MSTP

产生背景

　　MSTP伴随着电信网络的发展和技术进步，经历了从支持以太网透传的代MSTP到支持二层交换的第二代MSTP再到当前支持以太网业务QoS的新一代（第三代）MSTP的发展历程。

　　代MSTP：代MSTP以支持以太网透传为主要特征。以太网透传功能是指将来自以太网接口的信号不经过二层交换，直接映射到SDH的虚容器（VC）中，然后通过SDH设备进行点到点传送。代MSTP保证以太网业务的透明性，包括以太网MAC帧，VLAN标记等的透明传送。以太网透传业务保护直接利用SDH提供的物理层保护。代MSTP的缺点在于：不提供以太网业务层保护；支持的业务带宽粒度受限于SDH的虚容器，最小为2Mbps；不提供不同以太网业务的QoS区分；不提供流量控制；不提供多个业务流的统计复用和带宽共享；不提供业务层（MAC层）上的多用户隔离。代MSTP在支持数据业务时的不适应性导致了第二代MSTP解决方案的产生。

　　第二代MSTP：第二代MSTP以支持二层交换为主要特点。MSTP以太网二层交换功能是指在一个或多个用户以太网接口与一个或多个独立的基于SDH虚容器的点对点链路之间，实现基于以太网链路层的数据帧交换。第二代MSTP保证以太网业务的透明性，以太网数据帧的封装采用GFP/LAPS或PPP协议；传输链路带宽可配置，数据帧的映射采用VC通道的相邻级联/虚级联或ML-PPP协议来保证数据帧在传输过程中的完整性；实现转发/过滤以太网数据帧的功能；提供自学习和静态配置两种可选方式维护MAC地址表；支持IEEE802.1d生成树协议STP；支持流量控制，包括半双工模式下背压机制和全双工模式下802.3x Pause帧机制。

　　第二代MSTP相对于代MSTP的优势主要在多用户/业务的带宽共享和隔离方面，包括：提供基于802.3x的流量控制；提供业务层上的多用户隔离和VLAN划分；提供基于STP/RSTP等的以太网业务层保护倒换；一些还提供基于802.1p的优先级转发。但是，第二代MSTP的缺点也是明显的，包括：不提供QoS支持；基于STP/RSTP的业务层保护倒换时间太慢；所提供的业务带宽粒度受限于VC，一般最小为2Mbps；VLAN的4096地址空间使其在核心节点的扩展能力很受限制，不适合大型城域公网应用；节点处在环上不同位置时，其业务的接入是不公平的；MAC地址的学习/维护以及MAC地址表影响系统性能；基于802.3x的流量控制只是针对点到点链路，不能提供端到端的流量控制；多用户/业务的带宽共享是对本地接口而言，还不能对整个环业务进行共享。

　　第三代MSTP技术的诞生：第三代MSTP技术以支持以太网业务QoS为特色。它的诞生主要源于克服现有MSTP技术所存在的缺陷。从现有MSTP技术对以太网业务的支持上看，不能提供良好QoS支持的一个主要原因是现有的以太网技术是无连接的，尚没有足够QoS处理能力，为了能够将真正QoS引入以太网业务，需要在以太网和SDH/SONET间引入一个中间的智能适配层来处理以太网业务的QoS要求。由此，以多协议标记交换（MPLS）为技术特点的新一代MSTP技术——第三代MSTP技术应运而生。

工作原理

　　MSTP可以将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、WDM终端、网络二层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备集成为一个网络设备，即基于SDH技术的多业务传送平台（MSTP），进行统一控制和管理。基于SDH的MSTP最适合作为网络边缘的融合节点支持混合型业务，特别是以TDM业务为主的混合业务。它不仅适合缺乏网络基础设施的新运营商，应用于局间或POP间，还适合于大企事业用户驻地。而且即便对于已敷设了大量SDH网的运营公司，以SDH为基础的多业务平台可以更有效地支持分组数据业务，有助于实现从电路交换网向分组网的过渡。所以，它将成为城域网近期的主流技术之一。

　　这就要求SDH必须从传送网转变为传送网和业务网一体化的多业务平台，即融合的多业务节点。MSTP的实现基础是充分利用SDH技术对传输业务数据流提供保护恢复能力和较小的延时性能，并对网络业务支撑层加以改造，以适应多业务应用，实现对二层、三层的数据智能支持。即将传送节点与各种业务节点融合在一起，构成业务层和传送层一体化的SDH业务节点，称为融合的网络节点或多业务节点，主要定位于网络边缘。

特点

　　（1） MSTP 将环路网络修剪成为一个无环的树型网络，避免报文在环路网络中的不断增生和无限循环。

　　（2） MSTP把整个交换网络划分成多个域，通过一棵公共生成树（CST）连接所有的域。

　　（3） MSTP设置VLAN 映射表（即VLAN 和生成树实例之间的对应关系），把VLAN 和生成树联系起来，在每个域内形成多棵生成树，生成树之间彼此独立，在数据转发过程中实现VLAN 数据的负载均衡。

