基于SDH 的多业务传送节点的发展

信息产业部电信传输研究所 张成良

信息产业部邮电设计院 陈君玲

　　随着业务种类的增加和业务量的迅猛发展，城域网在电信网的作用越来越重要。与骨干网相比，城域网具有业务种类多、业务调度转接多、业务流量变化大的特点。由于业务量急剧增加和业务类型的变化，运营商面临着对城域传送网络重新规划设计和建设的任务。如何进行有效的规划，保证从过去单纯满足话音传输为主、相对静态的网络过渡到支持多业务、动态可扩展性强的网络是各个运营商都关心的问题。

　　城域网技术具有多样性，没有一种像长途传输SDH那样的主流技术，成本也是对城域网技术的重要考验。目前城域网主要有三种技术：基于SDH的多业务传送节点（或多业务传送平台MSTP-Multi-Service Transport Platform）、基于WDM 系统METRO WDM 技术和RPR弹性分组环技术。每种产品都有自己的代表厂商。从应用上看，基于SDH 的多业务传送节点在近 2年内将是城域网建设的重点。

一、城域传送网的特点

　　目前在北美市场上已经出现长途带宽过剩,许多长途公司一夜之间破产。带宽过剩的一个重要原因在于用户无法享受带宽所能提供的各项业务,在城域网部分出现了瓶颈。某些运营公司拥有一定规模的长途网络，却无法有效地接入用户。随着互连网的高速发展，城域网业务量将有比较大的发展。特别是接入网和各网站镜像站点的建立，建立高效经济的支持多业务的城域网已经成为各运营公司的竞争重点。

　　城域网本来是一个计算机网的概念，至少目前从事数据的人们谈论的城域网依然是城域数据网。从事数据和从事传输的人们谈论的城域网并不是一个网络，一个从数据组网考虑-例如路由器的配置，一个从传输节点的考虑，综合各种业务的接入和承载。为了区别于从事数据人们谈论的城域网，我们称之为“城域传送网”。城域传送网是本地传送网覆盖中心城市的部分，也是本地传送网在城市区域的具体表现,负责为同一城市内的交换机、基站、路由器等业务节点提供传输电路。城域网面向的不仅是普通用户，更要考虑大客户和企业用户等。城域传送网具有业务需求密集、业务量大等特点。由于主要以光纤作为传输介质，因此又称为“光城域网”。

城域传送网的业务类型多，需要各种类型接口，如ATM、IP 等。业务流量有一定的不确定性，受用户和应用驱动大，灵活性十分重要。电路调度多，变动次数多，需要有比较强的调度和电路配置能力。情况有些类似于今天大城市的城市交通，需要大量的立交桥(交叉机)。并且每个运营商、每个城市都有自己的特点，因此，多样化是城域网重要特点。

　　对于电信市场放开不久的中国运营者来说，并不是所有运营商都拥有城域传送网络。一些运营公司拥有庞大的城域网，多数运营公司只有部分支离破碎的电路，没有真正形成网络。即使中国电信这样的运营商。其城域网设计初始对象主要是基于TDM 电路交换的窄带业务，对数据和宽带业务考虑不够，有时必须对设备进行升级才能有效支持。传输数据业务（例如ATM、IP） 采用的分别组网的手段，并没有形成统一的传送平台，传送效率低、网络层次复杂。另外可扩展性也是一个问题，一旦引入新的宽带业务或业务需求矩阵发生变化时，则需要对网络进行十分重大的修改，非常不灵活。

　　二、基于SDH 的多业务传送节点

　　基于SDH 多业务传送节点是目前应用最多的产品。为了适应城域网多业务的需求，SDH从单纯支持2Mbit/s 、155Mbit/s 等话音业务接口向包括以太网和ATM等多业务接口演进，将多种不同业务通过VC或VC 级联方式映射入SDH 时隙进行处理。对于以太网一般采用PPP/GFP 映射协议，可以实现GE/FE 透明传输，有些设备把 2层交换的功能嵌入了SDH，支持多个GE口统计复用和MAC 层交换，支持VLAN 等应用，可以完成2层的所有功能。还有厂商将ATM 交换做到SDH 设备上，可以完成类似于ATM 交换机的作用。SDH 多业务节点将传送节点与各种业务节点融合在一起，各厂商只是融合程度不同。

　　基于SDH 多业务传送节点也存在一些不足，它要求各种业务必须映射到其特定帧结构，过程复杂且效率低，特别是其虚容器分配固定，很难满足具有突发性的IP业务需要。随着以IP业务为代表的新业务对传输需求的飞速增长，传统业务需求所占的比例将会不断下降，这种缺陷将日益明显。同时SDH是基于同步方式工作，需要时钟处理，成本比较高。

　　基于SDH 多业务传送节点的出发点是将2层或3层的功能作为SDH 附加功能来支持完成的。其对 2层或ATM 层处理都是与 SDH 处理相分离的，采用不同的模块完成，但都可以映射到SDH 的VC 时隙进行重组或交叉到群路接口。从功能上看，MSTP 除了具有SDH 功能外，还具有 2层功能和ATM 功能，下面将分别讨论。

1．SDH 功能

　　对基于SDH的多业务传送节点，其SDH帧结构、VC映射部分还应满足G.707规范中对于级联、虚级联业务的要求，包括提供低阶通道VC-12、VC-3级别的虚级联功能或连续级联和提供高阶通道VC-4级别的连续级联功能或虚级联，并提供级联条件下的VC通道的交叉处理能力。

2．二层处理功能

　　数据业务的持续发展推动着运营商构建新一代的宽带城域网，以便于向广大用户经济有效、快速动态地提供带宽业务。以太网业务透明传输功能是指来自以太网接口的数据帧不经过二层交换，直接进行协议封装和速率适配后，映射到SDH的虚容器（VC）中，然后通过SDH节点进行点到点传送，功能块模型如图2所示。

