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MSTP中国联通(集团)有限公司中国联通运维人员岗位培训丛书－传输专业内部资料注意保密MSTP技术原理RPR技术介绍MSTP业务从模拟通信进入数字通信，首先进入公众电信网络的是PCM。随着技术的发展以数字复用的需求出现了PDH技术。为进一步适应数字网络的管理、接口的统一以及灵活性等新需求，后来又有了SDH。•首次实现了大范围内的网络管理•基于容器的概念，出现了传输中的交换交叉。•容器的级联，实现了传送过程中网络带宽更为经济的使用。新一代SDH的演进背景既可以在完全与时钟同步下，又可以在准同步工作。支持保护倒换机制。远程配置开创了网络的可控制性。新一代SDH的演进背景在电信业务层的变化中，最引人注目的当属IP业务的出现，它的出现给以SDH技术为基础的传统传送网带来了较大的影响。由于传统SDH设备已不能满足传送网中既需传送数据业务，又需传送实时业务的需要。为此，人们采取了以下一些解决方案。采用多业务化的SDH传送体制——MSTP采用ATM的传送体制采用基于以太网标准的传送体制采用弹性分组环RPR新一代SDH的演进背景业务快速响应窄带话音业务网络安全保护网络灵活扩展带宽动态可调多媒体业务宽带数据业务3G业务集团专网电路自动配置NGN新兴业务类型传统SDH向MSTP的演进MSTP的提出MSTP设计的针对性以太网点到点透传MSTP(第一代MSTP)以太网二层交换MSTP(第二代MSTP)第三代MSTP以太网新业务传统SDH向MSTP的演进为在现有的SDH/SONET构架上提供Ethernet/IP/ATM等多业务接入技术上的发展主要体现在对以太网提供的支持上，包括最初的以太网点到点透传MSTP，以及当前提供以太网二层交换能力的MSTP，直到近来的第三代MSTP在近期TDM业务仍为主导的情况下，在步入纯IP宽带城域网之前，选择以SDH为基础的多业务平台方案是稳妥的可持续发展的策略MSTP的提出多业务接入QOS能力网络的快速配置线路接口数量和交叉连接容量的增大更为容易地实现网络速率的升级与拓扑的改进MSTP设计的针对性MSTP以太网接口的信号直接映射到SDH的虚容器(VC)中，进行点到点传送以太网透传租线业务业务粒度受限于VC，一般最小为2Mbps不能提供不同以太网业务的QoS区分不提供流量控制不提供多个以太网业务流的统计复用和带宽共享保护完全基于SDH物理层，不提供以太网业务层保护以太网点到点透传MSTP(第一代MSTP)一个或多个用户以太网接口与一个或多个独立的基于SDH虚容器的点对点链路之间，实现基于以太网链路层的数据帧交换相比第一代MSTP，第二代MSTP主要在带宽共享方面提供了一定改善提供基于802.3x的流量控制提供多用户隔离和VLAN划分支持提供基于STP/RSTP等的以太网业务层保护倒换一些以太网二层交换MSTP还支持基于802.1p的优先级转发以太网二层交换MSTP(第二代MSTP)第二代MSTP相对第一代MSTP有相当的技术提高，包括多用户/业务的带宽共享和隔离，但其缺点：1）不提供良好QoS支持，无法很好的取代利润丰厚的租线业务2）基于STP/RSTP的业务层保护倒换时间太慢3）和第一代MSTP一样，所能提供的业务带宽粒度也受限于VC，一般最小为2Mbps4）VLAN的4096地址空间使其在核心节点的扩展能力很受限制，不适合大型城域公网应用以太网二层交换MSTP(第二代MSTP)节点处在环上不同位置时，其业务的接入是不公平的MAC地址的学习/维护以及MAC地址表影响系统性能基于802.3x的流量控制只是针对点到点链路多用户/业务的带宽共享是对本地接口而言，还不能对整个环业务进行共享以太网二层交换MSTP(第二代MSTP)以太网新业务的QoS要求进一步推动MSTP向第三代发展第三代MSTP主要是在以太网和SDH间引入了一个中间智能适配层，来将以太网的业务要求适配、映射到SDH通道上第三代MSTP再生段开销处理交叉连接再生段开销处理VC映射LCASSTM-N接口STM-N接口PDH接口ATM接口以太网接口STM-N接口ATM层处理复用段开销处理复用段开销处理二层交换RPRGFP/PPP/LAPS基于SDH的MSTP的系统模型基于SDH的MSTP的系统模型MSTP关键技术－数据帧封装技术1.PPP协议•PPP协议主要包括三部分：PPP封装、链路控制协议LCP与网络控制协议NCP。