　　（4） MSTP也具有快速收敛和快速故障恢复的特点。

　　（5） MSTP向下兼容STP和RSTP。

功能

　　（1）具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的接入功能；

　　（2）具有TDM业务、ATM业务或以太网业务的传送功能包括点到点的透明传送功能；

　　（3）具有ATM业务或以太网业务的带宽统计复用功能；

　　（4）具有ATM业务或以太网业务映射到SDH虚容器的指配功能。

关键技术

　　1.级联

　　VC级联的概念是在ITU-T G.707中定义的，分为相邻级联和虚级联两种。相邻级联指SDH中用来承载以太网业务的各个VC在SDH的帧结构中是连续的，共用相同的通道开销（POH）；虚级联指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。

　　2.通用成帧规程GFP

　　GFP是ITU-T G.7041定义的一种链路层标准，是一种对于以帧为单位组织的数据业务的简单有效的封装方式，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，是一种简单而又灵活的数据适配方法。GFP采用了与ATM技术相似的帧定界方式，可以透明地封装各种数据信号，利于多厂商设备互联互通。

　　3.链路容量调整机制LCAS

　　LCAS可以在不中断数据流的情况下动态调整虚级联个数，它所提供的是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，无须人工介入，在保证服务质量的前提下，使网络利用率得到显着提高。

　　4.多协议标签交换MPLS

　　MPLS是一种多协议标签交换标准协议，它将第三层技术（如IP路由等）与第二层技术（如ATM、帧中继等）有机地结合起来，从而使得在同一个网络上既能提供点到点传送，也可以提供多点传送；既能提供原来以太网的服务，又能提供具有很高QoS要求的实时交换服务。MPLS技术使用标签对上层数据进行统一封装，从而实现了用SDH承载不同类型的数据包。基于MPLS的MSTP设备不但能够实现端到端的流量控制，而且还具有公平的接入机制与合理的带宽动态分配机制，能够提供独特的端到端业务QoS功能。通过嵌入二层MPLS技术，允许不同的用户使用同样的VLAN ID，从根本上解决了VLAN地址空间的限制。此外，由于MPLS中采用标签机制，路由的计算可以基于以太网拓扑，大大减少了路由设备的数量和复杂度，从整体上优化了以太网数据在MSTP中的传输效率，达到了网络资源的化配置和化使用。

注意事项

　　（1）必须明确MSTP技术的应用模式与业务网之间的关系

　　MSTP技术是目前数据业务高速增长的环境下发展的产物，它正不断地朝着面向业务的趋势发展，而这种发展趋势不可避免地会在定位上与数据网之间形成部分重叠。因此，在引入MSTP时应明确，要充分发挥MSTP平台的业务功能，并不是简单地与数据业务网发生重叠，而是通过与数据业务网络的紧密结合，从全面意义上实现一个低成本而又充满竞争力的城域网；要明确MSTP技术的应用模式与业务网之间的关系，充分考虑与城域IP网、本地SDH网的统筹规划。

　　MSTP主要定位在城域网的汇聚层与接入层，为业务网提供接入与延伸手段，而不是完全替代业务网。在本地网络规划时，应根据现有的网络结构、目前的业务需求以及今后的业务定位，进行自我分析和自我定位，通过与数据业务网络的紧密结合，充分发挥MSTP平台的业务功能，使网络整体性能和总成本实现化。

　　（2）做好MSTP设备的选型工作

　　目前大部分厂商的MSTP产品对数据业务的支持能力各有不同，有的只能实现对数据业务的透明传输，而有的则具有二层交换能力；有的只支持以太网业务，而有的则同时支持以太网、RPR和ATM。并且由于以太网映射方式和带宽管理等有着不同的实现方式，目前不同厂家的设备还无法实现互连互通。因此在设备选型时应充分考虑MSTP产品对不同高层业务的支持方式以及与现有网络的互联互通等问题，要测试MSTP产品是否适用于运营商的应用环境。通过对技术和产品进行深入探讨，平衡技术和产品的先进性和成熟度的关系，才能够挑选出最为理想MSTP的产品和技术的组合，从全面意义上实现一个低成本而又有竞争力的城域网。在MSTP设备的选择上，应尽量采用同厂商设备，以加强业务的互通性和可管理性，并注意与现有主流设备的兼容。

　　（3）充分利用现有资源，提高传输设备的利用率

　　在应用MSTP技术时，还需根据业务需要和光缆资源情况来选择合适的组网方案，要充分考虑现有资源的消化利用、新增投资的最小化、网络的安全稳定性以及技术的可实现性等问题，坚持以应用推动网络建设的原则，积极整合和优化现有传输设备、传输通路组织和光缆线路资源，并注意与现有设备的融合。能够利用现有设备升级而代价又比较小的话，应尽量采取升级方式来实现MSTP功能，努力提高传输设备和通道的利用率。如：南平本地网SDH环网||期建于2002年，使用的是华为公司Optix2500+设备，不具备MSTP特性。而南平本地SDH环网|||期工程使用华为公司Optix 2500+（Metro3000）设备，具有MSTP特性。在南平本地SDH环网|||期工程建设时，就充分利用||期传输网的剩余通道以及设备的空闲槽位，在七个利旧站点中通过更换原有设备的主控板，并进行单板、系统软件版本升级来实现MSTP功能，同时在原有设备上增配ET1板（以太网处理板），实现了IP业务的接入和处理，限度的发挥传输网的效率。

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