城域网方案选择与MSTP的技术进展

　　目前，全球对网络带宽的要求以超过“摩尔定律”300%的速度飙升，城域网上的数据业务流量已超过了传统的语音业务，如何高效、低成本地构建能支撑大量数据业务的宽带城域网已成为众多运营商和设备制造商共同的热点。

　　就IP的承载方式来看，主要有以下几种城域网技术流派：IP通过ATM承载，然后ATM业务在传统的SDH/SONET网络中传输；IP通过ATM承载，在ATM交换机之间直接通过光纤连接，构建一个纯ATM网络；IP通过SDH/SONET承载，IP业务直接在传统的SDH/SONET网络中传输；IP（Ethernet）直接在光纤中传输。

　　传统的数据传输技术：ATM与POS

　　ATM技术的诞生就是为了满足数据业务发展的需要，其统计复用模式对于数据业务来讲具有很高的带宽利用率，同时能提供较高的QoS（服务质量），这点是SDH无法比拟的。但是，ATM高效的背后是不可避免的复杂，这种复杂的机制带来了成本的高昂和维护的难度，这是ATM所面临的最大问题，因此一直以来，ATM技术未能得到普及。同时，ATM不适合承载语音业务，这也极大地限制了ATM在城域网的应用，毕竟当前语音业务的收入占了运营商收入的绝大部分。

　　SDH技术构建的传送网络是一个成熟的标准TDM系统，最初是面向语音业务的，其最大的特点在于优良的网络保护和管理能力，但这种TDM系统对于承载具有突发特性的数据业务存在先天不足，效率低下且灵活性不足。POS（IPOverSDH，以前也叫PacketOverSDH）技术主要应用于广域网的点对点通信，用来在高端路由器之间传输数据业务，其基本原理就是采用PPP协议将IP报文直接封装在SDH的净荷中（VC4/VC3/VC12），通过SDH网络传送。POS口的速率从155M到2.5G，目前应用较多的是高端路由器的155M光/电口。

　　以前，不管是ATM还是POS口，同SDH传输网对接时，传输网络仅起到一个透传的作用，业务级别为VC4。

　　以太网的兴起

　　1999年以前，以太网最高速率局限在100Mbps（FE），因此仅适合在局域网（LAN）中使用，随着吉比特以太网（GE）技术的日渐成熟，以太网逐步应用到了城域网（MAN）之中。现在，10吉以太网（太比特以太网）的技术标准已经基本完善，但相应产品还不够成熟和丰富，因此应用范围并不广泛。

　　同其他局域网技术，如令牌环（TokenRing）相比，以太网技术的最大特点在于简单，简单意味着成本低廉，加上历史的一些因素，以太网已经占了局域网90％以上的市场，尤其在国内，几乎看不到其他技术构建的LAN。当然，这种简单的背后意味着以太网本身缺乏QoS和OAM（网络管理），这种缺陷往往只能通过高层协议来弥补，这也限制了以太网在LAN之外的应用。

　　哪种组网方式更适合城域网

　　显而易见，数据封装的层次越多、复杂度越高，会相应地成本增加、效率下降，组网的灵活性也相对减弱，这是建设城域网时要考虑的一个重要因素。

　　显然在ATM交换机之间直接通过光纤连接要好于ATM业务在传统的SDH/SONET网络中传输，因为减少了其中的SDH层，组网方式更为灵活，不存在SDH网络的拓扑限制。但在SDH网络已经存在的情况下，此种组网要消耗额外的光缆资源，在城市光缆资源日渐紧张的今天，这也成为一个必须考虑的重要因素，同时它也不具有SDH网络优良的网络保护能力。POS技术的效率不高，灵活性低，虽然技术较为成熟，但配置POS口的路由器价格昂贵，并不适合应用于城域网，尤其是接入层。

