福建联通城域网MSTP优化探讨

　　中国联通三明分公司数据部 杨大演

　　一、福建联通城域网现状

　　经过城域接入网一到三期的建设，福建联通城域网基本建成了一个以ATM＋IP技术为基础的宽带多业务网络平台，实现了“单一平台，综合业务”，即在一个网络平台上提供包括ATM、出租专线、帧中继、互联网接入、远程教育、远程医疗、电子商务、VPN、IP电话在内的各种基本数据业务和多媒体增值业务。网络结构分为三层：核心骨干层、业务汇接层和用户接入层。

　　1.骨干层

　　骨干层负责与其它网络的互连互通，提供大容量的业务调度能力和多业务传输能力，主要实现以下功能。

　　●通过UNI接口实现与数据骨干网的上联；通过E1，V5接口实现与PSTN前置交换机的上联；

　　●数据骨干网设备为LucentB-STDX9000、CBX500等和AX系列设备，可完成FR、ATM、IP、CES的接入；

　　●完成本地通信业务的汇接和业务疏导；

　　●实现与其它运营商数据网、GSM/CDMA移动通信网、长途通信网、IP电话网及IP数据网的互连互通；

　　●骨干层交换系统是华为的Radium(R)8750多业务综合交换机，它采用单一交换平台的双业务平面的技术在一个设备中稳定经济地承载ATM和IP两种业务，并能同时实现与ATM、IP两种类型设备的互通。

　　2.汇接层

　　汇接层负责区域内业务的汇聚和疏导，提供业务调度和路由能力、多协议处理能力和多业务接入能力，主要由SDH光纤传输系统和业务汇接点(POP)组成。

　　3.接入层

　　接入层负责将业务就近接入业务汇接点，即通过有线和无线方式完成从用户到POP点的接入。

　　尽管城域网有了很大的发展，但是GSM所带来的效益和仍在建设的CDMA使得福建联通把精力更多地集中到了移动通信网络上，所以，花费巨资新建大量城域汇接层节点的可能性非常小。目前POP点少、覆盖面窄，只能利用SDH传输富余带宽使用透明传输方式在距离很远的POP点、甚至于在中心机房骨干的POP点上实现用户所需业务。这种一个POP点覆盖区域太大的网络现状至少存在四方面的问题：

　　●POP以下网络拓扑多为星形结构，安全保护性差；

　　●用户至POP点之间带宽固定、不能灵活分配，传输资源浪费问题突出；

　　●需要采用大量不可统一网管的PDH、收发器、协议转换器、PCM等设备，网络运营能力差；

　　●单个POP点承载容量有限，使得网络的业务支撑能力受到制约。

　　那么如何在投资并不充裕的情况下解决上述问题？我们知道，随着对CDMA网络持续巨额投入，各地相配套的SDH传输网也日臻完善，福建全省95%以上的乡镇有了CDMA信号，同时也就有SDH传输延伸。如能实现对SDH网络进行技术改造，使之具备城域网汇接节点的多业务接入能力，那么这些问题就可以迎刃而解。

　　二、MSTP的技术优势

　　MSTP是以SDH平台为基础，同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，并提供统一网管的多业务节点，通过将多业务汇聚并高效适配的方式可以实现多种业务的综合传送。

　　当前的MSTP多业务平台多采用虚级联方式来完成级联业务的传输，它有利于资源的充分利用和负载均衡，能将多个物理流合并为单个逻辑流，实现传送层的链路汇聚。虚级联技术固然具有很多优点，但这种技术的引入将对SDH网络的业务健壮性带来冲击。因此，链路容量调整方案(LCAS)技术应运而生。LCAS是对虚级联技术的扩充，允许无损伤地调整传送网中虚级联信号的链路容量，而不至于中断现有业务或预留带宽资源，是一种收发双方握手的传送层信令协议。简单地说，LCAS的实施是以虚级联技术的应用为前提的，能够实现在现有带宽的基础上动态地增减带宽容量，满足虚级联业务的变化要求，还可以增强虚联级联业务的健壮性，提高业务的传输质量。