•PPP封装的作用是把数据以PPP帧的格式进行封装；LCP则用于建立、拆除和监控PPP数据链路；NCP用于协商在数据链路上传输的数据包的格式和类型。MSTP关键技术－数据帧封装技术2．链路接入SDH规程LAPS•LAPS协议主要针对大颗粒业务的映射，用于提高封装效率，尤其适用于GEoverSDH的封装；但是它只有映射技术，没有多通道捆绑能力。LAPS协议与PPP协议有些类似，但它通过业务接入点标识符SAPI规定了可以封装IPv4、IPv6以及其它网络层协议的数据报文，把以台网数据帧或IP数据报文直接装进LAPS的信息部分，然后再将LAPS帧映射进SDH的VC中，加上相应的开销形成STM-N信号。MSTP关键技术－数据帧封装技术3．通用成帧规程GFP•GFP（GeneralFramingProcedure）是目前流行的一种比较标准的封装协议，它提供了一种把信号适配到传送网的通用方法。业务信号可以是协议数据单元PDU如以太网MAC帧，也可以是数据编码如GE用户信号。•相对于PPP和LAPS，GFP协议更复杂一些，但其标准化程度更高，用途更广。MSTP关键技术－级联技术相邻级联•相邻级联又称连续级联，就是将同一个STM-N中的X个相邻的VC首尾依次连接成成为一个整体结构即虚容器级联组VCG（VCGroup）进行传送。相邻级联只保留一列通道开销POH，其余的VC的POH改为填充字节。因此，相邻级联在整个传送过程中必须保持连续的带宽。MSTP关键技术－级联技术虚级联•是将分布在不同STM-N中的X个VC（可以同一路由，也可不同路由）用字节间插复用方式级联成一个虚拟结构的VCG进行传送。也就是把连续的带宽分散在几个独立的VC中，到达接受端再将这些VC合并在一起。MSTP关键技术－LCAS•链路容量调整机制LCAS（LinkCapacityAdjustmentScheme），就是利用虚级联VC中某些开销字节传递控制信息，在源端与宿端之间提供一种无损伤、动态调整线路容量的控制机制。•LCAS技术是提高VC虚级联性能的重要技术，它不但能动态调整带宽容量，而且还提供了一种容错机制，大大增强了VC虚级联的健壮性。MSTP技术原理RPR技术介绍MSTP业务RPR（ResilientPacketRing）弹性分组环网技术RPR弹性分组网技术是在吸取SDH和Ethernet技术的基础上发展起来的一种新的传输技术，可以把它理解为一种新的MAC层协议，主要运用在环形网络中。它独立于下面的一层技术和上面的三层技术，属于中间层增强技术，在MSTP设备中又可称为内嵌智能适配层。RPR弹性分组网技术技术简介RPR（ResilientPacketRing）弹性分组环网技术弹性：业务的传送可以根据网络的状况进行灵活的适应；分组数据：业务的传送基本单元是一个个的数据包，而不是像SDH使用固定帧的格式进行处理；环型结构：要求设备组网时形成环的拓扑结构；RPR弹性分组环网技术的优点１）采用统计复用技术，能够高效的传递数据业务；２）使用空间重用技术可以高效的利用带宽；３）业务类型可以支持A、B、C四类优先级别，采用公平算法，能够满足不同的QoS需要，提供客户差异化的服务；４）环型结构提供电信级别的50ms保护倒换，可以不需要SDH层的保护，提高了一倍的有效带宽利用；５）拓扑自动发现，即插即用功能，方便维护和管理；RPR弹性分组网技术技术简介RPR弹性分组环网组网特点提供虚拟专线、汇聚以及VPN等多种应用，实现ＥＶＰＬ和ＥＶＰＡＮ业务；利用RPR不同服务级别，针对应用展开差异化的服务；成倍提高有效带宽利用，节省整网成本；外环控制信息外环业务内环控制信息内环业务RPR弹性分组环RPR弹性分组环型组网结构RPR为逆向双环拓扑结构，外环为OuterRing（也称0环）、内环为InnerRing（也称1环），外环和内环都传送数据包和控制包，内环的控制包携带外环数据包的控制信息，反之亦然。