第7章SDH新业务应用

第7章SDH新业务应用【本章内容简介】本章分两节来阐述MSTP和RPR这两种新技术。第一节系统介绍了MSTP的发展历程、概念及其功能模型，以太网业务在MSTP上的传送实现方法，MSTP的组网保护建议，MSTP对3G业务的支持。第二节系统介绍了弹性分组环（RPR）技术的发展历程及其概念，RPR结构描述和MAC参考模型，RPR拓扑发现及网络保护功能和MSTP内嵌RPR技术的实现。【本章重点难点】MSTP的功能模型，以太网业务在MSTP上的传送实现方法，RPR结构描述，RPR的MAC参考模型，RPR网络保护，RPR带宽的公平调度。7.1多业务传送平台技术7.2弹性分组环技术小结7.1多业务传送平台技术7.1.1基于SDH的多业务传送平台技术的发展历程由于传统的SDH技术主要为语音业务设计，存在包括传送突发数据业务效率低下、保护带宽至少占用50%的资源、传输通道不能共享，导致资源利用率低、电路须通过网管配置、不能动态地改变带宽等诸多问题。对于SDH系统的未来走向，业界有两种声音：一是SDH系统需要不断增强和完善，以确定其下一代网络架构基础的地位，这一声音主要来自传统电信运营商；一是IP网络架构才是通信的未来，实施“capandgrow”策略（即停止一切新的TDM投资，所有的改造、扩容、新建均采用下一代技术产品）以简化SDH网络并最终放弃SDH网络架构才是明智之举。但是不管最终怎样，至少在以后相当长一段时间里SDH网络的基础地位是不会改变的。因为目前的SDH网络已经庞大得让传统的电信运营商无法从容地放弃（据调查我国各类电信运营商对SDH的总投资在2000亿人民币左右），经历网络泡沫的痛楚之后，在没有足够的可预见收入能使他们的“capandgrow”计划显得物有所值的情况下，运营商是不会再去一味盲目地追求新技术的，他们更多地考虑如何保持网络的平滑演进。在今天电信市场竞争日益激烈的情况下，传统电信运营商必须细分客户市场，提供差异化服务，而网络支撑能力和运维能力则是能否将差异化思想真正付诸实施的关键。SDH系统已被日益成熟的WDM系统逐渐逼至网络的边缘，网络边缘便意味着接入业务（信号）的多样性，虽然通过映射、级联等相应技术手段，传统的SDH技术可以传输几乎所有的数据格式（IP、ATM等），然而传统SDH技术的带宽是通过集中网管系统指配的，而且以4倍带宽增减，这便与数据业务带宽动态的特性相悖。传统电信运营商对增长迅猛的数据业务需求，当务之急便是寻求一种基于SDH网络架构的、支持多业务的、高集成度的、高智能化的、标准统一的传输解决方案来同时承载TDM和数据业务，动态配置信道带宽，以改进和完善既有SDH网络，整合分离的SDH层、ATM层和IP层，保护现有投资，提高网络生存能力。于是，被称为下一代SDH技术的多业务传送平台（MSTP）技术应运而生。MSTP技术就是依托SDH技术平台，进行数据和其他新型业务的功能扩展。MSTP构建统一的城域多业务传送网，将传统话音、专线、视频、数据、VOIP、IPTV等业务在接入层分类收敛，并统一送到骨干层对应的业务网络中集中处理，从而实现所有业务的统一接入、统一管理、统一维护，提高了端到端电路的QoS能力。伴随着电信网络的发展和技术进步，从2000年开始，MSTP快速经历了从支持以太网透传的第一代到支持二层交换的第二代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。中国通信标准协会于2002年发布了关于MSTP的行业标准，《基于SDH的多业务传送节点的技术要求》（编号：YD/T1238—2002）。同时，中国通信标准协会还制订了《基于SDH的多业务传送平台的测试方法》，对厂家设备的入网验证，为多厂家互通性测试方面提供了一个行业标准。7.1.2MSTP的概念及其功能模型1．MSTP的概念基于SDH的MSTP是指基于SDH平台，实现TDM、ATM及以太网业务的接入处理和传送，并提供统一网管的多业务综合传送设备。