　　IP在光纤中直接传输技术是随着GE技术的成熟而提出来的，其核心是在三层交换机之间通过GE直接互联，构建一个纯粹的交换网络。这种组网方式同样存在浪费光纤资源和缺乏高效保护的问题，并且GE的最大速率也限制在1Gbps，不能满足日益增加的带宽需求，因此又引入了城域波分技术，利用其中的一波或者几波来透明传输GE/SDH信号，能同时满足数据和语音业务需求，节省光缆资源。但无论是在裸光纤中还是波分中传输GE，都不能克服以太网本身的固有缺陷，如网络难以管理、缺乏保护等，值得庆幸的是随着相关协议的丰富和完善，这些问题都已经或逐渐在解决。

　　在城域网采用以太网技术，最突出的优点就是高效且成本低廉，这是其他任何技术都无法比拟的。由于不同速率的以太网采用相同的帧格式，在各种以太网之间可以实现“无缝”桥接，因此在以太网构建的LAN和MAN之间，数据不用经过额外的转换，大大降低了成本并提高了效率。

　　目前，10G速率的SDH技术已经成熟并投入大量应用，暂时突破了带宽的瓶颈，但由于SDH技术本身的限制，其可扩展性不佳，并不适合未来的宽带城域网。综合来看，基于DWDM技术的多业务传送平台将是宽带城域网的最佳选择，可以预见今后的宽带城域网将采用如下组网模式：骨干层采用DWDM技术构筑一个环形多业务传送平台，汇聚层和接入层具有灵活的拓扑结构，采用以太网技术和SDH技术分别传送数据和语音业务，整个网络能够动态地提供客户层信号所需的带宽并迅速扩展业务类型。

　　MSTP的产品特点

　　MSTP（Multi-ServiceTransportPlatform）——综合业务传送平台的概念是我国几家通信设备厂商共同提出的，于2001年4月正式起草相关技术标准，2002年2月完成了报批稿提交。

　　MSTP产品的发展主要划分为4个阶段：传送，即Ethernet和ATM的透明传输；交换，即Eth－ernet二层交换和ATM交换；共享和保护，即RPR和VP-Ring；拓展，即DWDM（OADM）和智能特性。其中前3个阶段都是基于SDH传送网的，将Ethernet和ATM业务封装在SDH网络中传送并完成其他相关功能。第4阶段的智能特性目前还属于规划预研阶段。

　　目前，MSTP系列产品主要提供Ethernet和ATM两种数据特性，它仍然是基于SDH网络的，此种组网技术本身是落后的，效率相对也是最低的，那为什么还能占领大量市场呢？最重要的一个原因是，通信市场正逐步从技术导向型转变为应用导向型，运营商面对日渐激烈的竞争，不得不考虑网络的建设和维护成本，而MSTP产品正好满足了运营商目前的需求，是一个技术、功能与成本的折中选择。对于少部分新兴的纯数据业务提供商来讲，由于没有支撑语音业务的需求且网络规模相对较小，所以一般不会选择MSTP产品，而倾向于其他网络技术尤其是以太网技术。

　　就ATM特性来看，一些公司的MSTP产品能够提供汇聚和VP-Ring保护功能。以前，SDH网络只能单纯地透传ATM业务，一个ATM接入点要占用SDH网络至少一个VC4的带宽，同时还要占用中心站点ATM交换机相应的端口，而往往实际业务根本不需要如此大的带宽，这就造成了SDH传送网络带宽和中心站点ATM交换端口的极大浪费。MSTP提供的汇聚功能很好地解决了这一问题，它能够将不同端口、不同站点的ATM业务流量汇聚到同一个VC4中，最大限度地提高了带宽的利用率并节约了ATM交换机端口，极大地节省了建网成本。在SDH层已具有保护功能的情况下，VP-Ring保护功能的意义不大，仅在ATM特性单板的单个内部端口故障或系统某个VC4通道故障等SDH保护不能启动的情况下才能发挥作用，但这种保护功能是以牺牲带宽为代价的，因此具体应用时要根据带宽富余情况考虑是否采用VP-Ring保护功能。

