉ATM的VP-Ring保护。

　　针对未来3G移动通信技术的BTS接入到NodeB或NodeB接入到RNC的应用场合，在无线接入层采用具有ATM处理能力的MSTP设备可以大大简化网络结构。采用MSTP组成的自愈环结构可以覆盖多个基站，解决了多个Node B的业务上联问题，该环网的速率可以达到155 Mb／s或更高速率的STM-N，随着业务的发展，可以通过增加多个ATM 155 Mb／s方式进行扩容，以满足3G无线容量的增加。此外，ATM处理模块还可以提供PVC专线和ATM组播业务。

　　3．3 MSTP在未来智能光网络的应用

　　下一代传送网络的远期目标是：采用自动交换传送网ASTN的体制，在现有的MSTP传送平面上，引入一个智能化的、通过软交换指令实现的控制平面，借以实现动态的SDH电路配置、光波长路由配置和灵活的各级带宽分配。

　　传统的SDH电路配置实际上是在网管系统的强行干预下而实现的性连接，耗时、耗力，而且效率根本不高，即使配置成功后也不会轻易更改。智能光网络的本质就是将传统的性连接(PC)改造成为软性连接(SPC)甚至交换式连接(SC)。业务层设备根据自身的需要，通过UNI信令发起带宽申请，控制层面的各智能网元内部设置呼叫控制器、连接控制器、路由控制器、协议控制器、策略控制器和链路资源管理器等构件，分工协作，共同完成智能化控制功能。智能网元间通过I-NNI或E-NNI信令协议处理，采取网络拓扑结构自动识别以及自动邻居发现等机制迅捷地建立连接通道，快速地为业务层网络建立承载通路，而且按照网络实际情况的需要，已经建立起的通路可以随时被释放和拆除，或换到新的连接通路。这样，整个传输网发生了革命性的变化，从原来静态的网络升级为交互式的、可以直接进行带宽租赁和盈利的智能光网络。

　　4 结 语

　　多业务传输平台MSTP的出发点是充分利用人们所信赖的SDH技术，特别是其保护恢复能力、确保的延时性能和强大的网管能力，将其加以改进以适应多业务应用，支持二层乃至三层的数据智能[4]。思路是将多种不同业务直接或经过处理后再通过VC级联等方式映射进不同的SDH时隙，而将SDH设备与二层乃至三层分组设备在物理上集成为一个实体，构成业务层和传送层一体化。

　　不同MSTP设备的互通性是规划电信网络中的关键因素，同时也是决定MSTP能否大规模应用的关键因素。自2004年起中国电信、中国移动、中国联通等各大运营商已组织了一系列由国内外主流MSTP制造商参加的大规模设备测试并取得了实质性的突破，在世界电信领域率先实现了GFP映射、VC虚级联和LCAS三种类型的互通。这些成果将在许多方面直接或间接地加速今后运营商将MSTP应用于城域传送网。而在MSTP设备上实现RPR，MPLS以及ASON层面的互通和组网将会成为业界关注的下一个焦点。

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