黄扬洁 　浙江省台州电业局调度所通信检修

　　摘 要：本文首先描述了多业务传输平台概念的提出以及发展历程，接着介绍其系统特色、关键技术与在实际应用中碰到的问题，最后讨论了多业务传输平台的发展趋势。
　　关键词：同步数字系列SDH 多业务传输平台MSTP POS/GFP/LAPS 弹性分组环RPR

一、MSTP概念的提出
　　MSTP概念最初出现在国内是在1999年10月北京国际通信展上，当时在以TDM业务为主的传输网中，出现了数据业务的传送要求，华为公司适时把握了网络的发展需求，提出了多业务传输平台MSTP的概念，并展出了相关设备，采用SDH平台来传送以太网和ATM业务，实现传输网的多业务承载和传送，提高城域传输网的可经营性，这个新的理念吸引了各运营商的眼光，成为当年北京国际通信展上光网络的最大亮点。
多业务传输设备是由传统SDH设备发展而来，传统的SDH设备只能支持电路交换和接入，数据业务的接入需要附加的设备。因此，增加了设备成本，提高了维护难度。

　　MSTP多业务光纤传输平台，大大简化了系统的构成，可以直接提供多种业务的接入，从而大大减少了维护费用。同时，也避免了设备相互之间的互通问题。

二、MSTP的发展历程
　　综观国内MSTP的发展，可以分为四个阶段：第一阶段是雏形阶段（Original stage），出现在2000年前，在此阶段，SDH设备采用数量较少的通道对以太网业务实现透明传送，可以为运营商提供远程局域网互连，通常并不对外开展运营整体功能较弱；第二阶段是灵活阶段（Flexible stage），出现在2001年和2002年之间，在此阶段，SDH已经演化成为符合国标要求的MSTP，除以太网透传功能外，还能提供以太网L2交换以及ATM业务的接入和汇聚功能，设备功能焕然一新；第三阶段是动态阶段（Dynamic stage），出现在2002至2003年之间，在此阶段，RPR处理功能已经融入MSTP，可以实现以太网带宽的统计复用、公平的带宽分配、更加严格的CoS和QoS以及愈发安全的用户隔离功能；第四阶段是智能阶段（Intelligent stage），将在2004年后出现，即在SDH传送网的层面上，增加智能化的控制层面，从而快速响应业务层的带宽实时申请，并更多地采用交换式连接来建立SDH电路或波长通道，还能根据实际运营的需要随时拆除、更新或重建电路或通道，为带宽租用和光虚拟专网（O-VPN）等运营场合提供了智能化的策略。
　　目前MSTP主要处于第二代，部分厂家提供支持RPR功能支持数据业务的第三代产品。

三、MSTP系统的主要特色
　　1、 可以利用传统的网络体系，支持多种物理接口。由于靠近接入网的边缘，MSTP系统必须尽可能多地提供各种物理接口来满足不同终端接入用户的设备要求。在保证兼容基于传统SDH网业务的同时，能够提供多业务灵活接入可以大大减少现有SDH设备重新升级的成本，这对于运营商的设备升级低成本是很重要的。典型的接口有：电路交换接口（DS－1、DS－3）、光口（OC－3、OC－12）、AT　Moc、以太网接口（10／100Base－T）、DSL和GE、FR、E1／T1等。
　　2、 简化网络结构，多协议处理支持。新构建的MSTP系统要实现数据业务的高效传输，必须尽可能地减少IP与Optical间的网络层次，而不是在SDH系统上另一层协议的叠加，通过增加可扩展的更细粒度业务交换控制模块，保证多种协议高效地复用传输，有效地利用光纤带宽。同时在MSTP系统中，接口与协议相分离，通过可编程ASIC芯片技术，可以实现对新业务的灵活支持，避免运营商对新业务的新设备投资。典型的多业务主要有：IP、ATM、SONET／SDH、Ethernet／FastEthernet／GigabitEthernet、TDM、FDDI、ESCON、FibreChannel。而且，随着新一代宽带接入设备的应用还将会出现许多新业务。
　　3、 光传输的容量保证低成本的容量提升。接入技术的发展刺激了用户更高的带宽需求，目前城域网核心带宽为240Gbit／s～400Gbit／s，边缘则为6Gbit／s～50Gbit／s。传统的SDH系统在高带宽提供方面存在重置设备的高成本，而DWDM系统也存在接入端成本偏高的问题。这样本着带宽有效利用的原则，MSTP系统提供带宽容量从OC－3／OC－12到OC－48／192、波长复用窗口从1310nm到1550nm的DWDM的平滑扩容，实现运营商的低成本扩容。
　　4、 传输的高可靠性和自动保护恢复功能。MSTP要继承SDH的保护特性，实现99．999％的工作时间、硬件冗余、小于50ms的自动保护恢复，这对于网络用户对服务的满意程度至关重要。
　　5、 高度多网元功能性集成，有效带宽管理。MSTP可集传统SDH网ADM／DXC／DWDM功能于一体，具有更细粒度的交换和交叉连接模块，网络拓扑结构（线、网、环）的逻辑结构与物理结构相分离，实现了线路连接的快速提供，在任意节点提供业务内部处理，这样避免了大量的手工线路连接和复杂的网络间协调，从而大大降低了运营商的管理运营成本。