最大255个节点，网径最大为2000公里。数据转发原则单播帧采用目的站点剥离方法;多播帧在环上传输，多播组成员通过目的站点识别，多播帧采用源站点剥离或基于ttl进行剥离;广播帧通过源站点剥离：广播帧在环上传输，站点只需简单的转发，环上只需要传送一个拷贝并采用源站点剥离，避免了象SDH的向多点进行拷贝，带来的带宽浪费和广播风暴问题;SDH环RPR环节点数据操作Insertion：将其它接口转发过来的报文插入RPR环；Forwarding：将途径本节点的报文简单转发到下一个节点；Receiving：接收从环上来的数据报；Stripping：将报文从环上剥离；单播报文接收：同时执行Receiving和Stripping；多/广播报文接收：同时执行Receiving和Forwarding；思考：未知单播会有什么样的处理呢？RxTxTxRx下环上环东向西向以太端口RPR弹性分组网技术关键技术－空间复用技术空间复用技术空间复用技术是RPR关键技术，通过目的节点剥离技术实现了在非重叠段复用带宽(出于可靠性考虑，还有源节点剥离和基于ttl的剥离，有效避免了无效帧在环上死循环占用带宽)。空间再利用机制，使得整个环网的资源可以被不同的结点分段使用，可以使整个环网的累积带宽大于单个链路的带宽容量。如下图说明了在非重叠区域的并发数据传输，两者互不干扰；也能够支持在重叠区域的并发数据传输。RPR弹性分组网技术关键技术－带宽统计复用和动态争用带宽统计复用和动态争用将业务进行优先级划分，并依此划分了保留带宽、可回收带宽和争用带宽，通过对可回收带宽的争用和非重叠段争用带宽的复用，实现了带宽的统计复用和动态争用。ClassA：高优先级别业务支持高优先级别的业务，对端到端的时间延迟和抖动有严格的要求。如语音、视频等。ClassB：中优先级别服务提供对延迟不太敏感的业务要求，如数据业务。对业务进行整形，对不符合的数据包将打上标记，提供给公平算法处理。ClassC：低优先级别业业务提供BestEffortTrafficClassBETC尽力传送，适合端到端的延迟和抖动都不敏感的业务。RPR弹性分组网技术关键技术－带宽公平算法接入控制与环网公平机制对于RPR环带宽的统计复用部分，管理和控制是分布式的，通过权重划分、按业务类别整形、双缓冲队列和拥塞指示控制等多方面技术，以及相应的公平算法和调速策略，保证了低优先级业务的带宽公平接入。同时每个环都支持独立的公平操作。注：参与公平算法的是Ｂ-EIR和Ｃ级业务，Ａ类和Ｂ-CIR业务应该在入口处用ＣＡＲ或是ＣＯＳ保证它们的接入速率！RPR弹性分组网技术关键技术－带宽公平算法接入控制与环网公平机制RPR环网节点将监测自身带宽资源的使用情况，同时在节点间提供显式的反压机制，该反馈信息通告(UsagePacketFormat)发送源节点当前的网络可用能力，以使之调整流量，最终实现全网的公平。其原理是：当一个节点有拥塞发生，它将通过与传送数据相反方向的节点发送拥塞公告（UsagePacketFormat)，告知一个使用UsagePacket的速率，上游节点利用这个UsagePacket速率，通过反压信号通知Client，来调整自己允许上环的速率，以不超过拥塞节点Advertise速率，如果该节点也发生了拥塞，就同样计算其Advertise速率发送到其上游节点。b1b2RPR环环0环1UsagePacketFormatb4S1S2S3S4S5b3S6b6b5RPR的拓扑发现通过TopologyPackett控制包实现。拓扑发现包可