MSTP技术的基本特征是通过对以太网数据帧和ATM信元的封装，实现基于SDH的多业务综合传送。MSTP技术是为适应城域综合传送网建设要求，从SDH技术发展起来的一种新兴综合传送技术，是传统SDH技术的延续和发扬，它的出现延长了SDH技术的寿命。MSTP技术具有如下几个主要特点。（1）支持多种业务接口（2）带宽利用率高（3）组网能力强（4）可实现统一、智能的网络管理，具有良好的兼容性和互操作性2．MSTP功能模型MSTP设备应具有SDH处理功能、ATM业务处理功能、以太网/IP业务处理功能，关于MSTP设备的功能模型在YD/T1238—2002《基于SDH的多业务传送节点技术要求》中做了规定。其整体功能模型如图7-1所示。图7-1基于SDH的多业务传送节点基本功能模型（1）SDH功能（2）以太网透传功能图7-2以太网业务透传功能块基本模型（3）以太网二层交换功能（可选）图7-3以太网二层交换功能块基本模型（4）以太网接口映射到SDHVC的要求（5）以太环网功能（6）ATM功能图7-4ATM处理功能块基本模型7.1.3以太网业务在MSTP上的传送实现由于SDH技术本身就是为TDM业务的传输而优化设计的，所以MSTP技术对TDM业务能够提供很好的支持，能够满足TDM业务的功能和性能要求。迄今为止，MSTP的ATM功能应用较少，本节内容主要分析以太网业务在MSTP上的传送实现。以太网处于OSI模型的物理层和数据链路层，遵从网络底层协议。以太网业务是指在OSI第二层采用以太网技术来实现数据传送的各种业务。。以太网业务在MSTP上的传送实现过程：以太网业务通过Eth端口进入，经过业务处理、二层交换、环路控制后，再对其进行封装、映射，然后通过SDH交叉连接，加上复用段开销、再生段开销最终形成STM-N线路信号发送出去。以太网业务在MSTP上的传送过程及每个环节涉及的相关内容如图7-5所示。图7-5以太网业务在MSTP上的传送过程其中Eth端口、端口业务处理、二层交换等内容在相关通信课程中已学习过，这里不再阐述。环路控制中的RPR技术在7.2节中会作详细介绍。接下来主要分析MSTP承载以太网业务的核心技术即封装和映射过程中相关的关键技术1．封装中的关键技术—通用成帧规程（GFP）图7-6GFP和传输通道关系图图7-7GFP映射方式2．映射过程中的关键技术—虚级联（VCAT）实际应用时，数据包所需的带宽和SDHVC带宽并不都是匹配的，例如IP包可能需要高于VC-12带宽但又低于VC-3的带宽，可行的办法是用级联的办法将X个VC-12捆绑在一起组成VC-12-X，在它所支持的净荷区C-12-X中建立链路。这种方式容易配置，不要求负载平衡，没有时延差的问题，便于管理，适于支持高速IP包传送。级联方式分为连续级联与虚级联两种。（1）连续级联（2）虚级联图7-8连续级联和虚级联示意图3．映射过程中的关键技术—链路容量调整方案（LCAS）虚级联需要改进的地方在于如果虚级联中一个VC-n出现故障，整个虚级联组将失效；数据传输具有可变带宽的要求，例如每天的每个时段业务量不同，或一个星期中的每一天也会有不同的带宽需求。解决方案是采用虚级联和LCAS协议相结合的办法。链路容量调整方案（LCAS）协议是ITU-TG.7042标准规定的处理虚级联失效和动态调整业务带宽的专用协议。LCAS协议提供了一种虚级联链路首端和末端的适配功能（即只存在于虚级联的发送和接收端适配器中），可用来增加或减少SDH/OTN网中采用虚级联构成的容器的容量大小。LCAS协议的功能：（1）可以通过网管的控制，增加或者减少VC级联组中VC的数量，而不影响业务，即可以在线增加或者减少带宽；（2）可以自动地去掉/增加VC虚级联组中出现故障/正在修复的VC通道。