　　现已颁布的MSTP标准虽未对以太网到SDH虚容器的封装格式作严格的限定，但业界普遍看好GFP封装协议。因为它是一种面向无连接的新型数据链路层封装协议，能灵活支持现在和将来的各种数据协议的传送，提高现有SDH网络的带宽效率，为以太网帧提供简单经济的端到端连接，具有封装效率高、误码扩展小、无随机带宽膨胀代价等优点，尤其适合传输链路的应用。

　　应用MSTP技术不但保护了现有SDH网络投资，延续了运营商已有的SDH设备运营经验，而且也符合现有TDM业务收入占主体的实际网络运营状况。一方面，MSTP在传送上仍然采用的是SDH技术，这使得它能和现有的SDH网络融合，同时在对上层业务的承载上，通过采用多种新技术，如GFP、LCAS、VCAT等，使得数据业务可以通过SDH网络来传送，而且通过引入数据二层交换功能和RPR技术，可以对数据业务进行有效的处理，为联通的IP电话、企业电视会议、高速互联网、企业专线/VPN及语音等多媒体业务提供高安全、高可靠、有SLA保障的承载。RPR自身的特点如双环结构、环保护、带宽公平共享、拓扑自动发现、严格COS等，再加上MSTP自身的特点多业务传送、TDM良好支持、严格的时延抖动控制、成熟的管理、规模的应用等，两者优势的组合，可以针对不同业务应用需求形成不同的网络解决方案。

　　将MSTP技术运用到联通城域网汇接层和接入层主要原因如下。

　　●MSTP是在SDH设备的基础上，融合了以太网二层交换和ATM技术，能提供多种业务接口，适合实现城域网多业务汇聚；

　　●MSTP技术具有良好的扩展性、灵活的电路调度能力和强大的组网能力，适合各业务网络的综合组网；

　　●MSTP和SDH一样具有强大的电信级网络管理功能，可以实现对设备、端口和电路的丰富管理功能。

　　三、利用MSTP对城域网优化的原则

　　汇接层节点相对用户接入点数目较少、投资小，所以在引入MSTP优化城域网，可以考虑首先在汇接层引入MSTP，通过叠加新的MSTP传输平面实现对新业务的承载和处理。这样在汇聚层就形成了A/B平面。

　　传统SDH汇聚层组成的A平面主要负责TDM业务的传送，而新建的MSTP组成的B平面主要负责数据业务的传送，B平面同时可以实现A平面原有业务的分担或保护，这样可以大大提高系统的可靠性。尤其是如G/C网业务，通过B平面进行业务分担或保护，可以大大减少原来单SDH汇聚层时由于节点失效造成的大量业务中断。在B平面节点选取方面，可考虑现有网络中业务量集中或网络地位重要的节点。而在组网时，不一定完全按照原有汇接层的路由，而是应该按照业务的组成和流向重新规划，从而做到最优。对于设备选择，需要重点考虑设备所能提供的高低阶交叉能力，同时需具备强大的数据二层功能处理功能，可以进行汇聚或组成二层共享模式，在业务量大的区域，还需要设备具备内嵌RPR的功能。

　　有了MSTP的汇聚层面，可以通过各种接入方式，快速开展城域数据业务。由于城域数据业务具有流量不确定和难以规划的特点，在发展时，可以直接采用MSTP接入设备实现多业务的接入，也可以充分利用已有接入环空闲带宽，实现中间部分的接力，最末端采用接入层MSTP设备放置在用户端。另外，接入层MSTP设备在选取时应考虑价格低，功能强的设备，同时还需要能提供多样化的接口，能满足不同环境条件要求。目前有很多厂家开发出紧凑型的MSTP设备，体积远远小于早期的接入层SDH设备，同时可以提供集成度高的板卡，有多种方式的供电选择，非常适合接入层节点的建设。