　　POS技术不适合应用于城域网，它的不足在于效率低下且价格昂贵，相比起来，EthernetOverSDH技术将整个以太网帧封装到SDH净荷中传送，效率比POS技术还要低，但为什么它反而构成了MSTP最关键的要素并得到了广泛的应用呢？主要有两个原因：一是，POS技术构建的网络的昂贵之处并不在于SDH传送网本身，而是在于配置POS口的路由器，而MSTP产品能够直接和各种具有Ethernet接口的设备对接，不需要路由器配置POS口，因此极大地节省了成本。二是，MSTP产品提供较多的Ethernet接口，增加了组网的灵活性，同时其提供的带宽是能灵活配置的，方便管理，而POS技术虽然也可以进行带宽的调整，但其配置繁琐甚至牵涉到硬件改动，并不实用。当然，不可否认Ether－netOverSDH技术的效率相对是较低的，即使是采用GFP或其他新协议来完成Ethernet与SDH之间的映射，这也是一直以来其他技术流派抨击MSTP的主要论据，但随着MSTP产品的成功应用，这种攻击言论越来越少，即使有也不再具有什么杀伤力，因为目前仅有MSTP产品才能较为完善地同时支撑传统语音业务和数据业务。

　　MSTP产品体系与需要解决的问题

　　ATM特性方面已形成了一个较为固定的模块，近期预计不会再推出新的功能产品。

　　Ethernet特性是MSTP的重点，主要有以下几种版本特性。

　　1.实现Ethernet透传和汇聚功能的单板。以目前太原电信大规模应用的各型号ET1V1版本为代表，同时厂家在进一步开发基于各个产品平台、使用ML-PPP/LAPS/GFB协议、映射颗粒为VC12/VC3/VC4的Ethernet特性单板，提供GE光接口，使用LAPS协议及VC4虚级联技术。

　　2.实现Ethernet二层交换功能的单板。以ET1V2版本为代表，在二层交换的功能基础上实现了带宽动态共享、带宽收敛等新功能，并支持基于IGMPSNOOPING的三层组播，同时在EGT的基础上开发支持VPN、MPLS的SS61EGS单板。

　　3.实现RPR（弹性分组网）功能的单板。RPR是目前解决城域网带宽利用率问题最有效的技术方案，主要有两种实现方式，一种是在裸光纤上运行的纯RPR，一种是在SDH网络上运行的内嵌式RPR。

　　MSTP产品还可提供DDN（数字数据网）、ESCON（企业系统互联）等其他特性，形成了一个基于SDH平台、包含丰富数据特性的完整的产品体系。

　　除了效率较低这个固有问题之外，目前MSTP产品主要的不足之处在于产品功能较为单一、技术较为落后，如不支持GFP协议（通用成帧协议）、不支持LCAS协议（Linkcapacityadjustmentscheme，这个技术可动态地调整用来映射所需业务的虚容器数量，从而适应不同的业务带宽需求）。同时，单板容量不高、处理能力较弱，不能满足部分高端应用。

　　另外，各个产品之间的互通性较差，这也是MSTP标准和技术不够成熟完善的体现。由于MSTP技术还在不断发展之中，尚未形成一个统一的完整的标准，同一厂家不同时期的产品往往采用不同的协议来完成数据帧与SDH之间的映射，因此产品的前后兼容性较差。

　　一个完整的城域网是集接入、交换（路由）、传送为一体的全业务网络，虽然MSTP产品能够在完成传送任务的同时提供一定的接入和交换功能，但并不能完全替代传统的数据设备，其仍定位于业务传送平台。随着技术的发展和业务的多样化，某些业务功能不再是依靠单一产品能够实现的，因此，要构建一个先进、高效的城域网，仅依靠MSTP系列产品是无法实现的，要和接入尤其是交换（路由）系列产品紧密配合，站在网络整体的角度来统筹规划。相信随着MSTP标准和产品的不断发展与完善，MSTP会在城域网建设中发挥更大的作用。
作者：太原市电信分公司 李海洲   来源：人民邮电报