四、MSTP的关键技术
　　传统的SDH网络采用64kbit/s、n×64kbit/s、2Mbit/s、34Mbit/s和155Mbit/s电路开展话音业务、TDM专线业务和图像传输业务。MSTP需要在原来SDH设备上插入ATM、Ethernet处理单元，并升级系统软件，然后就能提供Ethernet透传、L2交换、灵活的VLAN划分、全双工流量控制、优先级控制、Ethernet带宽共享等功能。
　　 DSLAM和未来3G的业务需在原有SDH设备上增加ATM处理单元，就可以提供ATM VP/VC交换、1:N业务收敛、VP-Ring保护等功能。此外，MSTP可以利用ATM PVC功能开展ATM专线业务。所有业务，包括TDM、Ethernet和ATM，都可以共享SDH的保护制式。
从MSTP的体系结构来看，最关键的技术有以下三项：映射方式、级联方式和链路容量调整机制。
　　1．映射方式
　　目前有以下三种映射方案：
　　（1）通过点到点协议PPP将以太网数据帧转换成HDLC帧结构，然后映射到SDH的虚容器VC中，简称 POS。
　　（2）将数据包转换成LAPS结构映射到SDH虚容器VC中，这是我们国家提出的IP over SDH提案，已被正式批准作为国际电联标准，其标准号为X.85/Y.1321 IP over SDH。
　　（3）将数据包通过通用成帧过程（GFP：General Frame Process）的方式映射到SDH虚容器VC中。GFP是一种简单开放的数据业务封装技术，已被ITU定为SDH和OTN的标准封装协议G.7041，GFP 提供了一种通用的机制把高层客户端的数据流适配到光同步传输网络中。客户端的数据流可以是IP/PPP 、Ethernet MAC 帧、Fiber Channel、ESCON/SBCON 或者是其他固定速率的数据流。
　　2．级联方式
　　为了增强承载业务的灵活性，级联（Concatenation）技术在数据业务进入VC之前得到应用。级联分为连续（Continuous）级联或虚（Virtual）级联两种。
　　连续级联技术是将n个VC-12捆绑在一起形成一个整体VC-12-n，在VC-12-n所支持的净负荷C-12-n中建立一个LAPS（或HDLC）链路在SDH网中传送。当n个VC-12连续排列时为连续级联，通常以VC-12-n中第一个VC-12的POH作为级联后整体的POH，其缺点是n个VC-12必须地址相邻，带宽分配不灵活。
　　虚级联技术可以被看成是把多个小的容器通过指针操作级联起来，并组装成为一个比较大的容器来传输数据业务。这种技术可以级联从VC-12 到VC-4 等不同速率的容器，用小的容器级联可以做到非常小颗粒的带宽调节。
　　虚级联方式无需VC-X相邻，仅需通道终端设备提供级联功能即可。这种方式需要通道业务起始端和终止端各增加相应处理功能，接收端需引入一个缓存器以容纳额外的时延。
　　以100M带宽为例，对于连续级联，需要用一个VC-4来容纳，利用率为100M/150M＝67％；如果采用虚级联技术，则采用两个VC-3来容纳，那么利用率为100M/(50M*2)=100%。而且虚级联还可以充分利用各个分离的VC来进行数据容纳，可以更高提供链路的利用率。虚级联技术已经成为ITU G.707的国际标准。
　　3．LCAS
　　LCAS称为链路容量调整规程，它是基于虚级联的链路容量的自动调整策略。LCAS 是利用通道开销POH来实现协议的双向通信，调整原因可以是链路状态发生变化（失效），或者配置发生变化。LCAS易于按照需求进行动态带宽调整，例如可以对一天或者一星期中的不同时间段配置不同的带宽。当一部分成员失效时，保持正常的成员仍能传输数据。当失效的成员被修复时，能够自动地恢复虚级联组的带宽，从而远快于手动配置。在调整带宽时只是由于检测失效条件的时间造成毫秒级的误码，不会明显性中断业务。
　　LCAS主要是面向动态带宽共享性业务，可以充分提高链路利用率，和RPR的工作机制有异曲同工之处，这是一种重要的技术，在很大程度上既提高了传统SDH环路带宽利用率不高的缺点，又可以为数据业务提供电信接别的保护。
　　LCAS除了基本的G.7041标准支持之外，G.7042 还为LCAS支持动态带宽交换提供国际标准。LCAS直接影响到第三代MSTP技术的发展。