　　四、利用MSTP优化现有网络

　　1.优化ATM网

　　福建联通现有城域网实现ATM/FR主要有两种方式，一是由POP点MA5100设备直接向其业务汇接范围的用户提供物理接口为155M、2M、2M以下等多种速率的ATM业务；二是通过SDH透传到ATM节点，最后由ATM节点的ATM业务板间接提供。

　　由于当时SDH传输覆盖水平和带宽容量的限制，早期建设的ATM网络拓扑结构不合理，一部分节点的传输基于SDH，但基本没有形成环保护，另一部分节点通过光纤直连Radium(R)8750。这样的网络不仅严重浪费带宽资源，而且业务调度能力和网络管理性能都比较差。如果采用MSTP设备进行优化，如图2所示，在有业务需求的区域，将SDH升级为MSTP，并把原先投资的ATM设备(如MA5100等)与MSTP融合在一起。

　　MSTP的速率为622Mbit/s，采用通道保护方式，用1个155M通道组成ATM共享保护环。ATM业务采用了逐点转发的方式，在每个站点将光路传输来的ATM业务经交叉处理后调度到ATM层。在ATM层将上游站点的业务与本站业务混合后转发到下游站点，实现了带宽共享。ATM业务的保护采用分层方式。对于光路和TDM业务的失效，优先启动SDH层的保护，延迟ATM层的保护。为避免SDH层和ATM层同时启动保护，可通过不同的保护时间，如SDH层的保护时间只需几十毫秒，ATM层的保护时间需几秒，在ATM层的保护尚未启动时，SDH层已完成保护，业务已恢复。如SDH层的保护没有成功，则启动ATM层的保护。对于ATM层的失效，由于SDH层无法检测到，只有启动ATMVPRING的保护，才能使本站ATM业务板的故障不至于影响下站ATM业务。所以，MSTP设备的保护更加完善。

　　2.优化IP网

　　福建联通城域接入网一期工程的IP网建设以MA5100或MA5200等多业务接入平台设备的设点布局为主，IP业务理所当然由这些多业务接入设备的以太网接口提供。二期工程开始IP网的组网思路发生了变化，在汇接层新增高端路由交换设备，在接入层则是中低端二、三层交换机的级联网络，走的是纯IP网络的路子。多业务接入平台上实现IP网MSTP优化可采取与ATM网优化相类似方法，这里不再赘述，图3是纯IP网络的MSTP优化方案。

　　若IP网由A、B、C、D和E五个节点组成。E为数据的汇接节点，A、B、C、D为数据接入节点，在联通城域网中通常是以太网交换机。如果没有MSTP设备，A、B、C、D站与E站为星形组网。使用MSTP进行优化，则可以在五个节点放置622MMSTP设备，省掉A、B、C、D的以太网交换机，仅在E站设路由交换机，利用MSTP设备以太网接口板的二层交换功能，从以太网接口板的多个以太网光口(一般每块以太网接口板有4～8个以太网光口)直接延伸至小区或大楼，且不同用户群可划分不同的VLAN，以保证信息的隔离，如图4所示。A、B、C、D可共享1个100M接至汇接节点E。在汇接节点，利用以太网处理板的汇聚功能，将从4个节点来的业务通过E的MSTP设备合并成1个100M接到汇接层节点的路由交换设备上。汇接点E还可带多个接入层环，每个环根据业务需求分享带宽。这种组网方式充分利用了MSTP传输网，简化了IP网的结构，节省了光纤资源和以太网设备及端口，在业务流量不太大、用户分布较广的联通城域网较为适用，也大大节省了投资。

　　结束语

　　福建联通城域网真正规模化发展是从2001年开始的，所以在城域网建设上技术起点较高，基本没有老设备、旧网络的羁绊，可以最大限度地采用最适合业务发展的新技术、新设备。而MSTP作为目前普编认可适应城域网发展的成熟技术，不论标准制定方面，还是厂家设备支持方面，都已经做好全面铺开的准备。尽快上马MSTP对于增强联通数据业务市场竞争能力可能带来质变性突破，而且因为基于SDH的MSTP非常适于构建3G传输网络，在MSTP网优方面的投入可以进一步保值增值。

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