LCAS协议有如下优势：（1）虚级联组（VCG）中部分VC成员失效时，可以通过自动去掉失效成员并降低VCG带宽，使其他成员仍能传输数据（由于有握手过程，电路不会断），这是一种新的数据业务保护机制；（2）可根据业务需求，通过网管调整链路带宽，并保证带宽变化时数据传输的连续性；（3）可利用LCAS构造端到端的保护（使一个虚级联组中的成员经过不同的物理路径，当部分发生故障时，仅造成数据通道可用带宽降低，业务不会中断）。7.1.4MSTP组网保护建议MSTP应支持保护倒换功能，可选用复用段保护（MSP）、子网连接保护（SNCP）、ATMVP保护和以太网保护（STP）。其中MSP和SNCP遵照TIU-TG.841、G.842，ATMVP保护遵照ITU-TI.630标准。1．复用段保护倒换准则光缆线路系统的复用段保护倒换准则为：出现下列情况之一进行倒换，倒换时间小于50ms（注意：该指标是指有效传送距离在1200km以内的情况下）。（1）信号丢失（LOS）。（2）帧丢失（LOF）。（3）告警指示信号（AIS）。（4）信号劣化。2．子网连接保护SNCP倒换准则子网连接保护准则为：出现下列情况之一进行倒换，倒换时间小于50ms。（1）指针丢失。（2）通道AIS。（3）信号失效。（4）信号劣化。3．以太网业务保护倒换以太网业务的保护包括以下保护方式及准则。（1）以太网业务透传保护：直接利用SDH提供的保护，包括复用段保护、子网连接保护。（2）以太网二层交换保护：采用分层保护方式。物理层采用SDH提供的保护，包括复用段保护和子网连接保护；MAC层采用STP协议保护。当MAC层倒换与物理层倒换同时发生时，应采用相应策略以保证两种倒换不会重叠发生。例如可以采用拖延MAC层倒换时间来支持物理层倒换。4．ATM业务保护倒换ATM业务的保护包括以下保护方式及准则。（1）ATM业务透传保护：直接利用SDH提供的保护，包括复用段保护和子网连接保护。（2）ATMVP保护倒换：采用分层保护方式。物理层采用SDH保护来提供ATM业务的保护；ATM层采用ATMVP保护。当ATM层倒换和物理层倒换同时发生时，应采用相应策略来保证两种倒换不会重叠发生。例如，可以采用拖延ATM层倒换时间来支持物理层倒换。5．MSTP的网络级别和设备级别保护从MSTP组网保护倒换方式的采用这一角度来看，应考虑MSTP的网络级别保护和设备级别保护。（1）对于网络级保护方案，MSTP系统应支持MSP、SNCP和PP多种保护方式，如果其位于接入网系统，从综合资源的利用率和安全因素考虑，建议采用PP保护方式；而对于相交环、相切环，建议采用子网连接保护方式。①对于工程中的环形网，MSTP设备应支持二纤单向通道保护、二纤复用段共享保护和四纤复用段共享保护。对于用户是采用二纤单向通道保护还是二纤复用段保护方式，应可根据自己的需求，通过软件就能进行配置的。MSTP设备采用二纤复用段共享保护的倒换时间一般应小于50ms，采用通道保护方式环形网的倒换时间应更短（不超过10ms）。②以太网业务在网络级上应可借助SDH相应的保护机制实现。（2）对于设备级保护方案在工程中的各类MSTP设备，为了保证用户业务的不中断性，在考虑强大的网络级保护的同时，应可根据用户的实际需求提供切实可行的设备保护方案。①对于位于接入层的MSTP设备，建议主要考虑配置双电源板，利用其支持热插拔的功能，提供电源1+1热备份，任一电源板故障都不会影响整个系统乃至该站点的业务，在不中断业务的情况下可进行电源维护。②对于位于汇聚层的MSTP设备，建议采用强大的设备级保护：利用其分布式交叉体系结构提供业务交叉的无缝切换；采用不同的两块光板提供环路的东、西向接入，从而任何一块光板故障都不会影响该站点的业务；双电源、双外部时钟源及双时钟总线能确保系统强大的可靠性；所有业务板都支持热插拔，能保证站点业务在不中断的情况下实现系统的维护。7.1.5MSTP对3G的支持3G业务的发展会对传输网提出越来越高的要求，多业务处理能力、强大的调度功能将是传输设备发展的重要方向。MSTP设备可实现多种业务在统一传输平台的传送，与3G系统传输的结合是其最新的发展之一。采用MSTP构建3G传输网，在接入层可以对业务进行透传，保证业务的高质量接入