　　基于SDH的多业务传送节点支持二层交换功能是指在一个或多个用户侧以太网物理接口与一个或多个独立的系统侧的VC通道之间，实现基于以太网链路层的数据包交换。

　　以太网是非常重要的一个业务，在局域网和城域网中应用十分多，也是MSTP 发展的主要推动力。实际网络中 MSTP 对以太网支持减少了POTS 口应用，可以直接采用GE/FE 接口进行传输，节省了系统成本，提高了网络灵活性。虽然目前规范只要求对以太网业务进行透明传输，从实际应用上看，对 2层功能的完全支持是必要的，可以节省以太网接口。在一个区域内支持VLAN 的应用，更有利于客户应用。另外通过VC-n虚级联技术，实现带宽灵活动态指配，节省了传输资源。

　　3．ATM 层处理功能

　　基于SDH的多业务传送节点的ATM层处理功能，其相关的协议参考模型和分层功能应符合建议I.321要求，功能特性应符合建议I.731和I.732要求。

　　一般对ATM采用分离交叉/交换矩阵进行处理。MSTP 对ATM 业务的支持目前仍然有一定的市场，特别是ADSL业务的发展，ADSL承载的宽带业务是基于ATM 的，多个DSLAM 通过ATM 45Mbit/s接口接入到MSTP上。MSTP完成了小型ATM交换机的功能，可以对业务进行统计复用，同时通过内部的交叉矩阵直接映射到SDH的VC 通道中进行传输，简化了网络层次。目前对ATM 业务支持对于一些运营商仍是必要的。

　　4．网络管理功能

　　基于SDH 多业务传送节点网络管理系统应完成标准管理信息的交换及安全管理、配置管理、故障管理和性能管理。管理对象包括SDH、ATM、以太网。可以在一个平台上实现对各种业务和SDH通道的统一管理。管理的颗粒可以从SDH的VC 到ATM的VP，再到VLAN 的指配等。另外网管系统还必须具有后向兼容性，可以与过去SDH 网管系统兼容。

　　三、MSTP 的应用

　　MSTP 对2层的支持被许多人认为是传输设备的重大变化，2层网络从单纯的局域（一个学校、企业内）可以扩展到整个城市甚至长途。但是2层缺少路由功能，必须采用MAC 地址交换，而且存在广播风暴等问题决定了2层的网络不能无止境扩大，在网络规模达到一定程度后，必须引入3层及其以上功能（路由器）。MSTP 并不能代替路由器，但在一定程度可以简化路由器要求，POTS 接口可以改为GE/FE 接口，以降低系统成本城域传送网的节点设置、网络布局应充分考虑IP网、话音、基站、ATM等业务的分布，以满足传送网对各种业务网络的综合承载。由于IP 业务将成为业务的主体，因此MSTP传输层面与路由器配置配合是一个很重要问题。目前运营商在大中城市城域数据网骨干层面，路由器多采用POTS互联方式(2.5Gbit/s SDH接口或者WDM接口)组建。POTS 方式的优点是比较成熟，容易维护管理，缺点是只能实现点到点的连接，灵活性差。因此在城域网骨干层面，则可以采用常规10Gbit/s SDH或城域WDM 系统，不一定采用具有丰富接口MSTP，骨干路由器要求全网状连接，可以在骨干传输节点建立全网状光纤连接或虚拟波长连接。而在大中城市城域数据网会聚层面一般采用POTS(2.5Gbit/s或155Mbit/s SDH链路)或者千兆以太网(光纤直连)互联，则可以采用MSTP来组建，MSTP更大的需求应在城域网的会聚层面和接入层面。采用MSTP技术，可以实现在传输设备上直接提供以太网或ATM接口，降低传输成本，适合作为网络边缘的融合节点，可以应用在局间或POP间，乃至大型企事业用户驻地，支持混合型业务量特别是以TDM业务量为主的混合型业务。

　　另外，为了提高电路调度和配置能力，必须提高单节点设备的带宽管理能力和调度能力，采用高速率的SDH 传输系统。因此，10Gbit/s MSTP应该在城域网中占有重要地位。40Gbit/s TDM系统也主要会在城域网中应用，尤其是在网络结构复杂的大、中城市。

MSTP比较适合已经敷设大量SDH 网的运营公司，可以方便、有效地支持分组数据业务，实现从电路交换网到分组网的过度。经过10多年的不断改进，SDH从传输容量、业务汇集调度、恢复保护机制、网络管理、标准化等各个方面均得到了极大地完善。目前国内电信网络已经大量使用了SDH系统，并形成了一个相对完善的网络。对于中国电信这种传统运营商，基于SDH 多业务传送节点应是其应用重点。

　　四、总结

　　基于SDH 多业务传送节点出现是SDH 技术在新技术条件下的重要发展，在客观上大大地延长了SDH 的生命，有些人甚至称之为“新一代SDH ”。 MSTP比较适合于已经敷设大量SDH网的运营公司，可以方便有效地支持分组数据业务，实现从电路交换网到分组网的过渡，适合支持混合型业务量特别是以TDM业务量为主的混合型业务量，同时可以保证网络管理的统一性。

　　城域网最大的特点是多样性，每种技术都有其应用空间，我们不能简单地以一种方式来决定各个地区城域网的发展，应根据城市规模、业务类型、用户分布等选取合理的技术，并充分考虑与业务层IP 路由器的配置的关系，考虑两个层面的协调。同时发挥网管系统的强大能力，真正实现城域网内灵活的电路调度和端到端管理。

摘自　通信世界