五、现阶段的MSTP应用中存在的几个问题
　　1、带宽利用率
　　目前MSTP仍以SDH为核心，诸如以太网这类基于统计复用的数据业务要经过复杂的映射协议，最终转化为SDH能够处理的多个VC4或VC12颗粒，才能在SDH网络中传输。一方面映射过程需要占用开销，另一方面每个数据端口所分配的VC颗粒是固定的，无法根据网络的实际流量动态调整。因此，与传统数据网相比，由MSTP组建的数据网灵活性和带宽利用率较低。其中前一个问题可以通过采用VC12虚级联技术和高效的映射协议解决，目前采用47个VC12的虚级联就可以达到100M的数据流量，所以绝对带宽利用率并不低。关键是端口容量无法动态自适应调整，在目前的应用中最终用户都是根据自身的带宽需求来租用电路，矛盾还不突出，随着运营商运营水平的不断提高，这个问题就会凸现出来。中兴通讯优化的策略是在MSTP中引入RPR技术，由MSTP为RPR提供若干路大颗粒的VC4通道，在VC4中的以太网带宽由RPR协议处理，在兼顾大量TDM业务传输的同时，实现真正意义上的数据端口带宽动态分配。
　　2、业务汇聚的效率
　　目前MSTP只能提供FE端口到FE端口的汇聚，无法高效地接入骨干层的数据设备，因此MSTP在现阶段主要应用在接入层以节省数据端口，而汇聚层的应用还比较少。随着中兴通讯在MSTP中推出更大容量的数据板，将出现FE端口到GE端口的业务汇聚，这将大大提高业务汇聚的效率，MSTP的应用领域也更加广泛。
　　3、MSTP设备的互联互通
　　虽然MSTP在SDH层面还不能实现统一网管，但还是能够通过光接口实现互通。对于MSTP的数据端口而言，由于各厂商采用的数据包至VC颗粒的映射协议不同，扩展开销字节的定义和使用不同，导致无法实现数据端口互通。例如上面的第一个例子，接入层通过光口接入核心层网络，在汇聚节点同样要通过光口连接到与接入层同一厂商的设备，用它作为网关，才能最终将数据业务汇聚输出。因此在所有厂商的映射协议统一之前，必须采用网关设备作为协议转换才能实现不同厂商的互通。解决该问题的办法就是尽快出台定义详尽的统一标准。

六、MSTP的发展趋势
　　MSTP将在目前第二代的基础上向第三代、第四代发展，引入RPR功能，将RPR技术与SDH技术相结合，向第三代MSTP发展。其实这只是一个准第三代的概念，因为并非采用RPR来承载所有的TDM流量和数据流量，在原来SDH承载TDM流量的基础上，将承载数据流量的SDH机制改为RPR机制。对于一个SDH环网，一些VC通道承载TDM业务，另外一些通道则承载RPR数据业务。当光纤切断时，承载TDM业务的VC通道进行复用段环倒换，而承载数据业务的通道则进行2层的RPR保护。
　　第四代的MSTP则是引入ASON功能、MEF UNI增加自动交换传送ASTN的控制平面，实现自动路由配置、网络拓扑发现、自动邻居发现、全网带宽动态分配等智能化城域传输。同时MSTP在支持基本的以太网技术上，还将支持数据网络的新技术标准，比如STACK VLAN、IETF GMPLS信令以及扩展等。
　　在提高数据传输效率方面也将不断改善，对于当前的数据通信来看，数据包长度呈现下降趋势，短包比率越来越高，而数据包是通过PPP/LAPS/GFP第一层次封装，然后再通过SDH第二层次封装。数据包越短，封装效率越低，系统处理负荷越重，因此在提高MSTP设备处理数据短包方面也将不断得到解决。